Kadri Paas
Mehitamata õhu- ja ujuvdroonid on sõjapidamist drastiliselt muutnud. Ukraina sõda on alates 2022. aastast näidanud, et ligikaudu 80% kahjudest tekitatakse droonidega: nendega tapetakse ja vigastatakse tuhandeid inimesi, hävitatakse lennukeid, õhutõrje- ja suurtükisüsteeme, radareid, tanke ning sõjalaevu. Hulgi toodetavaid droone on hakatud rakendama aina kavalamalt ja mitmekesisemalt. Droonide väike hind võrreldes hävitatava sõjatehnika omaga sunnib riikide armeesid nuputama, kuidas tõrjuda paar tuhat dollarit maksvaid droone nii, et kulu ja tulu oleksid tasakaalus. Droone toodetakse ja lastakse vastase pihta miljoneid, aga õhutõrjerakette ei ole kunagi ega kellelgi liiga palju.
Hinnanguliselt maksavad Iraani päritolu droonid umbes 2000 dollarit tükk. USA ei ole avalikustanud, millega hävitatakse Punasel merel huuthi droone, ent arvatavasti tulistavad ameeriklased oma sõjalaevadelt nende pihta õhutõrjerakette Standard Missile-2, mis maksavad umbes 2,1 miljonit dollarit. Nii kallist paugutamist ei talu lõputult isegi Ühendriigid.
Droonid ongi peapõhjus, miks praktilise meelega ameeriklased, ja mitte ainult nemad, on asunud uuesti arendama laserrelvi.
Tähesõdade programm tõi läbimurde
Teise maailmasõja järel 1952. aastal Californias loodud Lawrence Livermore’i riiklik tuumauuringute laboratoorium on oma veebikodus põhjalikult kirjeldanud laserite ajalugu ja kasutusvaldkondi. Sealt selgub, et laserrelvade teooria ulatub juba 1917. aastasse, kui Albert Einstein töötas stimuleeritud kiirguse emissiooni kallal.
Laseri praktiline arendamine algas külma sõja ajal 1950. aastate lõpus, kui Arthur Schawlow ja Charles Townes avaldasid esimese üksikasjaliku töö selle kohta, mida tollal nimetati optiliseks laseriks. 1960. aastal ehitas Theodore Maiman Hughes Research Laboratory’s esimese toimiva laseri, kasutades rubiinvarrast, mille pind oli kaetud hõbedaga.
President Ronald Reagan kuulutas 23. märtsil 1983 välja strateegilise kaitsealgatuse, nn tähesõdade programmi, mis tähendas tohutut investeeringut lasertehnoloogiasse. Kaudselt oli see Nõukogude Liidu lagunemise ajend, sest sotsialistik riik ei suutnud võidurelvastumisega sammu pidada. Läbimurre laserrelvade sõjalises kasutuselevõtus tehti 1985. aastal, kui keemilise kesk-infrapunalaseri MIRACL abil õnnestus hävitada tuumalõhkepea kandmiseks mõeldud rakett Titan. Ent külma sõja lõppedes sai laserrelvade vaimustus mõneks aastakümneks otsa. 1993. aastal sulges president Bill Clinton tähesõdade programmi, sest Venemaa justkui ei olnud enam ohtlik.
82 miljoni kraadine kuumus
Enne kui asume käsitlema nüüdisaegseid energia- ja laserrelvi, teeme selgeks, mis on laser. Mõiste „laser“ tuleneb ingliskeelsest sõnaühendist Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse abil.
Laser kasutab ära aatomite kvantomadusi neelata ja kiirata valgusosakesi, mida nimetatakse footoniteks. Kui aatomi elektronid naasevad oma tavalisele orbiidile ehk põhiseisundisse kas spontaanselt või kui neid stimuleeritakse valguse või muu energiaallikaga, mõnel juhul isegi teise laseriga, siis kiirgavad nad rohkem footoneid.
Valgus liigub lainetena. Tavaline nähtav valgus koosneb mitmest lainepikkusest ehk värvusest, mis tähendab, et valguslaine tipud ja mõõnad liiguvad eri lainepikkustel ja eri suundades. Laseri eelis seisneb asjaolus, et ta kiirgab kitsaid, täpselt suunatud valguskimpe, mida saab koondada väga väikeseks täpiks. See saavutatakse, kui ergastatud footonid suunatakse optilisse võimenduskeskkonda, näiteks läbi klaasi või teatud gaasi.
Laserid võivad olla pisikesed mikrokiipide komponendid, ent ka väga suured. Maailma kõige võimsam laser, USA Lawrence Livermore’i riiklikus tuumauuringute laboris asuv The National Ignition Facility (NIF) paikneb kümnekorruselises ja kolme jalgpalliväljaku suuruses hoones.
NIF juhib, võimendab, peegeldab ja fookustab 192 võimsat laserkiirt (tippvõimsus kokku 500 triljonit vatti), mida saab suunata mõne miljardikosa sekundiga umbes kustutuskummi suurusele sihtmärgile, andes sellele üle kahe miljoni džauli ultraviolett-kiirguse energiat.
Laservalgus ei pruugi olla nähtav. NIF-i kiired algavad nähtamatu infrapunavalgusena ja läbivad seejärel erilise optika, mis muudab need nähtavaks roheliseks valguseks ja siis nähtamatuks suure energiaga ultraviolettvalguseks, et saavutada optimaalne vastastikmõju sihtmärgiga.
NIF tekitab sihtmärgis temperatuuri üle 82,2 miljoni kraadi Celciuse järgi ning umbes 100 miljardi Maa atmosfäärile vas-tava rõhu. Äärmuslike tingimuste tõttu sihtmärgi vesinikuaatomid sulavad ja kontrollitud termotuumareaktsioonis vabaneb energia. Sisuliselt asendab säärane superlaser varasemaid maa-aluseid tuumakatsetusi.
Praegusajal on saadaval mitme suuruse, kuju, värvuse ja võimsusega lasereid, mida kasutatakse laialdaselt alates kirurgilistest operatsioonidest haiglates kuni vöötkoodi-skanneriteni kaubanduses; laserite abil saab isegi kuulata kodus muusikat, vaadata filme ja mängida videomänge.
Mis on laserrelv?
Laserrelv koosneb kolmest põhikomponendist: aktiivne optiline keskkond (gaas, kristall või vedelik), pumpsüsteem, mis toidab keskkonda energiaga, ja optiline õõnsus, kus kiir luuakse. Aktiveerimisel stimuleerib elekter optilist keskkonda, mis paneb aatomid või molekulid kiirgama footoneid, mis põrkuvad tugevalt peegeldavate peeglite vahel, võimendades valguse energiat eksponentsiaalselt, kuni see saavutab surmava võimsustaseme.
Nüüdisaegsed laserrelvad on enamasti palja silmaga nähtamatud, kuna töötavad väljaspool nähtavat spektrit, et vaenlasel oleks raskem kindlaks teha, kust kiir pärineb. Laserrelvade tõhusus oleneb nende võimest hoida kiire fookust ja anda sihtmärgile püsiv energia, mis eeldab mitmesekundilist kokkupuudet ründava objektiga. Niisugused süsteemid tekitavad võimsuse umbes 10–300 kilovatti, kusjuures mõned katsesüsteemid saavutavad isegi megavatise võimsuse.
Kuigi laserid olid tsiviil- ja sõjalistes valdkondades kasutusel alates 1960. aastatest, jäid need kuni 2014. a Krimmi okupeerimiseni pigem tagaplaanile. Alles siis varustas USA merevägi oma Austini klassi ujuvbaasi USS Ponce laserrelvaga AN/SEQ-3, mille oli valmistanud Kratos Defense & Security Solutions.
AN/SEQ-3 oli 30-kilovatine tahkekiirguslaser, mis hävitas väikelaevu ja droone. See laser lõhkas sihtmärgi pardal olevaid lõhkekehasid, tekitades tohutu kuumuse. Erinevalt kineetilistest relvadest kasutas AN/SEQ-3 suunatud energiat, põletades sihtmärgi sisuliselt surnuks. Prototüübina loodud relv ühendati laeva radari ja tulejuhtimissüsteemidega. Ent saritootmisse AN/SEQ-3 eri põhjustel ei jõudnud.
2014. aastal USA mereväelaeval USS Ponce katsetatud 30-kilovatine laserrelvasüsteem AN/SEQ-3 oli mõeldud väikelaevade ja droonide hävitamiseks. U. S. ARMY / WIKIPEDIA
Alates ajast, kui võitlustandril hakkasid valitsema odavad droonid, on USA ja selle liitlased püüdnud taas arendada laser- ja energiarelvi. Laserrelvad võimaldaksid valvata piire, tõrjuda rakette ja droone, kaitsta sõjaväebaase ja tagada lähimaa õhutõrje.
Tõsi, seni ei ole ükski energiarelv jõudnud hulgitootmisse, kuid tehakse ponnistusi. Energiarelvade turu ülemaailmse prognoosi järgi kasvab turg 2022. aasta umbes 5,3 miljardilt dollarilt 2027. aastaks 12,9 miljardi dollarini.
Kui 100-kilovatised laserid võivad rünnata droone, väikelaevu, rakette või mürske, siis 300-kilovatiste relvadega peaks saama hävitada raketi või siis muuta selle kurssi. Võitlemaks ballistiliste või hüperhelikiirusega rakettide vastu oleks aga vaja ühemegavatist ehk 1000-kilovatise võimsusega relva. Isegi see võib raketi kere külje ainult läbi põletada, suutmata raketti täielikult hävitada.
Ent laserrelvade kõige suurem puudus on tohutu elektritarve. Tavapäraste seadmetega sõjalaevad ei pruugi anda sellistele relvadele piisavalt energiat. Nii oleks alustele ilmeselt vaja paigutada tuumareaktorid, nagu näiteks Nimitzi klassi ja Gerald R. Fordi klassi laevadel. Kui 150-kilovatise laserrelvaga prooviti hävitada õhus olevat drooni, kulus peale suure energiatarbe 15 sekundit pidevat „tuld“.
Omaette probleem on laserrelvade laskekaugus, mis on praegu poolteise kilomeetri kandis. See võib tunduda suure vahemaana, kuid laevadevastane tiibrakett, mis hävitati mullu 30. jaanuaril Phalanx CIWS-iga Arleigh Burke’i klassi hävitaja USS Gravely lähedal, oli ainult sekundite kaugusel plahvatusest. Samuti on kitsaskoht laserkiire tugevus, süsteemi jahutus, laserkiire neeldumine ja peegeldumine (nt pilvede või vihma tõttu) atmosfääris ning „termiline õitseng“.
Termiline õitseng on füüsikaline nähtus, mis on seotud võimsate laserkiirte liikumisega keskkonnas, tavaliselt gaasis (nt õhus) või vedelikus (nt merevees). Seetõttu muutub kiire profiil ja pisut ka selle suund. Efekt on eriti oluline laserrakendustes, mis hõlmavad suure võimsusega lasereid ja pikki levikaugusi, näiteks laserrelvades ja laseripõhistes atmosfääriuuringutes. Siis võib olla märksa raskem kiirt pika vahemaa tagant fookustada või kollimeerida, kuna kiir liigub ja moondub.