Bilder von Schwärmen kleiner, billiger Drohnen, die den Himmel füllen oder über die Wellen streifen, haben das Militär dazu inspiriert, Laserwaffen als Alternative zu kostspieligen Abwehrmitteln wie Raketen zu entwickeln und einzusetzen, sagt Iain Boyd, Professor für Luft- und Raumfahrtwissenschaft und -technik an der University of Colorado Boulder.

Laser erzeugen mithilfe von Elektrizität Photonen oder Lichtteilchen. Photonen passieren das verstärkende Medium, wodurch die Anzahl der Photonen schnell zunimmt. Laut The Conversation werden alle diese Photonen mithilfe eines Laserleitsystems zu einem schmalen Strahl fokussiert.

In den Jahrzehnten seit der Einführung des ersten Lasers im Jahr 1960 haben Ingenieure eine Vielzahl von Lasern entwickelt, die Photonen mit unterschiedlichen Wellenlängen über das gesamte elektromagnetische Spektrum von Infrarot bis Ultraviolett erzeugen. Hochleistungslasersysteme für militärische Anwendungen basieren auf Festkörperlasern, die mithilfe spezieller Kristalle die Eingangsenergie in Photonen umwandeln. Ein wesentliches Merkmal von Hochleistungs-Festkörperlasern besteht darin, dass die erzeugten Photonen im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums liegen und für das bloße Auge unsichtbar sind.

Bei der Interaktion mit einer Oberfläche erzeugt der Laserstrahl je nach Wellenlänge, Strahlleistung und Material der Oberfläche unterschiedliche Effekte. Laser mit geringer Leistung erzeugen Photonen im sichtbaren Bereich des Spektrums, die als Lichtquellen für Zeiger und für Demonstrationen bei öffentlichen Veranstaltungen verwendet werden können. Die Leistung dieser Laserstrahlen ist so gering, dass sie von Oberflächen reflektiert werden, ohne Schäden zu verursachen.

Bei vielen medizinischen Eingriffen werden Lasersysteme mit höherer Leistung zum Schneiden von biologischem Gewebe verwendet. Die leistungsstärksten Laser können eine Vielzahl von Materialien erhitzen, verdampfen, schmelzen und verbrennen, die in industriellen Prozessen zum Schweißen und Schneiden verwendet werden. Neben der Leistungsstufe des Lasers wird die Fähigkeit, verschiedene Effekte zu erzielen, auch durch die Entfernung zwischen Laser und Ziel bestimmt.

Laserwaffen

Teilweise aufgrund der Entwicklung leistungsstarker Industrielaser werden Laserwaffen zunehmend vom Militär eingesetzt. Ein grundlegender Vorteil von Hochleistungslaserwaffen besteht darin, dass sie kontinuierlich betrieben werden können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Waffen wie Pistolen, die nur über begrenzte Munition verfügen, können Hochleistungslaser kontinuierlich feuern, solange eine Stromquelle vorhanden ist.

Das US-Militär setzt auf Lastwagen montierte Hochleistungslaser ein, um eine Reihe von Zielen abzuschießen, darunter Drohnen, Hubschrauber, Mörser und Raketen. Die US-Marine setzt auf Schiffen Hochleistungslaser zur Verteidigung gegen kleine, schnelle Überwasserschiffe sowie Raketen und Drohnen ein. Die US Air Force entwickelt leistungsstarke luftgestützte Laser für Angriffs- und Verteidigungseinsätze. Russland baut außerdem leistungsstarke bodengestützte Laser, um feindliche Satelliten zu „blenden“.

Einschränkungen von Laserwaffen

Eine große Herausforderung für Geräte mit Hochleistungslasern ist die für den Fernbetrieb erforderliche Energiemenge. Im Gegensatz zu Industrielasern, die nur wenige Zentimeter vom Ziel entfernt sind, sind bei militärischen Operationen wesentlich größere Entfernungen erforderlich. Zur Verteidigung gegen Bedrohungen wie Mörsergranaten oder kleine Boote müssen Laserwaffen ihre Ziele treffen, bevor sie Schaden anrichten können.

Um Material aus sicherer Entfernung zu verbrennen, ist allerdings ein Laserstrahl mit einer Leistung von mehreren zehn bis hundert Kilowatt erforderlich. Der kleinste Prototyp einer Laserwaffe verbraucht 10 Kilowatt Strom, etwa so viel wie ein Elektroauto. Die neueste Hochleistungslaserwaffe, die sich derzeit in der Entwicklung befindet, benötigt 300 Kilowatt Strom, genug, um 30 Haushalte mit Strom zu versorgen. Da Hochleistungslaser nur eine Effizienz von 50 % aufweisen, erzeugen sie enorme Mengen Abfall.

Dies bedeutet, dass Hochleistungslaser eine Infrastruktur zur Stromerzeugung und Kühlung benötigen, die die durch verschiedene Träger verursachten Effekte begrenzen kann. In Armeelastwagen und Kampfjets der Luftwaffe ist der Platz für Hochleistungslaserwaffen am geringsten, daher sind diese Systeme auf Ziele mit relativ geringer Leistung beschränkt, etwa das Einfangen von Drohnen oder das Deaktivieren von Raketen. Große Schiffe und Flugzeuge können stärkere Laser tragen, die Löcher in Boote und Bodenfahrzeuge brennen können. Bodengestützte Systeme unterliegen den wenigsten Einschränkungen, verfügen daher über die höchste Kapazität und können mit Raketen auf große Entfernungen umgehen.

Eine weitere wichtige Einschränkung für Hochleistungslaserwaffen, die eine Plattform benötigen, betrifft die Betriebszeit. Da LKWs, Schiffe oder Flugzeuge die Stromquelle für den Laser mitführen müssen, was die Kapazität der Stromquelle begrenzt, kann der Laser nur für eine begrenzte Zeit verwendet werden, bevor er wieder aufgeladen werden muss. Darüber hinaus verringert sich die Wirksamkeit von Laserwaffen auch bei Regen, Nebel und Rauch, da diese zu einer Streuung des Strahls führen. Außerdem muss der Laserstrahl das Ziel einige Sekunden lang erfassen, um Schaden zu verursachen.

In Zukunft dürften Laserwaffen mit immer höherer Leistung weiterentwickelt werden, wodurch sich die Zielreichweite erweitert.

An Khang (laut The Conversation )