Hvordan Laser Våben Arbejder

{h1}

Laser våben er blevet afbildet i science fiction i årevis, men de eksisterer i det virkelige liv. Lær mere om laser våben.

Du har måske set dem i "Star Wars", "Star Trek" og andre science fiction film og shows. X-wing fighters, Death Star, Millennium Falcon og Enterprise brugte laser våben i store fiktive kampe for at erobre og / eller forsvare universet. Og stjerneskibe er ikke de eneste, der pakker laservarme. Han Solo og andre bar blasteren i "Star Wars." Og kaptajn Kirk og andre Starfleet-medarbejdere brugte phasers i "Star Trek." Alle disse våben brugte direkte energi i form af en laserstråle til at deaktivere eller dræbe en modstander.

Men hvad er fordelene ved at bruge en laser som et våben? Er det endda muligt? Kunne du bruge et sådant våben til at stjæle en modstander? Disse spørgsmål behandles af Air Force Research Laboratory's Directed Energy Directorate. Dette program udvikler højenergirlasere, mikrobølgeteknologier og andre futuristiske våbensystemer, som f.eks Luftbåren laser og PHaSR.

Lasere og andre energier med direkte energi har mange fordele i forhold til konventionelle projektilvåben som kugler og missiler:

  • Våbenens lysudgange kan køre med lysets hastighed.
  • Våbenne kan målrettes præcist.
  • Deres energiproduktion kan styres - høj effekt til dødelige udfald eller skæring og lav effekt for nonletale resultater.

Luftvåben har allerede udviklet tre våbensystemer, som bliver testet og i nogle tilfælde brugt. Disse systemer omfatter luftbåren laser (Advanced Tactical Laser), PHaSR og Active Denial System. Læs videre for at finde ud af, hvordan lasere og disse våbensystemer virker.

-

Videogalleri: Lasere

Den miltbrand skræmmere i New York og Florida for et par år siden understregede behovet for hurtig afsløring af biologiske våben. Forskere har udviklet en ny laser teknik, der kunne opdage miltbrand i realtid. Se hvordan antraxlasere og biohazard-teknologi virker i denne video fra ScienCentral.

Forskere ved Intel og University of California demonstrerede Santa Barbara verdens første elektrisk drevne hybrid siliconelaser, der adresserede en af ​​de sidste forhindringer til at producere billige og højintegrerede silicium fotoniske chips til brug i og omkring pc'er, servere og datacentre.

Hvordan kan en laser være et våben?

Denne industrielle cutter bruger lasere til at få arbejdet gjort.

Denne industrielle cutter bruger lasere til at få arbejdet gjort.

På sin mest grundlæggende er en laser en lyskilde. For at forstå, hvordan det kan blive et våben, er det nyttigt at tænke over, hvordan det adskiller sig fra de lyskilder, der er omkring dig hver dag. Start med en almindelig glødelampe. Pæren sender lysbølger ud i alle retninger. Disse bølger, ligesom bølger i vand, har toppe og trug, eller høje punkter og lave punkter. Hvis du var i stand til at se hver lysbølge, der kommer fra en glødelampe, ville du se masser af toppe og trug der passerede dig på samme tid. Der er også masser af frekvenser, eller farver, af lys kommer fra en pære, og de kombinerer alle sammen for at skabe, hvad der ligner hvidt lys.

Tænk nu på en lommelygte. En lommelygts stråle er mere fokuseret end hvad der kommer fra en nøgen pære. Det meste af dets lys bevæger sig i en retning, afhængigt af hvor du peger på lommelygten. Der er stadig masser af lysfrekvenser, der kombinerer for at skabe hvidt lys, og de forskellige lysbølges toppe og trug passerer ved forskellige tidspunkter.

En laser er endnu mere fokuseret end en lommelygte. Det skaber kun en bølgelængde, eller farve, af lys. Toppe og trug fra lysbølgerne er også synkroniseret peak til peak og trough til trough. Det betyder, at de forskellige bølger ikke forstyrrer hinanden. Dette lys bevæger sig kun i en retning. Lysstrålen kan være tæt fokuseret og forblive så langt over store afstande. Lasere kan producere lys af enorme kræfter (1.000 til 1 million gange stærkere end en typisk pære). Forskellige typer af lasere kan producere forskellige bølgelængder af lys, fra infrarød rækkevidde gennem de synlige bølgelængder til ultraviolet rækkevidde.

Lys er i grunden bevægende energi. En laser producerer meget intens energi, som kan rejse over meget lange afstande. Derfor kan en laser blive et våben, mens lyset fra en glødelampe typisk ikke kan.

For at gøre dette skal en laser producere lys på en ukonventionel måde. "Laser" står for lysforstærkning ved stimuleret emission af stråling. Med andre ord producerer en laser lys ved at stimulere frigivelsen af fotoner, eller lette partikler. En laser har brug for fire grundlæggende dele til at gøre dette:

  • Lassemedium: En kilde til atomer, der bliver spændte og udsender lys med en bestemt bølgelængde. Mediet kan være en gas, flydende eller faststof.
  • Energikilde: Primere eller pumper atomerne i lassemediet til en ophidset tilstand
  • Spejle: et fuldt spejl og et halvbelagt spejl. Spejlet tillader det udsendte lys at hoppe frem og tilbage inden i laskemediet hulrum og i sidste ende at flygte udadtil
  • Objektiv: De fleste lasere har en slags lins for at fokusere strålen.

Lasingprocessen handler om lagring og frigivelse af energi. En energikilde indsprøjter energi i lakemediet. Energien ophidser elektroner, der bevæger sig op til højere energiniveauer. Når elektronerne slapper af, udsender de fotoner. Fotonerne bevæger sig frem og tilbage mellem spejle, spændende andre elektroner, som de går. Dette giver kraftigt, fokuseret lys.

Derefter begynder vi at se på nogle af de lasere der bruges til militæret.

Militære Lasere

Illustration af en gratis elektronlaser. En stråle af elektroner sendes gennem en undulator - en række magneter med skiftende nord og sydpoler. Magnetfeltet i undulatoren tvinger hver flok elektroner til at svinge frem og tilbage, hvilket får dem til at udlede en laserlignende stråle af lys.

Illustration af en gratis elektronlaser.En stråle af elektroner sendes gennem en undulator - en række magneter med skiftende nord og sydpoler. Magnetfeltet i undulatoren tvinger hver flok elektroner til at svinge frem og tilbage, hvilket får dem til at udlede en laserlignende stråle af lys.

Der er mange forskellige typer lasere:

  • Solid state lasere Har et lassemedium, der er fast krystal, som rubinlaseren eller neodinium YAG-laser, som udsender 1,06 mikrometer bølgelængde.
  • Gaslasere have et lassemedium, der er en gas eller en kombination af gasser, såsom helium-neonlaser eller kuldioxidlaser, som udsender 10,6 mikrometer bølgelængder (infrarød).
  • Excimerlasere Har et lassemedium, der er en kombination af reaktive gasser, som chlor eller fluor, og inerte gasser, som argon eller krypton. Argonfluoridlaseren udsender ultraviolet lys med 193 nanometerbølgelængder.
  • Farve lasere Har et lassemedium, der er et fluorescerende farvestof, såsom rhodamin. De kan indstilles til en række bølgelængder inden for et bestemt område. Rhodamin 6G-farvestråleren kan indstilles fra 570 til 650 nanometer bølgelængder.
  • Carbondioxid lasere udforskes af militæret, fordi de er kraftige infrarøde lasere, der kan bruges til at skære metal.

Der er flere lasere, der i øjeblikket bruges til militære formål. Den, der forskes og udvikles, er den fri elektron laser (FEL). I 1970'erne opfandt og opdagede Stanford fysiker John Madey FEL, som består af en elektroninjektor, en partikelaccelerator og en magnetisk undulator eller wiggler. Det virker som dette:

  1. Elektroninjektoren injicerer en puls af frie elektroner i partikelacceleratoren.
  2. Partikelacceleratoren accelererer elektronerne tæt på lysets hastighed (300.000 km / s)
  3. Elektronerne bevæger sig gennem undulatoren eller wiggleren, som er en serie magneter med alternerende nord-syd retninger.
  4. Inden for wiggleren svinger elektronerne frem og tilbage. Med hver bøjning udsender de lys af en bestemt bølgelængde.
  5. Afstanden mellem magneterne i wiggleren styrer bølgelængden af ​​det udsendte lys. Så FEL laser kan indstilles ved at ændre magnetafstanden.
  6. I teorien kan FEL indstilles fra det infrarøde område til røntgenregionen i det elektromagnetiske spektrum.

FEL'er er blevet brugt til at fremstille høj-energi infrarødt lys og synkrotron-røntgenstråler til forskningsformål. FEL var også en laser af interesse for forsvarsministeriets strategiske forsvarsinitiativ (præsident Reagans "Star Wars" -program). For nylig erhvervede US Naval Postgraduate School Madeys originale FEL udviklet ved Stanford University for at kunne bruges til militær forskning.

I 1977 udviklede US Air Force en kemisk oxygen-jod laser (COIL). Energikilden til COIL er en kemisk reaktion, og lassemediet er molekylært iod. Sådan virker det: Atomer, varme og biprodukter, herunder vanddamp og kaliumchlorid.

  1. Der opstår en kemisk reaktion mellem klorgas og flydende blanding af hydrogenperoxid og kaliumhydroxid.
  2. Den kemiske reaktion producerer enkelt oxygen
  3. Molekylær iod injiceres i laseren. Singlet oxygen giver energien for at få iodatomerne til at lase og udsende infrarødt lys ved en bølgelængde på 1,3 mikrometer.
  4. Laseren kan udstråle lyset kontinuerligt eller lyset kan pulseres, hvilket øger laserens effektivitet.

COIL-laseren bruges ombord på luftvåbenets luftbårne laser, som vi snakker om næste gang.

Den luftbårne laser

Luftvåben Luftbårne Laser er et fly udstyret med en kemisk laser. Det er designet til at skyde ned missiler i tidlig flyvning.

Luftvåben Luftbårne Laser er et fly udstyret med en kemisk laser. Det er designet til at skyde ned missiler i tidlig flyvning.

I Golfkriget fyrede Saddam Husseins styrker SCUD-missiler i Israel og amerikanske baser i Mellemøsten. Patriot missilforsvarssystemet blev indsat for at beskytte amerikanske interesser. Patriot missiler kan ødelægge indkommende missiler på deres nedadgående vej, men hvad nu hvis du kunne fange det tidligere og ødelægge missilet under dets boost fase (den opadgående vej nær sin oprindelse)? Det er det amerikanske luftvåben s Luftbåren laser (ABL) er designet til at gøre - det udvikles af Boeing, Northrup Grumman og Lockheed Martin entreprenører.

ABL'en er monteret i en modificeret Boeing 747 jumbojet. Den består af fire lasere, avanceret adaptiv optik, sensorer og computere til at lokalisere, spore og ødelægge missiler. Det virker som dette:

  1. Infrarøde sensorer registrerer varmesignaturen af ​​en boosting missil og rapporterer information til en Aktiv sporingslaser.
  2. Den aktive sporingslaser sporer missilet og rapporterer relevant sporingsinformation (afstand, hastighed, højde).
  3. Det Tracker Illuminator Laser scanner målet og figurerer, hvor det er bedst at målrette højerglaslaseren.
  4. Beacon Illuminator Laser skinner på målet, bestemmer mængden af ​​atmosfærisk turbulens mellem ABL og målet, og relæer disse informationer til det adaptive optiksystem i målmekanismen for højenergilaser.
  5. Adaptive Optics-systemet er lavet af deformerbare spejle, der kompenserer for atmosfærisk turbulens. Tårnet monteret i næsen huser et 1,5 meter teleskop som en del af optiksystemet.
  6. COIL laseren brænder en megawatt stråle ved målet. Strålen forlader ABL gennem det næsemonterede tårn.
  7. Høj-energi laserstrålen trænger ind i målet missilets hud og deaktiverer eller eksploderer det, alt efter hvor strålen rammer.

Alle operationer koordineres af computer.

Luftvåbenet tester for tiden ABL og siger, at dets rækkevidde er i størrelsesordenen hundredvis af kilometer.ABL vil kræve en besætning på seks, når den er fuldt operationel, og de vil bære specielle sikkerhedsbriller for at beskytte deres øjne mod mulige refleksioner af bjælkerne med vanddråber i luften.

Høj-energi lasere som dem, der er udviklet til ABL, er designet og udviklet til brug på land og til søs. Disse lasere ville være lastbil- eller skibmonterede og kunne skyde ned indkommende missiler, artilleri skaller og muligvis fjendtlige fly.

Nonlethal og Personal Laser Weapons

Active Denial System styrer millimeter radiofrekvenser på et mål og forårsager en intens brændende fornemmelse.

Active Denial System styrer millimeter radiofrekvenser på et mål og forårsager en intens brændende fornemmelse.

Nu ved vi, at høj-energi lasere bruges til at skyde ned missiler, men har de også nonlethal anvendelser? Ja. Faktisk er et sådant system blevet testet og vil snart være operationelt. Det hedder Active Denial System (ADS). ADS'en er ikke en laser, men en truck-monteret høj-energi radiofrekvensgenerator og retningsantenne. En generator inde skaber en 95 GHz millimeter bølge. (Millimeterbølger har bølgelængder på 1 til 10 millimeter og frekvenser på 30 til 300 GHz.) Retningsantennen fokuserer millimeterbølgerne og giver operatøren mulighed for at pege på bjælken. Den millimeter stråle trænger ind i huden af ​​enhver i sin vej til en dybde på 1/64thimeter, omkring tykkelsen af ​​tre ark papir. Som en mikrobølgeovn opvarmer stråleens energi vandmolekyler i hudvævet og forårsager en intens brændende fornemmelse. Strålen er ikke permanent skadet, fordi den ikke trænger meget langt, og når en person bevæger sig ud af strålen, går fornemmelsen væk (se hvordan militære smertebjælker vil fungere).

Antag, at du kunne øjeblikkelig snuble eller distrahere en modstander. Luftvåben har udviklet en enhed, der vil gøre netop det - den Personalehæmning og stimuleringsrespons (PHaSR). PHaSR indeholder to lav-power diode lasere, en synlig og en infrarød. Det handler om et rifles størrelse og kan fyres af en person. Laserlyset distraherer midlertidigt eller "blænder" målpersonen uden at blinde ham.

Forsvarsdepartementet udvikler også andre optiske distraherende enheder, som midlertidigt kan forringe målets vision.

Du behøver ikke at være en sci-fi fan for at undre sig over, om der findes personlige laser våben på markedet for civile. Måske noget som du ser i science fiction shows? Kan en gennemsnitlig person købe eller bygge en? Et firma kaldet Information Unlimited annoncerer en laser ray gun. Efter at have underskrevet et farligt affidavit og køb af planerne, kan du købe hardware og samle din helt egen laserpistol.

Hvordan laser våben arbejder: arbejder

Personalehæmning og stimuleringsrespons (PHaSR) er et rifle-size laser våben system, der bruger to nonlethal laserbølgelængder til at afholde en modstander.

Information Unlimited's laser ray gun er en solid state laser, der anvender en flashlampe som en energiprimer og en neodinium glasstang som lassemedium. Det virker meget som rubinlaseren beskrevet i How Lasers Work. Det kræver 12 volt DC-strøm, som kommer fra AA-batterier. Den udsender infrarødt lys med 1,06 mikrometer bølgelængde med korte 3 joule impulser til i alt 500 joules energi. Strålen er fokuseret med a kollimerende linse, som rette bjælkerne og gør dem parallelle. Det er klassificeret som en farlig klasse IV laser, og firmaet hævder at det er i stand til at brænde huller i de fleste materialer (infrarøde lasere kan gøre disse ting). Så du vil måske ikke vælge en til din 9-årige fødselsdag.

For at lære mere om laser våben, se på linkene på næste side.


Video Supplement: Dansk Roblox Weight Lifting Simulator 3 - HALLOWEEN UPDATE.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com