Как Футуристичното Лазерно Оръжие На Вмс На Сащ Използва Технологията За Старата Школа

{h1}

Неотдавнашната демонстрация на американския флот за новото му лазерно оръжие, предназначено да взриви вражески дронове от небето, доказва, че тези системи вече не съществуват единствено в света на научната фантастика. Но първоначалният стремеж за изграждане на лазерно оръжие не беше да направя лъч

Неотдавнашната демонстрация на американския флот за новото му лазерно оръжие, предназначено да взриви вражески дронове от небето, доказва, че тези системи вече не съществуват единствено в света на научната фантастика. Но как работят тези така наречени оръжия с насочена енергия?

Идеята за лазерно оръжие съществува от поне век; писателят Х. Г. Уелс дори си е представял „топлинни лъчи“ в романа си от 1897 г. „Война на световете“. Лазерите обаче са демонстрация на няколко технологии и дори физика, които са съществували или не са били известни до 60-те години на миналия век - а в някои случаи и по-късно от това.

Отчасти първоначалният стремеж за изграждане на лазерно оръжие не беше да се правят лъчеви оръжия - а да се помогне на хората да правят телефонни разговори. Експертни оптики и евтини лазерни диоди не са станали достъпни, че тази технология може да се използва за изграждане на оръжие, според експертите. [7 технологии, които трансформират войната]

"Бихме могли да изградим мощни лазери в миналото, но те не бяха достатъчно малки или мощни, за да бъдат тактически внедрени", казва Робърт Афзал, старши сътрудник по лазерни и сензорни системи в Lockheed Martin, една от няколко компании, която се развива. лазерни оръжия за военните. "С високомощна, оптично-оптична лазерна технология вече можем да изградим лазер, мощен и достатъчно малък за тактическо превозно средство."

Лазерната система, която се разработва в Lockheed, не е същата, която беше демонстрирана миналия месец от американския флот, но физиката и инженерството са подобни, каза Афзал пред WordsSideKick.com.

Изработка на лазерна светлина

Думата "лазер" всъщност е съкращение от "усилване на светлината чрез стимулиране на излъчването на радиация." За да направите лазер, се нуждаете от лазещ носител - някакъв материал, който излъчва светлина, когато е стимулиран от енергия. Освен това тази светлина трябва да е с една дължина на вълната и всички светлинни вълни трябва да бъдат в стъпка - състояние, наречено кохерентност.

Неонова крушка генерира светлина със специфични дължини на вълната, но тези вълни не са всички в стъпка; те са сбъркани заедно, с гребени и корита на различни места. Това затруднява фокусирането на светлината в лъч, който не се разпръсква на дълги разстояния. Това също означава, че по-малко енергия се доставя на всичко, осветено от тази светлина.

Кохерентните светлинни вълни могат да бъдат по-фокусирани. С други думи, светлинните вълни в лазерен лъч се разпространяват много по-малко от тези в лъч на фенерче, насочвайки повече от своята енергия в малко място.

Първите лазерни лъчи през 60-те години са генерирани с рубинени кристали, които са изпомпвани със светлина от мощен тип светкавица. Кристалът беше наречен усилваща среда.

Интензивната светлина възбужда атомите в кристала, който след това генерира фотоните или пакетите светлина за лазера. Огледало беше от всеки край на кристала, а едно от огледалата беше прозрачно. Светлината ще се отразява от едната страна и ще излезе от прозрачната страна.

По-съвременните лазери използват газове като среда за усилване, като въглероден диоксид, хелий или неон. Всички те произвеждат лазери с различна дължина на вълната за различни приложения. Лазерите с въглероден диоксид излъчват инфрачервена светлина и те често се използват като режещи инструменти. [Научен факт или фантастика? Вероятността за 10 научно-фантастични концепции]

По-късно е изобретен химическият лазер, но това няма да работи за корабните оръжия. "Старите химически лазери поеха много обем", казва Марк Скинър, вицепрезидент по насочена енергия в Northrop Grumman Aerospace Systems. "Те също понякога са използвали токсични химикали." Например, лазери на флуороводород, демонстрирани за първи път през 1969 г., могат да доставят лъчи с висока мощност, но флуоридът на водород е опасен и труден за работа.

Лазерният диод беше голяма иновация; въпреки че за пръв път са демонстрирани през 60-те години, едва през 70-те години са създадени полупроводникови лазери, които могат да работят непрекъснато при стайна температура. По-рано, през 1966 г., Чарлз К. Као (който ще спечели Нобелова награда по физика през 2009 г.) откри как да предава светлина върху оптични влакна, което означава, че лазерите могат да бъдат използвани като средство за комуникация. Тогава разработването на евтини диодни лазери даде възможност за изграждане на устройства като CD плейъри и лазерни комуникационни масиви.

"Наистина, ние събрахме две обороти: оптични телекомуникации и мултиплексиране на вълноразделяне", каза Афзал. Мултиплексиране на вълноразделяне (WDM) е техника, която комбинира лазери с различна дължина на вълната върху едно влакно, което дава възможност да се изпомпва повече мощност през влакно-оптичен кичур. Първоначално приложен към комуникациите, той се превърна в технология за лазерно оръжие, каза той.

Изграждане на лъчеви пистолет

Но лазерните оръжия изискват нещо повече от просто правене на лазерна светлина - те трябва да предават светлината на цел и да правят това с достатъчно енергия, за да нанесат щети. Мощността на лазера обикновено се измерва във ватове. Мощността на лазерния показалец може да се измери в миливатки, но това все още е достатъчно, за да нарани очите на човек. Силата на индустриалните лазерни резачки е в диапазона от киловат. Военните се нуждаят от лазери, които имат много по-мощен обхват от този - най-малко в десетките киловата. [Летящи чинии за контрол на ума: 7 секретни военни и ЦРУ тайни]

Новото лазерно оръжие на ВМС на САЩ, което понастоящем е разположено на USS Ponce - амфибиен транспортен кораб - се съобщава, че е лазер с 33 киловата и може да изстреля няколко лъча, които добавят до 100 киловата. Военноморският флот заяви през януари, че планира да тества 150-киловатна версия в рамките на една година. (Говорител на военноморските сили каза, че не може да разкрие колко мощен всъщност е лазерът.)

Причината за високата мощност е, че въпреки че лазерите са фокусирани към тясна точка, лъчите им все още се разпространяват на дълги разстояния и това намалява енергията, която се доставя до целта. Лазерът уврежда целта си, защото енергията от светлината загрява материала, който удря. Като такъв лъчът трябва да остане на целта за определен период от време (повече мощност означава по-малко време и по този начин по-ефективно оръжие). Видео, пуснато на CNN, показва системата за лазерни оръжия (LaWS) на ВМС, тренирана по цел за около 1 или 2 секунди, но никоя от тези спецификации все още не е публикувана публично.

LaWS на борда на USS Ponce е оптичен лазер и съчетава лъчи за увеличаване на мощността. Докато феновете на "Междузвездни войни" може да си припомнят образа на няколко отделни лъча, които се съединяват след излъчването им от "Звездата на смъртта", реалните лазери с комбиниран лъч не работят така. Вместо това те използват оптични влакна за генериране на лъчите и след това тези лъчи се комбинират с помощта на призматична настройка на лещи.

"Помислете за тази корица на [албума на Pink Floyd]" Dark Side of the Moon "," каза Афзал. "Имате призма, която комбинира няколко лъча в едно."

Друго предимство на оптичните влакна, каза Афзал, е, че гредите са по-"перфектни". Това означава, че има по-малко дифракция или разпространение от светлината, отколкото при традиционните лещи (ранните лазери са имали лъчи, фокусирани от лещи, а лазерните указатели все още правят това).

Предимства и недостатъци

Един от най-големите проблеми при разработването на лазерни оръжия беше да разберем как да ги захранваме. Тридесет киловата за 1 секунда са достатъчни за осветяване на квартал (средният дом в САЩ използва около 10 киловатчаса годишно). Това означава, че всяка лодка, използваща лазерно оръжие, трябва да има електроцентрала, достатъчно здрава, за да се справи с нея. Демонстрацията на USS Ponce показа, че може да се справи с натоварването на мощността.

Предимството на лазерите и причината, поради която военните се интересуват от тях, е скоростта. Лазерен лъч се движи със скоростта на светлината. Практически погледнато, когато лазерно оръжие е насочено към нещо, то ще удари моментално. Няма нужда да насочвате оръжието малко напред към мястото, където се придвижва целта, както би трябвало да се направи, ако военните се опитват да изстрелят снаряд. И обратно на това, което е изобразено във филмите, няма начин да видите лазерен лъч, освен ако има нещо, което разсейва светлината. Ако лъчът е видим, той просто ще изглежда незабавно "включен", точно като прожектор.

Лазерите също са евтини за използване според ВМС, защото единствената цена е мощността. Това означава, че след като оръжието е изградено, цената за изстрел намалява - лазер никога не изчерпва боеприпасите. Ракетите, от друга страна, могат да струват хиляди долари всяка, отбеляза Скинър.

Все пак има някои недостатъци при използването на лазери като оръжие. Subrata Ghoshroy, научен сътрудник в MIT, който е работил върху ранните лазерни оръжия през 80-те, отбеляза, че времето може да бъде проблем. Лазерните лъчи са направени от светлина, което означава, че мъглата и другото неблагоприятно време ще разпръсне тази светлина. В резултат на това обхватът ще бъде намален, заедно с енергията, насочена към целта.

Топлината също е фактор. "Термичното управление е ужасен проблем", каза Гошрой. Причината е, че всички тези киловати чрез диод го загряват и в крайна сметка качеството на лъча се влошава. Не беше ясно, каза той, колко често лазерът на USS Ponce може да стреля или колко дълго ще продължи, преди да се сблъска с проблеми.

Афзал заяви, че проблемът с времето е общ за много оръжейни системи, така че лазерите не са уникални в този смисъл. Мъглата например би спряла много видове ракети или пушки. "Ако можете да го видите, можете да го ангажирате", каза той.

Първоначално публикувано на Наука на живо.


Видео Добавка: .




Изследване


Екстремни, Водородни Смазващи Физици Ни Тласкат В „Нова Ера На Свръхпроводимост“
Екстремни, Водородни Смазващи Физици Ни Тласкат В „Нова Ера На Свръхпроводимост“

Честит 158-И, Никола Тесла! Странни Факти За Изобретателя
Честит 158-И, Никола Тесла! Странни Факти За Изобретателя

Наука Новини


Генетика На Магьосничеството: Магическите Сили На Хари Потър Ли Бяха Записани В Неговото Днк?
Генетика На Магьосничеството: Магическите Сили На Хари Потър Ли Бяха Записани В Неговото Днк?

Гниещата Гъбичка Създава Красива, Блестяща
Гниещата Гъбичка Създава Красива, Блестяща "Коса Лед"

Тази Светлинна Терапия Може Да Запни Хронична Болка Един Ден
Тази Светлинна Терапия Може Да Запни Хронична Болка Един Ден

Образование Важно За Избягване На Бедността
Образование Важно За Избягване На Бедността

2400-Годишни Митове За Правене На Мама Разрушени
2400-Годишни Митове За Правене На Мама Разрушени


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