ỨNG DỤNG CỦA TIA LASER TRONG QUÂN SỰ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (325.53 KB, 14 trang )
Bạn đang đọc: ỨNG DỤNG CỦA TIA LASER TRONG QUÂN SỰ
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
KHOA KHOA CƠ BẢN
BỘ MÔN: VẬT LÝ 3
TIỂU LUẬN:
GV: Th.s ĐỖ QUỐC HUY
Danh sách nhóm :
1. PHẠM TRẦN PHÚC THỊNH
2. LÊ DUY
3. VÕ ANH KHOA
4. NGÔ VĂN CƯỜNG
5. ĐỖ VĂN PHỤNG
Thành Phố Hồ Chí Minh ngày 4 tháng 4 năm 2009
KHOA KHOA CƠ BẢN
1
07701271
07702471
07702161
07715051
08103241
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
BỘ MÔN: VẬT LÝ 3
ĐỀ TÀI:
GV: TH.S ĐỖ QUỐC HUY
Danh sách nhóm :
1. PHẠM TRẦN PHÚC THỊNH
2. LÊ DUY
3. VÕ ANH KHOA
4. NGÔ VĂN CƯỜNG
5. ĐỖ VĂN PHỤNG
Thành Phố Hồ Chí Minh ngày 4 tháng 4 năm 2009
MỤC LỤC
2
07701271
07702471
07702161
07715051
08103241
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
I.TỔNG QUAN VỀ LAZER
TRANG
I.1Khái niệm:
1
I.2.Tính chất
2
I.3.Ngyên lý tạo ra lazer và cơ chế họat động
2
II.ỨNG DỤNG TRONG QUÂN SỰ
II.1 HỆ THỐNG LAZER ABL
II.1.1 Cấu tạo của hệ thống Lazer ABL
4
II.1.2.Đặc tính
5
II.1.3.Hệ thống ABL trong phòng thủ từ xa
6
II.2.Vũ khí laser( THEL) phòng thủ chống đạn pháo
III SỬ DỤNG LAZER TRONG TIÊU DIỆT ĐỐI THỦ ( JDAM )
III.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
III.2 Nhược điểm & ưu điểm
III.2.1 Nhược điểm
III.2.2 Ưu điểm
I.TỔNG QUAN VỀ LAZER
I.1Khái niệm:
3
8
10
11
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
Laser là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated
Emission of Radiation trong tiếng anh, và có nghĩa là “khuếch đại ánh sang
bằng phát xạ ánh sáng “.
Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử
Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của
electron xung quanh hạt nhân. Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượng
cao hơn những electron ở phía trong. Khi có sự tác động vật lý hay hóa học
từ bên ngoài, các hạt electron này hấp thụ năng lượng và nhảy từ mức năng
lượng thấp lên mức năng lượng cao và tồn tại ở trạng thái kích thích trong
thời gian rất ngắn sau đó các elcetron này nhảy về mức năng lượng thấp
đồng thời phát ra các photon có một bước sóng nhất định tọa thành bức xạ
dưới dạng sóng điện từ .
Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne
hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các
thành phần từ trạng thái chất rắn.
I.2.Tính chất
• Độ định hướng cao: tia laser phát ra hầu như là chùm song song do
đó khả năng chiếu xa hàng nghìn km mà không bị phân tán.
• Tính đơn sắc rất cao: chùm sáng chỉ có một màu (hay một bước
sóng) duy nhất. Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặt
phân cách của hai môi trường có chiết suất khác nhau. Đây là tính
chất đặc biệt nhất mà không nguồn sáng nào có.
• Tính đồng bộ của các photon trong chùm tia laser.
4
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
• Có khả năng phát xung cực ngắn: cỡ mili giây (ms), nano giây,
pico giây, cho phép tập trung năng lượng tia laser cực lớn trong
thời gian cực ngắn.
I.3.Ngyên lý tạo ra lazer và cơ chế họat động
Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có: buồng cộng
hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Trong đó
buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.
Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt có
khả năng khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser.
Khi 1 photon tới va chạm vào hoạt chất này thì kéo theo đó là 1 photon
khác bật ra bay theo cùng hướng với photon tới. mặt khác buồng công
hưởng có 2 mặt chắn ở hai đầu, một mặt phản xạ toàn phần các photon
khi bay tới, mặt kia cho một phần photon qua một phần phản xạ lại làm
cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất laser nhiều lần tạo mật
độ photon lớn. Vì thế cường độ chùm laser được khuếc đại lên nhiều lần.
Tính chất của laser phụ thuộc vào hoạt chất đó, do đó người ta căn cứ vào
hoạt chất để phân loại laser.
5
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
Cấu tạo cơ bản và cơ chế hoạt động của laser.
1) Buồng cộng hưởng (vùng bị kích thích)
2) Nguồn nuôi (năng lượng bơm vào vùng bị kích thích)
3) Gương phản xạ toàn phần
4) Gương bán mạ
5) Tia laser
II.ỨNG DỤNG TRONG QUÂN SỰ
Từ khi tia laze ra đời,thì một thế hệ vũ khí mới xuất hiện ,các cường
quốc thì nhau phát triển những vũ khí có ứng dụng tia laser mà chỉ tiêu diệt
đối thủ trong giấy lát. Như súng Laser dùng cho bộ binh thường hướng vào:
làm thế nào vô hiệu hoá được chiến binh của đối phương, cản trở sự triển
Xem thêm: Phương pháp lai phân tử
khai vũ khí và phương tiện chiến tranh của đối phương. Ví dụ, ta biết rằng,
hệ tiêu hoá của chúng ta luôn có
tần số tự nhiên khoảng dưới 10
hertz. Do vậy vào những năm sau
1960, người Mỹ đã chế tạo ra
“súng âm thanh trầm” có tần số
tương ứng như vậy. Khi súng
hướng vào bụng, dạ dầy của đối
phương tạo ra sự cộng hưởng với
biên độ tăng dần, làm cho đối
phương buồn nôn kèm theo chóng mặt, hoa mắt mà không sao cưỡng lại
được. Người trúng loại “đạn âm thanh” đó tức khắc bị loại ra khỏi cuộc
chiến. Cũng như vậy, người ta đã dùng sóng radio xấp xỉ với sóng của não
6
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
người để gây rối loạn đầu óc của đối phương. Những loại súng này thường
gọn nhẹ (chỉ bằng cây bút chì). Có khi dùng tia laze làm mù mắt của đối
phương .Mỹ đã trang bị vũ khí laser trên máy bay chiến đấu để có thể phát
hiện ra mục tiêu khi vừa mới bước vào lãnh thổ, hoặc tiêu diệt các tên lửa
đạn đạo khi vừa mới ở giai đoạn đầu tiên là giai đoạn bắn. Để hiểu rõ hơn
về vũ khí laser chúng ta tìm hiểu kĩ hơn ở hệ thống phòng thủ LASER ABL
II.1 HỆ THỐNG LAZER ABL
II.1.1 Cấu tạo của hệ thống Lazer ABL
Loại vũ khí laser năng lượng cao nói trên do hãng Northrop Grumman
chế tạo với mục tiêu phá hủy mọi loại tên lửa đạn đạo, bao gồm tên lửa đạn
đạo chiến thuật (TBM) và tên lửa đạn đạo xuyên lục địa (ICBM). Năng
lượng cho nó hoạt động gồm các hóa chất có thể tìm thấy trong chất tẩy
thông thường là hydrogen peroxide và potassium hydroxide, kết hợp với khí
clo và nước. Nền tảng của hệ thống là laser hoá học oxy-iod (COIL Chemical Oxygen Iodine Laser), – một biến thể của laser hoá học hồng
ngoại, bao gồm 6 module và có công suất ra ở chế độ phát liên tục đạt mức
MW. 2 laser thể rắn công suất mức kW đang được dùng để chiếu xạ mục
tiêu.
II.1.2.Đặc tính
7
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
Chiếc Boeing 747 của không quân Mỹ mang vũ khí laser ABL. Ảnh: USAF.
ABL có hiệu quả nhất khi đối phó với tên lửa nhiên liệu lỏng vì vỏ
các tên lửa này có độ cứng kém hơn. Tia laser khi đập vào vỏ thùng nhiên
liệu tên lửa sẽ làm thân tên lửa nóng lên và tăng áp suất bên trong của nhiên
liệu, điều đó dẫn tới những hậu quả nguy hiểm. Trong những trường hợp
khác, thân tên lửa bị suy yếu do bị nung quá nóng sẽ bị phá huỷ bởi tải trọng
phát sinh khi bay và cơ động với tốc độ cao hoặc tải trọng tạo ra bởi lực cản
chính diện của khí quyển. Như vậy là có thể tiêu diệt tên lửa mà không phải
thiêu cháy toàn bộ thân tên lửa.
Tia laser hành trình dọc theo chiều dài của chiếc máy bay hạng nặng
với tốc độ khủng khiếp là một tỷ km/h. Nó chạy từ phía đoạn đầu của hệ
thống đặt ở phía đuôi máy bay, qua hệ thống kiểm soát chùm laser, hệ thống
kiểm soát phóng và bắn ra từ phần tháp pháo đặc biệt gắn ở mũi máy bay để
tới mục tiêu và việc bắn vũ khí laser bằng đường không tiêu diệt tên lửa đạn
đạo đang bay
Vũ khí laser tiêu diệt các tên lửa đạn đạo trong giai đoạn tăng tốc của
chúng nên có nhiều lợi thế. Khi đó các hỏa tiễn đang tỏa nhiệt cực mạnh để
8
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
phóng và tạo điều kiện cho tia laser tìm đến mục tiêu chính xác ,vũ khí laser
ABL có thể tiêu diệt một quả tên lửa đạn đạo xuyên lục địa dùng nhiên liệu
lỏng (ICBM) từ khoảng cách 600 km. Nhưng sẽ khó khăn hơn khi chúng
đánh chặn tên lửa dùng nhiên liệu rắn và đây cũng là nhược điểm của nó
II.1.3. Hệ thống ABL trong phòng thủ từ xa:
Vũ khí laser ABL được thiết kế với mục đích tiêu diệt các loại tên lửa
đạn đạo của đối phương ngay từ giai đoạn đầu chúng được phóng đi. Tại
giai đoạn bay này, tên lửa dễ bị phát hiện và bắn hạ nhất vì động cơ hoạt
động làm bộc lộ tên lửa. Hệ thống ABL sử dụng các sensor hồng ngoại để
phát hiện sơ bộ mục tiêu.
Sau khi phát hiện mục tiêu, hệ thống sử dụng ba tia laser năng lượng
yếu sẽ được phóng để tính toán hướng bay và tốc độ bay của tên lửa, xác
định điểm ngắm bắn và đo sự chảy rối của không khí. Do sự chảy rối không
khí làm lệch hướng và biến dạng tia laser nên hệ thống quang học thích ứng
sử dụng các số liệu nhận được để nạp vào các phần tử hiệu chỉnh để thích
ứng với nhiễu khí quyền. Dựa vào những thông tin thu được, hệ thống ABL
sẽ tính toán để phóng ra chùm tia laser với năng lượng thích hợp. Sau đó
laser chính đặt ở mũi máy bay phát 1 xung dài 3-5s, đủ để tiêu diệt 1 tên lửa.
Xung này nhờ kính viễn vọng mạnh lắp trên ụ ở mũi máy bay, được
tụ tiêu và giữ trên điểm ngắm. Toàn bộ quá trình từ phát hiện cho đến lúc
tiêu diệt mục tiêu kéo dài không quá 8-12 s. trong đó bắn tia laser từ một
tháp pháo gắn trên mũi chiếc máy bay Boeing 747 chuyên dụng và nhằm
vào mục tiêu
9
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
Theo thiết kế, cơ chế hoạt động của vũ khí ABL là chiếu sáng tên lửa của
đối phương bằng một tia laser dò
tìm, trong khi hệ thống máy tính
đo khoảng cách và tính toán
đường đi của nó. Sau khi tia laser
này chạm tới mục tiêu, tia laser
thứ hai cực mạnh cũng được
phóng ra từ mũi chiếc Boeing
747. Sức nóng của nó gây sức ép
lên khoang nhiên liệu của quả tên
Mô phỏng cơ chế hoạt động của hệ thống vũ khí
laser ABL chống tên lửa đạn đạo trên một chiếc
Boeing 747. Ảnh: Ausairpower.
lửa đang bay khiến nó nổ tung.
ABL sử dụng nhiên liệu hóa học để tạo ra tia laser năng lượng cao.
Chiếc máy bay 747 hiện nay có thể mang đủ nhiên liệu phục vụ cho 20 phát
bắn năng lượng cao hoặc 40 phát bắn năng lượng thấp chống lại các TBM
với lớp vỏ mỏng và yếu hơn. Tia laser của ABL có khả năng bắn thẳng vào
khu vực chứa nhiên liệu của tên lửa và khiến nó phát nổ. Ngoài ra ABL có
thể được điều khiển để nung nóng lớp vỏ lên lửa, làm suy yếu phần vỏ này,
khiến tên lửa bị phân rã trong tốc độ rất cao do thời gian đầu của quá trình
phóng, tên lửa đang tăng tốc. Do tấn công với tốc độ ánh sáng nên ABL
được cho là có thể tiêu diệt mục tiêu với tỉ lệ thành công rất cao.
10
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
Hình mô phỏng một máy bay lắp hệ thống ABL
Có thể tiêu diệt mọi loại tên lửa đạn đạo
Các máy bay mang ABL sẽ cất cánh tuần tra chiến đấu và tuần tra ở
độ cao lớn, ở cách các khu vực đối phương có thể triển khai tên lửa đến 600
km trong một khoảng thời gian khá dài. Có thể kéo dài thời gian trực chiến
trên không của máy bay ABL bằng cách tiếp dầu trên không cho máy bay.
Để yểm trợ và bảo đảm hoạt động của các máy bay ABL, người ta sẽ huy
động các máy bay tiêm kích và máy bay tác chiến điện tử
II.2.Vũ khí laser( THEL) phòng thủ chống đạn pháo
Hãng sản xuất Northrop Grumman muốn LQ Mỹ sử dụng hệ thống
laser chiến thuật năng lượng cao THEL (Tactical High Energy Laser) trong
chiến đấu tiếp sau những vụ thử thành công mới đây đối với hệ thống này
khi nó bắn rơi loạt đạn cối bắn đến.
Riêng radar của hệ THEL đã ở trạng thái hoàn thiện, sử dụng radar
của THEL để phát hiện đạn rocket trong điều kiện chiến đấu. Hệ THEL
được thiết kế để bắn hạ các đạn rocket lớn hơn và được chế tạo tốt hơn các
đạn rocket Kassam Hệ thống THEL có thể bám các rocket Kassam nhỏ và
bắn hạ chúng bằng laser. THEL có thể bám và phá huỷ các mục tiêu nhỏ hơn
đang bay như đạn cối.
Hệ thống laser và radar có thể bám đồng thời tới 60 mục tiêu (đạn
pháo, cối, rocket) và phá huỷ các quả đạn này ở tầm tới 5 km. THEL có thể
phá huỷ khoảng 12 mục tiêu/phút với chi phí khoảng 3000 USD/phát bắn.
11
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
Ngoài vấn đề kích thước và chi phí của hệ thống THEL, còn có vấn đề
tia laser bị suy yếu bởi mây, sương mù, thậm chí là khói nhân tạo. Vì thế
hiện chưa có nhiều sự ủng hộ cho việc bắt đầu sử dụng một hệ thống THEL
cồng kềnh và đắt tiền ngay vào thời điểm này. Nhưng vào cuối thập kỷ này,
một biến thể
nhỏ gọn hơn
và rẻ tiền hơn
của THEL sẽ
hấp dẫn hơn
và có thể sẽ
được đặt mua.
THEL đánh chặn mục tiêu
Hiện tại, THEL còn cồng kềnh và không thật sự cơ động. Mỗi hệ
thống cần có 6 chiếc xe kéo trở lên để chở radar, tiếp nhiên liệu và thiết bị
laser.
12
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
MTHEL
Biến thể mới MTHEL (Mobile Tactical High-Energy Laser – hệ thống
laser chiến thuật năng lượng cao cơ động) đã được thiết kế, sử dụng 3 xe
kéo;hệ thống MTHEL lắp vừa trên 1 xe ôtô đa năng hạng nhẹ cơ động cao
HMWV.
III. SỬ DỤNG LAZER TRONG TIÊU DIỆT ĐỐI THỦ (JDAM )
III.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Trái bom sau đó sẽ phối hợp với hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu
(GPS) tìm diệt mục tiêu. Bộ não của bom chính là một thiết bị nhận tín hiệu
GPS, được lập trình trước. Thiết bị nhỏ này điều chỉnh hướng bay nhờ các
“vây” trên đuôi quả bom, theo các dữ liệu về toạ độ mà hệ thống vệ tinh
cung cấp.
Được dẫn đường nhờ các tín hiệu GPS, JDAM hoạt động hiệu quả cả
trong thời tiết xấu. Trong khi đó, bom định vị bằng laser, rất dễ đi lạc nếu
gần mặt đất có khói hay sương mù.
Khâu xác định mục tiêu được tiến hành khá công phu. Các vệ tinh và
máy bay do thám thu thập rất nhiều thông số về hình ảnh, tia xạ, sự thay đổi
về nhiệt để tìm hang động, các đường hầm và binh lính. Những dữ liệu này,
cùng với các tin tức tình báo, được tổng hợp lại. Một sai sót nhỏ trong quá
trình thu thập và xử lý thông tin có thể khiến toạ độ mục tiêu không chính
xác
III.2 Nhược điểm & ưu điểm:
13
TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
8/19/2016
III.2.1 Nhược điểm
Tia laser có thể bị lệch đi do ảnh hưởng của các tác nhân thời tiết hay
khói dày đặc thường có ở các trận địa. Do vậy, trái bom có thể bị chệch
hướng vào những phút cuối cùng
“bom chính xác” đôi khi vẫn để tuột mất con mồi, chủ yếu do phân
tích toạ độ mục tiêu sai ngay từ ban đầu.
III.2.2 Ưu điểm
JDAM không đòi hỏi phi công phải xác định mục tiêu tấn công cụ thể.
Do vậy, máy bay được phép thả bom từ độ cao an toàn. Theo thiết kế, bom
có thể tới gần mục tiêu định sẵn trong khoảng bán kính 1m. Chính vì thế,
JDAM còn được gọi là “bom chính xác”.
Dựa vào tín hiệu từ vệ tinh, JDAM có thể bị đánh lừa nếu như đối
phương xây dựng một đài phát làm nhiễu các tín hiệu GPS. Dĩ nhiên, điều
này đòi hỏi trình độ công nghệ cao với các điều kiện nghiên cứu tốt
14
8/19/2016 BỘ MÔN : VẬT LÝ 3 ĐỀ TÀI : GV : TH.S ĐỖ QUỐC HUYDanh sách nhóm : 1. PHẠM TRẦN PHÚC THỊNH2. LÊ DUY3. VÕ ANH KHOA4. NGÔ VĂN CƯỜNG5. ĐỖ VĂN PHỤNGThành Phố Hồ Chí Minh ngày 4 tháng 4 năm 2009M ỤC LỤC0770127107702471077021610771505108103241TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. Hồ Chí Minh 8/19/2016 I.TỔNG QUAN VỀ LAZERTRANGI. 1K hái niệm : I. 2. Tính chấtI. 3. Ngyên lý tạo ra lazer và chính sách họat độngII. ỨNG DỤNG TRONG QUÂN SỰII. 1 HỆ THỐNG LAZER ABLII. 1.1 Cấu tạo của mạng lưới hệ thống Lazer ABLII. 1.2. Đặc tínhII. 1.3. Hệ thống ABL trong phòng thủ từ xaII. 2. Vũ khí laser ( THEL ) phòng thủ chống đạn pháoIII SỬ DỤNG LAZER TRONG TIÊU DIỆT ĐỐI THỦ ( JDAM ) III. 1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNGIII. 2 Nhược điểm và ưu điểmIII. 2.1 Nhược điểmIII. 2.2 Ưu điểmI. TỔNG QUAN VỀ LAZERI. 1K hái niệm : 1011TR ƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.Hồ Chí Minh 8/19/2016 Laser là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by StimulatedEmission of Radiation trong tiếng anh, và có nghĩa là ” khuếch đại ánh sangbằng phát xạ ánh sáng “. Electron sống sót ở những mức nguồn năng lượng riêng không liên quan gì đến nhau trong một nguyên tửCác mức nguồn năng lượng hoàn toàn có thể hiểu là tương ứng với những quỹ đạo riêng không liên quan gì đến nhau củaelectron xung quanh hạt nhân. Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượngcao hơn những electron ở phía trong. Khi có sự tác động ảnh hưởng vật lý hay hóa họctừ bên ngoài, những hạt electron này hấp thụ nguồn năng lượng và nhảy từ mức nănglượng thấp lên mức nguồn năng lượng cao và sống sót ở trạng thái kích thích trongthời gian rất ngắn sau đó những elcetron này nhảy về mức nguồn năng lượng thấpđồng thời phát ra những photon có một bước sóng nhất định tọa thành bức xạdưới dạng sóng điện từ. Có nhiều loại laser khác nhau, hoàn toàn có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Nehay dạng chất lỏng, tuy nhiên có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi cácthành phần từ trạng thái chất rắn. I. 2. Tính chất • Độ xu thế cao : tia laser phát ra phần nhiều là chùm song song dođó năng lực chiếu xa hàng nghìn km mà không bị phân tán. • Tính đơn sắc rất cao : chùm sáng chỉ có một màu ( hay một bướcsóng ) duy nhất. Do vậy chùm laser không bị tán xạ khi đi qua mặtphân cách của hai thiên nhiên và môi trường có chiết suất khác nhau. Đây là tínhchất đặc biệt quan trọng nhất mà không nguồn sáng nào có. • Tính đồng nhất của những photon trong chùm tia laser. TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Thành Phố Hồ Chí Minh 8/19/2016 • Có năng lực phát xung cực ngắn : cỡ mili giây ( ms ), nano giây, pico giây, được cho phép tập trung chuyên sâu nguồn năng lượng tia laser cực lớn trongthời gian cực ngắn. I. 3. Ngyên lý tạo ra lazer và chính sách họat độngNguyên lý cấu trúc chung của một máy laser gồm có : buồng cộnghưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và mạng lưới hệ thống dẫn quang. Trong đóbuồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận hầu hết. Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt quan trọng cókhả năng khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser. Khi 1 photon tới va chạm vào hoạt chất này thì kéo theo đó là 1 photonkhác bật ra bay theo cùng hướng với photon tới. mặt khác buồng cônghưởng có 2 mặt chắn ở hai đầu, một mặt phản xạ toàn phần những photonkhi bay tới, mặt kia cho một phần photon qua một phần phản xạ lại làmcho những hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất laser nhiều lần tạo mậtđộ photon lớn. Vì thế cường độ chùm laser được khuếc đại lên nhiều lần. Tính chất của laser phụ thuộc vào vào hoạt chất đó, do đó người ta địa thế căn cứ vàohoạt chất để phân loại laser. TRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM 8/19/2016 Cấu tạo cơ bản và chính sách hoạt động giải trí của laser. 1 ) Buồng cộng hưởng ( vùng bị kích thích ) 2 ) Nguồn nuôi ( nguồn năng lượng bơm vào vùng bị kích thích ) 3 ) Gương phản xạ toàn phần4 ) Gương bán mạ5 ) Tia laserII. ỨNG DỤNG TRONG QUÂN SỰTừ khi tia laze sinh ra, thì một thế hệ vũ khí mới Open, những cườngquốc thì nhau tăng trưởng những vũ khí có ứng dụng tia laser mà chỉ tiêu diệtđối thủ trong giấy lát. Như súng Laser dùng cho bộ binh thường hướng vào : làm thế nào vô hiệu hoá được chiến binh của đối phương, cản trở sự triểnkhai vũ khí và phương tiện đi lại cuộc chiến tranh của đối phương. Ví dụ, ta biết rằng, hệ tiêu hoá của tất cả chúng ta luôn cótần số tự nhiên khoảng chừng dưới 10 hertz. Do vậy vào những năm sau1960, người Mỹ đã sản xuất ra “ súng âm thanh trầm ” có tần sốtương ứng như vậy. Khi súnghướng vào bụng, dạ dầy của đốiphương tạo ra sự cộng hưởng vớibiên độ tăng dần, làm cho đốiphương buồn nôn kèm theo chóng mặt, hoa mắt mà không sao cưỡng lạiđược. Người trúng loại “ đạn âm thanh ” đó tức khắc bị loại ra khỏi cuộcchiến. Cũng như vậy, người ta đã dùng sóng radio giao động với sóng của nãoTRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. Hồ Chí Minh 8/19/2016 người để gây rối loạn đầu óc của đối phương. Những loại súng này thườnggọn nhẹ ( chỉ bằng cây bút chì ). Có khi dùng tia laze làm mù mắt của đốiphương. Mỹ đã trang bị vũ khí laser trên máy bay chiến đấu để hoàn toàn có thể pháthiện ra tiềm năng khi vừa mới bước vào chủ quyền lãnh thổ, hoặc hủy hoại những tên lửađạn đạo khi vừa mới ở quy trình tiến độ tiên phong là quy trình tiến độ bắn. Để hiểu rõ hơnvề vũ khí laser tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá kĩ hơn ở mạng lưới hệ thống phòng thủ LASER ABLII. 1 HỆ THỐNG LAZER ABLII. 1.1 Cấu tạo của mạng lưới hệ thống Lazer ABLLoại vũ khí laser nguồn năng lượng cao nói trên do hãng Northrop Grummanchế tạo với tiềm năng hủy hoại mọi loại tên lửa đạn đạo, gồm có tên lửa đạnđạo giải pháp ( TBM ) và tên lửa đạn đạo xuyên lục địa ( ICBM ). Nănglượng cho nó hoạt động giải trí gồm những hóa chất hoàn toàn có thể tìm thấy trong chất tẩythông thường là hydrogen peroxide và potassium hydroxide, phối hợp với khíclo và nước. Nền tảng của mạng lưới hệ thống là laser hoá học oxy-iod ( COIL Chemical Oxygen Iodine Laser ), – một biến thể của laser hoá học hồngngoại, gồm có 6 module và có hiệu suất ra ở chính sách phát liên tục đạt mứcMW. 2 laser thể rắn hiệu suất mức kW đang được dùng để chiếu xạ mụctiêu. II. 1.2. Đặc tínhTRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. Hồ Chí Minh 8/19/2016 Chiếc Boeing 747 của không quân Mỹ mang vũ khí laser ABL. Ảnh : USAF.ABL có hiệu suất cao nhất khi đối phó với tên lửa nguyên vật liệu lỏng vì vỏcác tên lửa này có độ cứng kém hơn. Tia laser khi đập vào vỏ thùng nhiênliệu tên lửa sẽ làm thân tên lửa nóng lên và tăng áp suất bên trong của nhiênliệu, điều đó dẫn tới những hậu quả nguy hại. Trong những trường hợpkhác, thân tên lửa bị suy yếu do bị nung quá nóng sẽ bị phá huỷ bởi tải trọngphát sinh khi bay và cơ động với vận tốc cao hoặc tải trọng tạo ra bởi lực cảnchính diện của khí quyển. Như vậy là hoàn toàn có thể tàn phá tên lửa mà không phảithiêu cháy hàng loạt thân tên lửa. Tia laser hành trình dài dọc theo chiều dài của chiếc máy bay hạng nặngvới vận tốc kinh khủng là một tỷ km / h. Nó chạy từ phía đoạn đầu của hệthống đặt ở phía đuôi máy bay, qua mạng lưới hệ thống trấn áp chùm laser, hệ thốngkiểm soát phóng và bắn ra từ phần tháp pháo đặc biệt quan trọng gắn ở mũi máy bay đểtới tiềm năng và việc bắn vũ khí laser bằng đường không hủy hoại tên lửa đạnđạo đang bayVũ khí laser hủy hoại những tên lửa đạn đạo trong quy trình tiến độ tăng cường củachúng nên có nhiều lợi thế. Khi đó những hỏa tiễn đang tỏa nhiệt cực mạnh đểTRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Thành Phố Hồ Chí Minh 8/19/2016 phóng và tạo điều kiện kèm theo cho tia laser tìm đến tiềm năng đúng mực, vũ khí laserABL hoàn toàn có thể hủy hoại một quả tên lửa đạn đạo xuyên lục địa dùng nhiên liệulỏng ( ICBM ) từ khoảng cách 600 km. Nhưng sẽ khó khăn vất vả hơn khi chúngđánh chặn tên lửa dùng nguyên vật liệu rắn và đây cũng là điểm yếu kém của nóII. 1.3. Hệ thống ABL trong phòng thủ từ xa : Vũ khí laser ABL được phong cách thiết kế với mục tiêu hủy hoại những loại tên lửađạn đạo của đối phương ngay từ tiến trình đầu chúng được phóng đi. Tạigiai đoạn bay này, tên lửa dễ bị phát hiện và bắn hạ nhất vì động cơ hoạtđộng làm thể hiện tên lửa. Hệ thống ABL sử dụng những sensor hồng ngoại đểphát hiện sơ bộ tiềm năng. Sau khi phát hiện tiềm năng, mạng lưới hệ thống sử dụng ba tia laser năng lượngyếu sẽ được phóng để giám sát hướng bay và vận tốc bay của tên lửa, xácđịnh điểm ngắm bắn và đo sự chảy rối của không khí. Do sự chảy rối khôngkhí làm lệch hướng và biến dạng tia laser nên mạng lưới hệ thống quang học thích ứngsử dụng những số liệu nhận được để nạp vào những thành phần hiệu chỉnh để thíchứng với nhiễu khí quyền. Dựa vào những thông tin thu được, mạng lưới hệ thống ABLsẽ thống kê giám sát để phóng ra chùm tia laser với nguồn năng lượng thích hợp. Sau đólaser chính đặt ở mũi máy bay phát 1 xung dài 3-5 s, đủ để hủy hoại 1 tên lửa. Xung này nhờ kính viễn vọng mạnh lắp trên ụ ở mũi máy bay, đượctụ tiêu và giữ trên điểm ngắm. Toàn bộ quy trình từ phát hiện cho đến lúctiêu diệt tiềm năng lê dài không quá 8-12 s. trong đó bắn tia laser từ mộttháp pháo gắn trên mũi chiếc máy bay Boeing 747 chuyên sử dụng và nhằmvào mục tiêuTRƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. Hồ Chí Minh 8/19/2016 Theo phong cách thiết kế, chính sách hoạt động giải trí của vũ khí ABL là chiếu sáng tên lửa củađối phương bằng một tia laser dòtìm, trong khi mạng lưới hệ thống máy tínhđo khoảng cách và tính toánđường đi của nó. Sau khi tia lasernày chạm tới tiềm năng, tia laserthứ hai cực mạnh cũng đượcphóng ra từ mũi chiếc Boeing747. Sức nóng của nó gây sức éplên khoang nguyên vật liệu của quả tênMô phỏng chính sách hoạt động giải trí của mạng lưới hệ thống vũ khílaser ABL chống tên lửa đạn đạo trên một chiếcBoeing 747. Ảnh : Ausairpower. lửa đang bay khiến nó nổ tung. ABL sử dụng nguyên vật liệu hóa học để tạo ra tia laser nguồn năng lượng cao. Chiếc máy bay 747 lúc bấy giờ hoàn toàn có thể mang đủ nguyên vật liệu Giao hàng cho 20 phátbắn nguồn năng lượng cao hoặc 40 phát bắn nguồn năng lượng thấp chống lại những TBMvới lớp vỏ mỏng dính và yếu hơn. Tia laser của ABL có năng lực bắn thẳng vàokhu vực chứa nguyên vật liệu của tên lửa và khiến nó phát nổ. Ngoài ra ABL cóthể được điều khiển và tinh chỉnh để nung nóng lớp vỏ lên lửa, làm suy yếu phần vỏ này, khiến tên lửa bị phân rã trong vận tốc rất cao do thời hạn đầu của quá trìnhphóng, tên lửa đang tăng cường. Do tiến công với vận tốc ánh sáng nên ABLđược cho là hoàn toàn có thể tàn phá tiềm năng với tỉ lệ thành công xuất sắc rất cao. 10TR ƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Thành Phố Hồ Chí Minh 8/19/2016 Hình mô phỏng một máy bay lắp mạng lưới hệ thống ABLCó thể tàn phá mọi loại tên lửa đạn đạoCác máy bay mang ABL sẽ cất cánh tuần tra chiến đấu và tuần tra ởđộ to lớn, ở cách những khu vực đối phương hoàn toàn có thể tiến hành tên lửa đến 600 km trong một khoảng chừng thời hạn khá dài. Có thể lê dài thời hạn trực chiếntrên không của máy bay ABL bằng cách tiếp dầu trên không cho máy bay. Để yểm trợ và bảo vệ hoạt động giải trí của những máy bay ABL, người ta sẽ huyđộng những máy bay tiêm kích và máy bay tác chiến điện tửII. 2. Vũ khí laser ( THEL ) phòng thủ chống đạn pháoHãng sản xuất Northrop Grumman muốn LQ Mỹ sử dụng hệ thốnglaser giải pháp nguồn năng lượng cao THEL ( Tactical High Energy Laser ) trongchiến đấu tiếp sau những vụ thử thành công xuất sắc mới gần đây so với mạng lưới hệ thống nàykhi nó bắn rơi loạt đạn cối bắn đến. Riêng radar của hệ THEL đã ở trạng thái hoàn thành xong, sử dụng radarcủa THEL để phát hiện đạn rocket trong điều kiện kèm theo chiến đấu. Hệ THELđược phong cách thiết kế để bắn hạ những đạn rocket lớn hơn và được sản xuất tốt hơn cácđạn rocket Kassam Hệ thống THEL hoàn toàn có thể bám những rocket Kassam nhỏ vàbắn hạ chúng bằng laser. THEL hoàn toàn có thể bám và phá huỷ những tiềm năng nhỏ hơnđang bay như đạn cối. Hệ thống laser và radar hoàn toàn có thể bám đồng thời tới 60 tiềm năng ( đạnpháo, cối, rocket ) và phá huỷ những quả đạn này ở tầm tới 5 km. THEL có thểphá huỷ khoảng chừng 12 tiềm năng / phút với ngân sách khoảng chừng 3000 USD / phát bắn. 11TR ƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Thành Phố Hồ Chí Minh 8/19/2016 Ngoài yếu tố kích cỡ và ngân sách của mạng lưới hệ thống THEL, còn có vấn đềtia laser bị suy yếu bởi mây, sương mù, thậm chí còn là khói tự tạo. Vì thếhiện chưa có nhiều sự ủng hộ cho việc khởi đầu sử dụng một mạng lưới hệ thống THELcồng kềnh và đắt tiền ngay vào thời gian này. Nhưng vào cuối thập kỷ này, một biến thểnhỏ gọn hơnvà rẻ tiền hơncủa THEL sẽhấp dẫn hơnvà hoàn toàn có thể sẽđược đặt mua. THEL đánh chặn mục tiêuHiện tại, THEL còn cồng kềnh và không thật sự cơ động. Mỗi hệthống cần có 6 chiếc xe kéo trở lên để chở radar, tiếp nguyên vật liệu và thiết bịlaser. 12TR ƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.Hồ Chí Minh 8/19/2016 MTHELBiến thể mới MTHEL ( Mobile Tactical High-Energy Laser – hệ thốnglaser giải pháp nguồn năng lượng cao cơ động ) đã được phong cách thiết kế, sử dụng 3 xekéo ; mạng lưới hệ thống MTHEL lắp vừa trên 1 xe ôtô đa năng hạng nhẹ cơ động caoHMWV. III. SỬ DỤNG LAZER TRONG TIÊU DIỆT ĐỐI THỦ ( JDAM ) III. 1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNGTrái bom sau đó sẽ phối hợp với mạng lưới hệ thống vệ tinh xác định toàn thế giới ( GPS ) tìm diệt tiềm năng. Bộ não của bom chính là một thiết bị nhận tín hiệuGPS, được lập trình trước. Thiết bị nhỏ này kiểm soát và điều chỉnh hướng bay nhờ những ” vây ” trên đuôi quả bom, theo những tài liệu về toạ độ mà mạng lưới hệ thống vệ tinhcung cấp. Được dẫn đường nhờ những tín hiệu GPS, JDAM hoạt động giải trí hiệu suất cao cảtrong thời tiết xấu. Trong khi đó, bom xác định bằng laser, rất dễ đi lạc nếugần mặt đất có khói hay sương mù. Khâu xác lập tiềm năng được thực thi khá công phu. Các vệ tinh vàmáy bay thám thính tích lũy rất nhiều thông số kỹ thuật về hình ảnh, tia xạ, sự thay đổivề nhiệt để tìm hang động, những đường hầm và binh lính. Những tài liệu này, cùng với những tin tức tình báo, được tổng hợp lại. Một sai sót nhỏ trong quátrình tích lũy và giải quyết và xử lý thông tin hoàn toàn có thể khiến toạ độ tiềm năng không chínhxácIII. 2 Nhược điểm và ưu điểm : 13TR ƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP Thành Phố Hồ Chí Minh 8/19/2016 III. 2.1 Nhược điểmTia laser hoàn toàn có thể bị lệch đi do tác động ảnh hưởng của những tác nhân thời tiết haykhói xum xê thường có ở những trận địa. Do vậy, trái bom hoàn toàn có thể bị chệchhướng vào những phút ở đầu cuối ” bom đúng chuẩn ” nhiều lúc vẫn để tuột mất con mồi, hầu hết do phântích toạ độ tiềm năng sai ngay từ bắt đầu. III. 2.2 Ưu điểmJDAM không yên cầu phi công phải xác lập tiềm năng tiến công đơn cử. Do vậy, máy bay được phép thả bom từ độ cao bảo đảm an toàn. Theo phong cách thiết kế, bomcó thể tới gần tiềm năng định sẵn trong khoảng chừng nửa đường kính 1 m. Chính cho nên vì thế, JDAM còn được gọi là ” bom đúng chuẩn “. Dựa vào tín hiệu từ vệ tinh, JDAM hoàn toàn có thể bị đánh lừa nếu như đốiphương kiến thiết xây dựng một đài phát làm nhiễu những tín hiệu GPS. Dĩ nhiên, điềunày yên cầu trình độ công nghệ cao với những điều kiện kèm theo nghiên cứu và điều tra tốt14
