Kan den här unge mannen använda sin laserpistol för att bedöva en motståndare? Se fler laserbilder. Lambert/Hulton Archive/Getty Images Du kanske har sett dem i "Star Wars, "" Star Trek, "och andra science fiction-filmer och shower. X-wing fighters, dödsstjärnan, Millennium Falcon och Enterprise använde laservapen i stora fiktiva strider för att erövra och/eller försvara universum. Och rymdskepp är inte de enda som packar laservärme. Han Solo och andra bar sprängaren i "Star Wars". Och kapten Kirk och annan Starfleet -personal använde faser i "Star Trek". Alla dessa vapen använde riktad energi, i form av en laserstråle, att inaktivera eller döda en motståndare.
Men vad är fördelarna med att använda en laser som vapen? Är det ens möjligt? Kan du använda ett sådant vapen för att bedöva en motståndare? Dessa frågor tas upp av Air Force Research Laboratory's Directed Energy Directorate. Detta program utvecklar högenergilaser, mikrovågsteknik och andra futuristiska vapensystem, så som Luftburen laser och den PHaSR .
Lasrar och andra riktade energivapen har många fördelar jämfört med konventionella projektilvapen som kulor och missiler:
Flygvapnet har redan utvecklat tre vapensystem som testas och, i vissa fall, Begagnade. Dessa system inkluderar Airborne Laser (Advanced Tactical Laser), PHaSR och Aktivt avslagssystem . Läs vidare för att ta reda på hur lasrar och dessa vapensystem fungerar.
Videogalleri:Lasrar
Mjältbrandskräck i New York och Florida för några år sedan underströk behovet av snabb upptäckt av biologiska vapen. Forskare har utvecklat en ny laserteknik som kan upptäcka mjältbrand i realtid. Se hur mjältbrandlasrar och teknik för biohazard fungerar i den här videon från ScienCentral.
Forskare vid Intel och University of California, Santa Barbara demonstrerade världens första elektriskt drivna hybridkisellaser, hanterar ett av de sista hindren för att producera lågkostnad, högintegrerade kiselfotonchips för användning inuti och runt datorer, servrar och datacenter.
Läs merInnehåll
Denna industriella skärare använder lasrar för att få jobbet gjort. Dick Luria/Photodisc/Getty Images På sitt mest grundläggande, en laser är en ljuskälla. För att förstå hur det kan bli ett vapen, det är bra att tänka på hur det skiljer sig från ljuskällorna som finns runt dig varje dag. Börja med en vanlig glödlampa. Glödlampan skickar ut ljusvågor i alla riktningar. Dessa vågor, precis som vågor i vatten, ha toppar och tråg , eller höga och låga poäng. Om du kunde se varje ljusvåg komma från en glödlampa, du skulle se massor av toppar och dalar som passerar dig samtidigt. Det finns också massor av frekvenser , eller färger, ljus som kommer från en glödlampa, och de kombineras alla för att skapa det som ser ut som vitt ljus.
Nu, tänk på en ficklampa. En ficklampas stråle är mer fokuserad än vad som kommer från en naken glödlampa. Det mesta av ljuset rör sig i en riktning, beroende på vart du riktar ficklampan. Det finns fortfarande massor av ljusfrekvenser som kombineras för att skapa vitt ljus, och de olika ljusvågornas toppar och dalgångar passerar vid olika tidpunkter.
En laser är ännu mer fokuserad än en ficklampa. Det skapar bara en våglängd, eller färg, av ljus. Det är också topparna och dalarna från ljusvågorna synkroniserad topp till topp och genom till tråg. Det betyder att de olika vågorna inte stör varandra. Detta ljus rör sig bara i en riktning. Ljusstrålen kan vara tätt fokuserad och förbli så över stora avstånd. Lasrar kan producera ljus med enorma krafter (1, 000 till 1 miljon gånger starkare än en typisk glödlampa). Olika typer av lasrar kan producera olika våglängder av ljus, från det infraröda området genom de synliga våglängderna till det ultravioletta området.
Ljus är i princip rörlig energi. En laser producerar mycket intensiv energi som kan resa över mycket långa sträckor. Det är därför en laser kan bli ett vapen medan ljuset från en glödlampa vanligtvis inte kan.
Att göra detta, en laser måste producera ljus på ett okonventionellt sätt. "Laser" står för Ljusförstärkning genom stimulerad emission av strålning . Med andra ord, en laser producerar ljus genom att stimulera frisättningen av fotoner , eller lätta partiklar. En laser behöver fyra grundläggande delar för att göra detta:
Laseprocessen handlar om att lagra och släppa ut energi. En energikälla injicerar energi i lasermediet. Energin upphetsar elektroner, som går upp till högre energinivåer. När elektronerna slappnar av, de avger fotoner . Fotonerna rör sig fram och tillbaka mellan speglarna, spännande andra elektroner när de går. Detta ger kraftfulla, fokuserat ljus.
Nästa, Vi börjar titta på några av lasrarna som används för militären.
Illustration av en fri elektronlaser. En elektronstråle skickas genom en böljare - en uppsättning magneter med alternerande nord- och sydpol. Magnetfältet i böljaren tvingar varje gäng elektroner att svänga fram och tillbaka, får dem att avge en laserliknande ljusstråle. Bild med tillstånd av Flavio Robles/Creative Services Office, Lawrence Berkeley National Lab Det finns många olika typer av lasrar:
Det finns flera lasrar som för närvarande används för militära ändamål. En som forskas och utvecklas är fri elektronlaser (FEL). På 1970 -talet, Stanford -fysikern John Madey uppfann och patenterade FEL, som består av en elektroninjektor, en partikelaccelerator och en magnetisk böljare eller wiggler . Det fungerar så här:
FEL har använts för att producera högenergi-infrarött ljus och synkrotronröntgen för forskningsändamål. FEL var också en laser av intresse för försvarsdepartementets strategiska försvarsinitiativ (president Reagans "Star Wars" -program). Nyligen, U.S. Naval Postgraduate School förvärvade Madeys ursprungliga FEL utvecklat vid Stanford University, att använda för militär forskning.
1977, det amerikanska flygvapnet utvecklade en kemisk syre-jodlaser (SPOLE). Energikällan för COIL är en kemisk reaktion, och lasermediet är molekylärt jod. Så här fungerar det:atomer, värme och biprodukter, inklusive vattenånga och kaliumklorid.
COIL -lasern används ombord på flygvapnets luftburna laser, som vi ska prata om härnäst.
Air Force's Airborne Laser är ett flygplan utrustat med en kemisk laser. Den är utformad för att skjuta ner missiler i tidig flygning. Foto med tillstånd Kirtland AFB/U.S. Flygvapen I Gulfkriget, Saddam Husseins styrkor avlossade SCUD -missiler mot Israel och USA:s baser i Mellanöstern. Patriot -missilförsvarssystemet användes för att skydda amerikanska intressen. Patriotiska missiler kan förstöra inkommande missiler på deras nedåtgående väg, men tänk om du kunde fånga den tidigare och förstöra missilen under dess boost -fas (den uppåtgående vägen nära dess ursprung)? Det är det amerikanska flygvapnet Luftburen laser (ABL) är utformad för att göra - det utvecklas av Boeing, Northrup Grumman och Lockheed Martin entreprenörer.
ABL är monterad i en modifierad Boeing 747 jumbo jet. Den består av fyra lasrar, avancerad adaptiv optik, sensorer, och datorer att hitta, spåra och förstöra missiler. Det fungerar så här:
Alla operationer samordnas med dator.
Flygvapnet testar för närvarande ABL och säger att dess räckvidd är i storleksordningen hundratals kilometer. ABL kommer att kräva en besättning på sex när den är fullt operativ, och de kommer att bära speciella skyddsglasögon för att skydda ögonen från eventuella reflektioner av strålarna av vattendroppar i luften.
Högenergilasare som de som utvecklats för ABL designas och utvecklas för användning på land och till sjöss. Dessa lasrar skulle vara lastbils- eller skeppsmonterade och kunna skjuta ner inkommande missiler, artilleri och eventuellt fiendens flygplan.
Active Denial System riktar millimeter radiofrekvenser mot ett mål och orsakar en intensiv brännande känsla. Foto med tillstånd av US Department of Defense Nu vet vi att högenergilaser används för att skjuta ner missiler, men har de icke -dödlig användning, för? Ja. Faktiskt, ett sådant system har testats och kommer snart att fungera. Det kallas för Aktivt avslagssystem (ADS). ADS är inte en laser, men en lastbilsmonterad högenergiradiofrekvensgenerator och riktningsantenn. En generator inuti skapar en 95 GHz millimeter våg . (Millimetervågor har våglängder på 1 till 10 millimeter och frekvenser på 30 till 300 GHz.) Riktningsantennen fokuserar millimetervågorna och låter operatören rikta strålen. Millimeterstrålen penetrerar huden på alla som är på väg till ett djup av 1/64 tum, ungefär tjockleken på tre pappersark. Som en mikrovågsugn, strålens energi värmer vattenmolekyler i hudvävnaden och orsakar en intensiv brännande känsla. Strålen skadar inte permanent eftersom den inte tränger in så långt, och när en person rör sig ut ur strålen, känslan försvinner (se hur militära smärtstrålar fungerar).
Antag att du en stund kan bedöva eller distrahera en motståndare. Flygvapnet har utvecklat en enhet som gör just det - Personalstopp och stimuleringsrespons (PHaSR). PHaSR innehåller två lågeffektsdiodlasrar, en synlig och en infraröd. Det handlar om storleken på ett gevär och kan avfyras av en individ. Laserljuset distraherar eller "bländar" målpersonen tillfälligt utan att blinda honom.
Försvarsdepartementet utvecklar också andra optiska distraheringsenheter som tillfälligt kan försämra målets syn.
Du behöver inte vara en sci-fan för att undra om det finns några personliga laservapen på marknaden för civila. Kanske något som de du ser i science fiction -program? Kan en genomsnittlig person köpa eller bygga en? Ett företag som heter Information Unlimited annonserar en laserstrålepistol. Efter att ha undertecknat ett intyg om farlig utrustning och köpt planerna, du kan köpa hårdvaran och montera din egen laserpistol.
Personal Halting and Stimulation Response (PHaSR) är ett laservapensystem i gevärstorlek som använder två icke-dödliga laservåglängder för att avskräcka en motståndare. Foto med tillstånd Kirtland AFB/U.S. Flygvapen Information Unlimiteds laserstrålpistol är en solid state -laser som använder en blixtlampa som energiprimer och en neodiniumglasstav som lasermedium. Det fungerar ungefär som rubinlasern som beskrivs i How Lasers Work. Det kräver 12 volt likström, som kommer från AA -batterier. Det avger infrarött ljus med 1,06 mikrometer våglängd i korta 3 joule pulser för totalt 500 joule energi. Strålen är fokuserad med en kollimerande lins , som rätar ut balkarna och gör dem parallella. Det är klassat som en farlig klass IV -laser, och företaget hävdar att det kan bränna hål i de flesta material (infraröda lasrar kan göra dessa saker). Så du kanske inte vill hämta en till din 9-åriges födelsedag.
För att lära dig mer om laservapen, ta en titt på länkarna på nästa sida.
