Screenshot/Youtube

Laserski topovi više nisu znanstvena fantastika: Evo kako rade ‘zrake smrti’

Autor: Zlatko Govedić / 7dnevno

Lasersko oružje nekoć je bila znanstvenofantastična tema, no danas ono postaje stvarnost u suvremenom ratovanju. Ta tehnologija, koja se temelji na snazi i preciznosti svjetlosnih zraka, otvara vrata novim strategijama i taktikama na bojištu.

Mnoge države sada ubrzano razvijaju visokoenergetsko lasersko oružje za vojne misije na kopnu i moru, u zraku i svemiru. Prizori rojeva malih jeftinih bespilotnih letjelica koje ispunjavaju nebo ili lete nad morskim valovima motiviraju mnoge vlade da razviju i postave futurističko oružje kao alternativu obrani temeljenoj na projektilima, koja je i skupa i ranjiva.

Zapravo, lasersko je oružje postojalo kao tema spekulativne fikcije mnogo prije nego što su laseri uopće izumljeni. Nedavno su spomenuti i u nekim teorijama urote, na što ćemo se uskoro osvrnuti. Javnosti je stoga potrebno objasniti kako lasersko oružje zapravo radi i za što se koristi.

Kvantni skok

Da bismo sve to razumjeli, prvo trebamo objasniti što je uopće laser. Sama riječ zapravo je akronim engleskog pojma “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”, što znači “pojačanje svjetlosti s pomoću stimulirane emisije zračenja”. Drugim riječima, laser je uređaj za stvaranje i pojačavanje koherentnoga elektromagnetskog usko usmjerenog zračenja velike jakosti.

Temelji se na kvantnim pojavama pri prijenosu energije zračenjem. Izmjena energije zračenja s atomima ili molekulama aktivnoga medija u laseru (plin, kristal, plazma) odvija se stimuliranom emisijom. To se zbiva kada se na atom ili molekulu u pobuđenom energijskom stanju, u kojem su elektroni na višoj energijskoj razini, djeluje dodatnim izvorom energije, npr. bijelom svjetlošću ili elektromagnetskim poljem. Time broj atoma u pobuđenom stanju postaje veći od broja atoma u nepobuđenom stanju, što se naziva “inverzija populacije”. Za prijelaz u pobuđeno stanje fizikalno je nevažno kako je energija dovedena, dok pri prijelazu iz pobuđenog u nepobuđeno stanje nastaje kvantni skok, tj. emisija fotona kojima energija odgovara razlici između energijskih stanja atoma.

Po načinu rada razlikuju se: neutralni atomski, ionski, plinski molekularni, plinsko-dinamički, kemijski i druge vrste lasera. Po vrsti optički aktivne tvari pak dijele se na: plinske, tekućinske, poluvodičke i općenito lasere s čvrstim tvarima.




Danas laseri pokrivaju valne duljine zračenja od dalekoga ultraljubičastog pa sve do dalekog infracrvenog područja, a radi se i na konstrukciji lasera u području rendgenskoga zračenja. Postoje i laseri, npr. s titanijem dopiranim kristalom safira kao aktivnim medijem, koji mogu kontinuirano mijenjati valnu duljinu od 700 do 1000 nm, što se koristi u laserskoj spektroskopiji. U vojnoj industriji laseri se obično rabe kao dio daljinomjera i označivača cilja, a u telekomunikacijama i za stvaranje zaprečnih polja. U SAD-u se već naveliko radi i na izradbi štita od balističkih raketa koji bi se sastojao od satelitā na stacionarnim putanjama opremljenih laserima velike snage, koji bi mogli uništiti nadolazeće rakete daleko od branjenoga položaja.

Britanci testirali oružje koje tjera strah u kosti: ‘Ruši mete brzinom svjetlosti’




Međutim, vojna industrija poseban naglasak stavlja na razvoj visokoenergetskih laserskih sustava koji se temelje na akumuliranju velike količine energije i njezinu usmjeravanju u snop svjetlosti, koji je dovoljno snažan da ošteti ili uništi ciljeve.

Takvi laseri koriste posebne kristale za pretvaranje ulazne električne energije u fotone. Ključni aspekt krutih lasera velike snage jest taj da se fotoni stvaraju u infracrvenom dijelu elektromagnetskog spektra pa ih ljudsko oko ne može vidjeti.

Aeronautičar i astronautičar Iain Boyd sa Sveučilišta u Coloradu (Boulder, SAD) u svom novom eseju od 7. ožujka na platformi Conversation napominje da laserska zraka, u interakciji s površinom, generira različite učinke koji se temelje na valnoj duljini fotona, snazi u snopu i materijalu površine. Laseri male snage koji generiraju fotone u vidljivom dijelu spektra korisni su kao izvori svjetla za pokazivače i svjetlosne showove na javnim događanjima, no te su zrake toliko male snage da se jednostavno odbijaju od površine te je pritom i ne oštećuju.

Razoran učinak

Laserski sustavi veće snage koriste se pak za rezanje biološkog tkiva u medicinskim postupcima, a laseri najveće snage mogu zagrijavati, učiniti da ispare, topiti i spaljivati različite materijale te se koriste u industrijskim procesima za rezanje i zavarivanje. Sposobnost izvršenja tih različitih učinaka nije određena samo snagom lasera nego i njegovom udaljenošću od mete.

Današnje vojske sve više koriste visokoenergetske lasere, što se najviše temelji na napretku ostvarenom na industrijskim laserima velike snage. Jedna ključna prednost visokoenergetskog laserskog oružja jest ta što pruža “beskonačni spremnik”. Za razliku od tradicionalnog oružja, kao što su puške i topovi koji imaju ograničenu količinu streljiva, visokoenergetski laser može nastaviti pucati sve dok ima struje.

“Američka je vojska na borbeno oklopno vozilo Stryker postavila visokoenergetski laser snage 50 kW (kilovata) za obaranje niza ciljeva, uključujući dronove, helikoptere, minobacačke granate i rakete, a u veljači 2024. rasporedila je četiri sustava DE M-SHORAD za testiranje na bojnom polju na Bliskom istoku”, podsjeća Boyd i nastavlja:

“Američka mornarica u kolovozu 2022. na razarač USS Preble postavila je lasersko oružje snage 60 kW za obranu od malih i brzih pomorskih plovila, kao i od projektila i dronova. Američke zračne snage 2010. testirale su megavatni laser postavljen na modificirani Boeing 747 koji je uspio pogoditi balistički projektil nakon lansiranja. Trenutno rade na manjem sustavu naoružanja za borbene zrakoplove.”

Čini se da i Rusija razvija zemaljski laser visoke energije kako bi “zaslijepio” satelite svojih protivnika. Sustav Kalina navodno radi u pulsirajućem načinu rada u infracrvenom zračenju i proizvodi oko 1 kJ/cm² (kilodžul po četvornom centimetru). Za usporedbu, pulsni laser koji se koristi za kirurgiju mrežnice ima 10.000 puta manju snagu. Kalina isporučuje velik dio fotona koje generira na velike udaljenosti na kojima sateliti kruže iznad njih. To može učiniti zato što laseri formiraju visokokolimirane zrake, što znači da fotoni putuju paralelno tako da se zraka ne širi. Kalina fokusira svoj snop s pomoću teleskopa promjera nekoliko metara.

Astronomi imaju zapanjujuću teoriju: Možda smo već kolonizirali svemir

Ogromna energija

“Ključni izazovi za vojske koje koriste visokoenergetske lasere jesu visoke razine snage potrebne za stvaranje korisnih učinaka na daljinu. Za razliku od industrijskog lasera koji može biti samo nekoliko centimetara od cilja, vojne operacije uključuju znatno veće udaljenosti. Za obranu od nadolazeće prijetnje, poput minobacačke granate ili malog čamca, lasersko oružje treba napadati svoje mete prije nego što nanesu bilo kakvu štetu”, objašnjava američki stručnjak i dodaje:

“Međutim, za sagorijevanje materijala na sigurnim udaljenostima potrebno je ispaliti laserske zrake snage koja se mjeri u desecima, pa i stotinama kilovata. Najmanji prototip laserskog oružja troši 10 kW energije, što je otprilike jednako električnom automobilu. Najnovije lasersko oružje velike snage troši 300 kW energije, što je dovoljno za napajanje 30 kućanstava. Budući da su visokoenergetski laseri u najboljem slučaju učinkoviti samo 50%, oni stvaraju ogromnu količinu otpadne topline kojom se mora upravljati.”

To znači da visokoenergetski laseri zahtijevaju opsežnu infrastrukturu za proizvodnju energije i hlađenje koja postavlja ograničenja na vrste učinaka koji se mogu generirati s različitih vojnih platformi. Vojni kamioni i borbeni zrakoplovi zračnih snaga imaju najmanje prostora za visokoenergetsko lasersko oružje pa su ti sustavi ograničeni na mete koje zahtijevaju relativno malu snagu, poput obaranja dronova ili onesposobljavanja projektila. Brodovi i veći zrakoplovi mogu primiti veće visokoenergetske lasere s potencijalom da stvore rupe na brodovima i kopnenim vozilima. Trajni zemaljski sustavi imaju najmanje ograničenja pa stoga i najveću snagu.

Drugo važno ograničenje za takvo oružje odnosi se na spomenuti beskonačni spremnik. S obzirom na to da kamion, brod ili zrakoplov mora nositi izvor energije za laser, što ograničava kapacitet izvora energije, laseri se mogu koristiti samo ograničeno vrijeme prije nego što moraju napuniti baterije.

Znanstvenici proizveli štit nevidljivosti i već ga prodaju po povoljnoj cijeni

Teorije urote

Postoje i temeljna ograničenja za visokoenergetsko lasersko oružje, uključujući smanjenu učinkovitost na kiši, magli i dimu, koji raspršuju laserske zrake. One također moraju ostati usmjerene na metu barem nekoliko sekundi kako bi nanijele štetu. Sve se to već pokazalo kao izazov za održavanje na bojnom polju.

Posljednjih godina pojavila se nova vrsta teorije urote koja tvrdi da su “zli entiteti” koristili visokoenergetske lasere u zraku za izazivanje šumskih požara u Kaliforniji, Teksasu i na Havajima. To je besmislica iz nekoliko razloga.

“Prvo, razina snage potrebna za paljenje vegetacije visokoenergetskim laserom s neba zahtijevala bi golem izvor energije instaliran na velikom zrakoplovu. Letjelica te veličine bila bi dobro vidljiva neposredno prije paljenja požara. Drugo, na nekim navodnim fotografijama za koje teoretičari urote tvrde da pokazuju nastajanje požara, laserske su zrake – zelene. Činjenica je, međutim, da su zrake visokoenergetskih lasera – nevidljive”, zaključuje Boyd.

U budućnosti će se visokoenergetska laserska oružja vjerojatno nastaviti razvijati s povećanim razinama snage koje će proširiti raspon ciljeva. Nove prijetnje koje predstavljaju jeftine bespilotne letjelice s oružjem, poput onih koje se koriste u sukobima u Ukrajini i na Bliskom istoku, povećavaju vjerojatnost da će visokoenergetski laseri imati i druge primjene, poput obrane stanovništva i infrastrukture od terorističkih napada.

Autor:Zlatko Govedić / 7dnevno
Komentari odražavaju stavove njihovih autora, ali ne nužno i stavove portala Dnevno.hr. Molimo čitatelje za razumijevanje te suzdržavanje od vrijeđanja, psovanja i vulgarnog izražavanja. Portal Dnevno.hr zadržava pravo obrisati komentar bez najave i/li prethodnog objašnjenja.