Hvordan laserfyrede jetfly vil fungere

Kirkestol, kirkestol, kirkestol! Det er lyden af ​​krigsførelse i fremtiden.

Laservåben har givet næring til vores science-fiction fantasier lige siden Luke sprængte Death Star. På trods af at du faktisk ikke kan høre lasere, eksploderende dødsplaneter eller anden støj i rumets vakuum, der er noget unægteligt fantastisk ved at zappe et mål i glemmebogen med en dødelig eksplosion af hyperkoncentreret energi.

Konventionelle våben er kraftfulde, men sjuskede. At smide en bombe fra et fly er fantastisk til at udjævne en hel ammunitionsfabrik eller tage en strategisk bro ud. Men krigsførelse i det 21. århundrede - præget af useriøse terrorceller og ubemandede droneangreb - kræver meget mere præcision fra militære våben. Og intet er mere lasernøjagtigt end, godt, lasere!

Alle større amerikanske våbenproducenter - Boeing, Lockheed Martin, Northrop Grunman - er under kontrakt med den amerikanske hær, Navy og Air Force til at udvikle mere kraftfulde og kompakte lasersystemer, der kan indsættes af krigsskibe, tanke og endda fly.

Forkastet i årtier som en science-fiction pipedrøm, lasere af militær kvalitet er tilbage i overskrifterne og dårligere end nogensinde. I slutningen af ​​2014, General Atomics offentliggjorde en smart video af en eksplosiv demonstration af dets laservåbensystem (LaWS), en laser i lastbilstørrelse, der ligner et high-end teleskop. Monteret på USS Ponce, et krigsskib fra Navy, det svingbare våben lydløst zappede mål fastspændt bag på bevægelige speedbåde tog derefter en ubemandet drone ud til en grand finale.

I marts 2015, Lockheed Martin skabte overskrifter, da den brugte en 30-kilowatt laser kaldet det avancerede test high energy asset (ATHENA) til at bære et rødglødende hul i manifolden på en pickup på en kilometer (1,6 kilometer) væk [kilde:Moseman].

På et forsvarsministeriums "Lab Day" i maj 2015, chefen for Air Force Research Laboratory offentliggjorde offentligt det amerikanske militærs mål om at spænde en 100 kilowatt laser til et kampfly i 2022 [kilde:Freedberg]. Det er det tætteste på en rigtig X-Wing fighter på denne side af Tatooine.

Der har været utrolige gennembrud inden for laserteknologi, men vil vi nå 2022 -målet om at montere disse dårlige drenge på fly?

1. Grundlæggende om lasere
2. Første forsøg på laserskydende jetfly
3. Seneste udvikling inden for laserskydende jetfly

Grundlæggende om lasere

Lasere er maskiner, der kan skabe en meget fokuseret lysstråle og, med nok strøm, intens varme. Ordet LASER er et akronym for "lysforstærkning ved stimuleret stråling." De mest kraftfulde lasere kan brænde igennem stål på få sekunder, selv fra store afstande.

I sit papir fra 1917 "Om kvanteteorien om stråling, "Albert Einstein var den første til at fastlægge de teoretiske principper bag lasere (selvom navnet ikke eksisterede før i 1960'erne). Når et atom stimuleres til en" ophidset "tilstand, en af ​​dens elektroner stiger midlertidigt til et højere energiniveau. Når elektronen vender tilbage til sin oprindelige tilstand, en foton af energi (partikel af lys) udsendes, der svarer til denne energiforandring. Normalt, energifotonet skyder af i en tilfældig retning ved en tilfældig bølgelængde, men ikke sådan med lasere [kilde:Følger].

I en laser, emissionen af ​​fotoner er stærkt kontrolleret. Ved hjælp af kemiske reaktioner, gasser eller faste krystaller, atomer pumpes til en ophidset tilstand i et spejlkammer. Når elektronerne i atomerne vender tilbage til deres normale tilstand, de frigiver fotoner af lys i alle retninger.

Nogle af de fotoner, imidlertid, hoppe lige ud af de spejlede overflader i hver ende af kammeret. De hoppende fotoner stimulerer flere atomer i kammeret til at udsende fotoner i samme retning. Efter milliarder af disse reaktioner, resultatet er en søjle af lys, der vibrerer ved nøjagtig samme bølgelængde (monokromatisk) i nøjagtig samme retning - det kaldes "koherent" eller laserlys.

Efter at den første laser blev demonstreret af fysiker Theodore Maiman i 1960, lasere kom hurtigt ind i den videnskabelige og kulturelle mainstream. I dag, lavenergilasere bruges til at læse cd'er og stregkoder i købmanden, mens lasere med højere energi stråles fra observatorier for at måle den præcise afstand af planeter [kilde:Martin].

Løbet om at skabe laservåben har raset i årtier. Udfordringen har altid været at skabe en laser, der er kraftig nok til at generere enorm varme over lange afstande, men lille og stabil nok til at blive monteret på et skib eller endda et fly.

Første forsøg på laserskydende jetfly

I en nationalt tv -tale den 23. marts, 1983, Præsident Ronald Reagan foreslog oprettelse af en rumbaseret forsvarsteknologi, der ville zappe russiske atomsprænghoveder op af himlen med laserblæsningssatellitter. Døbt "Star Wars" af medierne, Strategic Defense Initiative (SDI) gjorde den første alvorlige opmærksomhed på udviklingen af ​​dødelige lasere til militæret, men projektet mistede finansiering, da den kolde krig optøede i 1991 [kilde:Encyclopaedia Brittanica].

På trods af brusen fra Star Wars, militære teknologer har ikke mistet troen på lasere som fremtidens morder -app (bogstaveligt talt). I løbet af de sidste 30 år har det amerikanske militær og amerikanske våbenproducenter har investeret milliarder i udviklingen af ​​dødelige lasere, der kan affyres fra militærfly.

Boeings avancerede taktiske laser (ATL), som debuterede i 2008, repræsenterede en af ​​de første store testkørsler af en laser af militær kvalitet i et flyvende krigsskib. Næppe let, de 40, 000 pund (18, 144 kg) kemisk laser var alt for stor til at blive monteret på en jagerfly, så luftvåbnet stoppede det i maven på et C-130 transportfly fra 1950’erne [kilde:Adams].

$ 200 millioner ATL kunne generere en laserstråle på 3 tommer (10 centimeter) bred drevet af reaktioner mellem klorgas og brintoverilte [kilde:Adams]. Den største udfordring for Boeings ingeniører var at designe et målsporings- og sigtesystem, der automatisk kunne tilpasse sig de konstante vibrationer og skiftende koordinater for flyvningen.

Under testflyvninger over New Mexico, ATL zappede med succes et stationært jordmål og brændte et lille hul i en pickup i bevægelse. Fordi det omfangsrige ATL -system var afhængig af lagre af indbyggede kemikalier, det kunne kun affyres pålideligt seks gange uden at genindlæse [kilde:Mick].

I 2010, jet-affyringslasere fik en opgradering med afsløringen af ​​det luftbårne lasertestleje (ALTB). ALTB var også en kemisk laser - akronymet er COIL (kemisk oxygen jodlaser) - der blev monteret på næsen af ​​en Boeing 747 jet. ALTB blev designet specielt som en luft-til-luft laser, der er i stand til at skyde fjendtlige missiler ud af himlen.

Under mere end 200 testmissioner, ALTB engagerede og ødelagde med succes to kortdistance ballistiske missiler [kilde:MDA]. Men det var ikke nok til at holde programmet finansieret. En flåde på 10 til 20 lasermonterede fly ville have kostet 1,5 milliarder dollars hver, langt ud over, hvad militæret var villig til at bruge til relativt lavmagtvåben [kilde:Schechter]. ALTB blev officielt skrottet i 2012 og fjernet for dele [kilde:MDA].

Bare rolig, selvom. Drømmen om laserfyrede jetfly er langt fra død.

Seneste udvikling inden for laserskydende jetfly

På trods af huller i finansieringen til laserskydende jetfly, top messing i det amerikanske luftvåben mener stadig, at lasere i højder har alvorlige taktiske fordele. Mens jordbaserede lasere har fordelen ved at være større og tungere, deres bjælker kan blive skævt, mens de passerer gennem atmosfæren. Lasere monteret på jetfly i stor højde kan tage fjendtlige fartøjer og missiler ud mere præcist og på længere afstande gennem tyndere luft [kilde:Freedberg].

Office of Naval Research lægger særlig vægt på solid-state lasere, som er våben, der bruger elektrisk kraft til at brænde reaktioner i faste kemiske forbindelser. Solid-state lasere er mindre, lettere og behøver ikke at blive tanket så ofte, hvilket gør dem til gode udsigter for udsendelse i luften [kilde:Schechter].

En fungerende prototype til en sådan letvægt, solid-state laser er Navy's Laser Weapon System (LaWS), i øjeblikket monteret på USS Ponce forankret i Den Persiske Golf. 30-kilowatt-laseren pakker tilstrækkelig varme og nøjagtighed til at brænde gennem en drones motor i luften eller eksplodere en granatkaster spændt fast på bagsiden af ​​en speedbåd i bevægelse. Laseren kan dog ikke arbejde mod højhastighedsmål som jetjagere [kilde:CBS News].

Efter omkostningerne på 40 millioner dollars til at bygge laseren, at skyde det batteriopladede våben koster kun $ 0,59 pr. skud i elektriske omkostninger. Sammenlign det med hundredtusindvis af dollars eller endda $ 1 million for at affyre en nuværende antimissilaflytter som Navy Standard Missile [kilde:Freedberg].

Militærets mål er at udvikle en 100- til 150-kilowatt solid-state laser til luftbåren udsendelse [kilde:Freedberg]. Drone-maker General Atomics Aeronautical Systems hævder at have en på arbejde. Dens generation 3 højenergilaser (HEL), en solid-state laser "pumpet" af et lithium-ion batteri, vil kunne producere bjælker så kraftige som 300 kilowatt [kilde:General Atomics].

Gen 3 er også relativt kompakt, måler kun 1,25 x 1,3 fod med 1 fod (1,3 x 0,4 meter x 0,3 meter). I den størrelse, Gen 3 vil passe ind i General Atomics 'taktiske laservåbenmodul (TLWM), en eksternt monteret laser pod, der kan indsættes på tanke, Navy krigsskibe og jetfly [kilde:General Atomics].

Selvom der ikke er videoer af Gen 3 i aktion - det er klassificeret - fortalte en General Atomics vicepræsident til en journalist i U.S.News, at virksomheden er "langt ud over at dræbe både og ubemandede luftfartøjer." Gulp.

Militæret anvender allerede lastbilmonterede lasere, der automatisk zapper droner eller mørtelrunder. De fungerer godt, med kun ét problem:Ingen kan fortælle, hvornår de skyder. Ægte lasere er usynlige og lydløse. For at afhjælpe dette, Boeing -ingeniører har løftet laserlydeffekter fra "Star Wars" og "Star Trek" for at afspille hver gang bjælkerne affyres [kilde:Atherton]. Bænk bænk bænk!

Masser mere information

Forfatterens bemærkning:Hvordan laserfyrede jetfly vil fungere

Som med jetpakker og flyvende biler, Jeg har altid antaget, at fremtiden ville omfatte laserpistoler. Jeg er glad/bange for at høre, at militæret fortsat seriøst forfølger laservåben, og jeg er unapologetisk nervøs for at høre, at de tilføjer "zap!" lyder, når disse dødsstråler affyres. I det mindste ses lasere mest som "forsvar" -våben, nedskydning af indkommende missiler og morterer for at beskytte tropper og uskyldige liv. Det sagt, nogle i militæret er også interesseret i disse tavse, usynlige langdistance laservåben for deres løfte om "plausibel benægtelighed" [kilde:Hambling]. Hvem sprængte ubåden? Ikke os!

relaterede artikler

• Sådan fungerer lasere
• Sådan fungerer laservåben
• Sådan fungerer Sci-fi ikke
• Sådan fungerer det amerikanske luftvåben
• Hvordan militære smertebjælker vil fungere
• Hvordan Space Wars vil fungere

Kilder

• Adams, Eric. "Sådan fungerer det:Den flyvende laserkanon." Populær videnskab. Marts 13, 2008. (6. juli, 2015) http://www.popsci.com/military-aviation-space/article/2008-03/how-it-works-airborne-laser-cannon
• Atherton, Kelsey D. "Forskere tilføjer 'Star Wars' lydeffekter til rigtige lasere, så de kan høre dem." Populær videnskab. 2. juni kl. 2015. (6. juli, 2015) http://www.popsci.com/american-laser-weapons-play-star-wars-sound-effects
• Encyclopaedia Britannica. "Strategic Defense Initiative (SDI)" 15. juli, 2014. (6. juli, 2015) http://www.britannica.com/topic/Strategic-Defense-Initiative
• Følger, Mike. "Kemi med lasere." Uddannelse i kemi. Juli 2012. (6. juli, 2015) http://www.rsc.org/education/eic/issues/2012July/chemistry-lasers-optical-tweezers-explosives.asp
• Freedberg Jr., Sydney J. "Laser Fighters:100 kW våben i 2022." Bryde forsvar. 18. maj kl. 2015. (6. juli, 2015) http://breakingdefense.com/2015/05/lasers-on-a-plane-air-force-wants-fighter-firing-100-kilowatts-by-2022/
• Freedberg Jr., Sydney J. "Star Wars at Sea:Navy's Laser Gets Real." 10. december kl. 2014. (6. juli, 2015) http://breakingdefense.com/2014/12/star-wars-at-sea-navys-laser-gets-real/
• General Atomics. "Gen 3 laser med høj energi fuldender evaluering af strålekvalitet." 8. april kl. 2015. (6. juli, 2015) http://media.ga.com/2015/04/08/gen-3-high-energy-laser-completes-beam-quality-evaluation/
• Hambling, David. "Laser Gunship -brande:'benægtelige' strejker fremad?" Kablet. 13. august kl. 2008. (6. juli, 2015) http://www.wired.com/2008/08/will-new-laser/
• Martin, Douglas. "Theodore Maiman, 79, Dør; Demonstreret første laser. "The New York Times. 11. maj, 2007. (6. juli, 2015) http://www.nytimes.com/2007/05/11/obituaries/11maiman.html?_r=0
• Mick, Jason. "Laser Gunship tommer tættere på slagmarken, Treffer køretøj i test. "Daily Tech. 14. oktober, 2009. (6. juli, 2015) http://www.dailytech.com/Laser+Gunship+Inches+Closer+to+the+Battlefield+Hits+Vehicle+in+Test/article16507.htm
• Missilforsvarsagentur. "Den luftbårne lasertest." 4. juni kl. 2014. (6. juli, 2015) http://www.mda.mil/global/documents/pdf/laser.pdf
• Moseman, Andrew. "Da Lockheed affyrede sin dødslaser på en pickup, Dette skete. "Popular Mechanics. 6. marts, 2015 (6. juli, 2015) http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a14430/lockheed-martin-laser/
• Kontor for Søforskning. "Solid-State Laser Technology Modning Program" (6. juli, 2015) http://www.onr.navy.mil/Media-Center/Fact-Sheets/Solid-State-Laser-Technology-Maturation-Program.aspx
• Rejste sig, Tom. "Fremtidens våben, Tilgængelig snart. "U.S. News &World Report. 21. april, 2015. (6. juli, 2015) http://www.usnews.com/news/articles/2015/04/21/us-navy-tests-laser-weapons
• Schechter, Erik. "Det amerikanske luftvåben ønsker laserskydende jetfly i 2022." Populær mekanik. 28. maj kl. 2015. (6. juli, 2015) http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a15775/us-air-force-lasers-jets/