レーザー兵器

レーザー兵器[ ^2]は、レーザーを使用してダメージを与える指向性エネルギー兵器の一種です。これが実用的な高性能軍事兵器として配備されるかどうかはまだわかりません。^{[3] [4]}レーザー兵器の大きな問題の一つは、大気熱ブルーミングであり、これはまだほとんど解決されていません。この問題は、霧、煙、ほこり、雨、雪、スモッグ、泡、または意図的に散布された不明瞭な化学物質が存在する場合に悪化します。本質的に、レーザーは動作するために清浄な空気または真空を必要とする光線を生成します。^[5]

多くの種類のレーザーは、無力化のための非致死性兵器として使用される可能性があることが確認されています。目に向けられると、一時的または永久的な視力喪失を引き起こす可能性があります。レーザー光への曝露によって生じる視力障害の程度、性質、期間は、レーザーの出力、波長、ビームのコリメーション、ビームの方向、曝露時間などのさまざまな要因によって異なります。出力が 1 ワット未満のレーザーでも、特定の条件下では即時かつ永久的な視力喪失を引き起こす可能性があるため、非致死性ではあるものの無力化兵器になる可能性があります。ただし、このようなレーザーの使用は、レーザーによる失明がもたらす極度のハンディキャップのため、道徳的に議論の的となっています。盲目化レーザー兵器に関する議定書は、永久的な失明を引き起こすように設計された兵器の使用を禁止しています。一時的な失明を引き起こすように設計されたダズラーと呼ばれる兵器は、軍隊や時には法執行機関によって使用されています。飛行中にパイロットがレーザーにさらされる事件が発生したため、航空当局はそのような危険に対処するための特別な手順を実施しています。^[6]

戦闘で標的を直接損傷または破壊できるレーザー兵器はまだ実験段階にある。レーザービーム兵器の一般的な考え方は、一連の短い光パルスで標的を攻撃することです。米国海軍は、小型無人機、 ロケット推進手榴弾、目に見えるモーターボートやヘリコプターのエンジンなどの標的に対して使用する、非常に短距離（1マイル）の30kWレーザー兵器システム（LaWS）をテストしました。^{[7] [8]これは「6つの}溶接レーザーを束ねたもの」と説明されています。60kWシステムHELIOSは、2020年の時点で駆逐艦クラスの艦艇向けに開発されています。^{[9][アップデート]}

レーザーベースの指向性エネルギー兵器は防衛目的、特に飛来するミサイルの破壊のために開発されてきた。その一例がボーイング・エアボーン・レーザーで、ボーイング747に搭載され、YAL-1と命名されている。このシステムは、ブースト段階の短距離および中距離弾道ミサイルを排除するために設計された。^[10]この計画は2012年に中止された。

戦略防衛構想(SDI、愛称「スターウォーズ」) とその後継プログラムのために、別のレーザーベースの防衛システムが研究されました。このプロジェクトは、地上または宇宙ベースのレーザーシステムを使用して、飛来する大陸間弾道ミサイル(ICBM) を破壊することを目指していました。しかし、大気圏を抜けて長距離にわたってレーザーを照射するなど、さまざまな実際的な課題があり、これらのシステムの実装は複雑でした。光の散乱と屈折によりレーザービームが曲がったり歪んだりするため、狙いを定めるのが難しくなり、効率が低下します。

SDIプロジェクトの関連概念は、核励起X線レーザーであり、ガラス棒の形状をしたレーザー媒体に囲まれた軌道上の原子爆弾である。爆弾が爆発すると、棒は高エネルギーのガンマ線 光子にさらされ、棒原子内でX線光子の自然放出と誘導放出を引き起こす。このプロセスによりX線光子が光学的に増幅され、大気の歪みによる影響が最小限で、飛行中のICBMを破壊できるX線レーザービームが生成される。ただし、X線レーザーは起動すると自動的に破壊されるため、使い捨ての装置となる。この概念の初期テストは地下核実験で実施されたが、結果は期待できないものだった。SDIプログラムが中止された後、ミサイル防衛に対するこのアプローチの研究は中止された。

アイアンビームは、イスラエルの防衛関連企業ラファエル・アドバンスト・ディフェンス・システムズ が2014年2月11日にシンガポール航空ショーで発表したレーザーベースの防空システムである^[11]。^[12]このシステムは、短距離ロケット、大砲、迫撃砲弾を破壊するように設計されている。射程は最大7km（4.3マイル）で、アイアンドームシステムが効果的に迎撃するには近すぎる。^{[12] [13]}さらに、このシステムは無人航空機（UAV）も迎撃できる。^{[14]アイアンビームは、}アロー2、アロー3、ダビデのスリング、バラク8、アイアンドームに続き、イスラエルの統合防空システムの6番目の要素となる^[12]。^[15]

アイアンビームはファイバーレーザーを使用して空中の標的を破壊します。スタンドアロンシステムとして機能するか、防空システムの一部として外部キューイングを使用して動作するかにかかわらず、脅威は監視システムによって検出され、車両プラットフォームによって追跡されて攻撃されます。^[16]

アイアンビームは2025年末までに稼働する予定である。^{[17] [18]}

21 世紀には、小型無人航空機 (UAV) の脅威の増大に対抗するため、いくつかの国が対ドローン レーザー システムを開発しました。これらのシステムは、高出力レーザーを使用してドローンを検出、追跡、破壊するように設計されており、空域保護のための費用対効果が高く柔軟なソリューションを提供します。

米国では、ロッキード・マーティンが2017年にATHENAレーザーシステムの能力を実証した。これは30キロワットのALADINレーザーを使用して無人機を標的にして破壊するものである。^[19]別の米国企業であるレイセオンは、最大3キロメートル離れたドローンを検知して破壊することができる高エネルギーレーザー兵器システム（HELWS）を2019年に開発した。^[19]

トルコはレーザー兵器の開発にも投資しており、ロケサンなどの企業はレーザー兵器と電磁兵器を組み合わせて単一または集団の標的を無力化し破壊するALKAシステムを生産している。 ^[19]アセルサンやTUBITAK BILGEMなどの他のトルコ企業も小型無人機や爆発装置を標的にできるレーザーシステムを実証している。^[19]

ドイツも戦闘用レーザーシステムの開発をリードしており、防衛企業のラインメタルは2000年代から高エネルギーレーザー（HEL）システムの固定型および移動型の開発に取り組んでいます。^[19]ラインメタルのレーザーは、小型および中型の無人機、ヘリコプター、ミサイル、地雷、砲弾など、さまざまな脅威から身を守るように設計されています。^[19]

イスラエルもレーザー兵器の開発に積極的に取り組んでおり、ラファエル・アドバンスト・ディフェンス・システムズなどの企業は、2020年にUAVとその群れを破壊するために設計されたコンパクトなドローンドームシステムを実演しました。^[19]イスラエルの別のシステムであるライトブレードは、小型UAVや風船や凧に取り付けられた爆発装置などのテロの脅威に対抗するためにオプティディフェンスによって開発されました。^[19]

これらの対ドローンレーザーシステムの開発と配備は、新たな脅威から空域を保護することの重要性が高まっていることを示すと同時に、世界中の防衛軍に費用対効果が高く柔軟なソリューションを提供します。

電気レーザーは、まず標的の経路をイオン化し、次に電離プラズマの伝導経路に沿って、雷のように電流を流します。これは、テーザー銃やスタンガンの巨大で高エネルギーの長距離バージョンとして機能します。

パルスエネルギー発射体（PEP）システムは、ターゲットで急速に膨張するプラズマを生成する赤外線レーザーパルスを放射します。その結果生じる音、衝撃、電磁波はターゲットを気絶させ、痛みと一時的な麻痺を引き起こします。この兵器は開発中であり、群衆制御用の非致死性兵器として意図されていますが、致死性兵器としても使用できます。

ダズラーは、強力な指向性放射線で標的の目を一時的に見えなくしたり方向感覚を失わせたりすることを目的とした指向性エネルギー兵器です。標的にはセンサーや人間の視覚が含まれます。ダズラーは、さまざまな電子センサーに対して赤外線または不可視光を放射し、人間に対しては可視光を放射しますが、目に長期的な損傷を与えないようにします。放射源は通常レーザーであり、レーザー ダズラーと呼ばれます。現代のシステムのほとんどは人が持ち運び可能で、電磁スペクトルの赤色 (レーザー ダイオード) または緑色 (ダイオード励起固体レーザー、DPSS) の領域で動作します。

当初は軍事用に開発されたが、非軍事用製品は法執行機関や治安維持の分野でも利用されるようになっている。^{[20] [21]}

人員停止・刺激反応ライフル（PHASR）は、米国防総省空軍研究所指向性エネルギー局が開発した非致死性 レーザー 眩惑装置の試作型である。^[22]その目的は、標的を一時的に混乱させ、盲目にすることである。盲目化レーザー兵器は過去にもテストされたことがあるが、1995年の盲目化レーザー兵器に関する国際連合議定書の下で禁止されており、米国は2009年1月21日にこの議定書に加入した。 ^[23]低強度レーザーであるPHASRライフルは、盲目化効果が一時的なものであることを意図しているため、この規制の下で禁止されていない。また、2波長レーザーを使用している。^[24] PHASRは、ニューメキシコ州の空軍研究所指向性エネルギー局の一部であるカートランド空軍基地でテストされた。

• ZM-87
• PY132Aは中国の対ドローン用ダズラーである。^[25]
• ソビエトのレーザーピストルは宇宙飛行士のために設計された試作兵器でした。
• 光学眩惑阻止装置（AN/SEQ-4 ODIN）は、2019年にアーレイ・バーク級駆逐艦で実地試験される予定の米国のレーザーです。^[26]

レーザー兵器の開発における西側諸国の主要企業は、ボーイング、ノースロップ・グラマン、ロッキード・マーティン、オランダ応用科学研究機構、ラインメタル、MBDAである。^{[27] [28] [29] [30] [31]}

これらのプロジェクトのほとんどはキャンセル、中止、試作段階や実験段階を超えることはなく、あるいは、眩惑、目くらまし、地雷除去、小型で無防備な標的に対する近接防御などのニッチな用途にのみ使用されている。効果的で高性能なレーザー兵器は、現在の技術や近い将来の技術では実現が難しいと思われる。^{[4] [3] [92]}

レーザー光線は、 1 立方センチメートルあたり約 1メガジュールのエネルギー密度で、大気中でプラズマの崩壊を引き起こし始めます。この「ブルーミング」と呼ばれる効果により、レーザーの焦点がぼけ、エネルギーが周囲の空気中に分散します。空気中に 霧、煙、ほこり、雨、雪、スモッグ、または泡がある場合、ブルーミングはさらに深刻になる可能性があります。

これらの影響を軽減できる手法としては、次のものがあります。

• ビームを大きな曲面ミラー全体に広げてターゲットにパワーを集中させ、経路上のエネルギー密度を低く保ち、ブルーミングが発生しないようにします。これには、サーチライトのように取り付けられた、非常に精密で壊れやすい大きなミラーが必要であり、レーザーを向けるためにミラーを回転させる大型の機械が必要です。
• フェーズドアレイを使用する。一般的なレーザー波長の場合、この方法では数十億のマイクロメートルサイズのアンテナが必要になる。現在、これらを実装する方法は知られていないが、カーボンナノチューブが提案されている。フェーズドアレイは理論的には位相共役増幅も実行できる（下記参照）。フェーズドアレイはミラーやレンズを必要とせず、平らに作ることができるため、照準を合わせるために砲塔のようなシステム（「拡散ビーム」など）を必要としないが、ターゲットがフェーズドアレイの表面に対して極端な角度にある場合は、範囲が悪くなる。^[93]
• 位相共役レーザー システムの使用。この方法では、ターゲットを照らす「ファインダー」または「ガイド」レーザーを使用します。ターゲット上の鏡のような (「鏡面」) ポイントは、武器のプライマリ アンプによって感知される光を反射します。次に、武器は正のフィードバック ループで反転波を増幅し、鏡面領域が蒸発するときに衝撃波でターゲットを破壊します。これにより、ターゲットからの波がブルーミングを通過し、最も伝導性の高い光路を示すため、ブルーミングが回避されます。これにより、ブルーミングによって生じる歪みが自動的に修正されます。この方法を使用する実験システムでは、通常、特殊な化学物質を使用して「位相共役ミラー」を形成します。ただし、ほとんどのシステムでは、武器に有効な出力レベルでミラーが急激に過熱します。
• ブルーミング干渉の前に終了する非常に短いパルスを使用しますが、これには、兵器化された、または簡単に兵器化できる形で存在しないパルスに大量のエネルギーを集中させる非常に高出力のレーザーが必要です。^[a]
• 比較的低出力の複数のレーザーを単一のターゲットに集中させます。システムの総出力が増加するにつれて、これはますます大きくなります。

本質的に、レーザーは、他の種類の光と同様に、不透明な媒体によって遅延または停止され、半透明または完全に透明ではない媒体によって乱される光線を生成します。単純で濃い煙幕は、レーザー光線をブロックすることができ、実際にブロックすることがよくあります。赤外線またはマルチスペクトル^[94]の 煙手榴弾または発生器も、赤外線レーザー光線を乱したりブロックしたりします。不透明なケース、カウリング、車体、胴体、船体、壁、シールド、または装甲は、少なくともレーザー兵器の「最初の衝撃」を吸収するため、貫通するには光線が持続する必要があります。

中国人民解放軍は、米軍のレーザー光線を偏向できる特殊コーティングの開発に投資してきた。レーザー光線は、物質の物理的・化学的特性を操作することで偏向、反射、吸収できる。人工コーティングは特定の種類のレーザーに対抗できるが、異なる種類のレーザーはコーティングの吸収スペクトルと一致し、ダメージを与える量のエネルギーを伝達する可能性がある。コーティングは、低コストの金属、希土類、炭素繊維、銀、ダイヤモンドなど、いくつかの異なる物質から作られており、これらは微細な光沢に加工され、特定のレーザー兵器に対抗できるように調整されている。中国が対レーザー防御を開発しているのは、それらに対する防御は、競合するレーザー兵器を製造するよりもはるかに安価であると考えられているためである。^[95]

誘電体ミラー、安価なアブレーションコーティング、熱輸送遅延、遮蔽物も対抗策として研究されている。^[96]少なからぬ作戦状況では、急速回転（熱を拡散し、正面からの交戦以外では固定の標的ポイントを許さない）、高加速（距離を伸ばし、角度を素早く変える）、終末攻撃フェーズでの機敏な機動（脆弱なポイントを狙う能力を妨げ、ほぼゼロの遅延で絶え間ない再照準や追跡を強いられ、ある程度の冷却が可能になる）などの単純で受動的な対抗策でさえ、非高パルスの高エネルギーレーザー兵器を撃退、または撃退を助けることができる。^[97]

アーサー・C・クラークは1955年の小説『アースライト』で、高速の物質ビームによってエネルギーが供給される粒子ビーム兵器を構想した。 ^[98] 1960年にレーザーが発明されると、レーザーは一時的にSF作家の間で殺人光線として好まれた。^[99] 1960年代後半から1970年代にかけて、レーザーの兵器としての限界が明らかになると、光線銃は、スターウォーズのブラスターやスタートレックのフェイザーなど、元々はレーザーであった、装置の破壊力をよりよく反映した名前の類似の兵器に置き換えられ始めた。

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