Impulsurile laser superrapide ar putea deschide calea armelor cu fascicul

Impulsurile laser care durează fracțiuni mici de secundă au creat în aer autostrăzi care sunt potențial capabile să transporte megawați de putere laser. Avansul ar trebui să ajute oamenii de știință să detecteze poluarea din atmosferă. De asemenea, ar putea permite aplicații mai exotice, cum ar fi redirecționarea fulgerelor și construirea de arme laser practice.

Pierdut în hype-ul din jurul Inițiativei de apărare strategică a președintelui Reagan și a altor sisteme de arme bazate pe laser, a fost faptul că este dificil să livrezi cantități mari de energie prin atmosferă prin laser. Aerul absoarbe energia laserului, se încălzește și se extinde. Aerul cu densitate scăzută acționează ca o lentilă de defocalizare, determinând razele să se despartă și să slăbească.

Pentru a parcurge intacți metri sau kilometri prin atmosferă, fasciculele laser trebuie eliberate în impulsuri scurte și intense. Dar cu o durată de aproximativ 50 de cvadrilioane de secundă, astfel de impulsuri nu pot furniza suficientă energie susținută pentru a alimenta de la distanță o aeronavă sau pentru a arde o gaură printr-o rachetă balistică intercontinentală care vine.

Howard Milchberg, care conduce grupul de interacțiuni intense laser-materie de la Universitatea din Maryland din College Park, s-a întrebat dacă ar putea folosi acele impulsuri rapide, cu energie scăzută, pentru a deschide calea pentru un fascicul laser de durată mai mare, cu energie mai mare. Un singur puls n-ar fi potrivit, a descoperit echipa sa, dar mai multe impulsuri adiacente declanșate simultan ar putea.

Într-un experiment recent, Milchberg și echipa sa au tras patru impulsuri laser rapide într-o configurație pătrată. Cvartetul de pulsuri taie aerul, încălzind și tulburând moleculele în urma lui. Rezultatul a fost o singură regiune cu densitate mare, înconjurată de o înveliș de aer cu densitate mai mică. În esență, impulsurile au sculptat un fir conductor pentru lumina în aer: un miez prietenos cu laserul, închis de un strat izolator.

Cercetătorii au urmărit impulsurile de pregătire a aerului cu un fascicul laser eliberat pe parcursul a șapte miliarde de secundă. Energia fasciculului abia a scăzut pe parcursul a 70 de centimetri, au raportat cercetătorii pe 26 februarie în Analiza fizică X.

„Este un experiment cu adevărat intrigant”, spune Alexander Gaeta, fizician la Universitatea Cornell. El este cel mai intrigat de constatarea că artera din aer a rămas stabilă pentru câteva milisecunde. Este analog cu descoperirea că o minge de baseball aruncată de un ulcior din ligii majore lasă o amprentă în aer timp de aproape 500 de ani. „Este oarecum uimitor”, spune Gaeta.

Intervalul de milisecunde oferă suficient timp pentru a parcurge un fascicul laser de înaltă energie. „În lumea laserului”, spune Milchberg, „milisecunde este infinit”. El spune că tehnica echipei sale ar putea permite în cele din urmă laserelor să livreze megawați de putere pe kilometri prin atmosferă. Deocamdată, plănuiește să-și testeze aparatul pe zeci de metri.

Noua tehnică ar putea îmbunătăți eforturile de a detecta de la distanță aerosolii poluanți și alte particule din atmosferă, spune Gaeta. În prezent, oamenii de știință folosesc lasere cu puls rapid care provoacă fluorescerea anumitor molecule din aer. În curând, oamenii de știință ar putea fi capabili să realizeze un sondaj mai complet prin sondajul pentru perioade mai lungi de timp.

Configurația ar putea proteja, de asemenea, centrele populației de fulgere, spune Milchberg. Așa cum artera aeropurtată oferă o cale cu cea mai mică rezistență pentru lasere, ar putea, de asemenea, atrage fulgerul să urmeze calea dorită de la nor la sol în timpul unei furtuni.

Apoi, există posibilitatea razelor morții – sau a armelor cu energie direcționată, termenul mai formal pentru laserele concepute pentru a arde sau distruge o țintă. Milchberg nu se sfiește să spună că noul studiu aduce o astfel de tehnologie mai aproape de realitate; Gaeta este de acord. Și, în timp ce Războiul Rece s-a încheiat, interesul pentru armele cu laser devine puternic: se pare că Marina SUA va instala un sistem de arme laser care ucide drone pe una dintre navele sale.

Milchberg primește finanțare de la Marina și Forțele Aeriene, dar este pentru cercetare de bază fără o aplicație specifică în minte.