Stworzymy Gwiazdę Śmierci? Naukowcy odkryli sekret budowy potężnych laserów
Już teraz do celów militarnych używa się laserów, które mogą unieszkodliwiać cele powietrzne. Choć broń ta jest coraz potężniejsza, to jeszcze daleko jej do niszczenia odległych celów. Naukowcy opracowali laser, który może to zmienić.
Od momentu, gdy Gwiezdne Wojny pojawiły się na ekranie, umysły ludzi rozpalała wizja użycia broni laserowej, takiej jak miecze świetlne, nie mówiąc już o Gwieździe Śmierci. Amerykańskie wojsko użyło już broni laserowej, ale jest ona znacznie słabsza, niż ta widoczna na ekranie i może obezwładniać na razie stosunkowo niewielkie cele w powietrzu.
Stosowane w obecnej broni światło jest niewidoczne gołym okiem, pochodzi ze światłowodu jednomodowego i generuje skupioną wiązkę. Trudno jest jednak zwiększyć moc, ponieważ światło jest ograniczone do małego obszaru.
Światłowód wielomodowy jest znacznie szerszy i może zwiększyć moc emitowanego światła podczerwonego od trzech do dziewięciu razy. Niestety technologia ta generuje wiązki, które są nieuporządkowane i nieostre ze względu na rozproszenie. Oznacza to, że ich moc szybko się rozprasza na dużych dystansach.
Naukowcy znaleźli rozwiązanie, które ogranicza rozpraszanie światła w wyniku zastosowania włókien wielomodowych. Badania zostały sfinansowane przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych, a ich wyniki opublikowane zostały 19 listopada w Nature Communications. Teoretycznie więc wojsko może projektować lasery, które są w stanie wysłać gładką, wąską wiązkę światła, wystarczająco skupioną, aby spowodować znaczne uszkodzenia na dużej odległości.
Wiązka laserowa złej jakości będzie się bardzo szybko rozchodzić podczas propagacji i dlatego nie będzie w stanie dostarczyć skoncentrowanej ilości energii do celu. Mamy sposób kontrolowania właściwości światła w takim włóknie, tak aby wyglądało ono jako skupiony punkt, który można zamieniło się w wąską wiązkę wysokiej jakości.
Czy niedługo zobaczymy broń niczym z Gwiezdnych Wojen?
Sektor obrony od lat stara się wdrożyć lasery w realnym świecie. Na przykład Lockheed Martin podnosi poprzeczkę swojej broni laserowej, zwiększając moc do 500 kW. Zabieg ten ma na celu radzenie sobie z większymi i trudniejszymi do manewrowania celami.
Zespół odpowiedzialny za badania co prawda nie opracował prototypu takiej broni, ale lasery stworzone z wykorzystaniem planów badań mogą być wystarczająco mocne, aby zmylić systemy nawigacyjne wroga i znacznie uszkodzić termicznie pojazdy lub maszyny.
Wiązka lasera jest skupiana na odległym celu przez może kilka sekund, co powoduje jego stopienie lub spalenie. Jest to najskuteczniejsze w przypadku małych celów, takich jak drony i moździerze, ale również potencjalnie większych celów, jeśli określone krytyczne systemy zostaną uszkodzone, np. jak czujniki pokładowe lub elektronika.
Czy rozwój badań sprawi, że niedługo pojawią się miecze świetlne, blastery czy nawet konstrukcje na kształt Gwiazdy Śmierci? Na razie wydaje się, że nic z tego. Bardziej prawdopodobne, że potężne lasery zostaną wykorzystane np. do niszczenia dronów, których strącanie konwencjonalną bronią jest dość kosztowne.
Oprócz celów militarnych lasery mogłyby również znaleźć zastosowanie w teledetekcji. Dzięki nim możliwe byłoby np. dokładne określanie prędkości wiatru, czy posłużyć w badaniach nad wykrywaniem fal grawitacyjnych.
Literatura źródłowa: Chen, CW., Nguyen, L.V., Wisal, K. et al. Mitigating stimulated Brillouin scattering in multimode fibers with focused output via wavefront shaping. Nat Commun 14, 7343 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-42806-1
