Er wordt vaak aangeprezen dat laserwapens met hoge energie voordelen bieden ten opzichte van conventionele kinetische systemen, variërend van de snelheid van het licht tot relatief lage kosten per schot. Maar geen enkele claim op macht is misleidender dan de belofte van ‘onbeperkte tijdschriften’.1
Een verzameling militaire gespreksonderwerpen en briefings van defensiecontractanten over gerichte energie Voor vele jarenDe aantrekkingskracht is simpel: in tegenstelling tot conventionele luchtverdedigingsmiddelen zoals kanonnen, raketten en andere kinetische interceptors, raken lasers niet zonder munitie of hoeven ze niet fysiek te worden opgeladen tijdens een vuurgevecht. Zolang laserwapens stroom kunnen krijgen van een betrouwbare bron, zo luidt de logica, kunnen ze blijven vuren.
Hoewel dit raamwerk technisch accuraat is in strikte zin, is het ook operationeel misleidend. Laserwapens verslaan doelen niet door individuele kogels af te vuren, maar door tijd te gebruiken – en tijd is in gevechten altijd beperkt.
Verblijftijd als beperkende factor
De meeste militaire laserwapens die momenteel worden ontwikkeld of operationeel worden ingezet, zijn continue golfsystemen, die binnenkomende dreigingen uitschakelen of vernietigen door de energie lang genoeg op één enkel punt te richten om grote schade aan te richten.2 Dit vereist consistent en langdurig contact tussen de laserstraal en het beoogde doel, meestal gemeten in seconden. Omdat elke laseraanval een lange, ononderbroken wachttijd vereist, kan het systeem geen andere doelen aanvallen – en totdat de aanval eindigt, is de effectieve vuursnelheid van het systeem nul.
In een defensieve context zijn deze beperkingen net zo belangrijk als de vraag of het systeem fysieke munitie heeft om te herladen. In tegenstelling tot bijvoorbeeld een Terminal High Altitude Area Defense (THAAD) raketbatterij, die meerdere interceptors achter elkaar kan lanceren, moet een laserwapen met één straal in de wachtrij staan en enkele seconden nodig hebben om elk binnenkomend doelwit te verslaan, zodat het geen andere bedreigingen kan aanpakken. Het toevoegen van meer vermogen kan de verblijftijd onder ideale omstandigheden zeker verkorten, maar dit maakt gelijktijdige activering niet mogelijk, tenzij het systeem specifiek is ontworpen met meerdere onafhankelijke bundels en volgkanalen.
Bij een verzadigingsaanval zoals dat gebeurt die de opkomst van droneoorlogvoering definieertdeze vertragingen lopen snel op. Wanneer er meerdere dreigingen tegelijk arriveren, moet de laser de aanvallen op elkaar afstemmen terwijl de binnenkomende doelen blijven naderen, waardoor de luchtverdedigingscapaciteit onder druk komt te staan. Elke extra seconde die aan één doel wordt besteed, verkleint de beschikbare marge voor het volgende doel. Raketten kunnen parallel worden gelanceerd, maar lasers kunnen niet worden gelanceerd tenzij ze tegen aanzienlijke kosten en complexiteit worden gedupliceerd. Het resultaat: laserverdediging schaalt slecht tegen dronezwermen.
Bestrijding van het milieu als een verborgen belasting
Omgevingsomstandigheden eroderen ook de theoretische voordelen van laserwapens. Atmosferische turbulentie, vochtigheid, mist, rook, aërosolen en andere dons verminderen allemaal de hoeveelheid gerichte energie die het doel daadwerkelijk bereikt. Naarmate de omstandigheden verslechteren, heeft de laser langere wachttijden nodig om hetzelfde effect te bereiken, of slaagt er helemaal niet in. Zoals ik heb eerder opgemerktdit effect is vooral uitgesproken voor marinelasersactief in enkele van de meest uitdagende omgevingen voor optische systemen.
Dit fenomeen verkleint effectief het magazijn van het laserwapen voordat het systeem daadwerkelijk een schot afvuurt. Een laser die in heldere lucht een drone in drie seconden kan verslaan, kan bij zeemist of kustvochtigheid veel langer duren; onder bepaalde omstandigheden is het mogelijk dat de straalkwaliteit niet voldoende is om over een bruikbaar bereik te worden gebruikt. Dit diagram is van a Analyse uit 2014 voor de US Naval Postgraduate School illustreer dit goed:
Beperkt tijdschrift onder een andere naam
Hoewel het onderwerp van een onbeperkt aantal tijdschriften alomtegenwoordig is, vermelden maar weinig fabrikanten van hoogenergetische laserwapens expliciet de beperkingen van hun systemen in de praktijk. De Australische defensieaannemer Electro Optic Systems bijvoorbeeld Staten dat is 150 kilowatt Hoogenergetisch laserwapen ‘Apollo’ kan “onbeperkt vuur op externe stroom” bereiken, maar slechts “meer dan 200 opgeslagen gevechten wanneer geïsoleerd” op zijn eigen stroombron.
Maar zelfs met onbeperkte stroombronnen worden laserwapens geconfronteerd met beperkingen die worden veroorzaakt door hitte. Continue golfsystemen genereren en absorberen aanzienlijke warmtebelastingen, vooral op hun optische en straalcontrolecomponenten; na een reeks opdrachten moeten ze de output verminderen of pauzeren om de hardware te beschermen en de straalkwaliteit te behouden. (Vooral op oorlogsschepen aan de oppervlakte is dit thermische beheer concurreren met andere eisen aan de kracht- en koelsystemen van voortstuwing, sensoren en systemen voor elektronische oorlogsvoering.)
Deze onvermijdelijke pauze dient als een vorm van opladen, ook al wordt dit niet als zodanig bestempeld, wat de claim van onbeperkte opnamen nog ingewikkelder maakt. En zelfs met de vooruitgang in de techniek lijken beperkingen op het gebied van thermisch beheer onvermijdelijk als het gaat om de energieniveaus die nodig zijn om betekenisvolle defensieve effecten te bewerkstelligen. Overwegen ontwerpvereisten voor de door het Amerikaanse leger voorgestelde Enduring High Energy Laser (E-HEL)-inspanning, die bepaalt dat elk voorgesteld systeem een herlaadcyclus van niet meer dan vier minuten moet hebben om ‘het magazijn in zijn oorspronkelijke staat te herstellen’.
De bereidheid van EOS en het leger om de beperkingen van de inzetcapaciteit in de echte wereld onder woorden te brengen, benadrukt wat de term ‘oneindig magazijn’ verdoezelt: daadwerkelijke laserwapens opereren altijd binnen meetbare fysieke grenzen. Het laserwapen is dus hetzelfde als de M4-karabijn: vuur lang genoeg en Je zou er waarschijnlijk spek op kunnen koken.
Energieopwekking neemt betrokkenheidsbarrières niet weg
Het kan verleidelijk zijn om aan te nemen dat een energiecentrale die groot genoeg is dit probleem kan oplossen: dat meer megawatt een grotere defensiecapaciteit betekent. Als oorlogsschepen zoals de torpedobootjagers van de Zumwalt-klasse van de Amerikaanse marine in staat zijn grote hoeveelheden elektriciteit op te wekken om het laserpistool te verplaatsenwaarom niet gewoon de verblijfsbeperking met geweld overwinnen?
In de praktijk weerspiegelt de beschikbaarheid van elektriciteit niet direct de inzetcapaciteit. De betrokkenheidscapaciteit wordt bepaald door hoe snel het systeem doelen kan verwerken, niet door de hoeveelheid stroom die het kan genereren. Straalkwaliteit, richtingsstabiliteit, atmosferische effecten en vuurleidingslimieten beperken de hoeveelheid energie die op een bepaald moment op welke dreiging dan ook kan worden toegepast. Eén megawatt aan beschikbare elektriciteit wordt niet één megawatt die tegelijkertijd op meerdere doelen wordt toegepast.
Stel je een laser voor die er onder ideale omstandigheden vijf seconden over doet om een kleine drone te verslaan. Tien drones die binnen dertig seconden arriveren, hebben vijftig seconden ononderbroken inzettijd nodig. Tenzij er meerdere onafhankelijke bundels beschikbaar zijn, zullen sommige bedreigingen zich blijven voordoen, ongeacht hoeveel elektriciteit er ongebruikt in de reserve blijft.
Als gevolg hiervan combineren beweringen dat lasers een oneindige diepte van verdediging bieden duurzaamheid met doorvoer. Lasers kunnen in sommige scenario’s langer beschikbaar blijven dan raketbatterijen, maar lasers kunnen in een bepaalde periode niet een oneindig aantal bedreigingen verwerken.
Waarom mythen nog steeds bestaan
Deze claim van een onbeperkt aantal magazijnen is blijvend omdat het een interessant contrast biedt met de rakettekorten en de hoge interceptorkosten waarmee geavanceerde legers te maken krijgen te midden van de opkomst van goedkope bewapende drones. Dit past niet alleen in de berekeningen van het defensiebudget en het publieke verhaal van technologische superioriteit, maar is ook veel gemakkelijker uit te leggen dan de realiteit van straalfysica, thermisch beheer en omgevingsbeperkingen.
Ja, laserwapens vergroten de veerkracht van de defensie en bieden nieuwe opties tegen bepaalde bedreigingen – een waardevolle aanvulling op de gelaagde defensievisie die de Amerikaanse luchtverdedigingsdoctrine de afgelopen jaren heeft gedefinieerd. Dit neemt echter niet de fundamentele beperkingen weg die worden opgelegd door tijd, omgeving en systeemarchitectuur.
In de strijd is een tijdschrift niet zomaar iets dat vastzit aan het MOLLE-systeem van een militair lid, of verpakt in een munitieblikje. Dat is wat het wapen kan verwerken voordat het gevecht verdergaat. Met dit formaat hebben laserwapens een magazijn, niet gemeten in kogels, maar in seconden.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd met toestemming van Laseroorlognieuwsbrief over militaire laserwapens en andere futuristische defensietechnologieën.
