Laserwapens: oorlog voeren met de snelheid van het licht

• Samenvatting
• Is oorlog ergens goed voor?
• Binnenkort te vinden op een slagveld bij jou in de buurt
• Een lucht die vuurrood gloeit
• Beter afgestemd op nieuwe dreigingen
• Een nieuwe wereldwijde wapenwedloop
• Geleerde lessen

Samenvatting:

Laserwapens zijn veelvuldig te vinden in sciencefictionromans, films en videogames, maar praktische militaire toepassingen van lasers zijn ongrijpbaar gebleven. Recente ontwikkelingen op het gebied van materiaalkunde, optica en informatica hebben echter eindelijk wapens die geconcentreerde energiestralen met de snelheid van het licht afschieten tot een realistische mogelijkheid gemaakt, wat heeft geleid tot een nieuwe wereldwijde wapenwedloop.

• Het Pentagon investeert 1 miljard dollar per jaar in laserwapens.
• Het Amerikaanse leger heeft al verschillende laserwapens ingezet in gevechtszones, waaronder P-HEL, DE M-SHORAD en HELIOS.
• Niet-Amerikaanse landen die aan laserwapens werken, zijn onder meer het VK, Israël, Rusland, China, Frankrijk, India en Turkije.
• “Gerichte energie is veelbelovend voor de toekomst”, zegt Laura DeSimone, uitvoerend directeur van het Missile Defense Agency.
• “In zeer gecontroleerde omstandigheden lijken ze te presteren zoals het hoort. De vraag is echter: hoe vertaal je dat naar de frontlinie in Oekraïne?”, vraagt defensieanalist Thomas Withington zich af.

De snelle ontwikkeling van laserwapens zal waarschijnlijk aanzienlijke gevolgen hebben voor toekomstige conflicten en de wereldwijde veiligheid. Hoewel deze wapens enkele opmerkelijke voordelen bieden ten opzichte van conventionele wapens, worden ze ook geconfronteerd met tal van technische hindernissen, zoals weersgevoeligheid en stroomvereisten. Wat betekent dit voor de implementatie van laserwapens? Zijn het de wapens van de toekomst – of gewoon weer een utopie?

Is oorlog ergens goed voor?

De mensheid heeft de neiging om oorlog te voeren en dat is een constante rode draad in onze geschiedenis. Het enige dat in die tijd is veranderd, zijn de wapens die we gebruiken om met elkaar te vechten, geleidelijk evoluerend van simpele gereedschappen zoals stokken en stenen naar meer geavanceerde werktuigen zoals zwaarden en bogen. De uitvinding van buskruit betekende een belangrijke sprong voorwaarts en vergemakkelijkte de ontwikkeling van steeds krachtigere vuurwapens, bommen en raketten. Deze trend richting steeds destructievere wapens resulteerde in het Manhattanproject en de uitvinding van kernbommen die een hele stad met de grond gelijk konden maken.

Elke vooruitgang heeft niet alleen het gezicht van oorlogvoering veranderd, maar had ook diepgaande maatschappelijke en geopolitieke implicaties. Hetzelfde geldt waarschijnlijk voor het volgende hoofdstuk in deze voortdurende wapenwedloop: laserwapens. Laserwapens zijn lang beperkt gebleven tot het rijk van sciencefictionfilms, maar komen eindelijk dichter bij de realiteit dankzij de technologische vooruitgang. Laten we de huidige staat van laserwapens nader bekijken en hun potentiële impact op de toekomst van oorlogsvoering onderzoeken.

Binnenkort te vinden op een slagveld bij jou in de buurt

Ondanks enkele vroege tegenslagen hebben recente technologische ontwikkelingen laserwapens eindelijk mogelijk gemaakt.

Sinds de laser voor het eerst werd uitgevonden in 1960, hebben militaire leiders over de hele wereld geprobeerd militaire toepassingen voor de technologie te vinden. Deze inspanningen manifesteerden zich in verschillende zeer ambitieuze projecten, waarvan de meest opvallende het Strategic Defense Initiative in de jaren 80 was. Het project, vaak spottend het ‘Star Wars-programma’ genoemd, had tot doel laserwapens in de ruimte te ontwikkelen die Sovjet-ballistische raketten konden uitschakelen voordat ze Amerikaanse bodem bereikten. Na tien jaar ontwikkeling en zo’n 30 miljard dollar aan uitgaven, werd het project in 1993 officieel stopgezet zonder zijn belofte waar te maken. Dit werd opgevolgd door een andere spraakmakende mislukking, het Airborne Laser-programma van 5 miljard dollar, dat in 2012 werd stopgezet.

Het is pas de laatste jaren dat de vooruitgang op het gebied van materiaalkunde, optica en computertechnologie ‘gerichte energiewapens’ – een bijnaam voor laserwapens – haalbaar heeft gemaakt. Vandaag de dag zijn er alleen al bij het Pentagon 31 laserwapenprogramma’s in verschillende stadia van ontwikkeling, met een gecombineerd jaarlijks budget van 1 miljard dollar. Deze hernieuwde focus werd deels gemotiveerd door toenemende drone- en raketaanvallen op Amerikaanse soldaten in Irak, Syrië en de Rode Zee. Volgens het Pentagon hebben drone- en raketaanvallen tussen oktober 2023 en februari 2024 geleid tot in totaal 186 slachtoffers onder Amerikaanse troepen in het Midden-Oosten, wat aanleiding heeft gegeven tot hernieuwde oproepen tot de ontwikkeling van wapens die dergelijke dreigingen kunnen neutraliseren.

Maar hoe werkt een laserwapen precies? In wezen werkt een laser door elektriciteit om te zetten in een stroom lichtdeeltjes die fotonen worden genoemd. Zodra deze fotonen door een beam director gaan, worden ze versmald tot een stabiele straal die intense hitte in het beoogde gebied veroorzaakt. Met voldoende vermogen kan een laser door verschillende materialen heen branden, waaronder metaal. In theorie bieden laserwapens tal van voordelen ten opzichte van conventionele wapens: ze raken nooit zonder munitie, kunnen hun doel vrijwel onmiddellijk bereiken omdat fotonen met de snelheid van het licht reizen en zijn vrijwel geruisloos. Bovendien, met een gemiddelde kostprijs van 1-10 dollar per schot, vertegenwoordigen laserwapens een aanzienlijk goedkoper alternatief voor raketten, die miljoenen per stuk kunnen kosten.

Het gebruik ervan is echter een uitdaging gebleken. De grootste beperking van laserwapens is dat ze gevoelig zijn voor weersomstandigheden. Regen, zand, stof, rook en zelfs luchtturbulentie kunnen een laserstraal onscherp maken, waardoor de precisie afneemt. Een ander probleem is dat laserwapens ongelooflijk energieverslindend zijn en tientallen of honderden kilowatt (kW) vermogen nodig hebben om doelen op veilige afstanden aan te vallen. Dit betekent dat elk militair platform waarop een laserwapen is geïnstalleerd, niet alleen uitgebreide stroomopwekkingsmogelijkheden vereist, maar ook een robuuste koelinfrastructuur om de enorme hoeveelheid gegenereerde afvalwarmte te beheren.

Een lucht die vuurrood gloeit

Legers over de hele wereld werken aan de ontwikkeling van laserwapens, waarvan sommige hun effectiviteit in de strijd al hebben aangetoond.

De Verenigde Staten hebben het voortouw genomen met de ontwikkeling van laserwapens, waarvan sommige al in het veld zijn ingezet. Een voorbeeld is de Palletized High-Energy Laser (P-HEL), die eerder dit jaar werd geleverd aan Amerikaanse troepen in het Midden-Oosten. Dit wapen heeft zijn effectiviteit al bewezen door met succes verschillende inkomende vijandelijke drones uit te schakelen, en werd daarmee het allereerste laserwapen dat gebruikt werd in gevechten. P-HEL wordt bediend met een Xbox-gamingcontroller en gebruikt een laserstraal van 20 kW om de vleugels of motoren van de drone te smelten en uit de lucht te schieten. Het Amerikaanse leger heeft ook vier prototypes van Directed Energy Manoeuvre-Short Range Air Defense (DE M-SHORAD), met een laser van 50 kW die op een Stryker-gepantserde troependrager is gemonteerd, naar Irak gestuurd voor tests in de echte wereld.

In de nabije toekomst zou het Amerikaanse leger zijn krachtigste laserwapen tot nu toe in handen kunnen krijgen: de 300 kW Valkyrie. Valkyrie, ontwikkeld door Lockheed Martin, zal in staat zijn om een breder scala aan bedreigingen aan te pakken dan eerdere generaties laserwapens. Met zijn ongekende kracht zou het zelfs in staat kunnen zijn om kruisraketten te neutraliseren. Natuurlijk zijn het niet alleen landtroepen die bescherming nodig hebben. De Amerikaanse marine heeft ook laserwapens geïntegreerd in verschillende oorlogsschepen, waaronder de USS Preble, die in 2022 werd uitgerust met een High-Energy Laser with Integrated Optical Dazzler and Surveillance (HELIOS). Dit multifunctionele systeem is in staat om drones en kleinere boten te vernietigen, en om optische sensoren op vijandelijke oorlogsschepen en vliegtuigen te verstoren.

Verschillende andere landen werken momenteel ook aan hun eigen laserwapenprojecten, waaronder het VK, Israël, Rusland, China, Frankrijk, India en Turkije.  Het Defence Science and Technology Laboratory (DSTL), een onderzoekslaboratorium dat wordt gefinancierd door het Britse ministerie van Defensie, onthulde eind 2022 dat het een reeks live-fire-tests had uitgevoerd van zijn nieuwe hoogenergetische laserwapen genaamd DragonFire. Het 50 kW wapensysteem kreeg de taak om zich te richten op een kleine drone en verschillende metalen doelen die waren ontworpen om de kenmerken van scheeps- en vliegtuigrompen na te bootsen op een afstand van maximaal 3,4 kilometer.  Volgens DSTL-functionarissen heeft DragonFire de test met vlag en wimpel doorstaan, zelfs in regenachtige omstandigheden.

Zo kondigde het Israëlische defensietechnologiebedrijf Rafael in maart 2022 aan dat het met succes de laatste reeks live-fire-tests van Iron Beam, hun nieuwe laserwapen van 100 kW, had voltooid. Zodra het klaar is voor gebruik in het veld, wat het bedrijf hoopt binnen twee jaar te kunnen gebeuren, zal Iron Beam worden geïntegreerd in de Iron Dome, die ook door Rafael is ontwikkeld. Dit voegt een economisch efficiënter wapen toe aan het arsenaal aan kinetische interceptors van de Iron Dome, waardoor het de meest geschikte optie kan kiezen op basis van het type inkomende dreiging en de huidige weersomstandigheden.

“Hoogenergetische lasersystemen passen beter bij de bedreigingen waarmee we nu worden geconfronteerd dan de bedreigingen van 10 of 20 jaar geleden.”

Iain McKinnie, directeur voor wetenschap en technologie bij Raytheon

Beter afgestemd op nieuwe dreigingen

Experts uit de industrie zijn het er grotendeels over eens dat laserwapens veelbelovend zijn, maar technische uitdagingen en beperkingen kunnen een bredere acceptatie in de weg staan.

Veel defensie-experts zijn enthousiast over de mogelijkheid van laserwapens. “Gerichte energie is veelbelovend voor de toekomst”, verkondigt Laura DeSimone, uitvoerend directeur van het Missile Defense Agency.  “Ik bedoel, er zijn zoveel voordelen aan het hebben van een potentieel gevechtssysteem met gerichte energie: geef de militair extra gevechtsmogelijkheden, bespaar interceptors en verlaag de kosten per gevecht. Er is dus veel potentieel voor gerichte energie.” Haar enthousiasme wordt gedeeld door Ben Maddison van het Defence Science and Technology Laboratory (DSTL), een in het Verenigd Koninkrijk gevestigd onderzoekslaboratorium. “We zijn er echt van overtuigd dat de meeste directe energiewapens echt effectief zullen zijn op het slagveld en dat we in staat zullen zijn om een breed scala aan bedreigingen te verslaan om ze militair bruikbaar te maken”, zegt hij.

Naarmate goedkope bewapende drones op grotere schaal worden gebruikt in conflicten over de hele wereld, kunnen laserwapens binnenkort een noodzaak worden om deze opkomende dreiging tegen te gaan. “Hoogenergetische lasersystemen passen beter bij de bedreigingen waarmee we nu worden geconfronteerd dan de bedreigingen van 10 of 20 jaar geleden”, legt Iain McKinnie, directeur wetenschap en technologie bij defensie-aannemer Raytheon, uit. Velen geloven dat het slechts een kwestie van tijd is voordat ze worden ingezet op slagvelden over de hele wereld. “We hebben geen technologisch probleem of wetenschappelijk probleem meer… Het is nu een technisch probleem. De wetenschap is er, we hebben laten zien dat het werkt”, zegt Michael Lurie, chief executive van defensietechnologiebedrijf Rafael USA. “Het is niet de vraag óf we het gaan doen. Het is de vraag wanneer en hoe lang het gaat duren.”

Er zijn echter nog een aantal technische uitdagingen die moeten worden overwonnen voordat we zover zijn. “In zeer gecontroleerde omstandigheden lijken ze te presteren zoals het hoort. De vraag is echter: hoe vertaal je dat naar de frontlinie in Oekraïne?”, vraagt Thomas Withington, een analist en auteur gespecialiseerd in elektronische oorlogsvoering en militaire communicatie, zich af. Militaire leiders erkennen zelf dat de technologie in zijn huidige vorm nog steeds bepaalde beperkingen heeft.  “Onze hoogenergetische lasers zijn zo gevoelig voor weersinvloeden”, klaagt generaal James Mingus, de vice-stafchef van het Amerikaanse leger. “Elke keer dat er een stofstorm is, elke keer dat er dat soort dingen zijn, begint het de fysica te veranderen van de lichtdeeltjes die die straal daadwerkelijk afschieten.”

De enorme complexiteit van de wapens is een andere complicerende factor. “Lasers zijn ingewikkeld. Dit is geen Humvee die in de motorpool zit”, zegt luitenant-generaal Daniel Karbler, het hoofd van het US Army Space and Missile Defense Command.  “Veel van de belangrijkste [laser] componenten … Je zult geen voorraadkamer of onderhoudskantoor vol reparatieonderdelen hebben. Die zullen […] moeten worden uitgebouwd.” De technische uitdagingen houden daar echter niet op. “Dat vermogensniveau blijkt een uitdaging om op te nemen in een voertuig dat constant moet bewegen – de warmteafvoer, de hoeveelheid elektronica, de slijtage van een voertuig in een tactische omgeving versus een vaste locatie”, legt Doug Bush uit, hoofd acquisities van het leger.

Een nieuwe wereldwijde wapenwedloop

De ontwikkeling van steeds krachtigere laserwapens kan een nieuwe wereldwijde wapenwedloop ontketenen met ingrijpende gevolgen voor de internationale veiligheid en stabiliteit.

Naarmate laserwapens zich blijven ontwikkelen, zullen ze waarschijnlijk een prominentere rol gaan spelen in de toekomst van oorlogsvoering. Hoewel ze conventionele wapens waarschijnlijk niet in alle situaties kunnen vervangen, wordt verwacht dat lasers steeds krachtiger zullen worden, mogelijk meer dan 1 megawatt aan vermogen in de komende decennia, waardoor ze een grotere verscheidenheid aan doelen kunnen aanvallen. De integratie van laserwapens in bestaande militaire arsenalen kan zelfs leiden tot de creatie van nieuwe soorten hybride wapens die de beste eigenschappen van lasers, raketten en traditionele wapens combineren en tegelijkertijd hun zwakke punten verminderen, waardoor het scala aan tactische opties dat beschikbaar is voor militaire commandanten wordt uitgebreid.

De voortdurende ontwikkeling van laserwapens zou mogelijk een nieuwe wereldwijde wapenwedloop kunnen veroorzaken die verstrekkende gevolgen kan hebben voor de internationale veiligheid en stabiliteit, aangezien landen ernaar streven zichzelf een tactisch voordeel te geven ten opzichte van hun tegenstanders. Deze concurrentie om de wereldwijde suprematie kan zich heel goed uitstrekken tot buiten de grenzen van de atmosfeer van de aarde, met landen als Rusland en China die naar verluidt al investeren in counterspace-wapens, waaronder krachtige lasers die vitale militaire satellieten kunnen verstoren. Betekent dit dat de volgende wereldoorlog – als en wanneer die plaatsvindt – gedeeltelijk in de ruimte zal worden uitgevochten?

Geleerde lessen:

De komst van laserwapens markeert een belangrijke mijlpaal in de evolutie van oorlogsvoering, een mijlpaal die het wereldwijde veiligheidslandschap in de komende jaren fundamenteel zou kunnen hervormen. Hoewel ze ver verwijderd zijn van de laserwapens die we in sciencefictionfilms en videogames zien, bieden ze tal van voordelen ten opzichte van conventionele wapens zoals geweren en raketten.

• Laserwapens hebben bijna oneindige munitie, kunnen hun doelen bereiken met de snelheid van het licht en zijn vrijwel geruisloos.
• Met 1-10 dollar per schot bieden lasers een veel goedkoper alternatief voor raketten, die miljoenen per stuk kunnen kosten.
• Sommige laserwapens hebben al gevechtsgereedheid aangetoond door met succes vijandelijke drones neer te schieten.
• Belangrijke nadelen van laserwapens zijn onder meer gevoeligheid voor atmosferische omstandigheden, stroom- en koelingsvereisten en uitdagend onderhoud.
• De ontwikkeling van laserwapens dreigt een nieuwe wereldwijde wapenwedloop te ontketenen, die ingrijpende gevolgen kan hebben voor de internationale veiligheid en stabiliteit.

Dit roept echter ook enkele diepgaande vragen op over de aard van conflicten in de 21e eeuw en daarna. Zullen deze stille, onzichtbare lichtstralen een nieuw tijdperk inluiden van meer ‘humane’ oorlogsvoering, met minder nevenschade en minder burgerslachtoffers? Of zullen ze alleen maar olie op het vuur gooien in een toch al volatiel mondiaal landschap?