Нации по всему миру быстро разрабатывают высокоэнергетическое лазерное оружие для военных миссий на суше и море, в воздухе и космосе. Видение роя мелких, недорогих дронов, заполняющих небо или скользящих по волнам, побуждает военные силы разрабатывать и развертывать лазерное оружие как альтернативу дорогостоящим и потенциально перегруженным системам противоракетной обороны.
Лазерное оружие было основным элементом научной фантастики задолго до изобретения лазеров. В последнее время оно также часто фигурирует в различных теориях заговора. Оба типа вымышленных сценариев подчеркивают необходимость понимания того, как на самом деле работает лазерное оружие и для чего оно используется.
Как работают лазеры
Лазер использует электричество для генерации фотонов, или световых частиц. Фотоны проходят через усиливающую среду, материал, который создает каскад дополнительных фотонов, что быстро увеличивает их количество. Все эти фотоны затем фокусируются в узкий луч при помощи направляющей системы.
С момента представления первого лазера в 1960 году инженеры разработали множество лазеров, генерирующих фотоны на разных длинах волн в электромагнитном спектре, от инфракрасного до ультрафиолетового. Высокоэнергетические лазерные системы, находящие военное применение, основаны на твердотельных лазерах, использующих специальные кристаллы для преобразования входной электрической энергии в фотоны. Важный аспект высокоэнергетических твердотельных лазеров заключается в том, что фотоны создаются в инфракрасной части спектра и поэтому невидимы для человеческого глаза.
При взаимодействии с поверхностью лазерный луч создает различные эффекты в зависимости от длины волны фотонов, мощности луча и материала поверхности. Низкоэнергетические лазеры, генерирующие фотоны в видимой части спектра, полезны в качестве источников света для указателей и световых шоу на общественных мероприятиях. Эти лучи настолько слабы, что они просто отражаются от поверхности, не повреждая её.
Более мощные лазерные системы используются для разрезания биологических тканей в медицинских процедурах. Самые мощные лазеры могут нагревать, испарять, плавить и прожигать различные материалы и применяются в промышленности для сварки и резки.
Кроме уровня мощности лазера, возможность достижения различных эффектов определяется расстоянием между лазером и его целью.
Лазерное оружие
Частично опираясь на достижения в области мощных промышленных лазеров, военные находят все больше применений для высокоэнергетических лазеров. Одно из ключевых преимуществ высокоэнергетического лазерного оружия — это "бесконечный боезапас". В отличие от традиционных видов оружия, таких как пушки и орудия, имеющих ограниченное количество боеприпасов, высокоэнергетический лазер может стрелять до тех пор, пока у него есть электрическая энергия.
Армия США развертывает наземное высокоэнергетическое лазерное оружие для поражения различных целей, включая дроны, вертолеты, минометные снаряды и ракеты. 50-киловаттный лазер установлен на боевой машине пехоты Stryker, и армия развернула четыре такие системы для полевых испытаний на Ближнем Востоке в феврале 2024 года.
Военно-морской флот США развернул корабельное высокоэнергетическое лазерное оружие для защиты от мелких и быстро движущихся надводных судов, а также от ракет и дронов. В августе 2022 года на эсминец USS Preble был установлен 60-киловаттный лазер.
Военно-воздушные силы разрабатывают высокоэнергетические лазеры на самолетах для оборонительных и наступательных миссий. В 2010 году ВВС протестировали мегаваттный лазер, установленный на модифицированном Boeing 747, поразив баллистическую ракету на этапе её запуска. В настоящее время ВВС работают над созданием меньшей системы оружия для истребителей.
Россия, по-видимому, разрабатывает наземный высокоэнергетический лазер для "ослепления" спутников противника.
Ограничения лазерного оружия
Одной из ключевых задач для военных при использовании высокоэнергетических лазеров является высокий уровень мощности, необходимый для создания полезных эффектов на расстоянии. В отличие от промышленного лазера, который может находиться всего в нескольких сантиметрах от своей цели, военные операции предполагают значительно большие расстояния. Чтобы защититься от угрозы, такой как минометный снаряд или небольшая лодка, лазерное оружие должно поразить свою цель до того, как она сможет нанести какой-либо ущерб.
Однако для прожигания материалов на безопасных расстояниях требуется мощность в десятки и сотни киловатт в лазерном луче. Самое маленькое прототипное лазерное оружие потребляет 10 киловатт энергии, что примерно соответствует электрическому автомобилю. Новейшее разрабатываемое высокоэнергетическое лазерное оружие потребляет 300 киловатт, что достаточно для питания 30 домохозяйств. И поскольку высокоэнергетические лазеры в лучшем случае имеют эффективность 50%, они генерируют огромное количество тепла, которое необходимо отводить.
Это означает, что высокоэнергетические лазеры требуют значительных мощностей генерации и систем охлаждения, что накладывает ограничения на виды эффектов, которые могут быть созданы на различных военных платформах. Грузовики армии и истребители ВВС имеют наименьшее пространство для размещения высокоэнергетического лазерного оружия, поэтому эти системы ограничены целями, требующими относительно низкой мощности, такими как сбивание дронов или отключение ракет. Корабли и большие самолеты могут разместить более мощные высокоэнергетические лазеры с возможностью прожигать лодки и наземные транспортные средства. Наземные системы имеют наименьшие ограничения и, следовательно, наибольшую мощность, что делает потенциально возможным ослепление спутников на большом расстоянии.
Еще одно важное ограничение для платформенного высокоэнергетического лазерного оружия связано с концепцией бесконечного боезапаса. Поскольку грузовик, корабль или самолет должны нести источник питания для лазера, это ограничивает емкость источника питания, и лазеры можно использовать только ограниченное время, прежде чем потребуется перезарядка.
Армия США проводит полевые испытания нескольких систем высокоэнергетического лазерного оружия.
Существуют также фундаментальные ограничения высокоэнергетического лазерного оружия, такие как снижение эффективности в условиях дождя, тумана и дыма, которые рассеивают лазерные лучи. Лазерные лучи также должны оставаться нацеленными на свои цели в течение нескольких секунд для нанесения повреждений. Текущие прототипы лазерного оружия также оказываются сложными в обслуживании в боевых условиях.
Никакого огня с небес
В последние годы появилась новая теория заговора, утверждающая, что зловещие силы использовали воздушные высокоэнергетические лазеры для поджога лесных пожаров в Калифорнии, Гавайях и Техасе. Это крайне маловероятно по нескольким причинам.
Во-первых, для воспламенения растительности высокоэнергетическим лазером с неба потребуется большой источник питания, установленный на крупном самолете. Самолет такого размера был бы весьма заметен незадолго до начала пожаров. Во-вторых, на некоторых изображениях, утверждающих, что они показывают начало пожаров, лазерные лучи зеленые. Лучи от высокоэнергетических лазеров невидимы.
Что будет дальше
В будущем высокоэнергетическое лазерное оружие, вероятно, продолжит эволюционировать с увеличением уровней мощности, что расширит диапазон целей, против которых их можно будет использовать.
Возникающие угрозы со стороны недорогих вооруженных дронов, используемых в конфликтах на Ближнем Востоке и в Украине, делают более вероятным, что высокоэнергетические лазеры также найдут немилитарное применение, такое как защита общественности от террористических атак.
