Lasers zijn machines die een zeer gerichte lichtstraal kunnen creëren en, met voldoende vermogen, intense hitte. Het woord LASER is een acroniem voor "lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling". De krachtigste lasers kunnen binnen enkele seconden door staal heen branden, zelfs van grote afstanden.

In zijn artikel uit 1917 "Over de kwantumtheorie van straling, Albert Einstein was de eerste die de theoretische principes achter lasers vastlegde (hoewel de naam pas in de jaren zestig bestond). Wanneer een atoom wordt gestimuleerd tot een "opgewonden" toestand, een van zijn elektronen stijgt tijdelijk naar een hoger energieniveau. Wanneer het elektron terugkeert naar zijn oorspronkelijke staat, een foton van energie (lichtdeeltje) wordt uitgezonden dat overeenkomt met die energieverandering. Normaal gesproken, het foton van energie schiet in een willekeurige richting op een willekeurige golflengte, maar niet zo met lasers [bron:volgt].

Bij laseren, de emissie van fotonen is sterk gecontroleerd. Met behulp van chemische reacties, gassen of vaste kristallen, atomen worden in een gespiegelde kamer in een aangeslagen toestand gepompt. Als de elektronen in de atomen terugkeren naar hun normale toestand, ze laten in alle richtingen fotonen van licht vrij.

Sommige van die fotonen, echter, stuiteren rechtstreeks van de gespiegelde oppervlakken aan beide uiteinden van de kamer. Die stuiterende fotonen stimuleren meer atomen in de kamer om fotonen in dezelfde richting uit te zenden. Na miljarden van deze reacties, het resultaat is een lichtkolom die met precies dezelfde golflengte (monochromatisch) in precies dezelfde richting trilt - dat wordt "coherent" of laserlicht genoemd.

Nadat de eerste laser in 1960 werd gedemonstreerd door natuurkundige Theodore Maiman, lasers kwamen snel in de wetenschappelijke en culturele mainstream. Vandaag, energiezuinige lasers worden gebruikt om cd's en streepjescodes in de supermarkt te lezen, terwijl lasers met hogere energie vanuit observatoria worden gestraald om de precieze afstand van planeten te meten [bron:Martin].

De race om laserwapens te maken woedt al tientallen jaren. De uitdaging is altijd geweest om een ​​laser te maken die krachtig genoeg is om enorme hitte over lange afstanden te genereren, maar klein en stabiel genoeg om op een schip of zelfs een vliegtuig te worden gemonteerd.

Eerste pogingen tot laserstralende jets

In een landelijke televisietoespraak op 23 maart, 1983, President Ronald Reagan stelde voor om een ​​op de ruimte gebaseerde defensietechnologie te creëren die Russische kernkoppen uit de lucht zou zappen met laserstralende satellieten. Door de media "Star Wars" genoemd, het Strategic Defense Initiative (SDI) bracht de eerste serieuze aandacht voor de ontwikkeling van dodelijke lasers voor het leger, maar het project verloor financiering toen de Koude Oorlog in 1991 ontdooide [bron:Encyclopaedia Brittanica].

Ondanks de ruis van Star Wars, militaire technologen hebben het vertrouwen in lasers niet verloren als de killer-app (letterlijk) van de toekomst. In de afgelopen 30 jaar, het Amerikaanse leger en Amerikaanse wapenfabrikanten hebben miljarden geïnvesteerd in de ontwikkeling van dodelijke lasers die kunnen worden afgevuurd vanuit militaire vliegtuigen.

Boeing's geavanceerde tactische laser (ATL), die debuteerde in 2008, vertegenwoordigde een van de eerste grote testruns van een laser van militaire kwaliteit in een vliegend oorlogsschip. Nauwelijks een lichtgewicht, de 40, 000 pond (18, 144 kilogram) chemische laser was veel te groot om op een straaljager te worden gemonteerd, dus de luchtmacht stopte het in de buik van een C-130 transportvliegtuig uit de jaren 50 [bron:Adams].

De ATL van $ 200 miljoen zou een laserstraal van 10 centimeter breed kunnen genereren, aangedreven door reacties tussen chloorgas en waterstofperoxide [bron:Adams]. De grootste uitdaging voor de ingenieurs van Boeing was het ontwerpen van een doelvolg- en richtsysteem dat zich automatisch kon aanpassen aan de constante trillingen en veranderende coördinaten van de vlucht.

Tijdens testvluchten boven New Mexico, de ATL zapte met succes een stationair gronddoel en brandde een klein gaatje in een rijdende pick-up. Omdat het omvangrijke ATL-systeem afhankelijk was van voorraden chemicaliën aan boord, het kan slechts zes keer betrouwbaar worden afgevuurd zonder opnieuw te laden [bron:Mick].

In 2010, jet-firing lasers kregen een upgrade met de onthulling van de airborne laser test bed (ALTB). De ALTB was ook een chemische laser - het acroniem is COIL (chemische zuurstofjodiumlaser) - die op de neus van een Boeing 747-jet was gemonteerd. De ALTB is speciaal ontworpen als een lucht-luchtlaser die vijandelijke raketten uit de lucht kan schieten.

Tijdens meer dan 200 testmissies, de ALTB heeft met succes twee ballistische korteafstandsraketten ingeschakeld en vernietigd [bron:MDA]. Maar dat was niet genoeg om het programma gefinancierd te houden. Een vloot van 10 tot 20 met laser uitgeruste vliegtuigen zou elk 1,5 miljard dollar hebben gekost. veel verder dan wat het leger bereid was uit te geven voor wapens met relatief laag vermogen [bron:Schechter]. De ALTB werd in 2012 officieel gesloopt en gestript voor onderdelen [bron:MDA].

Maak je geen zorgen, Hoewel. De droom van laserstralen is verre van dood.

Laatste ontwikkelingen op het gebied van laserstralen

Ondanks lacunes in de financiering van laserstralen, top messing in de U.S. Air Force gelooft nog steeds dat lasers op grote hoogte serieuze tactische voordelen hebben. Terwijl lasers op de grond het voordeel hebben groter en zwaarder te zijn, hun stralen kunnen kromtrekken terwijl ze door de atmosfeer gaan. Lasers die op straaljagers op grote hoogte zijn gemonteerd, kunnen vijandelijke vaartuigen en raketten nauwkeuriger en op grotere afstanden uitschakelen door dunnere lucht [bron:Freedberg].

Het Office of Naval Research besteedt bijzondere aandacht aan solid-state lasers, dat zijn wapens die elektrische energie gebruiken om reacties in vaste chemische verbindingen aan te wakkeren. Solid-state lasers zijn kleiner, lichter en hoeft niet zo vaak te worden bijgetankt, waardoor ze uitstekende vooruitzichten zijn voor inzet in de lucht [bron:Schechter].

Een werkend prototype voor zo'n lichtgewicht, solid-state laser is het Laser Weapon System (LaWS) van de marine, momenteel gemonteerd op de USS Ponce aangemeerd in de Perzische Golf. De laser van 30 kilowatt bevat voldoende warmte en nauwkeurigheid om in de lucht door de motor van een drone te branden of een granaatwerper te laten ontploffen die aan de achterkant van een bewegende speedboot is vastgemaakt. De laser kan echter niet werken tegen hogesnelheidsdoelen zoals straaljagers [bron:CBS News].

Na de kosten van $ 40 miljoen om de laser te bouwen, het afvuren van het batterijgeladen wapen kost slechts $ 0,59 per schot aan elektrische kosten. Vergelijk dat met de honderdduizenden dollars of zelfs $ 1 miljoen om een ​​huidige antiraketonderscheppingsjager zoals de Navy Standard Missile [bron:Freedberg] af te vuren.

Het doel van het leger is om een ​​vaste-stoflaser van 100 tot 150 kilowatt te ontwikkelen voor inzet in de lucht [bron:Freedberg]. Drone-maker General Atomics Aeronautical Systems beweert er een in de maak te hebben. Zijn generatie 3 high-energy laser (HEL), een solid-state laser "gepompt" door een lithium-ionbatterij, zal bundels kunnen produceren die zo krachtig zijn als 300 kilowatt [bron:General Atomics].

De Gen 3 is ook relatief compact, meet slechts 4,25 voet bij 1,3 voet bij 1 voet (1,3 meter bij 0,4 meter bij 0,3 meter). Op die maat, de Gen 3 past in de tactische laserwapenmodule (TLWM) van General Atomics, een extern gemonteerde laserpod die op tanks kan worden ingezet, Marine oorlogsschepen en straalvliegtuigen [bron:General Atomics].

Hoewel er geen video's van Gen 3 in actie zijn - het is geclassificeerd - vertelde een vice-president van General Atomics aan een U.S. News-verslaggever dat het bedrijf "veel verder gaat dan het doden van boten en onbemande luchtvaartuigen". Slok.

Het leger zet al op vrachtwagens gemonteerde lasers in die automatisch drones of mortiergranaten zappen. Ze werken geweldig, met slechts één probleem:niemand kan zien wanneer ze schieten. Echte lasers zijn onzichtbaar en stil. Om dit te verhelpen, Boeing-ingenieurs hebben lasergeluidseffecten van "Star Wars" en "Star Trek" opgeheven om elke keer dat de stralen worden afgevuurd af te spelen [bron:Atherton]. Pieuw pieuw pieuw!

Veel meer informatie

Opmerking van de auteur:Hoe laserstralende jets zullen werken

Net als bij jetpacks en vliegende auto's, Ik heb altijd aangenomen dat de toekomst laserguns zou omvatten. Ik ben bemoedigd/bang om te horen dat het leger laserwapens serieus blijft nastreven, en ik ben onbeschaamd opgewonden om te horen dat ze "zap!" toevoegen. klinkt wanneer deze doodsstralen worden afgevuurd. Lasers worden in ieder geval meestal gezien als "verdedigingswapens", het neerschieten van inkomende raketten en mortieren om troepen en onschuldige levens te beschermen. Dat gezegd hebbende, sommigen in het leger zijn ook geïnteresseerd in deze stille, onzichtbare langeafstandslaserwapens voor hun belofte van "plausibele ontkenning" [bron:Hambling]. Wie heeft de onderzeeër opgeblazen? Niet Wij!

gerelateerde artikelen

• Hoe lasers werken
• Hoe laserwapens werken
• Hoe sciencefiction niet werkt
• Hoe de Amerikaanse luchtmacht werkt
• Hoe militaire pijnstralen zullen werken
• Hoe ruimteoorlogen zullen werken

bronnen

• Adams, Erik. "Hoe het werkt:het vliegende laserkanon." Populaire wetenschap. 13 maart, 2008. (6 juli, 2015) http://www.popsci.com/military-aviation-space/article/2008-03/how-it-works-airborne-laser-cannon
• Atherton, Kelsey D. "Wetenschappers voegen 'Star Wars'-geluidseffecten toe aan echte lasers zodat ze ze kunnen horen." Populaire wetenschap. 2 juni 2015. (6 juli, 2015) http://www.popsci.com/american-laser-weapons-play-star-wars-sound-effects
• Encyclopedie Britannica. "Strategic Defense Initiative (SDI)" 15 juli 2014. (6 juli, 2015) http://www.britannica.com/topic/Strategic-Defense-Initiative
• volgt, Mike. "Chemie met lasers." Opleiding Scheikunde. juli 2012. (6 juli, 2015) http://www.rsc.org/education/eic/issues/2012July/chemistry-lasers-optical-tweezers-explosives.asp
• Freedberg Jr., Sydney J. "Laser Fighters:100 kW wapens tegen 2022." Verdediging breken. 18 mei 2015. (6 juli, 2015) http://breakingdefense.com/2015/05/lasers-on-a-plane-air-force-wants-fighter-firing-100-kilowatts-by-2022/
• Freedberg Jr., Sydney J. "Star Wars at Sea:Navy's Laser wordt echt." 10 december 2014. (6 juli, 2015) http://breakingdefense.com/2014/12/star-wars-at-sea-navys-laser-gets-real/
• Algemene Atoomkunde. "Gen 3 High Energy Laser voltooit evaluatie van straalkwaliteit." 8 april 2015. (6 juli, 2015) http://media.ga.com/2015/04/08/gen-3-high-energy-laser-completes-beam-quality-evaluation/
• wandelen, David. "Laser Gunship Fires:'Ontkenbare' stakingen vooruit?" Bedrade. 13 augustus 2008. (6 juli, 2015) http://www.wired.com/2008/08/will-new-laser/
• Martin, Douglas. "Theodorus Maiman, 79, Overlijdt; Eerste laser gedemonstreerd." The New York Times. 11 mei 2007. (6 juli, 2015) http://www.nytimes.com/2007/05/11/obituaries/11maiman.html?_r=0
• Mick, Jason. "Laser Gunship centimeters dichter bij het slagveld, Raakt voertuig in test. "Daily Tech. 14 oktober, 2009. (6 juli, 2015) http://www.dailytech.com/Laser+Gunship+Inches+Closer+to+the+Battlefield+Hits+Vehicle+in+Test/article16507.htm
• Missile Defense Agency. "Het Airborne Laser-testbed." 4 juni 2014. (6 juli, 2015) http://www.mda.mil/global/documents/pdf/laser.pdf
• Moseman, Andreas. "Toen Lockheed zijn doodslaser afvuurde op een pick-up, Dit is gebeurd." Popular Mechanics. 6 maart 2015 (6 juli, 2015) http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a14430/lockheed-martin-laser/
• Bureau voor Naval Research. "Solid-State Laser Technology Maturation Program" (6 juli, 2015) http://www.onr.navy.mil/Media-Center/Fact-Sheets/Solid-State-Laser-Technology-Maturation-Program.aspx
• verrezen, Tom. "Wapens van de toekomst, Binnenkort beschikbaar." U.S. News &World Report. 21 april 2015. (6 juli, 2015) http://www.usnews.com/news/articles/2015/04/21/us-navy-tests-laser-weapons
• Schechter, Erik. "De Amerikaanse luchtmacht wil tegen 2022 laserstralende straaljagers." Populaire mechanica. 28 mei 2015. (6 juli, 2015) http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a15775/us-air-force-lasers-jets/