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航空航天专家解释了俄罗斯卫星盲点激光背后的技术

该技术为可以永久禁用卫星的激光武器更不祥的可能性奠定了基础。

航空航天专家解释了俄罗斯卫星盲点激光背后的技术
[照片:Vadim Sadovski/Unsplash]

根据一项最近的报告空间评论。基本思想是通过用激光淹没其他国家的间谍卫星的光学传感器。

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激光技术已经发展到这种类型的反卫星防御是合理的地步,尽管有限的证据表明任何国家都成功地测试了这种激光。

如果俄罗斯政府能够构建激光器,它将能够从带有光学传感器的卫星看来屏蔽该国的大部分地区。该技术还为可以永久禁用卫星的激光武器更不祥的可能性奠定了基础。

激光如何工作

激光是一种用于创建狭窄的定向能量光束的装置。第一个激光于1960年开发,从那时起,已经创建了几种类型的类型,它们使用不同的物理机制生成光子或光颗粒。

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气体激光器将大量能量泵入特定分子,例如二氧化碳。化学激光器由释放能量的特定化学反应提供动力。固态激光器使用定制的晶体材料将电能转换为光子。在所有激光器中,光子随后通过通过一种特殊类型的材料来扩增,称为获得培养基然后由光束导演聚焦到连贯的光束中。

激光效应

根据光子强度和波长,由激光形成的定向能量束可以在其目标处产生一系列效果。例如,如果光子位于光谱的可见部分,则激光器可以在其目标处传递光。

对于足够高的高能光子流动,激光可以通过其靶标的材料加热,蒸发,融化甚至燃烧。传递这些效果的能力取决于激光的功率水平,激光器及其目标之间的距离以及将光束聚焦到目标的能力。

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激光应用

激光产生的各种效果在日常生活中发现了广泛的应用,包括激光指针,打印机,DVD播放器,视网膜和其他医疗手术程序以及工业制造过程,例如激光焊接和切割。研究人员正在开发激光作为无线电波技术的替代方案增强航天器与地面之间的通信

激光还发现在军事行动中广泛应用。最著名的是机载激光(ABL),美国军方打算用来击落弹道导弹。ABL涉及一个非常大的高功率激光器,该激光器安装在波音747上。该程序最终注定了与其化学激光器的热管理和维护相关的挑战。

更成功的军事应用是大型飞机红外柜台措施(LAIRCM)系统,用于保护飞机免受寻求热的防空导弹。Laircm接近飞机时,从固态激光器闪耀光线进入导弹传感器,使武器变得眼花azz乱,并失去了目标。

固态激光器的不断发展的性能导致了新的军事应用的扩散。美国军方正在安装激光器陆军卡车海军船防御小型目标,例如无人机,砂浆壳和其他威胁。空军正在研究用于防御和进攻目的的飞机上的激光使用。

俄罗斯激光

著名的新俄罗斯激光设施称为Kalina。它旨在使卫星的光学传感器眼花azz乱,因此暂时盲目,这些传感器正在收集智力开销的卫星。与美国LAIRCM一样,眼花azz乱涉及用足够的光饱和传感器以防止其运行。实现此目标需要准确地向卫星传感器传递足够的光。鉴于涉及非常大的距离以及激光束必须首先穿过地球大气层的事实,这并不是一件容易的事。

准确地将激光器指向大距离进入空间并不是什么新鲜事物。例如,NASA的Apollo 15任务于1971年放置仪表大小的反射器地球上的激光器针对的是提供定位信息。在大距离内输送足够的光子归结于激光功率水平及其光学系统。

据报道,卡利纳(Kalina)在红外线中以脉冲模式运行,每平方厘米产生约1,000焦耳。相比之下,用于视网膜手术的脉冲激光器仅为1/10,000左右。Kalina提供了很大一部分光子在卫星轨道上的大距离上产生的光子。之所以能够这样做,是因为激光形成高度准直的光束,这意味着光子平行传播,因此光束不会散布。Kalina使用直径为几米的望远镜将其光束聚焦。

使用光传感器的间谍卫星倾向于在低地球轨道上运行,海拔几百公里。通常需要这些卫星几分钟才能超过地球表面上的任何特定点。这要求Kalina能够连续运行这么长时间,同时在光学传感器上保持永久轨道。这些功能由望远镜系统执行。

根据望远镜的报道细节,Kalina将能够以数百英里的路径为目标。从卫星上的光传感器收集的智能收集,这将使在40,000平方英里(约100,000平方公里)的订单上屏蔽一个非常大的面积。四万平方英里大约是肯塔基州的地区。

俄罗斯声称,在2019年,它派出了一个功能较低的卡车激光耀眼系统,称为Peresvet。但是,尚未确认已成功使用它。

激光功率水平可能会继续增加,从而超越令人眼花tazz乱的临时效果,从而永久破坏传感器的成像硬件。尽管激光技术开发朝着这个方向发展,但以这种方式使用激光有重要的政策考虑因素。一个国家对空间传感器的永久破坏可能被认为是一种侵略行为,导致紧张局势迅速升级。

太空中的激光

更加关注的是激光武器在太空中的潜在部署。这样的系统将非常有效,因为目标距离可能会大大降低,并且没有大气来削弱光束。与地面系统相比,空间激光器对航天器造成重大损害所需的功率水平将大大降低。

此外,通过将激光器瞄准推进剂储罐和动力系统,可以使用太空激光器来瞄准任何卫星,如果损坏,该激光器将完全禁用航天器。

随着技术的发展,在太空中使用激光武器的使用变得更有可能。然后问题变成:后果是什么?

伊恩·博伊德(Iain Boyd)是科罗拉多大学博尔德大学航空工程科学教授。

本文从谈话在创意共享许可下。阅读来源文章

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