El láser en el campo de batalla

Orígenes, usos, estado del arte y posibilidades futuras

El USS Portland (LPD-27) probando un arma láser contra un dron
El USS Portland (LPD-27) probando un arma láser contra un dron. Fuente - US Navy.

La historia del uso del láser en el campo de batalla está llena de sinsabores y de esperanzas nunca del todo cumplidas. Sin embargo, esta tecnología ha seguido desarrollándose hasta convertirse en un elemento indispensable de cara al funcionamiento de múltiples sistemas. Más allá de los usos indirectos, su empleo como arma también se ha beneficiado, en los últimos años, de notables avances, lo que acerca cada vez más el empleo real del láser en el campo de batalla a lo que la ciencia ficción y la imaginación de escritores y guionistas prometían. A lo largo de este extenso artículo explicamos no solo los principios que se esconden tras su funcionamiento, sino también las distintas aplicaciones, la evolución, el estado del arte y las posibilidades futuras de la tecnología láser tanto como elemento clave de sensores o sistemas de comunicaciones, como en forma de arma.

Uno de los inventos, basados en la física cuántica, más utilizados en el mundo militar es el láser. Esta palabra es un acrónimo que esconde Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. En español, Amplificación de Luz a partir de la Emisión Estimulada de Radiación.

En líneas generales, se trata de un dispositivo que emite luz a partir de un proceso de amplificación óptica basado en la emisión estimulada de radiación electromagnética. Aunque es un tema que recuerda al séptimo arte [1], se procurará tratar el asunto con la mayor rigurosidad y simplicidad posible.

Entrando en materia, la gran ventaja del láser con respecto a otras fuentes de luz es la coherencia. Un haz láser es coherente espacial y temporalmente. La coherencia espacial se debe a que la luz procede de una única fuente, lo que permite que dicho haz pueda ser perfectamente focalizado en un punto [2]. Mientras que la coherencia temporal se traduce en que el espectro de frecuencias de la luz emitida es muy estrecho [3]. Esto hace que los láseres sean de colores concretos, es decir, monocromáticos. Ya que cada color está asociado a una longitud de onda determinada del espectro visible [4]. Por ejemplo, el azul se corresponde con una longitud de onda de 480 nm, el verde con 532 nm o el rojo con 650 nm. Evidentemente, hay otros láseres que no son visibles, pues caen fuera del espectro visible -para el ojo humano- como los ultravioletas (UV) o infrarrojos (IR). Esto hace que sean más peligrosos y complejos a la hora de manipularlos (por ejemplo, alinearlos) por dicho motivo.

Sin duda, no es posible realizar una introducción histórica del láser sin hablar de uno de los fundadores de la física cuántica, Albert Einstein. En 1917, estableció los fundamentos teóricos del láser y del máser (mismo concepto pero con ondas de microondas) en su artículo Zur Quantentheorie der Strahlung (En español, Sobre la teoría cuántica de la radiación) [5, 6].

De estos dos dispositivos -láser y máser-, el primero en desarrollarse fue el máser. Sus inventores, Charles H Townes, Nikolay Basov y Aleksandr Prokhorov compartieron el Nobel de Física en 1964 por este invento [7]. A colación de la habitual presencia de rusos me gustaría hacer un pequeño inciso personal:

Recuerdo que hace no mucho, en una conversación con físicos de cierta universidad andaluza sobre los primeros congresos después de la caída del Muro de Berlín, uno de ellos contaba como anécdota que no era raro que al final de cualquier comunicación, un ruso levantase la mano y dijese: “eso también lo he estudiado yo”.

Por su parte, el primer láser fue construido por Theodore Maiman en los laboratorios de investigación de Hughes, tomando como base el trabajo teórico de Charles H Townes y Arthur Leonard Schawlow [5].

De ahí hasta la actualidad, se han desarrollado sistemas láser de innumerables tipos y clases. A pesar de que inicialmente fueron considerados como una solución en busca de un problema, pronto se descubrió el enorme potencial que ofrecía -y ofrece- dicha tecnología, desde aplicaciones en defensa hasta medicina pasando por biología [8]. Algunas siguen pareciendo tremendamente futuristas como las pinzas ópticas o las armas de energía dirigida; a pesar de que la primera ya sea una tecnología completamente madura.

En este artículo, se pondrá el foco en las aplicaciones militares. Para ello, se dividirá entre usos indirectos y directos. Se considera uso indirecto cuando un rayo láser asiste al vector de ataque (por ejemplo, guiado de munición de precisión) y uso directo cuando el haz láser es el arma en sí (por ejemplo, armas de energía dirigida).

Se empezará con el uso indirecto, ya que es el más extendido y maduro. Dentro de esta categoría entran, entre otros equipos: telémetro, mira, iluminador, designador, sistemas de detección y seguimiento basados en láser, y sistemas de comunicaciones ópticas.

Distintos tipos de luz
(Izquierda) Luz incoherente (tanto espacial como temporalmente, ya que no procede de una fuente puntual y la luz emitida no tiene una única longitud de onda). En el centro, se puede observar luz espacialmente coherente, al surgir de un único punto, pero temporalmente incoherente y, al aplicar un filtro de longitud de onda, resulta luz coherente espacial y temporalmente, es decir, con los atributos del láser [2].

Uso indirecto del láser en el campo de batalla

En primer lugar se comenzará con el telémetro láser. Suele emplearse en armas ligeras (fusiles de asalto) y en las bolas fotónicas tipo FLIR montadas en diferentes plataformas. Su función viene definida por su nombre: miden la distancia existente entre el dispositivo y el objetivo.

Entrando un poco más en detalle, es la forma más simple de un radar láser. Mide la distancia al objeto a partir del tiempo de vuelo, gracias a que la velocidad de la luz es conocida. El uso de pequeños pulsos para medir distancias fue propuesto por el físico ruso Nikolaevich Lebedev en el siglo XIX [9, 10]. A pesar de ello, la primera medición no se efectuó hasta 1936, dando como resultado una medición de 3,5 km con una precisión de 2 a 3 m [9].  

Ilustración 2: Iluminador y mira AN/PEQ-15 montado en el lateral de una carabina M4

Iluminador y mira AN/PEQ-15 montado en el lateral de una carabina M4. Fuente: L3Harris.

Seguidamente, se procede con la mira y el iluminador. Estos equipos son prácticamente iguales. Para explicarlo mejor se tomará un ejemplo conocido: el AN/PEQ-15 de L3 Harris, también denominado Advanced Target Pointer Illuminator Aiming Laser (ATPIAL) [11]. Este sistema cuenta con tres láseres. Dos miras láser, una en el visible y otra en el infrarrojo, y un iluminador infrarrojo. La mira en el visible trabaja a 635 nm con una potencia máxima de 5 mW, mientras que la infrarroja funciona a 835 nm ofreciendo una potencia baja de salida de 700 µW y alta de 27,5 W. Por último, el iluminador trabaja en la misma longitud de onda que la mira infrarroja desarrollando una potencia baja de 3,5 mW y una alta de 45 mW. La diferencia entre la mira y el iluminador reside en el ancho del haz. En la mira, el rayo es mucho más fino.

La mira láser visible permite ver a donde se está apuntando con el ojo desnudo, mientras que para poder observar lo que se está apuntando o alumbrando con la mira o iluminador infrarrojos es necesario portar dispositivos de visión adecuados [12], como los de visión nocturna, ya que dicha luz cae fuera del espectro visible.

Sistemas láser similares se pueden emplear como aturdidores o cegadores, también conocidos como dazzlers [13]. Se caracterizan por ser no letales, por lo que la potencia de emisión es reducida y el haz suele estar poco focalizado. De esta manera, la densidad de potencia es baja.

Soldado estadounidense haciendo uso de un iluminador y una mira láser. Nótese que el ancho del haz del iluminador es mucho más grande que el de la mira láser
Soldado estadounidense haciendo uso de un iluminador y una mira láser. Nótese que el ancho del haz del iluminador es mucho más grande que el de la mira láser. Fuente: American Special Ops.

Mientras que los iluminadores y las miras están pensados para que otros operadores vean, es decir, personas humanas; cuando se trata de que otros sistemas sean capaces de detectar esa emisión láser, se trabaja con designadores láser [14].

Los designadores (Laser Target Designator, LTD) son láseres pulsados de alta potencia. Un láser pulsado es un haz cuya emisión de luz no es continua, sino discreta -a trozos-. Es decir, como si se tuviese una linterna y, de manera cíclica, se apagase y encendiese o se tapase y destapase el foco de luz. Esta emisión pulsada permite codificarla a través de la frecuencia de repetición de los pulsos (pulse repetition frequency, PRF codes) [15]. Dichos códigos están estandarizados en la norma STANAG 3733 Laser PRF used for Target Designation and Weapon Guidance.

Soldado estadounidense opera con el designador y telémetro láser AN/PED-1 Lightweight Target Designator Rangefinder.
Soldado estadounidense opera con el designador y telémetro láser AN/PED-1 Lightweight Target Designator Rangefinder. El Ejército Popular de Liberación (中国人民解放军, PLA Army) cuenta con un sistema similar [16]. Fuente: Military.com.

Actualmente, estos sistemas se encuentran en los contenedores de selección de objetivos, conocidos en inglés como targeting pod [17]; en las bolas fotónicas tipo FLIR y también en dispositivos portátiles como el Miniature Laser Designator (MLD) de L3 Harris. Este último ofrece anchos de pulso de 16 ns emitiendo a 1064 nm y ofreciendo una energía de salida de 30 a 80 mJ. La divergencia del haz es inferior a los 300 µrad. Por comparar, la divergencia de los haces del AN/PEQ-15 está en el orden de los milirradianes.  

Contenedor de designación de objetivos Sniper ATP de Lockheed Martin montado en una estación subalar de un Fairchild Republic A-10C con base en Davis Monthan. Fuente: USAF / Senior Airman Noah Johnson.
Contenedor de designación de objetivos Sniper ATP de Lockheed Martin montado en una estación subalar de un Fairchild Republic A-10C con base en Davis Monthan. Fuente: USAF / Senior Airman Noah Johnson.

El objetivo de estos dispositivos, como su propio nombre indica, es designar. Esta operación se puede hacer, principalmente, de dos maneras. La primera, un avión sobrevuela la zona a batir, designa un objetivo con el láser del contenedor, y lanza la munición de precisión. En el segundo caso, en lugar de efectuarlo con el láser del avión, se realiza con un designador ubicado en el terreno y controlado por un equipo de apoyo (Joint Terminal Attack Controller, JTAC, por ejemplo) [18, 19]. Así, el avión podría detectar la emisión del láser mediante un Laser Spot Tracker (detecta y sigue el punto designado por un tercero), comprobar que el objetivo marcado entra dentro de la envolvente de vuelo de la bomba y lanzarla. O, en el caso de que no disponga del targeting pod, podría lanzar la munición directamente y que la bomba se auxiliase en la emisión del equipo de tierra.  

Ejemplo de lanzamiento de una bomba guiada por láser. En este caso, el avión que designa el objetivo es distinto del que la lanza. Fuente: RealAirPower.
Ejemplo de lanzamiento de una bomba guiada por láser. En este caso, el avión que designa el objetivo es distinto del que la lanza. Fuente: RealAirPower.

Dichas municiones de precisión son bombas guiadas por láser. Las más conocidas son las Paveway, desarrolladas por Raytheon [20] e introducidas en 1968 [9]. Están compuestas por una bomba tonta de la mítica serie Mk80 y un kit de guiado. Dicho kit contiene un buscador láser y unas superficies de vuelo que se encargan de dirigir la bomba hacia el punto previsto de impacto, así como de otorgarle una cierta capacidad de planeo, aumentando el alcance. Debido a que el láser se ve afectado por las condiciones climáticas [21], en los últimos años se ha desarrollado una variante, denominada Paveway IV, que, además del láser dispone de guiado GPS/INS [22].

Partes de una bomba guiada por láser. En la zona superior, el esquema de una GBU-12/16 y en la inferior, una GBU-10. Fuente: VRSimulations.
Partes de una bomba guiada por láser. En la zona superior, el esquema de una GBU-12/16 y en la inferior, una GBU-10. Fuente: VRSimulations.

El otro tipo de guiado más popular es el guiado por GPS/INS, que dio lugar a la familia JDAM (Joint Direct Attack Munition) [23]. Curiosamente, en los últimos años, para ampliar las capacidades de este tipo de munición se decidió incluir una segunda guía láser, dando lugar a las conocidas como LJDAM (Laser Joint Direct Attack Munition) [24].

Para poder evitar este tipo de ataques, es necesario contar con alertadores láser, conocidos en inglés como Laser Warning Receiver. Uno de ellos es el que monta el Eurocopter EC-665 Tigre HAD, el ALTAS-2Q de la firma alemana Hensoldt [25]. En caso de no contar con estos aparatos, es considerablemente difícil detectar el haz láser pues, como ya se ha mencionado, la emisión es pulsada y, por si fuera poco, en algunos dispositivos de visión nocturna la longitud de onda de 1064 nm no entra dentro de la banda de trabajo [26].

Una vez explicados el telémetro, la mira, el iluminador y el designador láser se procede con el LIDAR (Laser Imaging Detection and Ranging) [27]. Su funcionamiento es similar al radar, pero en banda óptica y aprovechando los beneficios del láser, pues ambos equipos emiten radiación electromagnética, pero en diferentes espectros y la tecnología radar no ofrece las ventajas de la coherencia. El desarrollo del LIDAR, también conocido como radar láser, comenzó en los años 60, poco después de la invención del láser [9].

Aprovechando la mención del LIDAR, existe otra técnica conocida como VIDAR (Visual Detection and Ranging) [28] que utiliza únicamente la luz recopilada por varios sensores para seguir objetos. Efectuando una analogía con el radar, el LIDAR sería activo, mientras que el VIDAR sería pasivo.

Espectro electromagnético de absorción del agua líquida. Nótese que en la región entre el azul y el verde existe un mínimo. Fuente: Wikipedia.
Espectro electromagnético de absorción del agua líquida. Nótese que en la región entre el azul y el verde existe un mínimo. Fuente: Wikipedia.

Las aplicaciones del LIDAR son numerosas: agricultura, aeroespacial y defensa, automoción, aeronáutica, batimetría, etcétera [27]. Poniendo el foco en la última, la batimetría es una de las profesiones más antiguas. Tiene como fin medir la profundidad de la mar. Su utilidad es evidente: comprobar que la navegación es segura para los barcos que transitan por unas determinadas aguas [29]. Para ello, a lo largo de los años se han empleado diferentes técnicas. Las más recientes son acústicas, radar y ópticas.

Con respecto a estas últimas, se utilizan láseres entre el verde y el azul para penetrar el agua [30, 31, 32], pues es la región del espectro electromagnético con menor absorbancia (dependiendo de la longitud de onda, el agua absorbe más o menos luz como se puede ver en la Ilustración 8). El primer experimento con esta tecnología se llevó a cabo en 1969 [30] y se han alcanzado detecciones a profundidades de 200 m durante el programa estadounidense ALMDS (Airborne Laser Mine Detection System), cuyo objetivo es la detección de minas [33, 34]. A pesar de los avances, sigue presentando limitaciones. Principalmente, la turbidez del agua y la presencia de nubes en la atmósfera afectan de manera considerable a la eficacia de estos sistemas [30, 31, 33].  

Levantamiento topo-batimétrico efectuado con el Leica Chiroptera 4X. A la derecha dos pantallazos del sistema Leica OC60 que permite visualizar los objetos detectados en casi tiempo real durante el vuelo. Fuente: Leica Geosystems.
Levantamiento topo-batimétrico efectuado con el Leica Chiroptera 4X. A la derecha dos pantallazos del sistema Leica OC60 que permite visualizar los objetos detectados en casi tiempo real durante el vuelo. Fuente: Leica Geosystems.

Un ejemplo comercial de esta tecnología es el sistema Leica Geosystems Chiroptera 5 cuyo láser batimétrico trabaja a 515 nm [35]. Cuenta también con un láser topográfico a 1064 nm. De esta forma, con el láser verde se efectúa el levantamiento del fondo marino, mientras que con el infrarrojo se consigue el levantamiento en tierra firme. Un modelo similar a este producto, el Chiroptera 4X, se ha instalado en los dos últimos C-295 MSA (Maritime Surveillance Aircraft) entregados el año pasado al Irish Air Corps [36].

Aunque no es el sistema más adecuado para cazar submarinos, pues al igual que  los sistemas de sonar de barrido lateral o de apertura sintética [37, 38], empleados también para realizar trabajos de batimetría, no son efectivos para guerra antisubmarina salvo que el submarino se desplace a muy poca velocidad o se encuentre apoyado en el fondo [39, 40]; la Agencia de Investigación para Defensa de Suecia promovió en los años 80 el desarrollo de un LIDAR para contrarrestar la presencia de los submarinos soviéticos en la zona [41]. El incidente más famoso fue el Whiskey on the Rocks, cuando el submarino U137 quedó varado en Karlskrona en 1981. Los sistemas desarrollados entraron en servicio en los años 90 con la marina de guerra sueca. Actualmente, sigue sin ser un método muy utilizado [33].   

Imagen captada mediante sonar 3D. Muestra, en el centro, al submarino de la Marina del Perú BAP Pisagua, de la clase Type 209/1200
Imagen captada mediante sonar 3D. Muestra, en el centro, al submarino de la Marina del Perú BAP Pisagua, de la clase Type 209/1200. El levantamiento se efectuó con los sistemas del buque auxiliar BAP Carrasco durante un ejercicio de salvamento y rescate. En este ejercicio, desarrollado durante las maniobras antisubmarinas SIFOREX XIII-2023, el objetivo era la búsqueda y localización de un submarino perdido. Fuente: Marina de Guerra del Perú.

Del mismo modo, también hubo otros proyectos empleando el láser que podrían ser aplicables a ASW, como el trabajo publicado por Puschell et al en 1992 en el que se explora la posibilidad de efectuar comunicaciones láser entre un avión y un submarino. En este caso, se empleaba un láser verde para emitir y un láser azul para recibir [42]. Dicho proyecto fue una colaboración entre la DARPA y la firma Tittan Corporation.

En los últimos años, con la intención de solventar los problemas mencionados de las técnicas basadas únicamente en láser, se ha presentado una nueva línea de investigación que propone el uso del efecto optoacústico o fotoacústico para transmitir de manera más eficiente a través de la interfaz agua-aire.

La primera referencia acerca de la aplicación de este efecto data de 2004. Se trata del trabajo publicado en tres artículos (uno por año hasta 2006) por dos miembros del Centro de Guerra Submarina (Naval Undersea Warfare Center) de la USN [43, 44, 45]. Cinco años más tarde, otro grupo de investigación, en este caso de Australia, propusieron un sistema similar bautizado como Opto-acoustic underwater remote sensing (OAURS) [46]. El objetivo de los estadounidenses era definir un método de comunicación y/o alerta entre medios aéreos y submarinos, mientras que el de los australianos era proponer una nueva técnica para la batimetría en agua turbia donde los métodos ópticos convencionales carecen de efectividad.

Estos proyectos recurren a un láser para excitar la superficie del agua y suscitar la generación de una onda acústica que se propague por el líquido hasta encontrar un objeto o el fondo marino que provoque un eco que vuelva hacia la superficie. Dicho eco desencadena una alteración en el agua que se puede detectar con otro láser, como en los casos anteriores, o con un radar de onda milimétrica [47].  

Concepto de funcionamiento del proyecto propuesto por el grupo del investigador Arbabian
Concepto de funcionamiento del proyecto propuesto por el grupo del investigador Arbabian. Nótese cómo al incidir el haz láser sobre la superficie del agua, y gracias al efecto fotoacústico, se genera una onda acústica que rebota en el objeto y vuelve hacia el vehículo aéreo que la analiza a partir de la señal captada por los transductores de ultrasonidos. Fuente: [48].

Recientemente, el equipo de Amin Arbabian, publicó un nuevo sistema basado en el mencionado efecto [48]. Sin embargo, en este caso la novedad es que la onda acústica se genera de tal manera que el eco es capaz de regresar a la superficie y transmitirse a través de la interfaz hacia el emisor del láser que, en sus cercanías, cuenta con receptores de ultrasonidos (Transductores Ultrasónicos Capacitivos Micromecanizados, CMUTs) encargados de analizar el eco. Este proyecto persigue un objetivo similar al anterior, obtener imágenes del lecho de manera remota y rápida.

Otra de las alternativas para resolver dicha interfaz, consiste en modificar activamente el láser dependiendo de la superficie del agua. Para ello, es necesario contar con una serie de dispositivos de ultrasonidos encargados de monitorizar dicha superficie. Esta fantástica propuesta, conocida como AmphiLight, fue presentada por el grupo de Xia Zhou en el 17º Simposio USENIX sobre el Diseño e Implementación de Sistemas en Red (NSDI ’20) [49]. El objetivo fundamental del proyecto es la comunicación entre vehículos aéreos y submarinos, ambos remotamente tripulados.

Aunque ninguna de estas propuestas tiene como objetivo inicial la guerra antisubmarina, es posible que en un futuro se postulen como nuevas soluciones si progresan de manera adecuada [33, 34]. El más maduro sería el del grupo de Arbabian y, a pesar de ello, los experimentos presentados tan sólo contemplan entornos relativamente favorables, por lo que todavía queda para ver un sistema de estas características en servicio, sin entrar a discutir si es capaz o no de funcionar en condiciones de mar y viento más realistas [34].

Por último, cabe mencionar el proyecto POWER (Persistent Optical Wireless Energy Relay) diseñado por la DARPA [50]. Raytheon se adjudicó el contrato para desarrollarlo [51]. A diferencia de los anteriormente mencionados, pensados para comunicaciones o mediciones, este da un paso más allá, al plantearse como objetivo transportar energía, sirviéndose de un enlace óptico, a regiones remotas. La meta del proyecto es entregar 10 kW de energía (that aims to deliver 10 kilowatts of optical energy) a un receptor que se encuentra a 200 km del láser fuente.

Asimismo, el US Army sacó recientemente a concurso, a través de un programa Small Business Technology Transfer (STTR), el proyecto denominado Laser Power Beaming to Sustain Small UAVs cuyo objetivo es desarrollar un sistema capaz de transmitir energía a un vehículo aéreo remotamente tripulado pequeño (small Unmanned Aerial System) del Grupo 1 y así aumentar su tiempo de vuelo. Según la propia solicitud, las necesidades son relativamente pequeñas, tanto es así que se cree que el sUAS podría operar de manera indefinida con tan solo 200 W [52].

Concepto de funcionamiento del proyecto POWER de DARPA. Nótese cómo los drones portan espejos capaces de redireccionar según sea necesario el haz óptico transmisor de energía
Concepto de funcionamiento del proyecto POWER de DARPA. Nótese cómo los drones portan espejos capaces de redireccionar según sea necesario el haz óptico transmisor de energía. Fuente: DARPA.

Uso directo del láser en el campo de batalla

Con respecto al uso directo, principalmente se plantea como un sistema defensivo. En la mayoría de los casos, contra misiles o contra drones. Estos últimos están proliferando de manera importante en el campo de batalla, tal y como se ha visto en Ucrania y en otros conflictos anteriores.

Así, se está trabajando en sistemas terrestres para defensa aérea de corto alcance (Short Range Air Defense, SHORAD) y de medio a largo alcance (High to Medium Air Defense, HIMAD). Los sistemas láser son ideales pues son relativamente baratos si se compara con los misiles interceptores [53, 54, 55], son efectivos y además, salvo que el sistema sea eliminado, ofrece infinitos disparos.

No obstante, presenta inconvenientes como la potencia instantánea entregable, la capacidad de almacenamiento de energía de la plataforma [55] y la complejidad de su mantenimiento en ubicaciones remotas [56, 57]. Además de otros problemas propios del ambiente de trabajo. Los sistemas terrestres se podrán ver afectados por el barro, el polvo y las posibles vibraciones durante el transporte. Mientras que los navales por la sal y el trabajo en entornos de elevada humedad. Los aéreos deberán estar confinados en recintos pequeños y, también, soportar vibraciones. Sin olvidar sus demandantes requisitos de generación de potencia y refrigeración in situ [58].

Imagen explicativa de la arquitectura de combinación espectral de haces
Imagen explicativa de la arquitectura de combinación espectral de haces. Nótese cómo cada una de las fibras porta un láser de distinta longitud de onda. Los láseres son focalizados en una rejilla de difracción (diffraction grating) mediante un espejo (transform mirror), que es la encargada de enviar el haz de salida al director de haz (to beam director, no mostrado). La combinación de los haces láser se produce en espacio libre (Beam Combiner). En la subimagen de la derecha se puede observar el perfil transversal del haz láser. Fuente: [58]

Por eso, para sistemas terrestres se suele preferir láseres de fibra, más robustos, y emplear la arquitectura de combinación espectral de haces (spectral beam combination [59]) que permite generar un haz muy potente a partir de varios láseres de fibra de diferentes longitudes de onda (este haz laser carecería de coherencia temporal al estar compuesto por varias longitudes de onda). Por ejemplo, Lockheed Martin anunció en la Conferencia sobre Láseres y Electro-óptica de 2017 que la combinación espectral de haces de 96 láseres de fibra, cada uno emitiendo 300 W, podría generar 30 kW [58, 60].  

Estos láseres de alta potencia también sufren de algunos fenómenos no deseados. Uno de ellos es el conocido como thermal blooming [61, 62]. Aunque la absorbancia del aire en el espectro de longitudes de onda de trabajo sea reducida, puede que la presencia de micropartículas en el aire o efectos no lineales originen un calentamiento del aire en alguna zona del haz láser. Esto produce un cambio de índice de refracción en la zona, provocando que el láser se desenfoque o cambie de trayectoria (este efecto también se conoce como lente térmica, en inglés, thermal lens). Algunas soluciones abogan por emplear óptica adaptativa (empleo de espejos deformables en tiempo real) [63]. 

Prototipo sobre vehículo Stryker con el sistema DE M-SHORAD. Nótese el mástil con el radar multimisión Ku720
Prototipo sobre vehículo Stryker con el sistema DE M-SHORAD. Nótese el mástil con el radar multimisión Ku720 (trabaja en banda Ku), a su derecha el láser de alta energía (con cubierta retráctil) y el sistema electroóptico de seguimiento y adquisición de objetivos (desde esta perspectiva no se aprecian las aperturas ópticas). Además, adviértase el enorme tamaño de los intercambiadores de calor colocados en el lateral del vehículo. Fuente: Raytheon.

Con respecto a sistemas láser terrestres para defensa aérea cercana, un ejemplo es el DE M-SHORAD (Directed Energy Maneuver Short Range Air Defense), también conocido como Guardian [64]. Se trata de un sistema montado sobre un vehículo Stryker del US Army, capaz de desarrollar una potencia de 50 kW. Puede eliminar aeronaves de ala fija tripuladas o remotamente tripuladas (clases 1-3), de ala rotatoria o misiles [57, 65]. Ya en 2022 demostró sus habilidades derribando morteros de 60 mm [66]. Cuenta con un sistema de generación de energía e intercambiador de calor para recargar las baterías y disipar el calor, respectivamente.

El encargado de integrar el sistema láser en el vehículo es Kord Technologies Inc. En septiembre de 2023 se entregaron cuatro prototipos al 4th Battalion, 60th Air Defense Artillery Regiment en Fort Sill (Kentucky) [67] y se espera recibir otros cuatro en 2024 [66]. Los cuatro prototipos entregados en 2023 fueron enviados el pasado mes de febrero a Oriente Próximo para efectuar ensayos y comprobar su comportamiento sobre el terreno. Es un lugar ideal, pues las tormentas de arena pueden comprometer la efectividad del sistema láser [57].

Dicho sistema se encuadra en el programa MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), que está siendo gestionado por la oficina Army Rapid Capabilities and Critical Technologies Office (RCCTO) [65] y aprovecha lo aprendido en el programa MEHEL 2.0 (Mobile Experimental High Energy Laser) [68].  

Hoja de ruta del Departamento de Defensa de Estados Unidos para el desarrollo de Sistemas de Energía Dirigida
Hoja de ruta del Departamento de Defensa de Estados Unidos para el desarrollo de Sistemas de Energía Dirigida. Fuente: [69]

Además de este proyecto, el año pasado el US Army firmó con el gigante Lockheed Martin el desarrollo del láser militar estadounidense más potente hasta la fecha. Se conoce como Valkirie y se concebirá a través del programa Indirect Fire Protection Cability-High Energy Laser (IFPC-HEL). Se espera que sea capaz de generar 300 kW de potencia y proporcionar un escudo a los soldados frente a vehículos aéreos remotamente tripulados, municiones y misiles de crucero [64]. Lockheed Martin deberá entregar dos prototipos con opción a otros dos más [70].

La firma estadounidense construyó el demostrador High Energy Laser Tactical Vehicle Demostrator (HEL-TVD) y desarrolló la iniciativa High Energy Laser Scaling Initiative (HELSI) [70]. El primer proyecto, HEL-TVD, está siendo gestionado por el US Army Space and Missile Defense Command [71], mientras que el segundo por la oficina Office of the Under Secretary of Defense for Research & Engineering [72]. Por último, aunque la arquitectura de estos sistemas sea clasificada, es bastante probable que en dicho prototipo y en su predecesor, el HELMTT (HEL Mobile Test Truck) [68], se emplee la combinación espectral de haces mencionada [60].

Asimismo, la oficina RCCTO del US Army otorgó el año pasado a la empresa BlueHalo un contrato para desarrollar un prototipo del sistema láser Army Multi-Purpose High-Energy Laser (AMP-HEL) con una potencia de 20 kW [73]. El sistema irá montado en los Infantry Squad Vehicle (ISV) y está pensado para contrarrestar la amenaza de drones de los grupos 1 y 2 [74].

La división británica de Raytheon está trabajando en un sistema láser terrestre C-UAS (Counter-Unmanned Aerial Systems) con una potencia de 15 kW. Forma parte del programa Land Demonstrator y está previsto que se instale en un vehículo blindado Wolfhound [75]. La USAF ha recibido cuatro ejemplares de un sistema similar denominado H4 y con una potencia de 10 kW [76].

Una vez expuestos los principales programas terrestres estadounidenses, se pasará a los israelíes. Quizá uno de los sistemas de defensa antiaérea más conocidos sea el Iron Dome. Su efectividad, a pesar de los cada vez más numerosos ataques desde Gaza [77], es muy alta [78]. No obstante, es necesario pensar en otras soluciones, pues el coste de los misiles es considerable. El precio de un interceptor Tamir oscila entre los 40.000 y los 100.000 dólares [79]. Por estos motivos, Rafael y distintos organismos militares israelíes están trabajando en el desarrollo de un sistema similar basado en un láser de estado sólido capaz de disparar con una potencia de entre 100 y 150 kW. Se desconoce su estatus operacional [79, 80]. Además del Iron Dome, Rafael ofrece un sistema de menor potencia, de unos 10 kW [68], diseñado para eliminar vehículos aéreos remotamente tripulados y ofertado comercialmente como Drone Dome [81].  

Por su parte, en Europa, la firma alemana Rheinmetall efectuó en 2022 pruebas para un sistema C-UAS. El demostrador tecnológico, pensado para ir montado sobre un vehículo Boxer, ofrece una potencia de 10 kW, a partir de la combinación espectral de cinco haces de 2 kW cada uno [82]. Asimismo, la empresa ofrece una variante láser derivada del conocido montaje Skynex de 35 mm [68, 83], denominado Skynex HEL, que cuenta con un láser de 30 kW. Según la propia compañía, un láser de 20 kW podría neutralizar ópticas a distancias de entre 5 y 10 km, dañar drones o aviones a 2-3 km o neutralizar cajas de munición hasta 1-2 km. Sin embargo, para detonar un mortero en vuelo, sería necesario, al menos, un láser de 100 kW [68].

Sistema láser Peresvet
Sistema láser Peresvet. Fuente: Wikipedia.

Al otro lado de la frontera, la Federación Rusa anunció en 2018 la introducción en servicio de un sistema láser terrestre portátil conocido como Peresvet [84]. Aunque se desconocen los detalles, se cree que es capaz de confrontar la amenaza de los vehículos aéreos no tripulados y quizá, incluso, pueda derribar misiles, aeronaves de ala fija y servir como arma anti-satélite (ASAT) para enmascarar los movimientos de los misiles estratégicos [85]. Según el viceministro de defensa ruso, el sistema lleva en funcionamiento desde 2017 y emplea una pequeña fuente de energía nuclear [84]. En 2019, Shoigu aseguró que había sido desplegado en cinco divisiones de misiles estratégicos. Se espera que en esta década la Federación Rusa introduzca en servicio sistemas láser más potentes [85].

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