Syntetyczny kryształ dzięki wyjątkowym właściwościom może przekształcić raczkujące jeszcze lasery wojskowe w morderczą broń. Otwiera drogę do skutecznego rażenia celów na ogromne odległości, także w kosmosie.


 Jest tańsza i celniejsza niż tradycyjna, a bariery w jej rozwoju znikają
Prace nad bronią laserową mogą teraz ulec przyspieszeniu. Jest tańsza i celniejsza niż tradycyjna, a bariery w jej rozwoju znikają
Chińscy naukowcy z Instytutów Nauk Fizycznych w Hefei przy Chińskiej Akademii Nauk twierdzą, że stworzyli największy na świecie kryształ selenku baru i galu (BGSe), o średnicy 60 milimetrów. Przekształca on krótkofalową energię lasera o krótkiej fali podczerwieni w wiązki średniej i dalekiej podczerwieni. Co kluczowe, fale te mają zdolność efektywnego przenikania przez atmosferę z minimalną utratą energii. A to była dotąd jedna z najważniejszych barier przy stosowaniu broni laserowej, której wydajność ulegała ograniczeniu w przypadku np. złej pogody czy wysokiego stężenia pyłów.

Jak powstał niezwykły kryształ? Jakie ma możliwości?
Kryształ ten jest odporny na obciążenia energetyczne – wytrzymuje intensywność promieniowania do 550 megawatów na centymetr kwadratowy, czyli około dziesięć razy większą niż wynosi próg uszkodzeń dla większości obecnie wykorzystywanych w armii materiałów. To oznacza, że można przez niego przepuścić bardzo intensywną wiązkę lasera bez uszkodzenia układu optycznego. Ta odporność sprawia, że kryształ nadaje się do zastosowań w laserach o ultrawysokiej mocy, które wcześniej zawodziły z powodu uszkodzeń wewnętrznych, jak np. podczas testu Marynarki Wojennej USA w 1997 r., gdy laser średniej podczerwieni uszkodził własne komponenty podczas próby trafienia satelity.

Chiny mają już drony z laserami. Promień tnie metal i zniszczy cały oddział wojska.

„To największy dotąd zgłoszony okaz takiego kryształu na świecie” – napisali badacze pod kierownictwem fizyka Wu Haixina w recenzowanym artykule opublikowanym w czerwcu w czasopiśmie „Journal of Synthetic Crystals”. Pierwszy taki kryształ został stworzony przez chińskich naukowców w 2010 roku i od razu wzbudził zainteresowanie badaczy wojskowych na świecie dzięki swoim unikalnym właściwościom. Ci podkreślają, że zachodnie laboratoria dotąd nie zdołały stworzyć podobnego materiału tej wielkości.

Bo też nie jest to proste. Wytworzenie tak dużego i stabilnego kryształu wymaga ekstremalnej precyzji. Proces rozpoczyna się od szczelnego zamknięcia czystego baru, galu i selenu w szklanych tubach kwarcowych w warunkach próżni, zaś mieszanka jest podgrzewana do temperatury 1020 stopni Celsjusza w dwustrefowym piecu. Przez około miesiąc kryształ stopniowo się formuje podczas kontrolowanego schładzania. Po uformowaniu, kryształ musi być poddany wyżarzaniu – ogrzewany do 500°C przez kilka dni, a następnie chłodzony w tempie zaledwie 5°C na godzinę, aby uniknąć defektów. Powierzchnie są następnie polerowane piłami diamentowymi i zawiesiną tlenku ceru, by uzyskać przejrzystość optyczną i integralność strukturalną. Konieczne jest wyeliminowanie tlenu i wilgoci – opisuje „Interesting Engineering”.


Promień śmierci podbija świat. Nowa broń trafiła do zaciekłego wroga Ameryki

Choć chińscy naukowcy nie wskazują bezpośrednio zastosowań wojskowych, moment ogłoszenia odkrycia zbiega się z rosnącym zainteresowaniem Chin bronią energii ukierunkowanej i obroną kosmiczną. Eksperci sugerują, że kryształ może być wykorzystywany w potężnych systemach laserowych, zdolnych do przenikania przez tzw. „okna atmosferyczne”, a więc być może również do osiągania celów takich jak satelity i z kosmosu celów naziemnych. Może być też wykorzystany w przypadku rażenia celów latających, jak drony i samoloty czy naziemnych, jak pojazdy wojskowe czy stacjonarne bazy, oddalone o dziesiątki, a nawet setki kilometrów.

Ważne są też potencjalne zastosowania cywilne, m.in. w obrazowaniu medycznym i ultraczułych systemach detekcji podczerwieni, które wykorzystywane są np. w lotnictwie. Wydajność BGSe wyróżnia się nawet na tle kryształów stosowanych obecnie do celów cywilnych na świecie. Np. system laserowy ZEUS na Uniwersytecie Michigan opiera się na ogromnym krysztale szafiru z domieszką tytanu, o średnicy prawie 18 cm, którego produkcja zajęła ponad cztery lata. Zespół Wu stworzył swój kryształ znacznie szybciej.

Szybki rozwój broni laserowej. Kto przoduje?
Ale to nie zastosowania cywilne interesują teraz armie największych mocarstw. Kryształ może być fundamentem dla nowej generacji broni laserowej. Jednak zastosowanie nowej broni o dużej mocy i zasięgu wymagać będzie pokonania poważnych ograniczeń. Potężne lasery wymagają ogromnych ilości energii, a precyzyjne trafienie w cel ruchomy lub w kosmosie – zaawansowanej nawigacji i śledzenia. Kolejny problem to chłodzenie: systemy laserowe tej mocy muszą bardzo skutecznie odprowadzać ciepło. Tu Chińczycy mają już spore osiągnięcia. System chłodzenia dla laserów dużej mocy, opracowany przez chiński National University of Defence Technology pozwala na długotrwałą pracę bez przegrzewania.


Lasery trafiły do brytyjskiej armii. Strzał za 1 dolara i imponująca skuteczność

Nad bronią laserową pracuje wiele krajów, np. Chiny mają już systemy obrony powietrznej serii LW o mocy do 200 kW. Amerykanie umieszczają lasery o dużej mocy na okrętach. Np. HELIOS – okrętowy laser o mocy nawet 150 kW jest integrowany z systemem Aegis na niszczycielach klasy Arleigh Burke. Pierwszy system zainstalowano na USS Preble w 2022 roku. Z kolei lądowy system mniejszej mocy (20 kW) P HEL (Palletized High Energy Laser) był wykorzystywany do zwalczania dronów za granicą w 2022 roku. Wielka Brytania rozwija laser morski DragonFire o mocy 50 kW, który ma być zainstalowany na czterech okrętach Royal Navy do 2027 roku. Pierwszym krajem, który w czasie działań bojowych zestrzelił drony przy użyciu lasera i to udokumentował, był Izrael. Podczas konfliktu z Iranem zastosowano urządzenie Rafael Advanced Defense Systems, które działa w ramach „Żelaznej Kopuły” (Iron Beam).

Skąd tak duże zainteresowanie nową bronią? Jest przede wszystkim niezwykle tania w użyciu. Zamiast wystrzeliwania rakiet kosztujących setki tysięcy dolarów każda, można oddać „strzał” za raptem kilka dolarów. I w dodatku z większą precyzją. Np. Stany Zjednoczone wydały ponad miliard dol. w rozmaitej amunicji, aby zestrzelić drony Huti podczas operacji na Morzu Czerwonym. Wygląda na to, że lasery i broń elektromagnetyczna to przyszłość pola walki, która może zepchnąć w cień tradycyjną broń prochową czy rakiety.