Hvordan Us Navy'S Futuristic Laser Weapon Bruger Old-School Telephone Tech

{h1}

Us navy's seneste demonstration af sit nye laservåben, der er designet til at sprænge fjendens droner ud af himlen, viser, at disse systemer ikke længere eksisterer udelukkende i verden af ​​science fiction. Men det første drev til at bygge laser våben var ikke at lave ray

US Navy's seneste demonstration af sit nye laservåben, der er designet til at sprænge fjendens droner ud af himlen, viser, at disse systemer ikke længere eksisterer udelukkende i verden af ​​science fiction. Men hvordan virker disse såkaldte energieffektiviserede våben?

Ideen til laser våben har eksisteret i mindst et århundrede; forfatteren H.G. Wells forestillede sig endda "varmestråler" i sin 1897 roman "World of War." Lasere er dog en demonstration af flere teknologier og endda fysik, der ikke eksisterede eller var ikke kendt indtil 1960'erne - og i nogle tilfælde senere end det.

Til dels var det første drev til at bygge laservåben ikke at lave strålepistoler - det var at hjælpe folk med at foretage telefonopkald. Det var først, indtil fiberoptik og billige laser dioder blev tilgængelige, at denne teknologi kunne bruges til at bygge våben, ifølge eksperter. [7 Technologies That Transformed Warfare]

"Vi kunne bygge magtfulde lasere i fortiden, men de var ikke små nok eller stærke nok til at blive taktisk implementeret", siger Robert Afzal, en højtstående fyr i laser- og sensorsystemer hos Lockheed Martin, en af ​​flere virksomheder, der har udviklet sig laser våben til militæret. "Med højdrevet fiberoptisk laserteknologi kan vi nu bygge en laser kraftig og lille nok til et taktisk køretøj."

Lasersystemet, der udvikles hos Lockheed, er ikke det samme, der blev demonstreret sidste måned af US Navy, men fysik og teknik er lignende, fortalte Afzal WordsSideKick.com.

Gør laserlys

Ordet "laser" er faktisk en forkortelse for "lysforstærkning ved stimuleret emission af stråling." For at lave en laser har du brug for et lassemedium - noget materiale, der udsender lys, når det stimuleres af energi. Endvidere skal lyset være en enkelt bølgelængde, og alle lysbølgerne skal være i trin - en tilstand kaldet sammenhæng.

En neonlyskilte genererer lys af specifikke bølgelængder, men disse bølger er ikke alle i trin; de er sammenfaldende sammen med kammen og trugene på forskellige steder. Dette gør det sværere at fokusere lyset i en stråle, der ikke spredes over lange afstande. Det betyder også, at mindre energi bliver leveret til noget, der oplyses af det lys.

Sammenhængende lysbølger kan være mere fokuserede. Med andre ord spredte lysbølgerne i en laserstråle meget mindre end dem i en lommelygtebjælke, der styrede mere af sin energi til et lille sted.

De første laserstråler i 1960'erne blev genereret med rubinkrystaller, der blev pumpet med lys fra en kraftig type flashlampe. Krystallen blev kaldt gevinstmediet.

Det intense lys spændte atomerne i krystallen, som derefter genererede fotoner eller pakker af lys til laseren. Et spejl var i hver ende af krystallen, og et af spejlet var gennemsigtigt. Lyset ville reflekteres fra den ene side og komme ud på den gennemsigtige side.

Mere moderne lasere bruger gasser som forstærkningsmedium, såsom kuldioxid, helium eller neon. De producerer alle lasere med forskellige bølgelængder til forskellige anvendelser. Kuldioxidlasere udsender infrarødt lys, og de bruges ofte som skæreværktøjer. [Videnskabsfakta eller fiktion? Plausibility af 10 Sci-Fi Concepts]

Senere blev den kemiske laser opfundet, men det var ikke til at arbejde for skibe våben. "De gamle kemiske lasere tog meget volumen," sagde Mark Skinner, vicepræsident for direkte energi på Northrop Grumman Aerospace Systems. "De brugte også nogle gange giftige kemikalier." For eksempel kan en hydrogenfluoridlaser, der først blev demonstreret i 1969, levere kraftige stråler, men hydrogenfluoridet er farligt og svært at håndtere.

Laserdioden var en stor nyskabelse; selv om de først blev demonstreret i 1960'erne, var det først i 1970'erne, at halvlederlasere blev bygget, der kunne fungere kontinuerligt ved stuetemperatur. Tidligere i 1966 opdagede Charles K. Kao (som ville fortsætte med at vinde en nobelpris i fysik i 2009), hvordan man overførte lys over optiske fibre, hvilket betød, at lasere kunne bruges som kommunikationsmiddel. Derefter gjorde udviklingen af ​​billige diode lasere mulighed for at opbygge enheder som cd-afspillere og laserkommunikationsarrayer.

"Vi sammensætter virkelig to omdrejninger: fiberoptisk telekommunikation og bølge-division multiplexing," sagde Afzal. Wave-division multiplexing (WDM) er en teknik, der kombinerer lasere med forskellige bølgelængder på en enkelt fiber, hvilket gør det muligt at pumpe mere strøm gennem en fiberoptisk streng. Oprindeligt blev anvendt til kommunikation, det blev også en go-to teknologi til laser våben, sagde han.

Opbygning af en strålepistol

Men laservåben kræver mere end blot at lave laserlys - de skal sende lyset til et mål og gøre det med tilstrækkelig energi til at forårsage skade. Laserkraft måles normalt i watt. Effekten af ​​en laserpeger kan måles i milliwatt, men det er stadig nok til at skade en persons øjne. Kraften i industrielle laserskærere ligger i kilowattområdet. Militæret har brug for lasere, der har et langt mere kraftfuldt område end det - i mindst ti kilowatt. [Flying Saucer til Mind Control: 7 Declassified Military & CIA Secrets]

USA.Navy's nye laservåben, som i øjeblikket anvendes på USS Ponce - et amfibisk transportskib - er efter sigende en 33 kilowatt laser, og den kan aflyse flere bjælker, der fylder op til 100 kilowatt. Navy sagde i januar, at den planlægger at teste en 150 kilowatt version inden for et år. (En talsmand for marinen sagde, at han ikke kunne afsløre, hvor kraftig laser faktisk er.)

Årsagen til den højeffekt er, at selvom laserne er fokuseret på et smalt punkt, spredes deres stråler stadig over lange afstande, og det reducerer den energi, der bliver leveret til målet. En laser beskadiger sit mål, fordi energien fra lyset opvarmer det materiale, den rammer. Som sådan skal strålen være på et mål i en vis periode (mere kraft betyder mindre tid og dermed et mere effektivt våben). En video udgivet til CNN viser Navy's Laser Weapons System (LaWS) trænet på et mål i cirka 1 eller 2 sekunder, men ingen af ​​disse specifikationer er blevet offentliggjort endnu.

LaWS ombord på USS Ponce er en fiberoptisk laser, og den kombinerer bjælker for at øge effekten. Mens fans af "Star Wars" kan huske billedet af adskillige separate bjælker, der kommer i forbindelse, efter at de er udsendt fra Death Star, virker virkelige kombinerede strålelasere ikke sådan. I stedet bruger de fiberoptik til at generere bjælkerne, og så bliver disse bjælker kombineret ved hjælp af en prisme-lignende opsætning af linser.

"Tænk på den dækning af [Pink Floyd-albumet] 'Mørke Side af Månen', sagde Afzal. "Du har et prisme, der kombinerer flere bjælker i en."

En anden fordel ved fiberoptik, sagde Afzal, er, at bjælkerne er mere "perfekte". Det betyder, at der er mindre diffraktion eller spredning ud af lyset, end der er med en traditionel linse (tidlige lasere havde stråler fokuseret på linser, og laserpegerne gør det stadig).

Fordele og ulemper

Et af de største problemer med at udvikle laserpistoler var at finde ud af, hvordan man styrede dem. Tredive kilowatt over 1 sekund er nok til at tænde et kvarter (det gennemsnitlige hjem i USA bruger ca. 10 kilowatt-timer om året). Det betyder, at enhver båd, der bruger et laservåben, skal have et kraftværk, der er robust nok til at klare det. USS Ponce demonstrationen viste, at den kunne klare strømbelastningen.

Fordelen ved lasere, og årsagen til at militæret er interesseret i dem, er hastighed. En laserstråle bevæger sig ved lysets hastighed. Praktisk taget, når et laservåben er rettet mod noget, vil det straks slå. Der er ingen grund til at pege våbenet lidt foran, hvor målet er i bevægelse, som det ville være nødvendigt at gøre, hvis militæret forsøgte at skyde ned et projektil. Og i modsætning til det der er afbildet i film, er der ingen måde at se en laserstråle, medmindre der er noget, der spredter lyset. Hvis strålen er synlig, ville det simpelthen synes at være øjeblikkeligt "on", ligesom et søgelys.

Lasere er også billige at bruge, ifølge Navy, fordi den eneste pris er strøm. Dette betyder, at når våbenet er bygget, går prisen per skud ned - en laser løber aldrig ud af ammunition. Missiler, derimod kan koste tusindvis af dollars hver, bemærkede Skinner.

Alligevel er der nogle ulemper ved at bruge lasere som våben. Subrata Ghoshroy, en forskningsforbund hos MIT, som arbejdede på tidlige laser våben i 1980'erne, bemærkede, at vejr kan være et problem. Laserbjælker er lavet af lys, hvilket betyder, at tåge og andet dårligt vejr vil sprede det lys. Sortimentet vil blive reduceret som et resultat sammen med energien rettet mod målet.

Varme er også en faktor. "Termisk styring er et forfærdeligt problem," sagde Ghoshroy. Årsagen er, at alle kilowattene gennem en diode opvarmer det, og til sidst nedbrydes strålekvaliteten. Det var ikke klart, sagde han, hvor ofte USS Ponce's laser kunne slukke eller hvor lang tid det ville vare, før det løber ind i problemer.

Afzal sagde, at vejrproblemet er fælles for mange våbensystemer, så lasere er ikke unikke i den forstand. Tåge ville for eksempel stoppe mange slags missilkastere eller våben. "Hvis du kan se det, kan du engagere det," sagde han.

Oprindeligt udgivet den WordsSideKick.com.


Video Supplement: U.S. Military Faces New Challenges and the American Tech to Beat Them.




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

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com