Hoe Laserwapens Werken

{h1}

Laserwapens zijn al jaren in science fiction afgebeeld, maar ze bestaan ​​in het echte leven. Meer informatie over laserwapens.

Je hebt ze misschien gezien in 'Star Wars', 'Star Trek' en andere sciencefictionfilms en -shows. De X-wing fighters, de Death Star, de Millennium Falcon en de Enterprise gebruikten laserwapens in grote fictieve gevechten om het universum te veroveren en / of te verdedigen. En sterrenschepen zijn niet de enigen die laserverwarming inpakken. Han Solo en anderen droegen de blaster in 'Star Wars'. En Captain Kirk en ander Starfleet-personeel gebruikten fasers in 'Star Trek'. Al deze wapens gebruikten gerichte energie, in de vorm van een laserstraal, om een ​​tegenstander uit te schakelen of te doden.

Maar wat zijn de voordelen van het gebruik van een laser als wapen? Is het zelfs mogelijk? Zou je zo'n wapen kunnen gebruiken om een ​​tegenstander te bedwelmen? Deze vragen worden behandeld door de Directed Energy Directorate van het Air Force Research Laboratory. Dit programma ontwikkelt hoogenergetische lasers, microgolftechnologieën en andere futuristische wapensystemen, zoals de Airborne Laser en de PHaSR.

Lasers en andere energieën met gerichte energie hebben veel voordelen ten opzichte van conventionele projectielwapens zoals kogels en raketten:

  • De lichtuitgangen van de wapens kunnen met de snelheid van het licht reizen.
  • De wapens kunnen precies worden gericht.
  • Hun energieoutput kan worden gecontroleerd - high-power voor dodelijke uitkomsten of snijden en laag vermogen voor niet-dodelijke uitkomsten.

De luchtmacht heeft al drie wapensystemen ontwikkeld die worden getest en in sommige gevallen worden gebruikt. Deze systemen omvatten de Airborne Laser (Advanced Tactical Laser), de PHaSR en de Actief ontkenningssysteem. Lees verder om erachter te komen hoe lasers en deze wapensystemen werken.

-

Videogallerij: lasers

De anthrax-angsten in New York en Florida een paar jaar geleden onderstreepten de noodzaak van snelle detectie van biologische wapens. Wetenschappers hebben een nieuwe lasertechniek ontwikkeld die miltvuur in realtime kon detecteren. Zie hoe anthrax-lasers en biohazard-technologie werken in deze video van ScienCentral.

Onderzoekers van Intel en de universiteit van Californië, Santa Barbara, demonstreerden 's werelds eerste elektrisch aangedreven hybride siliciumlaser, die een van de laatste hindernissen aanpakt voor de productie van goedkope, sterk geïntegreerde siliciumfotonische chips voor gebruik in en rond pc's, servers en datacenters.

Hoe kan een laser een wapen zijn?

Deze industriële snijder gebruikt lasers om de klus te klaren.

Deze industriële snijder gebruikt lasers om de klus te klaren.

In de basis is een laser een lichtbron. Om te begrijpen hoe het een wapen kan worden, is het handig om na te denken over hoe het anders is dan de lichtbronnen die elke dag om je heen zijn. Begin met een gewone gloeilamp. De lamp stuurt lichtgolven in alle richtingen uit. Deze golven hebben, net als golven in water pieken en troggen, of hoogtepunten en dieptepunten. Als je elke lichtgolf uit een gloeilamp zou kunnen zien, zou je heel veel pieken en dalen zien die je tegelijkertijd passeren. Er zijn er ook veel van frequenties, of kleuren, van licht afkomstig van een gloeilamp, en ze combineren allemaal om iets te creëren dat op wit licht lijkt.

Denk nu aan een zaklamp. De straal van een zaklamp is meer gefocust dan wat afkomstig is van een gloeilamp met een lampje. Het meeste van zijn licht beweegt in één richting, afhankelijk van waar u de zaklantaarn richt. Er zijn nog steeds veel lichtfrequenties die samen wit licht creëren en de pieken en dalen van de verschillende lichtgolven komen op verschillende tijdstippen voorbij.

Een laser is nog meer gefocust dan een zaklamp. Het creëert slechts één golflengte, of kleur, van licht. De pieken en dalen van de lichtgolven zijn ook gesynchroniseerd van piek tot piek en dal tot dal. Dit betekent dat de verschillende golven elkaar niet hinderen. Dit licht reist slechts in één richting. De lichtstraal kan strak worden scherpgesteld en blijft zo over grote afstanden. Lasers kunnen licht produceren met enorme krachten (1.000 tot 1 miljoen keer sterker dan een gewone gloeilamp). Verschillende typen lasers kunnen verschillende golflengten van licht produceren, van het infraroodbereik via de zichtbare golflengten tot het ultraviolette bereik.

Licht is in feite bewegende energie. Een laser produceert zeer intense energie die over zeer lange afstanden kan reizen. Dat is waarom een ​​laser een wapen kan worden terwijl het licht van een gloeilamp dit meestal niet kan.

Om dit te doen, moet een laser op een niet-conventionele manier licht produceren. "Laser" staat voor lichtversterking door gestimuleerde emissie van straling. Met andere woorden, een laser produceert licht door de afgifte van te stimuleren fotonenof lichte deeltjes. Een laser heeft hiervoor vier basisonderdelen nodig:

  • Lasmedium: een bron van atomen die opgewonden raken en licht uitstralen met een specifieke golflengte. Het medium kan een gas, vloeistof of vaste stof zijn.
  • Energiebron: primes of pompt de atomen in het lasermedium in een aangeslagen toestand
  • Spiegels: een volle spiegel en een half verzilverde spiegel. De spiegels laten het uitgestraalde licht heen en weer stuiteren in de holte van het lasermedium en uiteindelijk om naar buiten te ontsnappen
  • Lens: de meeste lasers hebben een soort lens om de bundel te focussen.

Bij het laserproces draait het allemaal om het opslaan en vrijgeven van energie. Een energiebron injecteert energie in het lasermedium. De energie prikkelt elektronen, die naar hogere energieniveaus gaan. Wanneer de elektronen ontspannen, zenden ze uit fotonen. De fotonen bewegen heen en weer tussen de spiegels, spannen andere elektronen op terwijl ze gaan. Dit produceert krachtig, gericht licht.

Vervolgens gaan we kijken naar enkele van de lasers die worden gebruikt voor het leger.

Militaire lasers

Illustratie van een vrije elektronenlaser. Een bundel elektronen wordt door een undulator gestuurd - een reeks magneten met afwisselend noord- en zuidpolen. Het magnetische veld in de undulator dwingt elke bundel elektronen heen en weer te oscilleren, waardoor ze een laserachtige lichtstraal uitzenden.

Illustratie van een vrije elektronenlaser.Een bundel elektronen wordt door een undulator gestuurd - een reeks magneten met afwisselend noord- en zuidpolen. Het magnetische veld in de undulator dwingt elke bundel elektronen heen en weer te oscilleren, waardoor ze een laserachtige lichtstraal uitzenden.

Er zijn veel verschillende soorten lasers:

  • Solid state lasers een lasermedium hebben dat een massief kristal is, zoals de robijnlaser of de neodinium YAG-laser, die een golflengte van 1,06 micrometer uitzendt.
  • Gaslasers een lasermedium hebben dat een gas of een combinatie van gassen is, zoals helium-neonlaser of koolstofdioxidelaser, dat 10,6 micrometer golflengten (infrarood) uitzendt.
  • Excimer-lasers een lasermedium hebben dat een combinatie is van reactieve gassen, zoals chloor of fluor, en inerte gassen, zoals argon of krypton. De argonfluoride-laser zendt ultraviolet licht uit met 193 nanometer golflengten.
  • Kleurstoflasers een lasermedium hebben dat een fluorescente kleurstof is, zoals rhodamine. Ze kunnen worden afgestemd op verschillende golflengten binnen een bepaald bereik. De rhodamine 6G-kleurstoflaser kan worden afgestemd van golflengtes van 570 tot 650 nanometer.
  • Kooldioxide lasers worden door het leger verkend omdat het krachtige infraroodlasers zijn die kunnen worden gebruikt voor het snijden van metaal.

Er zijn verschillende lasers die momenteel worden gebruikt voor militaire doeleinden. Een die wordt onderzocht en ontwikkeld is de vrije elektronenlaser (FEL). In de jaren 1970 bedacht en becijferde de Stanford-natuurkundige John Madey de FEL, die bestaat uit een elektroneninjector, een deeltjesversneller en een magnetische undulator of wiggler. Het werkt als volgt:

  1. De elektroneninjector injecteert een puls van vrije elektronen in de deeltjesversneller.
  2. De deeltjesversneller versnelt de elektronen tot bijna de snelheid van het licht (300.000 km / sec)
  3. De elektronen bewegen door de undulator of wiggler, wat een reeks magneten is met afwisselend noord-zuid richtingen.
  4. In de wiggler oscilleren de elektronen heen en weer. Bij elke bocht stralen ze licht uit met een specifieke golflengte.
  5. De afstand tussen de magneten in de wiggler bepaalt de golflengte van het uitgestraalde licht. Dus, de FEL-laser kan worden afgestemd door de magneetafstand te wijzigen.
  6. In theorie kan de FEL worden afgestemd van het infraroodgebied naar het röntgengebied van het elektromagnetische spectrum.

FEL's zijn gebruikt voor het produceren van hoogenergetisch infraroodlicht en synchrotron-röntgenstralen voor onderzoeksdoeleinden. De FEL was ook een laser van interesse voor het Strategic Defence Initiative van de Defense Department (het "Star Wars" -programma van President Reagan). Recentelijk heeft de Amerikaanse Naval Postacademische School Madey's originele FEL ontwikkeld aan de Stanford University, om te gebruiken voor militair onderzoek.

In 1977 ontwikkelde de Amerikaanse luchtmacht een chemische zuurstof-jodiumlaser (SPOEL). De energiebron voor de COIL is een chemische reactie en het lasermedium is moleculair jodium. Hier is hoe het werkt: atomen, warmte en bijproducten, inclusief waterdamp en kaliumchloride.

  1. Er vindt een chemische reactie plaats tussen chloorgas en een vloeibaar mengsel van waterstofperoxide en kaliumhydroxide.
  2. De chemische reactie produceert een enkele zuurstof
  3. Moleculair jodium wordt in de laser geïnjecteerd. De singletzuurstof levert de energie om de jodiumatomen te laten lekken en geeft infrarood licht met een golflengte van 1,3 micrometer.
  4. De laser kan continu licht uitstralen of het licht kan worden gepulseerd, wat de efficiëntie van de laser verhoogt.

De COIL-laser wordt gebruikt aan boord van de Airborne Laser van de luchtmacht, waar we het volgende over zullen hebben.

De Airborne Laser

Air Force Airborne Laser is een vliegtuig uitgerust met een chemische laser. Het is ontworpen om raketten in een vroege vlucht te schieten.

Air Force Airborne Laser is een vliegtuig uitgerust met een chemische laser. Het is ontworpen om raketten in een vroege vlucht te schieten.

In de Golfoorlog vuurden de troepen van Saddam Hoessein SCUD-raketten af ​​op Israël en Amerikaanse bases in het Midden-Oosten. Het Patriot-raketafweersysteem werd ingezet om de Amerikaanse belangen te beschermen. Patriot-raketten kunnen binnenkomende raketten op hun neerwaartse pad vernietigen, maar wat als je het eerder zou kunnen vangen en de raket tijdens zijn raket zou vernietigen? boost fase (het opwaartse pad nabij zijn oorsprong)? Dat is wat de Amerikaanse luchtmacht doet Airborne Laser (ABL) is ontworpen om te doen - het wordt ontwikkeld door aannemers van Boeing, Northrup Grumman en Lockheed Martin.

De ABL is gemonteerd in een gemodificeerde Boeing 747 jumbojet. Het bestaat uit vier lasers, geavanceerde adaptieve optica, sensoren en computers om raketten op te sporen, te volgen en te vernietigen. Het werkt als volgt:

  1. Infraroodsensoren detecteren de hittetekening van een versterkende raket en rapporteren informatie aan een Actieve traceerlaser.
  2. De Active Tracking Laser volgt de raket en rapporteert relevante trackinginformatie (afstand, snelheid, hoogte).
  3. De Tracker Illuminator Laser scant het doel en zoekt uit waar het het beste is om de hoogenergetische laser te richten.
  4. De Beacon Illuminator-laser straalt op het doelwit, bepaalt de hoeveelheid atmosferische turbulentie tussen de ABL en het doelwit en relais deze informatie naar het adaptieve optica-systeem in het richtmechanisme van de hoogenergetische laser.
  5. Het Adaptive Optics-systeem bestaat uit vervormbare spiegels die compenseren voor atmosferische turbulentie. Het torentje gemonteerd in de neus herbergt een 1,5-meter telescoop als onderdeel van het optieksysteem.
  6. De COIL-laser vuurt een megawatt-straal naar het doelwit af. De straal verlaat de ABL door het op de neus gemonteerde torentje.
  7. De hoogenergetische laserstraal doordringt de huid van de beoogde raket en schakelt deze uit of explodeert deze, afhankelijk van waar de straal valt.

Alle bewerkingen worden gecoördineerd door de computer.

De luchtmacht test momenteel de ABL en zegt dat het bereik in de orde van honderden kilometers ligt.De ABL heeft een ploeg van zes personen nodig wanneer deze volledig operationeel is en zij zullen een speciale veiligheidsbril dragen om hun ogen te beschermen tegen mogelijke reflecties van de stralen door waterdruppels in de lucht.

Hoogenergetische lasers zoals die ontwikkeld voor de ABL worden ontworpen en ontwikkeld voor gebruik op het land en op zee. Deze lasers kunnen op een vrachtwagen of op een schip worden gemonteerd en kunnen binnenkomende raketten, artilleriegranaten en mogelijk vijandelijke vliegtuigen neerschieten.

Nonlethal en persoonlijke laserwapens

Het Active Denial-systeem stuurt millimeter radiofrequenties naar een doelwit en veroorzaakt een intens brandend gevoel.

Het Active Denial-systeem stuurt millimeter radiofrequenties naar een doelwit en veroorzaakt een intens brandend gevoel.

Nu weten we dat hoogenergetische lasers worden gebruikt om raketten neer te schieten, maar hebben ze ook niet-dodelijke toepassingen? Ja. In feite is een dergelijk systeem getest en zal het binnenkort operationeel zijn. Het heet de Actief ontkenningssysteem (ADS). De ADS is geen laser, maar een op een vrachtwagen gemonteerde hoogenergetische radiofrequentiegenerator en een richtantenne. Een generator binnenin creëert een 95 GHz millimetergolf. (Millimetergolven hebben een golflengte van 1 tot 10 millimeter en frequenties van 30 tot 300 GHz.) De richtantenne stelt de millimetergolven scherp en stelt de gebruiker in staat de straal te richten. De millimeterbundel penetreert de huid van iemand op zijn pad tot een diepte van 1/64 van een inch, ongeveer de dikte van drie vellen papier. Net als een magnetron verwarmt de energie van de straal watermoleculen in het huidweefsel en veroorzaakt een intens brandend gevoel. De straal verwondt niet permanent omdat deze niet erg ver doordringt, en wanneer een persoon uit de straal beweegt, gaat het gevoel weg (zie Hoe militaire pijnstralen werken).

Stel dat je een tegenstander tijdelijk kunt verdoven of afleiden. De luchtmacht heeft een apparaat ontwikkeld dat precies dat doet - het Reactie over stoppen personeel en stimulatie (PHaSR). De PHaSR bevat twee low-power diodelasers, een zichtbaar en een infrarood. Het is ongeveer de grootte van een geweer en kan worden afgevuurd door een persoon. Het laserlicht leidt de doelpersoon tijdelijk af of "verblindt" hem zonder hem te verblinden.

Het ministerie van Defensie ontwikkelt ook andere optische apparaten die de aandacht van een doelwit tijdelijk kunnen schaden.

Je hoeft geen sci-fi fan te zijn om je af te vragen of er persoonlijke laserwapens op de markt zijn voor burgers. Misschien iets dat je in science fiction ziet? Kan een gemiddelde persoon er een kopen of bouwen? Een bedrijf genaamd Information Unlimited adverteert een laserstraalpistool. Na het ondertekenen van een beëdigde verklaring voor gevaarlijke apparatuur en het kopen van de plannen, kunt u de hardware aanschaffen en uw eigen laserpistool samenstellen.

Hoe laserwapens werken: worden

De personeelstop- en stimulatiereactie (PHaSR) is een geweerwapenwapensysteem dat twee niet-letale lasergolflengten gebruikt om een ​​tegenstander af te schrikken.

Het laserstraalpistool van Information Unlimited is een solid-state laser die een flitslamp gebruikt als energieprimer en een neodiniumglasstaaf als het lasermedium. Het werkt net als de robijnlaser beschreven in How Lasers Work. Het vereist 12 volt gelijkstroom, die afkomstig is van AA-batterijen. Het straalt infraroodlicht met een golflengte van 1,06 micrometer uit in korte 3 joule-pulsen voor een totaal van 500 joules energie. De straal is scherpgesteld met een collimatorlens, die de liggers recht maakt en parallel maakt. Het is geclassificeerd als een gevaarlijke klasse IV-laser en het bedrijf beweert dat het gaten in de meeste materialen kan verbranden (infraroodlasers kunnen deze dingen doen). Dus misschien wil je er geen ophalen voor de verjaardag van je 9-jarige.

Ga voor meer informatie over laserwapens naar de links op de volgende pagina.


Video Supplement: Lazer Team.




Onderzoek


Hoe Magic Mushrooms Werken
Hoe Magic Mushrooms Werken

Yeti 'Nests' Gevonden In Rusland?
Yeti 'Nests' Gevonden In Rusland?

Science Nieuws


Sporen Van Mysteriestraling Ontdekt In Heel Europa
Sporen Van Mysteriestraling Ontdekt In Heel Europa

Aardbevingsproblemen Schud Geothermische Energieprojecten
Aardbevingsproblemen Schud Geothermische Energieprojecten

Geweldige Sextpectaties: Wat Motiveert Sexting?
Geweldige Sextpectaties: Wat Motiveert Sexting?

Echtgenoten Van Heart Attack-Slachtoffers Met Een Risico Op Depressie, Zelfmoord
Echtgenoten Van Heart Attack-Slachtoffers Met Een Risico Op Depressie, Zelfmoord

Lage Vitamine D Gekoppeld Aan Frequente Hoofdpijn
Lage Vitamine D Gekoppeld Aan Frequente Hoofdpijn


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com