ACTUALIDAD. Armas láser de alta energía : un experto en defensa explica cómo funcionan y para qué sirven

Armas láser de alta energía : un experto en defensa explica cómo funcionan y para qué sirven

 

El arma de energía dirigida por láser DragonFire logró el primer disparo de alta potencia de este tipo de arma contra un objetivo aéreo en el Reino Unido. (Foto proporcionada/Ministerio de Defensa británico)

09 marzo 2024.- Las naciones de todo el mundo están desarrollando rápidamente armas láser de alta energía para misiones militares en tierra y mar, así como en el aire y el espacio. Las visiones de enjambres de drones pequeños y económicos que llenan los cielos o se deslizan sobre las olas están motivando a los militares a desarrollar y desplegar armas láser como una alternativa a las costosas y potencialmente abrumadas defensas basadas en misiles.

Las armas láser han sido un elemento básico de la ciencia ficción desde mucho antes de que se inventaran los láseres. Más recientemente, también han ocupado un lugar destacado en algunas teorías de conspiración. Ambos tipos de ficción resaltan la necesidad de comprender cómo funcionan realmente las armas láser y para qué se utilizan.

¿Cómo funcionan los láseres?

Un láser utiliza electricidad para generar fotones o partículas de luz. Los fotones pasan a través de un medio de ganancia, un material que crea una cascada de fotones adicionales, lo que aumenta rápidamente el número de fotones. Luego, un director de haz enfoca todos estos fotones en un haz estrecho.

Los láseres funcionan convirtiendo la electricidad en fotones y haciéndolos rebotar entre dos espejos a través de un material de ganancia especial que crea una cascada de muchos más fotones. Shigeru23/Wikimedia , CC BY-SA


En las décadas transcurridas desde que se presentó el primer láser en 1960 , los ingenieros han desarrollado una variedad de láseres que generan fotones en diferentes longitudes de onda en el espectro electromagnético, desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. 

Los sistemas láser de alta energía que están encontrando aplicaciones militares se basan en láseres de estado sólido que utilizan cristales especiales para convertir la energía eléctrica de entrada en fotones. Un aspecto clave de los láseres de estado sólido de alta potencia es que los fotones se crean en la porción infrarroja del espectro electromagnético y, por lo tanto, el ojo humano no puede verlos.

Cuando interactúa con una superficie, un rayo láser genera diferentes efectos según la longitud de onda del fotón, la potencia del haz y el material de la superficie. Los láseres de baja potencia que generan fotones en la parte visible del espectro son útiles como fuentes de luz para punteros y espectáculos de luces en eventos públicos. Estos rayos tienen una potencia tan baja que simplemente se reflejan en una superficie sin dañarla.

Los sistemas láser de mayor potencia se utilizan para cortar tejido biológico en procedimientos médicos. Los láseres de mayor potencia pueden calentar, vaporizar, fundir y quemar muchos materiales diferentes y se utilizan en procesos industriales para soldar y cortar.

Además del nivel de potencia del láser, la capacidad de producir estos diversos efectos está determinada por la distancia entre el láser y su objetivo.

Armas láser

Basado en parte en los avances logrados en los láseres industriales de alta potencia, los militares están encontrando un número cada vez mayor de usos para los láseres de alta energía. Una ventaja clave de las armas láser de alta energía es que proporcionan un "cargador infinito". A diferencia de las armas tradicionales, como pistolas y cañones, que tienen una cantidad finita de munición, un láser de alta energía puede seguir disparando mientras tenga energía eléctrica.

El ejército de EE.UU. está desplegando un láser de alta energía basado en un camión para derribar una variedad de objetivos, incluidos drones, helicópteros, granadas de mortero y cohetes. El láser de 50 kilovatios está montado en el vehículo de combate de infantería Stryker, y el Ejército desplegó cuatro de los sistemas para pruebas en el campo de batalla en Medio Oriente en febrero de 2024.

La Marina de los EE.UU. ha desplegado un láser de alta energía a bordo de un barco para defenderse de embarcaciones pequeñas y de rápido movimiento en la superficie del océano, así como de misiles y drones. La Armada instaló un arma láser de 60 kilovatios en el destructor USS Preble en agosto de 2022.

La Fuerza Aérea está desarrollando láseres de alta energía en aviones para misiones defensivas y ofensivas. En 2010, la Fuerza Aérea probó un láser de megavatios montado en un Boeing 747 modificado , alcanzando un misil balístico mientras era lanzado. La Fuerza Aérea está trabajando actualmente en un sistema de armas más pequeño para aviones de combate .

Rusia parece estar desarrollando un láser terrestre de alta energía para “cegar” los satélites de sus adversarios.

Un vehículo de combate blindado Stryker del ejército de EE. UU. configurado con un arma láser de alta energía, con extensiones en la parte superior trasera del vehículo. Jim Kendall, ejército de EE. UU.

Limitaciones de las armas láser

Un desafío clave para los militares que utilizan láseres de alta energía son los altos niveles de potencia necesarios para crear efectos útiles desde lejosA diferencia de un láser industrial que puede estar a sólo unos centímetros de su objetivo, las operaciones militares implican distancias significativamente mayores. Para defenderse de una amenaza entrante, como un proyectil de mortero o una embarcación pequeña, las armas láser deben atacar a sus objetivos antes de que puedan infligir daño.

Sin embargo, para quemar materiales a distancias seguras se necesitan entre decenas y cientos de kilovatios de potencia en el rayo láserEl prototipo de arma láser más pequeño consume 10 kilovatios de potencia , aproximadamente el equivalente a un coche eléctrico. La última arma láser de alta potencia que se está desarrollando consume 300 kilovatios de potencia , suficiente para alimentar a 30 hogares. Y como los láseres de alta energía tienen, en el mejor de los casos, sólo un 50% de eficiencia, generan una enorme cantidad de calor residual que debe gestionarse.

Esto significa que los láseres de alta energía requieren una amplia infraestructura de generación de energía y enfriamiento que impone límites a los tipos de efectos que pueden generarse desde diferentes plataformas militares. Los camiones del ejército y los aviones de combate de la Fuerza Aérea tienen la menor cantidad de espacio para armas láser de alta energía, por lo que estos sistemas se limitan a objetivos que requieren una potencia relativamente baja, como derribar drones o desactivar misiles. Los barcos y aviones más grandes pueden acomodar láseres más grandes de alta energía con el potencial de quemar agujeros en barcos y vehículos terrestres. Los sistemas terrestres permanentes tienen las menores limitaciones y, por tanto, la mayor potencia, lo que hace potencialmente factible deslumbrar a un satélite distante.

Otra limitación importante para las armas láser de alta energía basadas en plataformas se relaciona con el concepto de cargador infinitoDado que el camión, barco o avión debe llevar la fuente de energía para el láser, y eso limitará la capacidad de la fuente de energía, los láseres solo se pueden usar durante un período de tiempo limitado antes de que necesiten recargar sus baterías.

El ejército estadounidense está probando sobre el terreno varios sistemas de armas láser de alta energía.

También existen límites fundamentales para las armas láser de alta energía, incluida la disminución de su eficacia en condiciones de lluvia, niebla y humo, que dispersan los rayos láser. Los rayos láser también deben permanecer fijos en sus objetivos durante varios segundos para infligir daño. Los prototipos actuales de armas láser también están resultando un desafío para mantener en zonas de combate .

El láser como causante de incendios

En los últimos años ha surgido un nuevo tipo de teoría de la conspiración que afirma que entidades infames han utilizado láseres de alta energía en el aire para iniciar incendios forestales en California Hawaii Texas Esto es muy poco probable por varias razones.

En primer lugar, el nivel de potencia necesario para encender la vegetación con un láser de alta energía desde el cielo requeriría una gran fuente de energía instalada en un avión de gran tamaño. Un avión de ese tamaño habría sido muy visible justo antes de que se iniciara el incendio. En segundo lugar, en algunas imágenes que pretenden mostrar el inicio de los incendios, los rayos láser son verdes. Los rayos de láseres de alta energía son invisibles.

Que viene después

En el futuro, es probable que las armas láser de alta energía sigan evolucionando con mayores niveles de potencia que ampliarán la gama de objetivos contra los que se pueden utilizar.

Las amenazas emergentes que plantean los drones armados de bajo costo, como los que se utilizan en los conflictos de Medio Oriente y Ucrania, hacen más probable que los láseres de alta energía también encuentren aplicaciones no militares, como defender al público contra ataques terroristas.

Fuente: Ian Boyd. Director, Centro de Iniciativas de Seguridad Nacional y Profesor de Ciencias de Ingeniería Aeroespacial, Universidad de Colorado Boulder

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