Ray-Gun Reality: Inside Two "Star Wars" Projektid

{h1}

Ära arvuta laseriilmeid veel. Võimalikke relvi, mis põlevad täpselt üle tohutute vahemaade, on liiga sõjaliselt atraktiivne

Sõja nägemuse jaoks oli see peaaegu elegantne. Munitsiooni suitsu ja lõhnav ja kurnav lõhe asendatakse nähtamatud valgustatud teradega. Laserrelvadega varustatud muudetud 747 reaktiivid hävitaksid ballistilisi raketid, kui nad olid ikka veel sadu miili kaugusel meie mulda. "Directed-energy" suured kahurid suletavad sissetulevaid raketid valguse kiirusega, soojendaksid lõhkeaineid ja tekitaksid seeläbi laiali.

Ja see ei olnud mõned Reagani ajastu Star Warsi visionääride reliikvia. Need olid tänapäevased plaanid, mis käivitati peaaegu kümme aastat tagasi ja mis realiseeruvad mitte kauges tulevikus, vaid varsti. Uue Mehhiko kõrbes White Ship'i raketipiirkonnas lõhkus USA armee Tactical High Energy Laser kümneid Katyusha raketid ja mört. 2004. aastal alustas Air Force töövõtjate katsetõstes keemiliselt käitatavat kiirrehvi täiustatud 747 Airborne Laserile.

Siis hakkasid reaalsus sisse seadma ja need hiljutised jõupingutused lahinguväljade laserite kasutuselevõtmiseks hakkasid äkki hakkama nagu Star Warsi. Rakettmürsku plahvatamiseks vajaliku laserivõimsuse megavati tekitamiseks oli vaja sadu mitu toksilist kemikaali - etüleeni, lämmastik trifluoriidi. Relvad olid suured. Veelgi hullem, pärast mõnda kaadrit tuleb laserid taaskasutada uue reaktiivide partiiga. Selliste toksiinide vedamise logistika kas õhu kaudu või lahinguväljal tekitas generaatide hägu. Ja küsiti, kuidas talad tungiksid tolmu ja vihma kätte. Eelmisel aastal tühistas armee oma Tactical High Energy Laseri projekti, ja mõned arvavad, et metsikult liiga suurt tulirelva 747 võib minna kaugemale.

Kuid ärge arvutage laseriilmeid veel. Ulatusliku kaugusega täpsete tulekahjuvate relvade potentsiaal on liiga sõjaliselt atraktiivne, seda eriti ajal, mil Ameerika sõdurid võitlevad pargipõlve vaenlaste vastu, kes kiiresti taustaks sulavad. "Kui ma saaksin jõuda rahvahulga ja võtta välja ühe või kaks sihtmärki ilma tolmu ja puru purunemata - kui ma võiksin põletada pikka aega, ilma et peaks uuesti laadima," ütleb Marine Corps peaminister Bradley Lott, "see on midagi, mida Ameerika Ühendriikide mereväe korpus oleks väga, väga huvitatud jätkamisest."

Kuid kui keemilised laserid ei suuda seda lõigata, siis mis muudab kanderakettide reaalsuseks? Vastus on kahekordne. Esiteks, Pentagon mõistab aeglaselt, et kui ta soovib tulemusi, peab see oma ootusi alandama. Esiteks murda mörtid, siis raketid. Veelgi olulisem on see, et Star Warsi kahe täppis- ja vabaväljavõtte laserite tehnoloogiad taastuvad - kahes endises kolleegis, kes mõistsid oma laserjõu unistusi juba aastaid tagasi surma, pingestatud, lubadusega täidetud laboritesse.

Hüpped valguse kiiruseks

Kõik laserid töötavad peaaegu samamoodi: erutavad teatavat liiki aatomeid ja kiirgavad välja kerged osakesed - footonid. Peegeldage seda valgust põnevate aatomite juurde ja ilmutage rohkem fotosid. Kuid erinevalt lambipirnist, mis hõõgustab igas suunas, liigub see teine ​​fotonikogus ainult ühes suunas ja esimese sammuna. Ja selle asemel, et sära kõigis spektriosades, on laserkiirgus kõik sama lainepikkus, mis sõltub "võimendussöötmest" -tüüpi aatomitest - mida te kasutate kiirguri genereerimiseks. Shine piisavalt keskendunud valgus ja asjad hakkavad põletama.

1960. aasta esimesed laserkatsed kasutasid rubiinkristalle kui kandekeskkonda. Kuid sellised tahkis-tüüpi laserid ei saanud algselt toota enam kui paarsada võtit. See sobib silmaoperatsiooniks. Raketi katkestamine - nagu sõjavägi, keda esimesena unistanud teha - võtab miljoneid vatti võimsust, mistõttu teadlased pöördusid oma jõupingutusi lõpuks ebaõnnestunud keemiliselt töötavate laserite poole.

Siin on ka teist tüüpi laser, kuid see ei vaja mürgiste kemikaalide suured mahutid, kristallid ei pruugi mingit kasvu, et oma kiirgust tekitada. Seda nimetatakse vabelektrooniliseks laseriks (FEL) ja see kasutab turboülelaadset elektronide voogu, et käivitada reaktsioon. See laservorm domineeris Star Warsi riikliku raketitõrjesüsteemi programmis; see oli peaaegu müütiline metsaline, mille teadlased George Neil ja Bob Yamamoto tegid koos kaitsevarustuse töövõtjaga TRW.

See oli võimatu ootustega. Kuid mõlemad Neil, projekti peaartett ja projekti insener Yamamoto olid tõelised usklikud. Nad arvasid, et vabade elektronide laseriga võib piisavalt teadusuuringutega tõesti olla võimeline lõpetama petturliku raketi. Ja aatomifüüsikal, optikal ja ülijuhilisel läbilgemisel oleksid kaugeleulatuvad eelised isegi siis, kui ICBM ei saanud kunagi sulgeda. Kuid pärast 10 aastat ja pool miljardit dollarit investeeriti TRW-i labori vabade elektronide laserid tipptasemel 11 vatti - kümnendiku sellest, mis tekitab valgusvilja.

Pärast veel mitu aastat juhtivtöötajaid, kes lubasid lubada 10, 20 megavatti võimsust, lõikas Pentagon lõpuks pistikupesa 1989. aastal ja Star Warsi langeb legendaarsete mõõtmetega. Neil avaldas erilist kahetsust selle üle, et hoolimatute prognooside tulemusena oli programm hukkunud ja pöördus oma suunatud energia ideede naeruväärseks. Aastaid hiljem toimuvatel teaduslikel konverentsidel toetab Neil vabade elektronide uuringute taastamist. "Inimesed arvasid, et oleme hullumeelsed ja tehnoloogia pole võimeline," ütleb ta. "Ja paljastel tõendusmaterjalidel olid neil õigus."

Vahepeal Bob Yamamoto jäi 15 aasta jooksul pärast Star Warsi fiaskot sõjalistest projektidest eemal. Ta läks tööle Lawrence Livermore'i rahvusliku laboratooriumis, TRW partnerina vabavõtt-laseriga, ehitades magnetid kõrgenergia füüsikaliste eksperimentide jaoks. Lab on lähedal Berkeley, California, kus ta oli kasvanud ja läinud kolledžisse, nii et nihe andis talle võimaluse hoida võistlusi ja taastada imporditud autosid - Toyotas ja Datsunsi - koos oma vanade sõpradega. Garaažis ja laboris arendas Yamamoto välja reputatsiooni, et teha asju, mida võiks kõvasti töödelda. Tänu sellele ja oma eelmisele laseri kogemusele sai ta 2003. aastal kasutada Livermore'i 50-miljonilise Pentagoni poolt rahastatavat tahkis-lasersprojekti. Tehnoloogiat, kui seda peeti nii võimatuks, taastati kõrgemate edusammude ootustega. Yamamoto tundis end kui mugavat tahketehnoloogilist tehnoloogiat, nagu ta tegi vabavõtt-elektronide laseriga, ja see osutus põnevaks imeliseks. "Directed-energia relvad, neile on lubanud enam kui 30 aastat," ütleb ta. "Ma tahan olla esimene, kes ütleb:" Me hoolitseme selle eest. " "

GUNi all

Yamamoto uue tahkete osakeste laseriga laskemoon on komplekt nelja tolli ruudukujuliste läbipaistvate tahvlite kohta, mille värv on vähese vihjega lilla. Nad on täpselt nii, nagu oleksite pidanud leidma ettevõtte või Millennium Falconi pardal olevaid suurtükke.

Kuid nende läbilõikeplaatide ajakiri ei ole täpselt lõpmatu; iga 10 sekundi järel nad tulevad, peavad nad minema minema, et jahtuda. Kuid plaadid-keraamika infundeeritakse neodüümi elemendiga, aatomitega, mis tekitavad elemente, mis lõpuks laserkiireks saadakse, ei saa kunagi oma potentsi tühjendada. Ja nad on palju vähem vaeva kui mahukad keemilised vannid. Nad on suur põhjus, miks Yamamoto masin surub ühe 30-suu pikkusega laborisse. Pole raske ette kujutada, et kogu asi on pakitud väikesele veokile, kopeerides mörte õhust välja. "Ma olen juba pikka aega mõtlema kasutuselevõtmisele," ütleb Yamamoto.

Taolise taustaga laser, nagu tema, saaks nüüd sõjavööndisse tuua osaliselt, kuna energia relvade riba on langetatud. Lõhkamine ICBMilt 100 miili kaugusel vajab megavati valguse eest. Tahkislaserid ei pruugi kunagi sellist võimsat saada. Kuid kuumutades mört miili kaugusel, kuni lõhkeained lõhkuvad, see võtab ainult 100 kilovatti.

Yamamoto läheneb. Ta näitab kümneid plokke süsinikterasest ja alumiiniumist, iga kaks tolli pikk ja tolli paks. Kõigil neist on põletusmärgid ja avad. Üks plokk, mis on tähistatud "6-6-05," on peaaegu täielikult kahjustatud ühe poole dollari suuruste depressioonide paariga. Eelnevalt sulanud metallist köis põrub alt välja. "Kas sa usud seda?" Yamamoto küsib koos õitseva tenoriga ja suure poisikaga naerata. Ta näeb välja palju noorem kui tema 50 aastat. "See on nagu taskulampi särav, ja asjad sulavad! See on naeruväärne!" Livermore laser, mida lükkasid suuremad võimendikindlad plaadid edasi ja suurendasid pulseerivaid kiirusi, saavutas 2005. aasta märtsis 45 kilovatti võimsust. See on rohkem kui kolmekordne, mida laser võiks teha kolm aastat varem.

Kuid laboris on nalja pinge päev, mil ma külastan. Kõik plaadid on ümbritsetud 2880 valgusdioodiga, nagu näiteks kellraadios. Kui nad säravad, ärritavad nad ajutisi kristallilisi komposiitmaterjale ja alustavad laser ahelreaktsiooni. Probleem seisneb selles, et mida enam dioodid sätendavad, seda enam, et temperatuuri erinevused halvendavad kiirte kvaliteeti. Infrapunane ray - nähtamatu palja silmaga - hakkab kaotama osa selle kvaliteedist. Mis on halb, sest Pentagon tahab näha kena ja kitsa tule, samuti võimas. Ja kaitseministeeriumi testijate meeskond tuleb täna järgmisel teisipäeval. Külaskäik otsustab suures osas, kas Livermore'i meeskond saab oma järgmise laseri sooritamiseks raha: 100-kilovatt, relvaklassi masin.

Nii et Yamamoto meeskond teostab "adaptiivse optika" viimaseid minuti kohandusi - rohkem kui 200 ajamiga varustatud tuled, mis painutavad neid, et kompenseerida kimbu moonutusi. Yamamoto on viisakalt apologetic. "Vabandust, aga me oleme relvaga all," ütleb ta, et meie kohtumine lõpeb.

Vigging läbi

George Neil pole nii kiire, kui ma paar päeva hiljem temaga kohtan. Veider, 58-aastane "death rassi" jooksur, kes hiljuti lõpetas 78-miilise ultramaratoni läbi Kanada kalju-mõisade, on juba rohkem kui veerand sajandit vajutanud vabavõtete laserit. Veel on veel paar aastat, enne kui ta saab sama tugev kui Yamamoto tahkis-masin. Nii et tal on mõni aeg, et näidata mind oma labori juures PowerPoweri uksehoidja Thomas Jeffersoni riiklikus kiirendusrajatises Newport Newsis, Virginia.

Ta avab paar magnetiliselt suletud uksi. Toas on 240-suu pikkune vase torustiku, kummivoolikute ja terve toru, mis on erineva suurusega. Peaaegu kõik on mõeldud selleks, et teha ühte asja: genereerida massiliselt võimsad elektronide impulsid, liikudes valguse kiirusega 99,999 protsenti. Elektronid kiirustavad läbi täpselt ajastatud mikrolaineväljade, kogudes jõud ja kiirus mööda teed. Siis suunatakse elektronkiire läbi "magnetid", 29 magnetid, mis painutavad elektroni voogu üles ja alla. Protsessi käigus tekivad elektronid fotone ja laserheere reaktsioon algab. See on Neili kasutegur, tema vastus Yamamoto plaatidele ja keemilise laseriga mürgistele gaasidele ning see suurendab selle elektronkiiruse võimsust ja kvaliteeti, mida Neil oma tehnoloogia edasi arendab.

FEL-i "tunevus" on see, mis sai kõigepealt sõjalist huvi.Enamik lasereid kaotab tugevuse, kui nad liiguvad läbi ja imavad seda atmosfääri. Väike vihm muudab asjad halvemaks. Kuid FEL võiks kasutada mis tahes lainepikkust, mis voolab läbi õhu kõige paremini. Ja "lõpmatu ajakirja" pole tühjenemist. Pole ime, Los Alamose riikliku labori asedirektor Doug Beason nimetab seda lasereid "Püha Graal". Kuid kas keegi võib selle välja tõmmata?

Pärast Star Warsi ultramaratoner Neil kummardas oma aega ja tempo ise, oodates tehnoloogia järele jõuda. Viieks aastaks töötas ta hiiglasliku osakeste kiirendi Jeffersoni laboris. Laba direktor lubas, et ta võib hiljem FEL-i ehitada. Lõpuks, 1995. aastal, mil tuli masinat kokku panna, lõi Neil ja tema meeskond uue FEL-i, mis toodaks ühe kilovatt-valgusest, mitte 80-ndatest aastatelt laetud ülikergilisest laserist. Aastal 1999 lõhkusid nad Star Warsi mudeli FEL 100-kordselt. 2003. aastal jõudis uus FEL 10 kilovatti, teine ​​rekord. "Ma uskusin alati, et tehnoloogia satub," ütleb Neil rahuloleva naljaga, "kui me võtaksime juhitavaid samme mõistlike eesmärkidega."

Nüüd on Neilil sõjaväe tähelepanu veel kord. Kaitseministeerium investeerib masinasse 14 miljonit dollarit aastas. Seal räägitakse, et lõpuks varustavad vabamate elektronide laserid mereväe järgmise põlvkonna hävitajaid. Praegu ei ole laevadel täppisrelvi, et peatada raketi- ja väikelaeva rünnakud, nagu seda on Ameerika Ühendriikide vastu suunatud Al Qaeda. Cole 2000. aastal. Laser võib olla võimeline seda tööd tegema. Ja ainult sooja ookeani õhu lõikamiseks võib häälestada ainult vabu elektronide laserit.

Detsembril saab Neil hea uudise. Merevägi on võtnud endale kohustuse edukalt parandada FEL-i: 180 miljonit dollarit kaheksa-aastase mitme meeskonna jõupingutuseks. "Seal on palju väljakutseid," kirjutab ta, "kuid vähemalt me ​​oleme alustanud."

Kuid Neili tunded on natuke kibedad. Tulemused on jõudnud ka Pentagoni tahkes olekus laservõistlusele - ja tema vana sõber ja kolleeg Bob Yamamoto kaotasid. Selle asemel läheb raha selleks, et ehitada laboris olevat relva kvaliteediga tahkete osakeste laser, Northrop Grummani meeskonda.

Northropi disain ei olnud kõigest teistsugune kui Yamamoto, kuid Yamamoto masina tuumiku nelja suure läbimõõduga plaatide asemel tugineb Northrop mitmele väiksemale kristallile. Üksikutel kristallidel on kontsentreeritud vähem energiat, seega on tala puudused vähem. "Ma olen üllatunud, kui palju võime klaasist klaasist välja tõmmata," ütles Northropi programmijuht Jeff Sollee, 30-aastane juhtiv energeetik veteran, kõige viimasel ajal kaitseministeeriumi viimane suur kemikaalide laserprogramm, Tactical High Energy Laser. Pentagon on Sollee'le andnud 33 kuud, et viia oma masin lahinguvälja tugevusse.

Vahepeal jätkab Yamamoto oma laseri vaikset häälestamist, hoolimata Pentagoni otsusest tema vastu. Ta on õppinud, et selles ettevõttes võib midagi juhtuda. "Praegu on meil väga väike profiil," ütleb ta. "Kuid me pole veel teinud."

Noah Shachtman muudab kaitsetehnoloogiaportaali, armee-tehnoloogia blogi.


Video Täiendada: Feminists & SJW's VS. Video Games.




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com