Warum kritische Verteidigungsanwendungen auf Lasern basieren

In der Geschichte der Menschheit haben viele technische Fortschritte, die ihren Ursprung in wilden Ideen hatten, letztendlich zu praktischen Anwendungen mit Nutzen für ihre Entwickler geführt. Laser für den Einsatz in der Verteidigungsindustrie sind in den 1980er-Jahren mit der Strategic Defense Initiative (SDI) – in Anlehnung an den Film von George Lucas auch als „Star-Wars-Programm“ bezeichnet – des US-Präsidenten Ronald Reagan öffentlich bekannt geworden. Diese enthielt den Vorschlag eines Netzwerks aus Satelliten, ausgestattet mit Lasern, stark genug, um Atomraketen im Flug zu zerstören. Letztendlich wurde die SDI niemals verwirklicht. Aber in den Jahren seitdem sind Laser von einer Science-Fiction-Fantasie zur Realität geworden und bilden einen wichtigen Bestandteil vieler Kommunikations- und militärischer Verteidigungssysteme. 

Sichere Kommunikation gewährleisten

„Kommando, Kontrolle und Kommunikation“ (englisch „Command, Control, and Communications“, C3) ist der militärische Begriff für den gesamten Prozess der Truppenlenkung durch Kommandeure. Dieser Prozess verwandelt eine Gruppe aus Einzelpersonen in eine geschlossene Kampftruppe. Zeitnahe Kommunikation ist unerlässlich für Situationsbewusstsein und damit für militärischen Erfolg. Und diese Kommunikation muss unbedingt sicher sein – also vor unerwünschtem Abhören durch den Gegner geschützt.

Insbesondere für Anwendungen in der Kommunikation zwischen Satelliten und Bodenstationen oder anderen Satelliten (SATCOM) bietet die laserbasierte Kommunikation mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Funkverbindungen. Dazu gehören:

• Höhere Sicherheit: Laserbasierte Kommunikation überträgt Informationen über einen stark gerichteten Strahl statt über Funkübertragungen, die sich von der Quelle aus in alle Richtungen ausbreiten können. Das bedeutet, dass eine Laserübertragung nicht abgefangen werden kann, solange der Gegner keinen direkten Zugriff auf den Strahlpfad hat. 
• Höhere Zuverlässigkeit: Der dichte Laserstrahl macht es sehr viel schwieriger, ein Signal zu stören und somit seine Ankunft beim vorgesehenen Empfänger zu verhindern.  
  
• Höhere Kapazität: Laserbasierte Kommunikation überträgt Informationen mit höherer Bandbreite als herkömmliche Radiofrequenz-Ausstrahlungen. Das bedeutet, dass sie Informationen schneller übertragen kann, eine Fähigkeit, die zunehmend an Bedeutung gewinnt, da Kommandeure während Einsätzen immer mehr Informationen berücksichtigen wollen, häufig in Form von Bildern und Videos, und das auch noch immer schneller.   
  

Natürlich bringt der Betrieb von Satelliten ganz eigene Herausforderungen mit sich. Zuallererst ist die Zuverlässigkeit von immenser Bedeutung, da sich Wartungsarbeiten zur Reparatur von Fehlfunktionen nur schwer bis gar nicht durchführen lassen. Außerdem herrschen in der oberen Atmosphäre und außerhalb davon extreme Temperatur- und Strahlungsbedingungen, denen bodengestützte Systeme nicht ausgesetzt sind und die die Lebensdauer nachhaltig beeinträchtigen können. Eine der Entwicklungen von Coherent für die Verlängerung der Lebensdauer von Systemen sind strahlungsresistente optische Fasern für den SATCOM-Einsatz.

Punktgenaue Präzision

Laser werden im militärischen Bereich auch als Lichtquelle für vielfältige Beleuchtungsanwendungen eingesetzt. Die Laserzielführung macht Anpassungen aufgrund von Wind oder Erdkrümmung beim Zielen praktisch überflüssig und ermöglicht so ein präziseres Ergebnis. Durch eine Laserzielführung lässt sich die Präzision drastisch verbessern – was insbesondere für die Sicherheit militärischer Truppen enorm wichtig ist. Laser werden auch im Kampftraining verwendet, um Soldaten sofortiges Feedback zur Präzision und Wirksamkeit ihrer abgegebenen Schüsse zu vermitteln, ohne Personen oder militärische Einrichtungen zu gefährden.

Bauteile von Coherent finden sich in vielen Systemen zur Zielführung und Entfernungsmessung, wir bieten Pumpdiodenlaser, Laserkristalle, Laseroptiken und andere Komponenten an. Wir fertigen auch große Saphirfenster, um diese Systeme vor Umgebungseinflüssen zu schützen, diese erfüllen den Standard MIL-STD-810G für Umweltstabilität und Schadensresistenz.

Bildgebung für mehr Sicherheit

Bildgebung im Kontext militärischer Operationen umfasst eine Reihe verschiedener Techniken. Nachtsichtgeräte sind hiervon wahrscheinlich am bekanntesten. Aber in jüngerer Zeit werden verschiedene Fernsensorik-Geräte wie LIDAR auf unterschiedliche Arten eingesetzt. Die Vorteile von LIDAR bestehen darin, dass es eine sehr viel höhere räumliche Auflösung ermöglicht als herkömmliches Radar. Und dennoch kann es Wolken und Rauch durchdringen. 

LIDAR-Systeme können auf Flugzeugen, unbemannten Drohnen, Bodenfahrzeugen oder selbst an Satelliten montiert werden. Sie erzeugen in Echtzeit präzise Geländekarten und können sogar die exakten Positionen feindlicher Einheiten und deren Truppenstärke aufzeigen. LIDAR wird auch eingesetzt, um autonomen Fahrzeugen bei Nacht oder unter schlechten Sichtbedingungen die Navigation zu ermöglichen und Unfälle zu verhindern. Coherent unterstützt LIDAR-Systeme mit einer Reihe verschiedener Komponenten, darunter aktive und passive optische Fasern und konische Diodenlaser-Verstärker, wenn eine Anwendung präzisere Anforderungen an Wellenlängen stellt.

Herkömmliche Teleskop-Bildgebungssysteme, die Aufnahmen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts erlauben, sind ebenfalls seit langem in Verteidigungssystemen etabliert. Sie finden Anwendung in Überwachungssatelliten bis hin zu Aufnahmesystemen an Flugzeugen, mit denen Piloten besser navigieren und zielen können. 

Die wichtigste Innovation in dieser Ära ist eine neue Generation leistungsfähiger, leichtgewichtiger und großer Blendenbildgebungssysteme für den Einsatz in Luft- und Raumfahrt. Coherent TIOS hat die Führung in dieser Klasse von Bildgebungssystemen übernommen, indem wir innovative Fähigkeiten für die Herstellung von Freiformoptiken der Meterklasse sowohl aus Glas als auch aus Metall entwickelt haben. 

Coherent verfügt nun über umfangreiche Fähigkeiten zur Produktion großer, vollständig aus Aluminium (und anderen Metallen) bestehender Bildgebungsbaugruppen. Dabei handelt es sich um einzelne Komponenten, in denen hochpräzise Freiform-Optikoberflächen in Montagestrukturen integriert sind. So sparen wir Gewicht ein, indem wir den Bedarf für separate Montagebauteile eliminieren. Außerdem sind diese Bildgebungssysteme robuster, da Probleme bei der Anpassung an die Wärmeausdehnung reduziert und die Belastbarkeit gegenüber mechanischen Schocks und Vibrationen erhöht werden.  

Energie im Einsatz

Und letztendlich nähern sich auch Systeme mit Hochenergielasern (HEL) der Realität. Dabei handelt es sich aber nicht um die riesigen, weltraumbasierten Systeme, die man sich vor einigen Jahrzehnten vorgestellt hat. Vielmehr sind diese Systeme kleiner und für die Montage auf Bodenfahrzeugen oder Schiffen vorgesehen, um unbemannte Flugsysteme zu bekämpfen (Countering Unmanned Aerial Systems, C-UAS).

Eines der Einsatzszenarien für diese Art von HEL-Systemen wäre das schnelle Ausschalten eines UAS-Schwarms – einer Gruppe kleiner, kostengünstiger und bewaffneter Drohnen, die Verteidigungssysteme überlasten sollen. Die Fähigkeit von Systemen aus Hochenergielasern, ultraschnell zu zielen und zu feuern und praktisch ohne Verzögerung nachzuladen – kombiniert mit der Zielerfassung in Lichtgeschwindigkeit – machen diese Systeme extrem wertvoll für diese Aufgabe und in unserer Ära der „asymmetrischen Kriegsführung“ zu einer zunehmend wichtigen Lasertechnologie.  

Coherent bietet verschiedene Komponenten für HEL-Anwendungen an, darunter Laser, Einzelemitterdioden, Laserkristalle, optische Fasern, Isolatoren/Rotatoren und leichtgewichtige Strahlführungsoptiken für den Einsatz in Hochenergielaser-Systemen.

Erfahren Sie, wie Laser und Photonik unsere Truppen schützen und unsere Kommandeure unterstützen – und uns alle ein bisschen ruhiger schlafen lassen.