Újabb fontos áttörést értek el az amerikai haditengerészet mérnökei a Free Electron Laser programban, aminek célja, hogy a hadihajókra telepített légvédelmi rakétákat (és esetleg támadó fegyvereket is) lézerágyúkra cserélje le 2020-ra. Ez a hadsereg egyik legfontosabb és legdrágább kutatás-fejlesztési projektje, éppen most kértek újabb 30 millió dollárt rá a kongresszustól.
A lézerágyú elméleti alapjai már évtizedek óta rendelkezésre állnak, sőt, a haditengerészetéhez hasonló elven működő lézert már a hetvenes években építettek a Stanford egyetemen. A probléma a lézer energiájának növelése. A legutóbbi nagy lépés a projektben az volt, amikor az ágyú teljesítményét 14-ről 100 kilowattra sikerült növelni (a végső terv ennek a tízszerese, egy megawatt).
Most újabb áttörésről számoltak be a mérnökök: a lézert tápláló részecskegyorsítót sikerült az eddigi 250 kilovolt feszültségről 500 kilovoltosra feltornászni, ami a teljesítmény további növelését hozza magával.
A lézer elméleti alapja az, hogy ha bizonyos típusú atomokat gerjesztünk, azok fotonokat bocsátanak ki. Ha ezeket visszatükrözzük a kibocsátó atomra, az újabb gerjesztéssel, és újabb fotonok megjelenésével jár. A trükk az a dologban, hogy ez a második adag foton egy meghatározott hullámhosszon, egy irányban halad – sok ilyen párhuzamos, egy irányba mutató, nagyon kis szóródási szögű fotonnyalábból áll össze a nagy energiasűrűségű lézersugár.
A szabadelektronos lézer, amin az amerikai mérnökök dolgoznak, annyiban különbözik ettől, hogy nem használ kibocsátó atomokat, ehelyett elektronokat áramoltat át mágneses mezőkön, így óriási energiaszintre juttatva azokat, míg végül összeállnak egy lézernyalábbá. Ennek a megoldásnak az előnye, hogy a fotonok hullámhossza (vagyis a lézer színe) szabadon változtatható, míg a hagyományos lézernél a kibocsátó atomok határozták meg azt.
A gyakorlatban ez egyrészt azt jelenti, hogy a körülményekhez (például az óceáni levegőhöz, ami a lézert szórja és gyengíti) lehet igazítani a sugár hullámhosszát, másrészt azt, hogy a teljesítmény egyszerűen fokozható azzal, hogy a részecskegyorsítóba több elektront töltünk.
Ezt az elméletben egyszerű problémát sikerült most a gyakorlatban megoldani több hónapos munkával a Jefferson Labs kutatóintézet laborjában, azzal, hogy 500 kilovolton működésre bírták a részecskegyorsítót. Az óriási teljesítményű elektromágnesekkel és szupravezetőkkel operáló részecskegyorsító egyébként több mint 70 méteres, ennek a miniatürizálása még komoly fejtörést fog okozni a mérnököknek.
A hadihajókon, ahová a lézert szánják, a gyorsító számára mindössze 15-ször 6-szor 3 méteres hely áll rendelkezésre. Jelenleg olyan energiaforrás sincs, amit egy hajóra fel lehetne pakolni, és képes lenne üzemeltetni a részecskegyorsítót.
A kísérleti lézer jelenleg a világ legerősebb ilyen típusú fegyverének számít, elméletben képes másodpercenként hat méter vastagságú acélt átégetni, és még mindig csak a végső kapacitása tizedén működik. A lézert elsősorban védekező fegyvernek szánják hadihajókra, beérkező rakéták, vagy támadó vadászgépek ellen.
Persze a hat méter acél átlövése támadó fegyverként is félelmetes lehetőségeket villant fel, hiszen ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag bármilyen védelmet képes áttörni az ágyú. A tervek szerint 2015-ben már működőképes prototípust szeretne a hadsereg kipróbálni, és 2020-ban felszerelni az első lézerágyúkat a hadihajóira.
