Echte Laserwaffen

Echt Laserwaffen

Ein Blick in die Zukunft: Die Laserwaffe wurde nach Marinedaten erfolgreich getestet. Die Laserwaffen haben einige Nachteile, die sie den kinetischen Waffen unterlegen machen. Inwieweit werden echte Waffen in Filmen eingesetzt? Verwenden Sie einen Laser wie eine echte Waffe! Ein echter Gegner sollte es den USA nicht so leicht machen.

Sind Laserwaffen dabei, durchzubrechen?

Diese Laserwaffen-Prototypen - der High Energy-Lasermobile Demonstrator (HEL MD) - wurden von dem in Chicago ansässigen Luft- und Raumfahrtkonzern Boeing für die US Army in Illinois entworfen. Electrophysicist Stephanie Blount setzt sich in einen Truck, schaut auf die Zielpersonen auf ihrem Laptop-Bildschirm und kontrolliert den Roboter mit dem Controller: "Wie in einem Computerspiel", sagt sie.

In Videospielen werden Laserwaffen massenhaft gefunden, und Strahlkanonen aller Arten wurden vor vielen Jahren, lange bevor 1960 der erste echte Hochleistungslaser eingeführt wurde, in Science-Fiction-Geschichten gefunden. Die Boeing-Prototypen sind nur eine von vielen in den USA und Europa in den vergangenen Jahren entwickelten Waffensystemen, die vor allem durch die Einführung von vergleichsweise preiswerten, tragbaren und robusten Lasern möglich wurden, die ihre Laserstrahlen mit optischen Lichtwellenleitern aussenden.

Diese Fiberoptikwaffen werden in kW angegeben und sind um ein Vielfaches kleiner als die für die US Strategic Defense Initiatives - ein letztlich misslungenes Kaltkriegsprojekt, bei dem die ballistischen Flugkörper mit Atomsprengköpfen durch Laser abgeschaltet werden sollten. Moderne Massenvernichtungswaffen sind weniger ehrgeizig, werden aber bald eingesetzt.

Lasersysteme haben, wie das Boeing-System beweist, genug Kraft, um den Risiken terroristischer Gruppen effektiv zu begegnen - zu einem Bruchteil des Preises herkömmlicher Verteidigungssysteme. "Es ist eine sehr billige Möglichkeit, kostengünstig hergestellte Munition wie kleine Handgranaten oder aus Abwasserrohren hergestellte Flugkörper zu eliminieren", so Blount. Vorbild für eine Laserwaffe: Der High Energy-Lasermobile Demonstrator (HEL MD).

Die US Navy hat Ende 2014 gezeigt, wie sich das auf einem Raumschiff angebrachte Laser-Waffensystem LaWS beispielsweise gegen kleine Schiffe von Terorristen oder Seeräubern durchsetzen kann. Allerdings mahnen die Entwickler vor zu viel Begeisterung, denn bis zum letzten Schuss sind noch viele Probleme zu überwinden - von mehr Waffenenergie bis hin zu Störungen bei Schleier und Wolkenbildung.

Dennoch werden Laserwaffen heute von vielen Sicherheitsfachleuten ernst genommen. Die Waffenentwickler sind seit langem von Laserwaffen begeistert - vor allem in den 80er und 90er Jahren, als die Strategic Defense Initative - genannt Star Wars - sehr beliebt war. US-Ausgaben für die Herstellung von Laserwaffen stiegen 1989 in die Höhe, und laut CNAS-Bericht gab die amerikanische Regierung derzeit etwa 2,4 Mrd. $ aus.

Seither ist die Förderung wieder auf ein niedrigeres Level zurückgekehrt und das eigentliche Angriffsziel - der Start von sich nähernden Raketen - ist nicht erreicht worden. Die Kunst bei jeder Laser-Waffe besteht darin, ihre Kräfte auf einen einzigen kleinen Ort zu konzentrieren, um das Objekt zu erregen.

So startete die US Air Force 1996 das Projekt "Airborne Laser" als Unterstützung bei der Verteidigung gegen ballistische Abwehrraketen. Weil es damals jedoch noch nicht möglich war, die erforderlichen optischen Leistungen im Megawattbereich zu generieren, entschieden sich die Entwickler für einen Sauerstoff-Jod-Laser (COIL), der ihn durch eine thermische Umsetzung zur Verfügung stellte. Allerdings war COIL so voluminös, dass es nur mit einer Boeing 747 befördert werden konnte und wenig Raum für den Laser-Kraftstoff hatte.

"Es waren herausnehmbare Mischanlagen erforderlich und die benötigten chemischen Stoffe wiegen mehrere Tonnen", erzählt Paul Shattuck, der bei Lockheed Martin Space Systems das Vorhaben mit Strahlführungstechnik versorgte. Die Laserstrahlung wird nicht nur durch Stäube und Naturturbulenzen zerstreut, sondern auch durch seitliche Expansion, die als "Thermal Blooming" bekannt ist.

Bei der Ausbreitung des Strahls mit sehr viel Strom, erläutert er, "absorbiert die Umgebung das Licht des Lasers und erwärmt die Umgebungsluft, so dass sich der Lichtstrahl ausdehnt" und nimmt dadurch Strom auf. Dabei wird der Lichtstrahl durch Spiegel so deformiert, dass der Turbulenzeffekt wieder eliminiert wird, d.h. ähnlich einer Korrekturbrille für Fehlsichtigkeiten der Sehkraft.

"So wie der Strahl durch die Luft gesendet wird", erklärt er, "ist er gerade und wunderschön eng, wenn er das Target erreicht. "Bereits 2010 konnte der Luftlaser mit adaptiver Linse eine Flugrakete zerschlagen. Ihre Lichtwellenleiter gewinnen ihre Lichtwellenleiter aus der Laserdiode, die auch in billigeren, schwächeren DVD-Playern zu Hause ist.

Mit einem elektro-optischen Umwandlungswirkungsgrad von über 30 Prozentpunkten in höhere Energien wird das Laserlicht noch einmal deutlich stärker als bei anderen Halbleiterlasern, nahezu gleich dem Wirkungsgrad des chem. Weil die Glasfaser lang und schlank ist, hat sie ein großes Oberflächen-Volumen-Verhältnis und kann Wärme rasch freisetzen - eine Eigenschaft, die dem Diodenlaser eine lange Nutzungsdauer und geringen Wartungsbedarf verleiht.

In den 90er Jahren wurden die Vorteile dieser Technik sehr gut angenommen, als diese Geräte zur optischen Signalverstärkung beim Datentransport über Unterseekabel eingesetzt wurden. Erinnert sich, wie er und seine Lockheed Martin-Kollegen um 2010 erfuhren, dass die israelischen Zivilbevölkerung von Gazastreifen gefährdet war.

Dies hat Lockheed Martin dazu inspiriert, das Area Defense Anti-Munitions (ADAM)-System auf der Grundlage eines kommerziell erhältlichen 10-kW-Lasers von IPG zu entwickeln, was die Gesamtkosten gering hielt. Auch wenn Lockheed Martin den Kaufpreis von ADAM nicht bekannt geben will - auch wenn er bereits erworben wurde - ist das Gerät nun vermeintlich auslieferbereit.

Weniger geheimnisvoll ist Blunt, jedenfalls im Hinblick auf den Prototyp HEL MD von Boeing, der auch einen handelsüblichen 10 Kilowatt Faserlaser verwendet. Die Anlage kann ihre Kraft aus dem Motor des Fahrzeugs oder einem eigenen Stromgenerator schöpfen, und " benötigt weniger als zwei Becher Kraftstoff, um mehrere Zielscheiben abzufeuern und abzuschalten. "Ein Low-Cost-Raket kostete 100.000 Dollar und kann nur einmal abgefeuert werden", ergänzt Boeing David DeYoung's Director of Directed Energy Systems.

"Ein Laser-Waffensystem zu feuern kostete weniger als 10 Dollar. "Wie Blount hervorhebt, besteht das neue Forschungsinteresse an Laserwaffen sowohl in der Weiterentwicklung der Bildverarbeitung mit optimierten Targetsystemen als auch in der Lasertechnologie selbst. "HEL MD kann dank der computergesteuerten Targetsuche, die Boeing im April 2014 mit Erfolg getestet hat, vollkommen autark vorgehen.

Nicht alle Zielpersonen können im Falle einer Vernichtung explodieren: Ein automatischer Angriff kann beendet sein, bevor die Benutzer des Waffensystems davon erfahren. "Um den Laser zu vernehmen, haben wir einen Sound integriert - Sound-Clips von Star Trek und Star Wars können eingestellt werden.

"Das Zielsystem ist zwar einsatzbereit, aber die Kraft ist immer noch ein Nachteil. Einen handelsüblichen Hochleistungslaser mit einer Laserleistung von 10 kW gibt es am Ende. Die Verwendung von Glasfaser begrenzt auch die Strahlungsenergie und deren Güte - nicht zuletzt, weil sich die Glasfaser bei hoher Kaskadenenergie der Photonen stärker erwärmt, als die Strahlungsenergie sogar wieder austreten kann.

Da dies den Diodenlaser beschädigen kann, wollen die Techniker in den nächsten Jahren die Leistungen mehrerer Lasersysteme bündeln. Am besten gelingt dies durch eine zusammenhängende Verbindung, bei der die Laserwellen der verschiedenen Systeme in einer engen Synchronisation zusammentreffen. Die Technologie wird in Radio- und Mikrowellen-Geräten eingesetzt, sagt der Laserwissenschaftler Tso Jee Lüfter vom Lincoln Labor am Massachusetts Institute of Technology in Lexington.

Wesentlich schwerer zu erreichen ist die Stimmigkeit mit dem sichtbaren und infraroten Licht: Die Wellenlänge der Einzellaser muss nahezu identisch sein, die Schwingungsebenen müssen präzise entzerrt sein und die Wellenberge und Wellentäler müssen ineinandergreifen. Eine unzusammenhängende Verbindung mehrerer Glasfaserlaser an einem einzigen Ort erscheint nahezu so wirksam wie eine zusammenhängende Kombination[1].

Sprangles sagt, dass nach einem längeren Weg des Strahles durch die atmosphärischen Verwirbelungen annähernd die selbe Leistung am Bestimmungsort ankommt. 2009 konnte sein Team dies mit dem Einsatz von Spiegel beweisen, indem es vier Faser-Laserstrahlen auf einen fünf Zehnerpunkt auf ein drei Kilometern entferntes Target fokussierte. Die Anlage wurde im Sept. 2014 auf der Raumstation montiert und an Gegenständen wie kleinen Schiffen und Flugdrohnen erprobt.

MBDAs Versuche haben auch geholfen, die Science-Fiction-Idee zu entkräften, dass reflektive Panzerung vor Laserwaffen schützt. "Munitionsfragmente drohen nicht, und die Strahlung setzt erst ein, wenn das Objekt aufgedeckt wurde. Lockheed Martin beschäftigt sich auch mit Laserwaffen gegen komplizierte und weitreichende Objekte, die mit dem kosteneffektiven ADAM-System nicht bekämpft werden können.

So wurde im MÃ??rz Ã?ber das Advanced Test High Energy Asset (ATHENA) berichtet, das den Betrieb eines Kleinlastwagens auf einer Versuchsplattform abschalten konnte. Bei ATHENA wird ein anpassungsfähiges Optiksystem verwendet, das dem des Airborne-Lasers in Verbindung mit dem Faserlasersystem der Accelerated-Laser Demonstration-Initiative ("ALADIN") von Lockheed ähnelt.

Dabei wird die Kraft mehrerer Glasfaserlaser mit jeweils leicht verschobener Laserwellenlänge genutzt und zu einem 30 -Kilowatt-Strahl zusammengefasst. Das überzeugt Jason Ellis, der als Gastforscher am CNAS tätig ist und der erste Autor des Laserwaffen-Reports des Think Tanks ist. Auch Michael Carter, Projektmanager für Photon Sciences am Livermore National Laboratory in Livermore, Kalifornien, winkt: "Die heutige Lasertechnik ist noch weit weg von ihren Kollegen in Science-Fiction-Filmen.

"Man spricht von Schlachten mit der Geschwindigkeit des Lichts, aber es dauert, ein Objekt zu zerschlagen. Zum Beispiel kann man das Target nicht mit dem eingebauten Lasersystem erreichen, wenn man es wegen des Regens oder Nebels nicht sehen kann. "Seiner Ansicht nach leistet die aktuelle Demonstrationsgeneration einen größeren Beitrag zur Lösung dieser grundlegenden Problemstellungen, bevor die Entwicklungen zu besseren Lasern führen.

In gewissen Fällen, z.B. bei Nebel, werden herkömmliche Kampfmittel immer wirksamer.

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