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

  • From: Henry Vanderbilt <hvanderbilt@xxxxxxxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Sat, 24 Oct 2020 10:54:50 -0700

Another interesting question: Is the solid lasing element fiber optic, or something else?

On 10/24/2020 12:57 AM, ken mason wrote:

"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 <mailto: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 <mailto: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
        <mailto: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>  
<mailto: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







Other related posts: