Реалност На Ray-Gun: Вътре В Два Проекта „Междузвездни Войни“

{h1}

Все още не бройте лазерните оръжия. Потенциалът на оръжията, които стрелят с точност на огромни разстояния, е твърде военно привлекателен

За визия на войната тя беше почти елегантна. Димът и вонята и оглушителната пукнатина на боеприпасите биха били заменени от невидими лъчи на фокусирана светлина. Модифицираните 747 реактивни снаряда, оборудвани с лазерно оръжие, ще взривят балистични ракети, докато те са все още на стотици километри от удара по нашата почва. Оръдията с насочена енергия биха прехващали входящите ракети със скоростта на светлината, нагрявайки експлозивите вътре и причинявайки им разрив в помещението.

И това не беше някаква реликва от визионерите на „Междузвездни войни” от ерата на Рейгън. Това бяха модерни планове, започнати едва преди десетилетие, които ще бъдат реализирани не в някакво далечно бъдеще, а скоро. Във пустинята на Ню Мексико в ракетния обхват на Белите пясъци, тактическият лазер за високоенергийни войски на САЩ свали десетки ракети и минохвъргачки Катюша. През 2004 г. изпълнителите на военновъздушните сили започват тестово изстрелване на химически задвижвано лъчево оръжие за преоборудван 747, въздушен лазер.

Тогава започна реалността и тези скорошни усилия за овладяване на лазерите на бойните полета изведнъж започнаха да изглеждат обречени като на Междузвездни войни. За генерирането на мегават лазерна мощност, необходима за взривяване на ракета, бяха необходими стотици галони токсични химикали - етилен, азотен трифлуорид. Оръжията станаха обемисти. По-лошото е, че след няколко снимки лазерите ще трябва да се подават отново с нова партида реагенти. Логистиката за извличане на тези токсини през въздуха или през бойното поле накара генералите да треперят. И се задържаха въпроси за това колко ефективно лъчите ще проникнат в прах и дъжд. Миналата година армията отмени своя проект за тактически високоенергийни лазери, а някои смятат, че дивото свръхбюджетно изстрелване на лъчи 747 може да бъде предстоящо.

Но все още не бройте лазерните оръжия. Потенциалът на лъчевите оръжия от оръжия, които стрелят с точност на огромни разстояния, е твърде военно привлекателен, особено в момент, когато американски войници се бият с вражески партизани, които бързо се стопят на заден план. „Ако успея да навляза в тълпа и да извадя една или две цели, без да има прах или пушка - ако успея да стреля дълго, без изобщо да се налага да презареждам“, казва генерал-майорът на морската пехота Брадли Лот, "това е нещо, което морският корпус на САЩ би бил много, много заинтересован да преследва."

Но ако химическите лазери не могат да го разрешат, какво ще превърне сражението в реалност? Отговорът е двоен. Първо, Пентагонът бавно осъзнава, че ако иска резултати, трябва да понижи очакванията си. Най-напред се свалят минохвъргачки, а след това ракети. По-важно е обаче повторното сближаване на две технологии от миналото на Междузвездни войни - твърди лазери и лазери със свободен електрон - в енергизираните, изпълнени с обещания лаборатории на двама бивши колеги, които смятаха, че мечтите им за лазерен триумф са умрели преди години.

Скачане на светлинна скорост

Всички лазери работят почти по един и същи начин: възбуждайте определени видове атоми и светлинни частици - фотони - излъчват. Отразете тази светлина обратно във възбудените атоми и се появяват повече фотони. Но за разлика от електрическата крушка, която свети във всяка посока, тази втора партида фотони пътува само в една посока и в заключване с първата. И вместо да свети във всяка част на спектъра, лазерната светлина е с една и съща дължина на вълната, която зависи от "средата на усилване" - вида на атомите, който използвате за генериране на лъча. Блеснете достатъчно от фокусираната светлина и нещата започват да горят.

Първите експерименти с лазер през 60-те години използват рубинени кристали като среда за усилване. Но твърдозерните лазери като тези първоначално не можеха да произвеждат повече от няколкостотин вата мощност. Това е добре за очна операция. Събарянето на ракета - както военните за първи път мечтаят да направят - отнема мощност от милиони ватове, поради което изследователите насочиха усилията си към крайно провалените химически лазери.

Съществува обаче и друг вид лазер, който не изисква обемисти вани от токсични химикали, без кристали - няма никаква среда за генериране на лъча. Нарича се лазер с свободен електрон (FEL) и използва турбо поток от електрони, за да започне реакцията си. Тази форма на лазер доминира националната програма за противоракетна отбрана на Междузвездни войни; това беше почти митичният звяр, на който учените Джордж Нийл и Боб Ямамото се трудиха заедно за изпълнителя на отбраната TRW.

Той беше подсилен от големи очаквания за мощност. Но и Нийл, главният учен на проекта, и Ямамото, инженер по проекта, бяха истински вярващи. Те смятаха, че при достатъчно проучвания, лазер със свободен електрон може наистина да успее да спре нелоялна ракета. А пробивите, необходими в атомната физика, оптиката и свръхпроводимостта, биха имали далечни ползи, дори ако ICBM никога не се затвори. Но след 10 години и половин милиард долара инвестиции, лазерът за свободни електрони в лабораторията на TRW достигна най-високата си стойност от 11 вата - една десета от това, което генерира крушка.

След още няколко години мениджъри, които продължават да обещават 10, 20 мегавата мощност, Пентагонът най-накрая издърпа щепсела през 1989 г., а Междузвездни войни паднаха в пламък на легендарни размери. Нийл особено се възмути от начина, по който безразсъдните проекции са обрекли програмата и превърна идеите му за насочена енергия в смях. На научни конференции в продължение на години след това Нийл би се застъпил за възраждане на изследванията на свободни електрони. "Хората смятаха, че сме луди, а технологията е невъзможна", казва той. "И по голите доказателства бяха прави."

Междувременно Боб Ямамото остана далеч от военните проекти в продължение на 15 години след фиаско на Междузвездни войни. Той отиде да работи в Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор, партньор на TRW в лазера за свободни електрони, изграждайки магнити за експерименти с физична енергия. Лабораторията беше близо до Беркли, Калифорния, където той порасна и отиде в колеж, така че смяната му даде шанс да продължи да се състезава и да възстановява вносните автомобили - Toyota и Datsuns - със старите си приятели. В гаража и в лабораторията Ямамото разработи репутация на това, че прави неща, които могат да бъдат изпълнени трудно. Поради това и предишния си опит с лазер, той беше подслушван през 2003 г., за да реализира финансирания от Пентагона лазерен проект за 50 милиона долара на Ливърмор. Технологията, която някога се смяташе за такава невъзможна, беше възкресена с по-измервани очаквания за напредък. Ямамото се чувстваше толкова удобно с твърдо състояние, както и с лазери със свободни електронни лъжи и това се оказа интригуващо въвеждане в полето. "Оръжията с насочена енергия, те са им обещани повече от 30 години", казва той. „Искам да бъда първият в блока, който ще каже:„ Ние се погрижихме за това “. "

Под прицел

Боеприпасите в новия твърд лазер на Ямамото са набор от четири инчови квадратни прозрачни плочи, оцветени с най-малкия нюанс на лилаво. Те са точно това, което бихте очаквали да откриете захранването на оръдията на борда на Enterprise или на Millennium Falcon.

Списание за тези прозорци плочи обаче не е точно безкрайно; за всеки 10 секунди, когато те стрелят, им трябва поне минута, за да се охладят. Но плочите - керамиката, напоена с елемента неодим, атомите, които, когато се възбудят, произвеждат фотоните, които в крайна сметка се превръщат в лазерния лъч - никога не могат да бъдат източени от своята сила. И те са много по-малко караница от обемните химически вани. Те са голяма причина, поради която машината на Ямамото се притиска в една единствена лаборатория с дължина 30 фута. Не е трудно да си представим цялото нещо, натъпкано в малък камион, чукащ минохвъргачки от въздуха. "Дълго време обмислях разполагането", казва Ямамото.

Твърдоценен лазер като него сега може да се превърне отчасти във военна зона, защото лентата за енергийни оръжия е понижена. Взривяването на ICBM от 100 мили изисква мегават светлина. Твърдословните лазери никога не могат да станат толкова мощни. Но загряване на хоросан от една миля, докато експлозивите вътре взривят - това отнема само 100 киловата.

Ямамото се приближава. Той показва десетки блокове от въглеродна стомана и алуминий, всеки два инча висок и инч дебел. Върху всички тях има следи от изгаряне и дупки. Един блок, обозначен с „6-6-05“, е почти напълно изкривен от чифт понижения в размер на половин долар. От дъното стърчи въже от преди разтопен метал. "Можете ли да повярвате в това?" - пита Ямамото с бумлив тенор и голяма, момчешка усмивка. Той изглежда много по-млад от своите 50 години. "Все едно свети фенерче и нещата се топят! Нелепо е!" Лазерът Livermore, изтласкан от по-големите плочи със средна усилвателна способност и увеличените скорости на пулсиране, удари 45 киловата мощност през март 2005 г. Това е повече от три пъти това, което лазерът можеше да направи три години преди това.

Но в лабораторията има нервно напрежение в деня, когато дойда да го посетя. Всяка от плочите е заобиколена от масив от 2880 светодиоди, като тези в радио с часовник. Когато блестят, те възбуждат атомите в полупрозрачните керамични композити и започват лазерната верижна реакция. Проблемът е, че колкото повече свети диодите, толкова повече температурните различия влошават качеството на лъча. Инфрачервеният лъч - невидим с просто око - започва да губи част от качеството си. Което е лошо, защото Пентагонът иска да види хубав, стегнат лъч, както и мощен. И екипът от тестери на Министерството на отбраната предстои тук следващия вторник. Посещението до голяма степен ще определи дали екипът на Ливърмор ще получи парите, за да направи следващия си лазер: 100-киловатна машина с оръжие.

Така екипът на Ямамото прави корекции в последната минута на "адаптивната оптика" - огледалата, оборудвани с повече от 200 задействащи механизма, които ги огъват, за да компенсират изкривяванията в гредата. Ямамото е учтиво извинен. "Съжалявам, но ние сме под оръжието", казва той, когато срещата ни приключва.

Премахване

Джордж Нийл не бърза толкова, когато се срещна с него няколко дни по-късно. Тънкият 58-годишен бегач на „състезателна смърт“ - той наскоро завърши ултрамаратон на 78 мили през канадските Скалисти скали - настоява за лазер със свободни електронни сили повече от четвърт век. Ще минат още няколко години, преди той да се сдобие с толкова силен, колкото твърдата машина на Ямамото. Така че той има известно време да ме покаже в лабораторията си в Националния ускорителен механизъм на Томас Джеферсън в Newport News, Вирджиния.

Той отваря чифт магнитно запечатани врати. Вътре е дълга джапанка с дължина 240 фута от медни тръби, гумени маркучи и стоманени тръби с десетина различни размери. Почти всичко е проектирано да прави едно нещо: генерира мощно мощни импулси от електрони, движещи се с 99,999 процента от скоростта на светлината. Електроните се втурват през прецизно отчетени микро вълнови полета, събирайки сила и скорост по пътя. Тогава електронният лъч се изпраща чрез "wiggler", серия от 29 магнита, които огъват потока на електрони нагоре и надолу. В този процес електроните излъчват фотони - и лазерната верижна реакция започва. Това е средството за усилване на Нийл, неговият отговор на плочите на Ямамото и токсичните газове на химическия лазер и именно чрез увеличаване на мощността и качеството на този електронен лъч Нийл усъвършенства своята технология.

„Прецизността“ на FEL е това, което заинтересува военните на първо място. Повечето лазери губят сила, докато се движат през - и се поглъщат от атмосферата. Малко дъжд само влошава нещата. Но FEL може да използва каквато и дължина на вълната да тече във въздуха най-добре. И няма „изпразване на„ безкрайното списание “. Не е чудно, че директорът на Националната лаборатория в Лос Аламос Дъг Бейсън го нарича лазерите „Свещен Граал. Но може ли някой да го дръпне?

След "Междузвездни войни", ултрамаратонистът Нийл си оправи времето и се запъти, изчаквайки технологията да навакса. Пет години той работи тук в лабораторията на Джеферсън на гигантски ускорител на частици. Директорът на лабораторията обеща, че може да изгради FEL след това. И накрая, през 1995 г., когато дойде време за сглобяване на машината, Нийл и неговият екип създадоха нов FEL, който ще произведе един киловат светлина - а не суперздравите лазери, обещани още през 80-те. През 1999 г. те счупиха рекордно нивата на мощност на Star Wars - модел FEL със 100 пъти. През 2003 г. новият FEL удари 10 киловата, още един рекорд. "Винаги съм вярвал, че технологията ще стигне до там", казва Нийл със задоволена усмивка, "ако предприемем управляеми стъпки с разумни цели".

И сега Нийл отново привлича вниманието на военните. Министерството на отбраната инвестира 14 милиона долара годишно в машината. Говори се за евентуално снабдяване на следващото поколение разрушители на ВМС с лазери със свободен електрон. Днес корабите нямат прецизно оръжие за спиране на ракетни и малки корабни атаки, като вида Ал Кайда, използван срещу САЩ. Cole през 2000 г. Лазер може да се справи с работата. И само лазер със свободен електрон може да бъде настроен, за да прореже мрачния океански въздух.

През декември Нийл получава добри новини. Военноморските сили се ангажираха с доказания FEL по голям начин: 180 милиона долара за осемгодишни усилия за много екипи. „Предстоят ви много предизвикателства - пише той, - но поне сме започнати“.

И все пак чувствата на Нийл са малко по-сладки. Резултатите дойдоха и за лазерната конкуренция на Пентагона за лазер - и старият му приятел и колега Боб Ямамото загуби. Парите за изграждане на оръжеен солиден лазер в лабораторията отиват вместо на екип от Northrop Grumman.

Дизайнът на Northrop не беше толкова различен от този на Yamamoto, но вместо четирите големи плочи за проникване в основата на машината на Yamamoto, Northrop разчита на няколко по-малки кристала. По-малко енергия е концентрирана върху отделни кристали, така че в лъча има по-малко несъвършенства. „Удивен съм колко енергия получаваме от парче стъкло с размерите на пръчка дъвка“, казва ръководителят на програмата на Northrop Джеф Соли, 30-годишен ветеран с насочена енергия, наскоро с последния изпълнител на отбраната голяма химическа-лазерна програма, лазерът за високоенергиен тактик. Пентагонът даде на Соли 33 месеца, за да приведе машината си до сила на бойното поле.

Междувременно Ямамото продължава тихо да ощипва лазера си, въпреки решението на Пентагона срещу него. Научил е, че в този бизнес може да се случи всичко. "Засега поддържаме изключително нисък профил", казва той. "Но ние не сме приключили."

Ной Шахтман редактира defensetech.org, блог за военно-технологични технологии.


Видео Добавка: Алекс Колиер на конференцията "Проект Камелот".




Изследване


Как Работи Фотографията На Местопрестъплението
Как Работи Фотографията На Местопрестъплението

„Невъзможно“ Подвиг: Учените Измерват Енергията На Атомите По Време На Реакции
„Невъзможно“ Подвиг: Учените Измерват Енергията На Атомите По Време На Реакции

Наука Новини


Как Ще Изглежда Земята След 500 Години?
Как Ще Изглежда Земята След 500 Години?

Оклахома Се Превръща В Азотен Газ За Екзекуции
Оклахома Се Превръща В Азотен Газ За Екзекуции

Откъдето Идва Горещата Вода На Йелоустоун
Откъдето Идва Горещата Вода На Йелоустоун

536 Беше Годината На Боклука За Човечеството (Така Дайте Почивка На 2018 Г.)
536 Беше Годината На Боклука За Човечеството (Така Дайте Почивка На 2018 Г.)

Защо Кучетата Ядат Пуп?
Защо Кучетата Ядат Пуп?


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2020 BG.WordsSideKick.com