Hoogenergetische laserwapens worden vaak aangeprezen omdat ze doorslaggevende voordelen bieden ten opzichte van conventionele kinetische systemen, van lichtsnelheid tot relatief lage kosten per schot. Maar geen enkele beweerde kracht is misleidender dan de belofte van een ‘oneindig tijdschrift’.1
Een vast onderdeel van militaire gespreksonderwerpen en briefings van defensiecontractanten over gerichte energie voor jaarDe aantrekkingskracht is eenvoudig: in tegenstelling tot conventionele luchtverdedigingsmiddelen zoals geweren, raketten en andere kinetische interceptors, raken lasers niet zonder munitie en hoeven ze niet fysiek te worden herladen tijdens een vuurgevecht. Zolang een laserwapen kracht kan putten uit een betrouwbare bron, zo luidt de logica, kan het blijven schieten.
Hoewel dit kader in enge zin technisch accuraat is, is het ook operationeel misleidend. Laserwapens verslaan doelen niet door afzonderlijke rondes te gebruiken, maar door tijd in beslag te nemen – en tijd is in gevechten altijd eindig.
Verblijftijd als beperkende factor
De overgrote meerderheid van de militaire laserwapens die momenteel in ontwikkeling zijn of operationeel worden ingezet, zijn continue golfsystemen, die binnenkomende dreigingen uitschakelen of vernietigen door de energie lang genoeg op één enkel punt te richten om catastrofale schade aan te richten.2 Dit vereist consistent en langdurig contact tussen een laserstraal en het beoogde doel, doorgaans gemeten in seconden. Omdat elke laserinschakeling een langere en ononderbroken verblijftijd vereist, kan het systeem geen ander doelwit tegenhouden – en totdat de laserinschakeling eindigt, is de effectieve vuursnelheid van het systeem nul.
In een defensieve context is die beperking net zo belangrijk als de vraag of het systeem fysieke munitie heeft om te herladen. In tegenstelling tot bijvoorbeeld een Terminal High Altitude Area Defense (THAAD) raketbatterij, die meerdere interceptors snel achter elkaar kan lanceren, moet een laserwapen met één straal in de wachtrij staan en enkele seconden besteden aan het verslaan van elk binnenkomend doelwit, waardoor het niet meer beschikbaar is om andere bedreigingen aan te pakken. Het toevoegen van meer vermogen kan de verblijftijd onder ideale omstandigheden zeker verkorten, maar maakt gelijktijdige inzet niet mogelijk, tenzij het systeem specifiek is ontworpen met meerdere onafhankelijke bundels en volgkanalen.
In verzadigingsaanvallen zoals die hebben definieerde de opkomst van droneoorlogvoeringlopen deze vertragingen snel op. Wanneer er meerdere bedreigingen tegelijk arriveren, moet de laser de gevechten in volgorde uitvoeren terwijl binnenkomende doelen steeds dichterbij komen, waardoor de luchtverdedigingscapaciteit onder druk komt te staan. Elke extra seconde die aan één doel wordt besteed, verkleint de beschikbare marge voor het volgende doel. Raketten kunnen parallel worden gelanceerd, maar lasers kunnen dat niet tenzij ze worden gedupliceerd tegen aanzienlijke kosten en complexiteit. Het resultaat: laserverdedigingen schalen slecht tegen drone-zwermen.
Bestrijd het milieu als een verborgen belasting
Omgevingsomstandigheden eroderen ook de theoretische voordelen van laserwapens. Atmosferische turbulentie, vochtigheid, mist, rook, aërosolen en andere verduisterende stoffen verminderen allemaal de hoeveelheid gerichte energie die daadwerkelijk een doel bereikt. Naarmate de omstandigheden verslechteren, hebben lasers langere verblijftijden nodig om hetzelfde effect te bereiken, of slagen ze er helemaal niet in. Zoals ik heb eerder opgemerktdeze effecten zijn vooral uitgesproken voor marinelasersdie opereren in enkele van de meest uitdagende omgevingen voor optische systemen.
Dit fenomeen verkleint effectief het magazijn van een laserwapen voordat het systeem daadwerkelijk een schot afvuurt. Een laser die een drone in heldere lucht in drie seconden kan verslaan, kan aanzienlijk langer nodig hebben in maritieme nevel of kustvochtigheid; onder sommige omstandigheden is het mogelijk dat het niet in staat is om voldoende straalkwaliteit te behouden om op bruikbare afstanden in te grijpen. Deze grafieken van a Analyse uit 2014 voor de US Naval Postgraduate School illustreer dit mooi:
Een eindig tijdschrift met een andere naam
Ondanks de alomtegenwoordigheid van het oneindige onderwerp in tijdschriften, zijn sommige fabrikanten van hoogenergetische laserwapens expliciet over de reële beperkingen van hun systemen. De Australische defensieaannemer Electro Optic Systems bijvoorbeeld staten dat het 150 kilowatt is Hoogenergetisch laserwapen ‘Apollo’ kan “onbeperkt schoten maken met externe kracht”, maar slechts “meer dan 200 opgeslagen opdrachten wanneer geïsoleerd” op zijn eigen stroombron.
Maar zelfs met een onbeperkte krachtbron worden laserwapens geconfronteerd met beperkingen die worden opgelegd door hitte. Continue golfsystemen genereren en absorberen aanzienlijke thermische belastingen, vooral in hun optica en bundelcontrolecomponenten; na een reeks opdrachten moeten ze de output verminderen of volledig pauzeren om de hardware te beschermen en de straalkwaliteit te behouden. (Vooral op oorlogsschepen aan de oppervlakte is dit thermische beheer van belang concurreert met andere eisen aan stroom- en koelsystemen van voortstuwing, sensoren en elektronische oorlogssystemen.)
Deze onvermijdelijke pauzes fungeren als een vorm van herladen, zelfs als ze niet als zodanig worden geëtiketteerd, wat de claims van onbeperkt vuur nog ingewikkelder maakt. En zelfs met de vooruitgang in de techniek lijken beperkingen op het gebied van thermisch beheer onvermijdelijk bij de energieniveaus die nodig zijn voor betekenisvolle defensieve effecten. Overweeg de ontwerpvereisten voor de door het Amerikaanse leger voorgestelde Enduring High Energy Laser (E-HEL)-inspanning, die bepaalt dat elk voorgesteld systeem een oplaadcyclus van niet meer dan vier minuten moet hebben om “het magazijn in de oorspronkelijke staat te herstellen.”
De bereidheid van EOS en het leger om grenzen te stellen aan de capaciteit voor betrokkenheid in de echte wereld benadrukt wat de steno van het ‘oneindige tijdschrift’ verhult: echte laserwapens opereren altijd binnen meetbare fysieke grenzen. Op die manier is een laserwapen net een M4-karabijn: vuur er één lang genoeg af en je zult er waarschijnlijk spek op kunnen koken.
Energieopwekking elimineert de betrokkenheidslimieten niet
Het is verleidelijk om aan te nemen dat voldoende grote energieopwekking deze problemen oplost – dat meer megawatt zich direct vertaalt in meer defensieve capaciteit. Als een oorlogsschip zoals de torpedobootjagers van de Zumwalt-klasse van de Amerikaanse marine enorme hoeveelheden elektriciteit kunnen produceren om laserwapens aan te drijvenwaarom zouden we de beperkingen van de verblijftijd niet simpelweg met bruut geweld overweldigen?
In de praktijk vertaalt de beschikbaarheid van stroom zich niet direct in inzetcapaciteit. De betrokkenheidscapaciteit wordt bepaald door hoe snel een systeem doelen kan verwerken, niet door hoeveel brute kracht het kan genereren. De straalkwaliteit, richtstabiliteit, atmosferische effecten en vuurleidingslimieten beperken de hoeveelheid energie die op een bepaald moment op een enkele dreiging kan worden toegepast. Een megawatt aan beschikbare elektriciteit wordt geen megawatt die tegelijkertijd op meerdere doelen wordt toegepast.
Denk aan een laser die onder ideale omstandigheden vijf seconden nodig heeft om een kleine drone te verslaan. Tien drones die binnen dertig seconden arriveren, vereisen vijftig seconden ononderbroken inzettijd. Tenzij er meerdere onafhankelijke bundels beschikbaar zijn, zullen sommige bedreigingen doordringen, ongeacht hoeveel elektriciteit er ongebruikt in de reserve zit.
Als gevolg hiervan combineren beweringen dat lasers oneindige defensieve diepte bieden uithoudingsvermogen met doorvoer. Lasers kunnen in sommige scenario’s langer beschikbaar blijven dan raketbatterijen, maar ze kunnen niet binnen een bepaald tijdsbestek een onbeperkt aantal bedreigingen verwerken.
Waarom de mythe blijft bestaan
De claim van het oneindige tijdschrift blijft bestaan omdat het een overtuigend contrast biedt met de rakettekorten en de hoge interceptorkosten waarmee geavanceerde legers worstelen te midden van de opkomst van goedkope bewapende drones. Het past niet alleen keurig in berekeningen van defensiebegrotingen en in publieke verhalen over technologisch voordeel, maar het is ook veel gemakkelijker uit te leggen dan de realiteit van straalfysica, thermisch beheer en milieubeperkingen.
Ja, laserwapens vergroten het defensieve uithoudingsvermogen en bieden nieuwe opties tegen bepaalde bedreigingen – een waardevolle aanvulling op de visie van een gelaagde verdediging die de Amerikaanse luchtverdedigingsdoctrine de afgelopen jaren heeft gedefinieerd. Maar ze nemen niet de fundamentele beperkingen weg die worden opgelegd door tijd, omgeving en systeemarchitectuur.
In gevechten zijn magazijnen niet alleen wat vastzit aan het MOLLE-systeem van een servicelid, of is opgeborgen in een munitieblikje. Ze zijn wat een wapen kan verwerken voordat het gevecht verder gaat. Volgens die maatstaf hebben laserwapens tenslotte magazijnen – niet gemeten in rondes, maar in seconden.
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd met toestemming van Laseroorlogeneen nieuwsbrief over militaire laserwapens en andere futuristische defensietechnologie.
