Arma láser

Un arma láser ^[2] es un tipo de arma de energía dirigida que utiliza rayos láser para causar daños. Queda por ver si se utilizarán como armas militares prácticas y de alto rendimiento. ^{[3] [4]} Uno de los principales problemas de las armas láser es la efusión térmica atmosférica , que todavía está en gran parte sin resolver. Este problema se agrava cuando hay niebla, humo, polvo, lluvia, nieve, smog, espuma o productos químicos oscuros dispersados ​​deliberadamente. En esencia, un láser genera un haz de luz que requiere aire limpio o vacío para funcionar. ^[5]

Se han identificado muchos tipos de láser que tienen el potencial de ser utilizados como armas incapacitantes no letales . Pueden causar pérdida de visión temporal o permanente cuando se dirigen a los ojos. El grado, la naturaleza y la duración de la discapacidad visual resultante de la exposición a la luz láser dependen de varios factores, como la potencia del láser, la longitud de onda, la colimación del haz, la orientación del haz y la duración de la exposición. Incluso los láseres con una potencia de salida de menos de un vatio pueden causar pérdida de visión inmediata y permanente en determinadas condiciones, lo que los convierte en armas potencialmente no letales pero incapacitantes. Sin embargo, el uso de tales láseres es moralmente controvertido debido a la desventaja extrema que representa la ceguera inducida por láser. El Protocolo sobre armas láser cegadoras prohíbe el uso de armas diseñadas para causar ceguera permanente. Las armas diseñadas para causar ceguera temporal, conocidas como deslumbradores , son utilizadas por organizaciones militares y, a veces, de aplicación de la ley. Los incidentes de pilotos expuestos a láseres mientras vuelan han llevado a las autoridades de aviación a implementar procedimientos especiales para lidiar con tales peligros. ^[6]

Las armas láser capaces de dañar o destruir directamente un objetivo en combate todavía están en la etapa experimental. La idea general de las armas de rayos láser es alcanzar un objetivo con un tren de breves pulsos de luz. La Armada de los Estados Unidos ha probado el Sistema de Armas Láser de muy corto alcance (1 milla) y 30 kW o LaWS para ser utilizado contra objetivos como pequeños vehículos aéreos no tripulados , granadas propulsadas por cohetes y motores visibles de lanchas o helicópteros . ^{[7] [8]} Se ha descrito como "seis láseres de soldadura atados juntos". Un sistema de 60 kW, HELIOS , se está desarrollando para barcos de clase destructor a partir de 2020. [ ^{9][actualizar]}

Se han estado desarrollando armas de energía dirigida basadas en láser con fines de defensa, en particular para la destrucción de misiles entrantes. Un ejemplo de ello es el Boeing Airborne Laser , construido dentro de un Boeing 747 y designado como YAL-1 . Este sistema fue diseñado para eliminar misiles balísticos de corto y mediano alcance durante su fase de impulso. ^[10] Fue cancelado en 2012.

Otro sistema de defensa basado en láser fue investigado para la Iniciativa de Defensa Estratégica (SDI, apodada " La Guerra de las Galaxias ") y sus programas sucesores. Este proyecto tenía como objetivo emplear sistemas láser terrestres o espaciales para destruir misiles balísticos intercontinentales (ICBM) entrantes. Sin embargo, varios desafíos prácticos, como dirigir un láser a una gran distancia a través de la atmósfera, complicaron la implementación de estos sistemas. La dispersión y la refracción ópticas doblarían y distorsionarían el haz láser, lo que dificultaría su orientación y reduciría su eficiencia.

Un concepto relacionado con el proyecto SDI fue el láser de rayos X de bombeo nuclear , una bomba atómica en órbita rodeada de medios láser en forma de varillas de vidrio. Cuando la bomba detonara, las varillas quedarían expuestas a fotones de rayos gamma altamente energéticos , lo que provocaría la emisión espontánea y estimulada de fotones de rayos X dentro de los átomos de la varilla. Este proceso daría como resultado la amplificación óptica de los fotones de rayos X, generando un haz láser de rayos X que se vería mínimamente afectado por la distorsión atmosférica y sería capaz de destruir misiles balísticos intercontinentales en vuelo. Sin embargo, el láser de rayos X sería un dispositivo de un solo uso, ya que se destruiría a sí mismo al activarse. Se realizaron algunas pruebas iniciales de este concepto con pruebas nucleares subterráneas , pero los resultados no fueron prometedores. La investigación sobre este enfoque de defensa contra misiles se interrumpió después de que se cancelara el programa SDI.

Iron Beam es un sistema de defensa aérea basado en láser que fue presentado en el Salón Aeronáutico de Singapur el 11 de febrero de 2014 ^{[11] por} el contratista de defensa israelí Rafael Advanced Defense Systems . ^[12] El sistema está diseñado para destruir cohetes de corto alcance, artillería y bombas de mortero ; tiene un alcance de hasta 7 km (4,3 mi), demasiado cerca para que el sistema Iron Dome intercepte proyectiles de manera efectiva. ^{[12] [13]} Además, el sistema también podría interceptar vehículos aéreos no tripulados (UAV). ^[14] Iron Beam constituirá el sexto elemento del sistema de defensa aérea integrado de Israel, ^[12] además de Arrow 2 , Arrow 3 , David's Sling , Barak 8 y Iron Dome . ^[15]

Iron Beam utiliza un láser de fibra para destruir un objetivo aéreo. Ya sea que actúe como un sistema independiente o con señales externas como parte de un sistema de defensa aérea, la amenaza es detectada por un sistema de vigilancia y rastreada por plataformas de vehículos para atacarla. ^[16]

Se espera que Iron Beam esté operativo a finales de 2025. ^{[17] [18]}

En el siglo XXI, varios países han desarrollado sistemas láser antidrones para contrarrestar la creciente amenaza de los pequeños vehículos aéreos no tripulados (UAV). Estos sistemas están diseñados para detectar, rastrear y destruir drones mediante láseres de alta potencia, lo que ofrece una solución rentable y flexible para la protección del espacio aéreo.

En Estados Unidos, Lockheed Martin demostró en 2017 las capacidades de su sistema láser ATHENA, que utiliza un láser ALADIN de 30 kilovatios para apuntar y destruir vehículos aéreos no tripulados. ^[19] Otra empresa estadounidense, Raytheon, desarrolló en 2019 el sistema de armas láser de alta energía (HELWS), que es capaz de detectar y destruir drones a una distancia de hasta tres kilómetros. ^[19]

Turquía también ha invertido en el desarrollo de armas láser, con empresas como Roketsan produciendo el sistema Alka, que combina armas láser y electromagnéticas para incapacitar y destruir objetivos individuales o en grupo. ^[19] Otras empresas turcas, como Aselsan y TUBITAK BILGEM, también han demostrado sistemas láser capaces de apuntar a pequeños vehículos aéreos no tripulados y dispositivos explosivos. ^[19]

Alemania es otro líder en el desarrollo de sistemas láser de combate, con la empresa de defensa Rheinmetall trabajando en versiones estacionarias y móviles de su sistema láser de alta energía (HEL) desde la década de 2000. ^[19] Los láseres de Rheinmetall están diseñados para proteger contra una variedad de amenazas, incluidos vehículos aéreos no tripulados (UAV) pequeños y medianos, helicópteros, misiles, minas y proyectiles de artillería. ^[19]

Israel también ha estado desarrollando activamente armas láser, con empresas como Rafael Advanced Defense Systems demostrando el sistema compacto Drone Dome en 2020, que está diseñado para destruir vehículos aéreos no tripulados y sus enjambres. ^[19] Otro sistema israelí, llamado Light Blade, fue desarrollado por OptiDefense para contrarrestar amenazas terroristas como mini vehículos aéreos no tripulados y dispositivos explosivos atados a globos o cometas. ^[19]

El desarrollo y despliegue de estos sistemas láser antidrones muestran la creciente importancia de proteger el espacio aéreo de amenazas emergentes, al tiempo que proporcionan una solución rentable y flexible para las fuerzas de defensa de todo el mundo.

Un electroláser primero ioniza su trayectoria objetivo y luego envía una corriente eléctrica por la pista conductora de plasma ionizado , algo así como un rayo . Funciona como una versión gigante, de alta energía y larga distancia del taser o pistola eléctrica .

Los proyectiles de energía pulsada o PEP emiten un pulso láser infrarrojo que crea un plasma que se expande rápidamente en el objetivo. El sonido, la descarga y las ondas electromagnéticas resultantes aturden al objetivo y le provocan dolor y parálisis temporal. El arma está en desarrollo y está pensada como un arma no letal para el control de multitudes, aunque también puede utilizarse como arma letal.

Un deslumbrador es un arma de energía dirigida destinada a cegar o desorientar temporalmente a su objetivo con una radiación dirigida intensa. Los objetivos pueden incluir sensores o la visión humana. Los deslumbradores emiten luz infrarroja o invisible contra varios sensores electrónicos, y luz visible contra humanos, cuando están destinados a no causar daño a largo plazo a los ojos . Los emisores suelen ser láseres , lo que da lugar a lo que se denomina un deslumbrador láser . La mayoría de los sistemas contemporáneos son portátiles y funcionan en las áreas roja (un diodo láser ) o verde (un láser de estado sólido bombeado por diodos , DPSS) del espectro electromagnético .

Inicialmente desarrollados para uso militar, los productos no militares están comenzando a estar disponibles para su uso en la aplicación de la ley y la seguridad. ^{[20] [21]}

El fusil de respuesta a estimulación y detención de personal (PHASR) es un prototipo de deslumbrador láser no letal desarrollado por la Dirección de Energía Dirigida del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea, del Departamento de Defensa de los Estados Unidos . ^[22] Su propósito es desorientar y cegar temporalmente a un objetivo. Las armas láser cegadoras se han probado en el pasado, pero fueron prohibidas según el Protocolo de las Naciones Unidas de 1995 sobre Armas Láser Cegadoras , al que Estados Unidos se adhirió el 21 de enero de 2009. ^[23] El fusil PHASR, un láser de baja intensidad, no está prohibido según esta regulación, ya que el efecto cegador está destinado a ser temporal. También utiliza un láser de dos longitudes de onda. ^[24] El PHASR fue probado en la Base de la Fuerza Aérea de Kirtland , parte de la Dirección de Energía Dirigida del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea en Nuevo México .

• ZM-87
• PY132A es un deslumbrante antidrones chino. ^[25]
• La pistola láser soviética era un prototipo de arma diseñada para cosmonautas.
• El Interdictor Óptico Deslumbrante de la Armada (AN/SEQ-4 ODIN) es un láser estadounidense que se probará en campo en 2019 en un destructor de clase Arleigh Burke. ^[26]

Las empresas occidentales líderes en el desarrollo de armas láser han sido Boeing , Northrop Grumman , Lockheed Martin , la Organización Holandesa para la Investigación Científica Aplicada , Rheinmetall y MBDA . ^{[27] [28] [29] [30] [31]}

La mayoría de estos proyectos han sido cancelados, interrumpidos, nunca pasaron de la etapa de prototipo o experimental, o solo se utilizan en aplicaciones específicas como deslumbramiento, ceguera, limpieza de minas o defensa cercana contra objetivos pequeños y desprotegidos. Parece difícil lograr armas láser efectivas y de alto rendimiento utilizando la tecnología actual o del futuro cercano. ^{[4] [3] [89]}

Los rayos láser comienzan a causar la descomposición del plasma en la atmósfera a densidades de energía de alrededor de un megajulio por centímetro cúbico. Este efecto, llamado "floración", hace que el láser se desenfoque y disperse energía en el aire circundante. La floración puede ser más grave si hay niebla , humo , polvo , lluvia , nieve , smog o espuma en el aire.

Las técnicas que pueden reducir estos efectos incluyen:

• Extender el haz a través de un espejo grande y curvo que enfoca la potencia en el objetivo, para mantener la densidad de energía en el camino demasiado baja para que se produzca la eclosión. Esto requiere un espejo grande, muy preciso y frágil, montado de manera similar a un reflector, que requiere una maquinaria voluminosa para girar el espejo y apuntar el láser.
• Utilizando un sistema de matriz en fase . Para longitudes de onda láser típicas , este método requeriría miles de millones de antenas de tamaño micrométrico . Actualmente no se conoce ninguna forma de implementarlas, aunque se han propuesto nanotubos de carbono . En teoría, los sistemas de matriz en fase también podrían realizar una amplificación conjugada en fase (ver más abajo). Los sistemas de matriz en fase no requieren espejos ni lentes, y pueden hacerse planos y, por lo tanto, no requieren un sistema tipo torreta (como en el "haz disperso") para apuntar, aunque el alcance se verá afectado si el objetivo está en ángulos extremos con respecto a la superficie del sistema de matriz en fase. ^[90]
• Utilizando un sistema láser de fase conjugada. Este método emplea un láser "buscador" o "guía" que ilumina el objetivo. Cualquier punto similar a un espejo ("especular") en el objetivo refleja la luz que es detectada por el amplificador primario del arma. El arma luego amplifica las ondas invertidas, en un bucle de retroalimentación positiva, destruyendo el objetivo, con ondas de choque a medida que las regiones especulares se evaporan. Esto evita la eclosión porque las ondas del objetivo pasan a través de la eclosión y, por lo tanto, muestran el camino óptico más conductivo; esto corrige automáticamente las distorsiones causadas por la eclosión. Los sistemas experimentales que utilizan este método generalmente utilizan productos químicos especiales para formar un " espejo de fase conjugada ". Sin embargo, en la mayoría de los sistemas, el espejo se sobrecalienta drásticamente a niveles de potencia útiles para el arma.
• El uso de un pulso muy corto que termina antes de florecer interfiere, pero esto requiere un láser de muy alta potencia para concentrar grandes cantidades de energía en ese pulso que no existe en una forma armada o fácilmente armable. ^[a]
• Concentración de varios láseres de potencia relativamente baja en un único objetivo. Esta operación resulta cada vez más engorrosa a medida que aumenta la potencia total del sistema.

Básicamente, un láser genera un haz de luz que se verá retardado o detenido por cualquier medio opaco y perturbado por cualquier medio translúcido o menos que perfectamente transparente, al igual que cualquier otro tipo de luz. Una simple cortina de humo densa puede bloquear un haz de láser y, a menudo, lo hará. Las granadas o generadores de humo infrarrojo o multiespectro ^[91] también perturbarán o bloquearán los rayos láser infrarrojos . Cualquier carcasa, carenado, carrocería, fuselaje, casco, pared, escudo o blindaje opaco absorberá al menos el "primer impacto" de un arma láser, por lo que el haz debe mantenerse para lograr la penetración.

El Ejército Popular de Liberación de China ha invertido en el desarrollo de recubrimientos especializados que pueden desviar los rayos disparados por los láseres militares estadounidenses. La luz láser se puede desviar, reflejar o absorber manipulando las propiedades físicas y químicas de los materiales. Los recubrimientos artificiales pueden contrarrestar ciertos tipos específicos de láser, pero un tipo diferente de láser puede igualar el espectro de absorción del recubrimiento lo suficiente como para transferir cantidades dañinas de energía. Los recubrimientos están hechos de varias sustancias diferentes, incluidos metales de bajo costo, tierras raras , fibra de carbono , plata y diamantes que han sido procesados ​​hasta obtener brillos finos y diseñados para combatir armas láser específicas. China está desarrollando defensas antiláser porque la protección contra ellos se considera mucho más barata que la creación de armas láser competitivas. ^[92]

También se están estudiando como contramedidas espejos dieléctricos, recubrimientos ablativos económicos, retardo de transporte térmico y oscurecedores. ^[93] En no pocas situaciones operacionales, incluso contramedidas pasivas simples como la rotación rápida (que difunde el calor y no permite un punto de mira fijo excepto en enfrentamientos estrictamente frontales), una mayor aceleración (que aumenta la distancia y cambia el ángulo rápidamente) o maniobras ágiles durante la fase de ataque terminal (que dificulta la capacidad de apuntar a un punto vulnerable, obliga a un re-apuntado o seguimiento constante con un retraso cercano a cero y permite cierto enfriamiento) pueden derrotar o ayudar a derrotar armas láser de alta energía y no altamente pulsadas. ^[94]

Arthur C. Clarke imaginó armas de rayos de partículas en su novela de 1955 Earthlight , en la que la energía sería entregada por rayos de materia de alta velocidad. ^[95] Después de la invención del láser en 1960, se convirtió brevemente en el rayo de la muerte elegido por los escritores de ciencia ficción. ^[96] A fines de la década de 1960 y 1970, cuando los límites del láser como arma se hicieron evidentes, la pistola de rayos comenzó a ser reemplazada por armas similares con nombres que reflejaban mejor las capacidades destructivas del dispositivo (como los blasters en Star Wars o los phasers en Star Trek , que originalmente eran láseres: según The Making of Star Trek , Gene Roddenberry afirmó que el personal de producción se dio cuenta de que el uso de tecnología láser causaría problemas en el futuro a medida que la gente comprendiera lo que los láseres podían y no podían hacer; esto resultó en el cambio a los phasers en la pantalla, al tiempo que permitió que los láseres se conocieran como un estilo de arma más primitivo).

Las armas láser también se utilizan en otras películas y programas de televisión como Swat Kats, Battleship Galactica, Independence Day y Mars Attacks.

• Arma de energía dirigida
• El martillo de Ivan
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• Arma espacial
• Armas en la ciencia ficción