[AR] Re: Liquid Lasers? was Re: Re: Hypersonics have finally arrived

  • From: ken mason <laserpro1234@xxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Sat, 24 Oct 2020 00:57:27 -0700

"Not clear if the coolant actually takes part in the lasing, or simply
doesn't interfere with it, though the latter seems implied."
If it were the former then it may be analogous to a dye laser so double
your pleasure, nothing wasted, sounds almost too good to be true.
I still need a diagram to see the configurations of all the components and
coolant paths.

K

On Fri, Oct 23, 2020 at 12:10 PM Henry Vanderbilt <
hvanderbilt@xxxxxxxxxxxxxx> wrote:


https://spectrum.ieee.org/tech-talk/aerospace/military/fiber-lasers-face-a-challenger-in-laser-weapons

And now a new contender for high-power defense apps - "liquid lasers".
General Atomics is working on them.  Per this article, these are apparently
solid-state lasers with liquid cooling passages through the lasing medium.
Coolant is carefully matched for refractive index with the solid medium,
and coolant flow is managed to avoid turbulence.  Not clear if the coolant
actually takes part in the lasing, or simply doesn't interfere with it,
though the latter seems implied.

Also mentioned that they're shooting for a ballpark couple hundred
kilowatts output for useful weapon applications, at lasing-device mass on
the order of 5 kg/kw output.  (A DARPA goal of 150kw output at 750kg mass
is mentioned for "a fighter jet", presumably a F-35.)

Also mentioned that apparently they can usefully combine the output of
multiple individual devices, which implies very good phase control.  Also
implied that the same is true of fiber optic lasers.  With limits (in both
cases?) on how many devices can be usefully combined.  Mike Griffin
Congressional testimony is mentioned in this regard.

They also mention "a high-density modular high-power lithium-ion battery
system able to store three megajoules of energy", presumably to allow
periods of high-power laser operation in between longer periods of charging
from lower-power continuous sources.  These might actually have rocketry
applications, for running pumps, depending.

Henry



On 10/15/2020 3:38 PM, Henry Vanderbilt wrote:

Bill,

I'm sure they're electrically-powered continuous-wave lasers that are
being reported on as in field-test in the tens of kilowatts power range.
If I was sure they were diode lasers however, I wouldn't have phrased that
part "I presume".  It's been a while since I followed the technology
closely.

I suspect Ken/Roxanna has it right; the technology involved is likely
fiber optic lasers.  Which on hasty reading-up, can be pumped with diode
emitters, so at least I'm not totally off base.

My understanding is that Free Electron Lasers are pulsed, not continuous
output.  And my impression is that while they're still being looked at for
defense apps, they're not the frontrunner these days.  To the extent one
can trust an impression of an inherently sensitive subject gained purely
from reports in the open press, of course.

Henry

On 10/15/2020 3:06 PM, William Claybaugh wrote:

Henry:

You sure those are diodes?  All the one’s I’ve seen were FEL’s.

Bill

On Thu, Oct 15, 2020 at 2:59 PM Henry Vanderbilt <
hvanderbilt@xxxxxxxxxxxxxx> wrote:

Apply a potential difference to a conductive material, and you'll get a
net migration of electrons along the potential direction.  "electric".

Oh, you wanted something more specific than that?  :-)  Current public
reports of tests and prototypes seem to cluster around what I presume are
diode lasers with continuous outputs in the tens of kilowatts range,
mounted with appropriate pointing and beam-forming on ships, aircraft, and
large ground vehicles.  Some stories give the impression that the customers
think another order of magnitude of reliable power output (in the hundreds
of kilowatts) will give them a useful area defense against targets heavier
than the small rockets/shells and small drones commonly mentioned as
current test targets.


Henry

On 10/15/2020 1:48 PM, roxanna Mason wrote:

electric lasers these days.
Elaborate on "electric"

Ken

On Thu, Oct 15, 2020 at 1:41 PM Henry Vanderbilt <
hvanderbilt@xxxxxxxxxxxxxx> wrote:

Utility in evading missile defenses aside, one thing to keep in mind is,
for certain targets - among them ships - payload fraction is less
important.  A hypersonic impact delivers TNT-equivalent energy for the
entire vehicle mass involved even with no actual warhead on board at around
Mach 9, and the equivalent energy of a 25%-of-vehicle mass TNT warhead at
Mach ~4.5.

Given that the main penetrating-defenses advantages seem to be
maneuvering beyond an interceptor's ability to follow, and operating in
atmosphere bands where the interceptor loses effectiveness, effective
anti-missile beam weapons will likely negate much of those advantages and
largely obsolete expensive hypersonics.  Which may well explain why USN
(and USAF) seems very interested in electric lasers these days.

Henry

On 10/15/2020 2:23 AM, George Herbert wrote:

OT...

It’s not much of a secret I do missiles and nuclear proliferation research 
and analysis including threat systems analysis as a side job.

There are a few things you can do with hypersonic weapons.  You can 
approach targets in the inconvenient altitude and speed band where there’s 
too little lift for normal fins and too much for unstreamlined 
exoatmospheric interceptors.  Midcourse defense gets very difficult... You 
can change direction in hypersonic flight, allowing flightpaths avoiding 
defenses or attacking simultaneously from different directions, 
complicating defenses.  Under some circumstances they can use trajectory 
changes in target approach to maneuver out of interceptor engagement 
envelopes after interceptor burnout.  Against rapidly maneuvering targets 
there is a better target volume capability.  Under some circumstances the 
range is longer than a smaller ballistic trajectory Maneuvering Reentry 
Vehicle can do.

They are much more expensive and harder to do than maneuvering ballistic 
RVs.  They can’t carry effective decoys, IR sensors see them thousands of 
kilometers away, and avoiding defenses has to be done essentially blind 
because they can’t credibly detect incoming interceptors with onboard 
sensors.

The payload fraction of ballistic RVs is about 0.5, of maneuvering RVs 
0.3-0.4, of hypersonic glide weapons 0.2 or less and Hypersonic cruise 
weapons 0.1 or so.  For the same payload they’re tremendously larger 
missiles to start with, with corresponding ship, aircraft, submarine, 
truck, or silo capacity issues.

They make better sense as Chinese antiship Missiles than as US prompt 
conventional strike missiles.  The countries don’t have analogous needs.


-george


Sent from my iPhone


On Oct 14, 2020, at 10:19 PM, Troy Prideaux <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx> 
<troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx> wrote:



attracted a lot of attention and hype but had no military value

whatsoever.

(For the sponsoring nation, that is -- it had considerable value to their

enemies,

since it pulled desperately-scarce resources away from things that *did*

have

real military value.)  The recent hypersonics hype smells much the same to
me...

Henry

I guess the difference now is the "enemy/ies" are all on the same hypersonic
bandwagon.

Troy








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