Kaip Veikia Lazeriniai Ginklai

{h1}

Lazeriniai ginklai daugelį metų buvo vaizduojami mokslinėje fantastikoje, tačiau realiame gyvenime jie egzistuoja. Sužinokite daugiau apie lazerinius ginklus.

Galbūt matėte juos „Žvaigždžių karų“, „Žvaigždžių žygio“ ir kituose mokslinės fantastikos filmuose ir šou. X sparno kovotojai, „Mirties žvaigždė“, „Tūkstantmečio Falconas“ ir „Enterprise“, naudodami lazerinius ginklus, naudojo dideles išgalvotas kovas, norėdami užkariauti ir (arba) apginti Visatą. Ir ne tik žvaigždiniai laivai, skleidžiantys lazerio šilumą. Hanas Solo ir kiti nešiojo sprogdintoją „Žvaigždžių karuose“. O kapitonas Kirkas ir kiti „Starfleet“ darbuotojai naudojo „Star Trek“ etapus. Visi šie ginklai panaudojo nukreiptą energiją lazerio spindulio pavidalu, norėdami išjungti ar nužudyti priešininką.

Bet kokie yra lazerio kaip ginklo naudojimo pranašumai? Ar net įmanoma? Ar galėtumėte naudoti tokį ginklą, kad apsvaigintumėte priešininką? Šiuos klausimus sprendžia Oro pajėgų tyrimų laboratorijos vadovaujamas Energetikos direktoratas. Ši programa kuria aukštos energijos lazerius, mikrobangų technologijas ir kitas futuristines ginklų sistemas, tokias kaip Oro lazeris ir PHaSR.

Lazeriai ir kiti nukreiptos energijos ginklai turi daug pranašumų, palyginti su įprastais sviediniais, pvz., Kulkomis ir raketomis:

  • Ginklų šviesos srautas gali judėti šviesos greičiu.
  • Ginklai gali būti tiksliai nukreipti.
  • Jų energijos išeiga gali būti kontroliuojama - didelė galia mirtinais atvejais arba pjovimas ir maža galia nenatūraliems padariniams.

Karinės oro pajėgos jau sukūrė tris ginklų sistemas, kurios yra tikrinamos ir tam tikrais atvejais naudojamos. Šios sistemos apima oro lazerį (patobulintą taktinį lazerį), PHaSR ir Aktyviojo neigimo sistema. Perskaitykite toliau, kad sužinotumėte, kaip veikia lazeriai ir šios ginklų sistemos.

Vaizdo įrašų galerija: Lazeriai

Juodligės gąsdinimas Niujorke ir Floridoje prieš kelerius metus pabrėžė poreikį greitai aptikti biologinius ginklus. Mokslininkai sukūrė naują lazerio techniką, kuri realiuoju laiku galėtų aptikti juodligę. Pažiūrėkite, kaip juodligės lazeriai ir biologinio pavojaus technologijos veikia šiame „ScienCentral“ vaizdo įraše.

„Intel“ ir Kalifornijos universiteto „Santa Barbara“ tyrėjai pademonstravo pirmąjį pasaulyje elektra varomą hibridinį silicio lazerį, kuris atkreipė dėmesį į vieną iš paskutinių kliūčių gaminti nebrangius, labai integruotus silicio fotoninius lustus, skirtus naudoti kompiuteriuose, serveriuose ir duomenų centruose bei aplink juos.

Kaip lazeris gali būti ginklas?

Šis pramoninis pjaustytuvas darbui atlikti naudoja lazerius.

Šis pramoninis pjaustytuvas darbui atlikti naudoja lazerius.

Paprasčiausias lazeris yra šviesos šaltinis. Norint suprasti, kaip tai gali tapti ginklu, naudinga pagalvoti apie tai, kuo jis skiriasi nuo šviesos šaltinių, kurie kiekvieną dieną yra aplink jus. Pradėkite nuo įprastos kaitrinės lemputės. Lemputė siunčia šviesos bangas į visas puses. Šios bangos, kaip ir bangos vandenyje, turi smailės ir loviai, arba aukšti ir žemi taškai. Jei galėtumėte pamatyti kiekvieną šviesos bangą, sklindančią iš kaitrinės lemputės, pamatytumėte daugybę smailių ir lovų, einančių pro jus tuo pačiu metu. Taip pat yra daug dažniusarba spalvas, sklindančią iš lemputės, ir visi jie sujungti, kad būtų panašu į baltą šviesą.

Dabar pagalvok apie žibintuvėlį. Žibintuvėlio spindulys yra labiau sufokusuotas nei tas, kuris sklinda nuo atviros lemputės. Didžioji jo šviesos dalis eina viena kryptimi, atsižvelgiant į tai, kur nukreipiate žibintuvėlį. Vis dar yra daug šviesos dažnių, kurie kartu sukuria baltą šviesą, o skirtingų šviesos bangų smailės ir loviai praeina skirtingu metu.

Lazeris yra dar labiau fokusuotas nei žibintuvėlis. Tai sukuria tik vieną šviesos bangos ilgį arba spalvą. Šviesos bangų smailės ir loviai taip pat yra sinchronizuotas nuo piko iki piko ir lovio iki lovio. Tai reiškia, kad skirtingos bangos netrukdo viena kitai. Ši lemputė juda tik viena kryptimi. Šviesos pluoštas gali būti sufokusuotas ir išlikti toks didelis atstumas. Lazeriai gali skleisti nepaprastai didelę galią (1000–1 milijoną kartų stipresnę nei įprasta lemputė). Įvairių tipų lazeriai gali skleisti įvairius šviesos bangos ilgius: nuo infraraudonųjų spindulių diapazono iki matomų bangų ilgių iki ultravioletinių spindulių diapazono.

Iš esmės šviesa yra judanti energija. Lazeris sukuria labai intensyvią energiją, kuri gali nukeliauti labai didelius atstumus. Štai kodėl lazeris gali tapti ginklu, o kaitrinės lemputės šviesa paprastai negali.

Norėdami tai padaryti, lazeris turi skleisti šviesą netradiciniu būdu. „Lazeris“ reiškia šviesos stiprinimas stimuliuojamos spinduliuotės dėka. Kitaip tariant, lazeris skleidžia šviesą stimuliuodamas fotonai, arba šviesos dalelės. Lazeriui atlikti reikalingos keturios pagrindinės dalys:

  • Lizingo terpė: atomų šaltinis, kuris sužadina ir skleidžia tam tikro bangos ilgio šviesą. Terpė gali būti dujos, skystas arba kietas.
  • Energijos šaltinis: priaugina arba perpumpuoja atomus laikančiojoje terpėje iki sužadintos būsenos
  • Veidrodžiai: visas veidrodis ir pusiau sidabrinis veidrodis. Veidrodžiai leidžia skleidžiamai šviesai šoktelėti į priekį ir atgal per tirštos terpės ertmę ir galiausiai išeiti į išorę
  • Objektyvas: daugumoje lazerių yra tam tikros rūšies lęšiai, skirti nukreipti spindulį.

Tvirtinimo procesas yra susijęs su energijos kaupimu ir išleidimu. Energijos šaltinis suleidžia energiją į laikančiąją terpę. Energija jaudina elektronai, judantys aukščiau energijos lygio. Kai elektronai atsipalaiduoja, jie išsiskiria fotonai. Fotonai juda pirmyn ir atgal tarp veidrodžių, patraukdami kitus elektronus. Tai sukuria galingą fokusuotą šviesą.

Kitas, mes pradėsime ieškoti kai kurių lazerių, naudojamų kariuomenei.

Kariniai lazeriai

Laisvo elektronų lazerio iliustracija. Elektronų pluoštas yra siunčiamas per variatorių - magnetų rinkinį su kintamais šiaurės ir pietų poliais. Magnetinis laukas, esantis induktoriuje, priverčia kiekvieną elektronų pluoštą svyruoti pirmyn ir atgal, priversdamas juos skleisti lazerinį šviesos pluoštą.

Laisvo elektronų lazerio iliustracija. Elektronų pluoštas yra siunčiamas per variatorių - magnetų rinkinį su kintamais šiaurės ir pietų poliais. Magnetinis laukas, esantis induktoriuje, priverčia kiekvieną elektronų pluoštą svyruoti pirmyn ir atgal, priversdamas juos skleisti lazerinį šviesos pluoštą.

Yra daugybė skirtingų rūšių lazerių:

  • Kietojo kūno lazeriai turėti kietų kristalų lazerio terpę, pavyzdžiui, rubino lazerį arba neodinium YAG lazerį, kuris skleidžia 1,06 mikrometro bangos ilgį.
  • Dujų lazeriai turi sukibimo terpę, kuri yra dujos ar dujų derinys, pavyzdžiui, helio-neono lazerį ar anglies dioksido lazerį, skleidžiančią 10,6 mikrometrų bangos ilgį (infraraudonąjį).
  • Eksimeriniai lazeriai turi saikingo terpę, kuri yra reaktyviųjų dujų, tokių kaip chloras arba fluoras, ir inertinių dujų, tokių kaip argonas ar kriptonas, derinys. Argono fluorido lazeris skleidžia ultravioletinę 193 nanometrų bangos ilgio šviesą.
  • Dažų lazeriai turi saikingą terpę, kuri yra fluorescenciniai dažai, pavyzdžiui, rodaminą. Jie gali būti suderinti su įvairiais bangų ilgiais tam tikrame diapazone. Rodamininis 6G dažų lazeris gali būti sureguliuojamas nuo 570 iki 650 nanometrų bangos ilgio.
  • Anglies dvideginis lazerius tyrinėja kariuomenė, nes jie yra galingi infraraudonųjų spindulių lazeriai, kurie gali būti naudojami metalui pjaustyti.

Šiuo metu yra keli lazeriai, naudojami kariniams tikslams. Tyrinėjama ir plėtojama laisvas elektronų lazeris (FEL). Aštuntajame dešimtmetyje Stanfordo fizikas Johnas Madey išrado ir užpatentavo FEL, kurį sudaro elektronų purkštuvas, dalelių greitintuvas ir magnetinis undulator arba burtininkas. Tai veikia taip:

  1. Elektronų purkštuvas į dalelių greitintuvą suleidžia laisvųjų elektronų impulsą.
  2. Dalelių greitintuvas elektronus pagreitina iki šviesos greičio (300 000 km / s).
  3. Elektronai juda per varikliuką ar suktuką, tai yra iš magnetų, turinčių kintamą šiaurės-pietų kryptį.
  4. Wigglerio viduje elektronai virpa pirmyn ir atgal. Kiekvienu lenkimu jie skleidžia tam tikro bangos ilgio šviesą.
  5. Magnetų tarpai per žvilgsnį valdo skleidžiamos šviesos bangos ilgį. Taigi, FEL lazerį galima sureguliuoti keičiant magneto tarpus.
  6. Teoriškai FEL galima suderinti nuo infraraudonųjų spindulių srities iki elektromagnetinio spektro rentgeno srities.

Tyrimų tikslais FEL buvo naudojami didelės energijos infraraudonųjų spindulių ir sinchroninio rentgeno spinduliams gaminti. FEL taip pat domėjosi Gynybos departamento strategine gynybos iniciatyva (prezidento Reagano „Žvaigždžių karų“ programa). Neseniai JAV karinio jūrų laivyno magistrantūros mokykla įsigijo originalų Madey FEL, sukurtą Stenfordo universitete, naudoti kariniams tyrimams.

1977 m. JAV oro pajėgos sukūrė a cheminis deguonies ir jodo lazeris (Ritė). Energijos šaltinis COIL yra cheminė reakcija, o rišamoji terpė yra molekulinis jodas. Štai kaip tai veikia: atomai, šiluma ir šalutiniai produktai, įskaitant vandens garus ir kalio chloridą.

  1. Cheminė reakcija vyksta tarp chloro dujų ir skysto vandenilio peroksido ir kalio hidroksido mišinio.
  2. Cheminės reakcijos metu susidaro vienas deguonis
  3. Į lazerį suleidžiamas molekulinis jodas. Vienintelis deguonis suteikia energijos, kad jodo atomai galėtų patekti į lazerį ir skleisti infraraudonąją šviesą, esant 1,3 mikrometrų bangos ilgiui.
  4. Lazeris gali nuolat skleisti šviesą arba šviesa gali pulsuoti, o tai padidina lazerio efektyvumą.

COIL lazeris naudojamas Oro pajėgų ore lazeriu, apie kurį mes kalbėsime toliau.

Oro lazeris

Oro pajėgų ore esantis lazeris yra orlaivis, aprūpintas cheminiu lazeriu. Jis skirtas numušti raketas ankstyvojo skrydžio metu.

Oro pajėgų ore esantis lazeris yra orlaivis, aprūpintas cheminiu lazeriu. Jis skirtas numušti raketas ankstyvojo skrydžio metu.

Persijos įlankos kare Saddamo Husseino pajėgos iššovė „SCUD“ raketas Izraelio ir JAV bazėse Viduriniuose Rytuose. Raketų gynybos sistema „Patriot“ buvo dislokuota apsaugoti amerikiečių interesus. „Patriot“ raketos gali sunaikinti gaunamas raketas jų žemyn nukreiptu keliu, bet kas būtų, jei jūs galėtumėte sugauti anksčiau ir sunaikinti raketą jos metu sustiprinimo fazė (kylančiu keliu netoli jo kilmės)? Štai kas yra JAV oro pajėgos Oro lazeris (ABL) yra sukurtas tam, kad jį sukurtų „Boeing“, „Northrup Grumman“ ir „Lockheed Martin“ rangovai.

ABL sumontuotas modifikuotoje „Boeing 747“ džebo srove. Jį sudaro keturi lazeriai, pažangi adaptyvioji optika, jutikliai ir kompiuteriai raketoms nustatyti, sekti ir sunaikinti. Tai veikia taip:

  1. Infraraudonųjų spindulių jutikliai nustato stiprinančiosios raketos šilumos ženklą ir perduoda informaciją Aktyvus stebėjimo lazeris.
  2. Aktyvus sekimo lazeris seka raketą ir praneša atitinkamą sekimo informaciją (atstumą, greitį, aukštį).
  3. Trackerio iliuminatoriaus lazeris nuskaito taikinį ir išsiaiškina, kur geriausia nukreipti didelės energijos lazerį.
  4. Švyturio švyturio lazeris šviečia ant taikinio, nustato atmosferos turbulencijos tarp ABL ir taikinio dydį ir perduoda šią informaciją į adaptyviosios optikos sistemą didelės energijos lazerio nukreipimo mechanizme.
  5. Adaptyviosios optikos sistema pagaminta iš deformuojamų veidrodžių, kompensuojančių atmosferos turbulenciją. Nosyje įmontuotame bokštelyje yra 1,5 metro teleskopas, kuris yra optikos sistemos dalis.
  6. COIL lazeris išmeta megavatų spindulį į taikinį. Sija išeina iš ABL pro ant nosies pritvirtintą bokštelį.
  7. Didelės energijos lazerio spindulys prasiskverbia pro tikslinės raketos odą ir ją išjungia arba sprogo, atsižvelgiant į tai, kur spindulys smogia.

Visas operacijas koordinuoja kompiuteris.

Šiuo metu oro pajėgos testuoja ABL ir sako, kad jo nuotolis yra šimtai kilometrų. ABL reikės šešerių įgulų, kai ji veiks visu pajėgumu, ir jie dėvės specialius apsauginius akinius, kad apsaugotų savo akis nuo galimo sijų atspindžio oro lašeliais ore.

Didelės energijos lazeriai, tokie kaip sukurti ABL, yra sukurti ir sukurti naudoti sausumoje ir jūroje. Šie lazeriai būtų montuojami ant sunkvežimių ar laivų ir galėtų iššauti atvykstančias raketas, artilerijos sviedinius ir galbūt priešo lėktuvus.

Neliečiamieji ir asmeniniai lazeriniai ginklai

Aktyvioji neigimo sistema nukreipia milimetro radijo dažnius į taikinį ir sukelia stiprų deginimo pojūtį.

Aktyvioji neigimo sistema nukreipia milimetro radijo dažnius į taikinį ir sukelia stiprų deginimo pojūtį.

Dabar mes žinome, kad raketoms numušti naudojami didelės energijos lazeriai, tačiau ar jie taip pat naudojami ne mirtinai? Taip. Tiesą sakant, viena tokia sistema buvo išbandyta ir netrukus pradės veikti. Tai vadinama Aktyviojo neigimo sistema (ADS). ADS nėra lazeris, o sunkvežimyje montuojamas didelės energijos radijo dažnio generatorius ir kryptinė antena. Generatorius sukuria 95 GHz dažnį milimetro banga. (Milimetro bangų bangos ilgiai yra nuo 1 iki 10 milimetrų, o dažnis nuo 30 iki 300 GHz.) Kryptinė antena sukoncentruoja milimetro bangas ir leidžia operatoriui nukreipti spindulį. Milimetrinis pluoštas prasiskverbia pro bet kurio žmogaus odą iki 1/64 colio gylio, maždaug trijų popieriaus lapų storio. Kaip ir mikrobangų krosnelėje, pluošto energija šildo vandens molekules odos audinyje ir sukelia intensyvų deginimo pojūtį. Sija nėra sužeidžiama, nes ji prasiskverbia labai toli, o žmogui išėjus iš jo pojūtis praeina (žr. Kaip veiks karinio skausmo sijos).

Tarkime, jūs galite akimirksniu apsvaiginti ar atitraukti priešininką. Karinės oro pajėgos sukūrė prietaisą, kuris padarys būtent tai - Personalo sustabdymas ir stimuliavimas (PHaSR). PHaSR turi du mažos galios diodų lazerius, vieną matomą ir kitą infraraudonųjų spindulių. Tai priklauso nuo šautuvo dydžio ir jį gali iššauti asmuo. Lazerio šviesa laikinai atitraukia arba „apakina“ tikslinį asmenį jo neapmerkdama.

Gynybos departamentas taip pat kuria kitus optinius prietaisus, kurie galėtų laikinai pabloginti taikinio regėjimą.

Jūs neturite būti mokslinės fantastikos gerbėjas, norėdami sužinoti, ar civilių gyventojų rinkoje yra kokių nors asmeninių lazerinių ginklų. Gal kažkas panašaus į tuos, kuriuos matote mokslinės fantastikos šou? Ar paprastas žmogus gali jį nusipirkti ar pastatyti? Bendrovė „Information Unlimited“ reklamuoja lazerio spindulių pistoletą. Pasirašę pavojingos įrangos pažymą ir įsigiję planus, galite įsigyti aparatinę įrangą ir surinkti savo pačių lazerinį pistoletą.

Kaip veikia lazeriniai ginklai: gali

Personalo sustabdymas ir stimuliacija (PHaSR) yra šautuvo dydžio lazerio ginklas, kuris naudoja du nemirtinus lazerio bangos ilgius, kad sulaikytų priešininką.

„Information Unlimited“ lazerio spindulių pistoletas yra kieto kūno lazeris, kuris naudoja blykstės lempą kaip energijos pradmenis, o neodiniumo stiklo lazdele - kaip laikančiąją terpę. Jis veikia panašiai kaip rubino lazeris, aprašytas „Kaip veikia lazeriai“. Tam reikia 12 voltų nuolatinės srovės energijos, kuri gaunama iš AA baterijų. Jis skleidžia infraraudonąją spindulį, kurio bangos ilgis yra 1,06 mikrometrai, trumpais 3 džaulių impulsais, iš viso 500 džaulių. Sija nukreipta ties kolimacinis lęšis, kuris ištiesina sijas ir padaro jas lygiagrečiomis. Jis klasifikuojamas kaip pavojingas IV klasės lazeris, o įmonė tvirtina, kad jis gali išdeginti skylutes daugumoje medžiagų (infraraudonieji lazeriai gali tai padaryti). Taigi galbūt nenorėtumėte jo pasiimti į savo 9-mečio gimtadienį.

Norėdami sužinoti daugiau apie lazerinius ginklus, peržiūrėkite nuorodas kitame puslapyje.


Vaizdo Papildas: Kalifornijos Gaisrai, Lazeriniai, Mikrobangų Energijos Ginklai.




Tyrimas


Kas Išrado Nulį?
Kas Išrado Nulį?

Paslaptingoji Koralų Pilis: Išgalvotas Mitas
Paslaptingoji Koralų Pilis: Išgalvotas Mitas

Mokslas Naujienos


Vatikano Freskose Rasta 2 Moteriškos Figūros, Nutapytos Rafaelio
Vatikano Freskose Rasta 2 Moteriškos Figūros, Nutapytos Rafaelio

Palydovinis Tyrimas Parodo Rūšies Išnykimo Riziką
Palydovinis Tyrimas Parodo Rūšies Išnykimo Riziką

Štai Dienos Laikas, Kai Sudeginate Daugiausiai Kalorijų
Štai Dienos Laikas, Kai Sudeginate Daugiausiai Kalorijų

Kaip Veikia Helio Balionai
Kaip Veikia Helio Balionai

Manhattanhenge Galerija: Niujorko Specialiųjų Saulėlydžių Nuotraukos
Manhattanhenge Galerija: Niujorko Specialiųjų Saulėlydžių Nuotraukos


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com