Wetenschap
Je hebt ze misschien gezien in "Star Wars, " "Star Trek, " en andere sciencefictionfilms en -shows. De X-wing-jagers, de Death Star, de Millennium Falcon en de Enterprise gebruikten laserwapens in grote fictieve veldslagen om het universum te veroveren en/of te verdedigen. En ruimteschepen zijn niet de enigen die laserwarmte inpakken. Han Solo en anderen droegen de blaster in 'Star Wars'. En Captain Kirk en ander Starfleet-personeel gebruikten fasers in 'Star Trek'. Al deze wapens gebruikten gerichte energie, in de vorm van een laserstraal, om een tegenstander uit te schakelen of te doden.
Maar wat zijn de voordelen van het gebruik van een laser als wapen? Is het zelfs mogelijk? Zou je zo'n wapen kunnen gebruiken om een tegenstander te verdoven? Deze vragen worden behandeld door het Directed Energy Directorate van het Air Force Research Laboratory. Dit programma ontwikkelt hoogenergetische lasers, microgolftechnologieën en andere futuristische wapensystemen, zoals de Laser in de lucht en de PHaSR .
Lasers en andere wapens met gerichte energie hebben veel voordelen ten opzichte van conventionele projectielwapens zoals kogels en raketten:
De luchtmacht heeft al drie wapensystemen ontwikkeld die worden getest en, in sommige gevallen, gebruikt. Deze systemen omvatten de Airborne Laser (Advanced Tactical Laser), de PHaSR en de Actief ontkenningssysteem . Lees verder om erachter te komen hoe lasers en deze wapensystemen werken.
Videogalerij:Lasers
De antrax-angst in New York en Florida een paar jaar geleden onderstreepte de noodzaak van snelle detectie van biologische wapens. Wetenschappers hebben een nieuwe lasertechniek ontwikkeld die miltvuur in realtime kan detecteren. Zie hoe miltvuurlasers en biohazard-technologie werken in deze video van ScienCentral.
Onderzoekers van Intel en de Universiteit van Californië, Santa Barbara demonstreerde 's werelds eerste elektrisch aangedreven hybride siliciumlaser, het aanpakken van een van de laatste hindernissen voor het produceren van goedkope, sterk geïntegreerde silicium fotonische chips voor gebruik in en rond pc's, servers en datacenters.
Lees verderInhoud
Op zijn meest elementaire, een laser is een lichtbron. Om te begrijpen hoe het een wapen kan worden, het is handig om na te denken over hoe het verschilt van de lichtbronnen die elke dag om je heen zijn. Begin met een gewone gloeilamp. De lamp zendt lichtgolven uit in alle richtingen. Deze golven, net als golven in het water, hebben pieken en troggen , of hoogtepunten en dieptepunten. Als je elke lichtgolf van een gloeilamp zou kunnen zien, je zou veel pieken en dalen tegelijk zien passeren. Er zijn er ook veel frequenties , of kleuren, van licht afkomstig van een gloeilamp, en ze combineren allemaal om te creëren wat lijkt op wit licht.
Nutsvoorzieningen, denk aan een zaklamp. De straal van een zaklamp is meer gefocust dan die van een naakte gloeilamp. Het meeste licht gaat in één richting, afhankelijk van waar je de zaklamp op richt. Er zijn nog steeds veel lichtfrequenties die samen wit licht creëren, en de toppen en dalen van de verschillende lichtgolven komen op verschillende tijdstippen voorbij.
Een laser is nog scherper dan een zaklamp. Het creëert slechts één golflengte, of kleur, van licht. De pieken en dalen van de lichtgolven zijn ook gesynchroniseerd piek tot piek en van dal tot dal. Dit betekent dat de verschillende golven elkaar niet hinderen. Dit licht reist maar in één richting. De lichtbundel kan strak worden gericht en blijft dat over grote afstanden. Lasers kunnen licht met enorme krachten produceren (1, 000 tot 1 miljoen keer sterker dan een typische gloeilamp). Verschillende soorten lasers kunnen verschillende golflengten van licht produceren, van het infrarode bereik via de zichtbare golflengten tot het ultraviolette bereik.
Licht is in feite bewegende energie. Een laser produceert zeer intense energie die over zeer lange afstanden kan reizen. Daarom kan een laser een wapen worden, terwijl het licht van een gloeilamp dat meestal niet kan.
Om dit te doen, een laser moet op een onconventionele manier licht produceren. "Laser" staat voor lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling . Met andere woorden, een laser produceert licht door het vrijkomen van fotonen , of lichte deeltjes. Een laser heeft hiervoor vier basisonderdelen nodig:
Het laserproces heeft alles te maken met het opslaan en vrijgeven van energie. Een energiebron injecteert energie in het lasermedium. De energie windt op elektronen, die naar hogere energieniveaus gaan. Als de elektronen ontspannen, ze zenden uit fotonen . De fotonen bewegen heen en weer tussen de spiegels, terwijl ze andere elektronen opwinden. Dit levert krachtige, gericht licht.
Volgende, we gaan kijken naar enkele lasers die voor het leger worden gebruikt.
Er zijn veel verschillende soorten lasers:
Er zijn verschillende lasers die momenteel worden gebruikt voor militaire doeleinden. Een die wordt onderzocht en ontwikkeld is de vrije elektronenlaser (FEL). In de jaren zeventig, Stanford-fysicus John Madey heeft de FEL uitgevonden en gepatenteerd, die bestaat uit een elektroneninjector, een deeltjesversneller en een magnetische undulator of wiggler . Het werkt als volgt:
FEL's zijn gebruikt om hoogenergetisch infrarood licht en synchrotron-röntgenstralen te produceren voor onderzoeksdoeleinden. De FEL was ook interessant voor het Strategische Defensie-initiatief van het Ministerie van Defensie (het "Star Wars"-programma van president Reagan). Onlangs, de US Naval Postgraduate School verwierf Madey's originele FEL ontwikkeld aan de Stanford University, te gebruiken voor militair onderzoek.
1977, de Amerikaanse luchtmacht ontwikkelde een chemische zuurstof-jodiumlaser (SPOEL). De energiebron voor de COIL is een chemische reactie, en het lasermedium is moleculair jodium. Zo werkt het:atomen, warmte en bijproducten, inclusief waterdamp en kaliumchloride.
De COIL-laser wordt gebruikt aan boord van de Airborne Laser van de luchtmacht, waar we het hierna over zullen hebben.
In de Golfoorlog, De troepen van Saddam Hoessein vuurden SCUD-raketten af op Israëlische en Amerikaanse bases in het Midden-Oosten. Het Patriot-raketafweersysteem werd ingezet om de Amerikaanse belangen te beschermen. Patriot-raketten kunnen inkomende raketten op hun neerwaartse pad vernietigen, maar wat als je het eerder zou kunnen vangen en de raket tijdens zijn? boost fase (het opwaartse pad nabij zijn oorsprong)? Dat is wat de Amerikaanse luchtmacht is Laser in de lucht (ABL) is ontworpen om te doen -- het wordt ontwikkeld door Boeing, Northrup Grumman en Lockheed Martin-aannemers.
De ABL is gemonteerd in een aangepaste Boeing 747 jumbojet. Het bestaat uit vier lasers, geavanceerde adaptieve optica, sensoren, en computers te lokaliseren, raketten volgen en vernietigen. Het werkt als volgt:
Alle operaties worden gecoördineerd door de computer.
De luchtmacht test momenteel de ABL en zegt dat het bereik in de orde van honderden kilometers ligt. De ABL heeft een bemanning van zes nodig wanneer deze volledig operationeel is, en ze zullen een speciale veiligheidsbril dragen om hun ogen te beschermen tegen mogelijke reflecties van de stralen door waterdruppels in de lucht.
Hoogenergetische lasers zoals die ontwikkeld zijn voor de ABL worden ontworpen en ontwikkeld voor gebruik op land en op zee. Deze lasers zouden op vrachtwagens of schepen kunnen worden gemonteerd en in staat zijn om binnenkomende raketten neer te schieten, artilleriegranaten en mogelijk vijandelijke vliegtuigen.
Nu weten we dat hoogenergetische lasers worden gebruikt om raketten neer te schieten, maar hebben ze niet-dodelijke toepassingen, te? Ja. In feite, een dergelijk systeem is getest en zal binnenkort operationeel zijn. Het heet de Actief ontkenningssysteem (ADS). De ADS is geen laser, maar een op een vrachtwagen gemonteerde hoogenergetische radiofrequentiegenerator en richtantenne. Een generator binnenin creëert een 95 GHz millimetergolf . (Millimetergolven hebben golflengten van 1 tot 10 millimeter en frequenties van 30 tot 300 GHz.) De richtantenne focust de millimetergolven en stelt de operator in staat de straal te richten. De millimeterstraal dringt door de huid van iedereen op zijn pad tot een diepte van 1/64 inch, ongeveer de dikte van drie vellen papier. Zoals een magnetron, de energie van de straal verwarmt watermoleculen in het huidweefsel en veroorzaakt een intens branderig gevoel. De straal verwondt niet blijvend omdat hij niet ver doordringt, en wanneer een persoon uit de straal komt, het gevoel verdwijnt (zie Hoe militaire pijnstralen zullen werken).
Stel dat u een tegenstander even zou kunnen verdoven of afleiden. De luchtmacht heeft een apparaat ontwikkeld dat precies dat zal doen - de Personeelsstop en stimulatierespons (PHaSR). De PHaSR bevat twee low-power diodelasers, een zichtbare en een infrarood. Het is ongeveer zo groot als een geweer en kan door een persoon worden afgevuurd. Het laserlicht leidt of "verblindt" de doelpersoon tijdelijk af zonder hem te verblinden.
Het ministerie van Defensie ontwikkelt ook andere optische afleiders die het zicht van een doelwit tijdelijk kunnen belemmeren.
Je hoeft geen sci-fi-fan te zijn om je af te vragen of er persoonlijke laserwapens op de markt zijn voor burgers. Misschien zoiets als degene die je in sciencefictionshows ziet? Kan een gemiddelde persoon er een kopen of bouwen? Een bedrijf genaamd Information Unlimited adverteert met een laserstraalpistool. Na het ondertekenen van een verklaring voor gevaarlijke apparatuur en het kopen van de plannen, je kunt de hardware kopen en je eigen laserpistool samenstellen.
Het laserstraalkanon van Information Unlimited is een solid-state laser die een flitslamp gebruikt als een energieprimer en een neodiniumglasstaaf als het lasermedium. Het werkt ongeveer zoals de robijnlaser die wordt beschreven in Hoe lasers werken. Het vereist 12 volt gelijkstroom, die afkomstig is van AA-batterijen. Het straalt infrarood licht uit met een golflengte van 1,06 micrometer in korte pulsen van 3 joule voor een totaal van 500 joule aan energie. De bundel wordt gefocusseerd met a collimerende lens , die de balken recht maakt en evenwijdig maakt. Het is geclassificeerd als een gevaarlijke klasse IV laser, en het bedrijf beweert dat het gaten in de meeste materialen kan branden (infraroodlasers kunnen deze dingen doen). Dus misschien wil je er geen kopen voor de verjaardag van je 9-jarige.
Voor meer informatie over laserwapens, bekijk de links op de volgende pagina.
Wanneer een zijde van een transformatiegrenzing naar het noorden en het andere naar het zuiden beweegt, zoals met de fout van San Andreas, beweegt de grond en rammelt en schudt alles binnen he
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com