Twórcy serii o gwiezdnych wojnach nazwali tę broń „light saber”–  w wolnym tłumaczeniu „szabla świetlna”. Światło to promieniowanie z tzw. zakresu widzialnego, czyli barw, które zmieszane dają światło białe. Normalne światło ulega jednak rozproszeniu, np. jedynie 2  proc. energii żarówki zostaje zamienione na tzw. moc optyczną, czyli moc świecenia, reszta się zmarnuje. Inaczej jest w przypadku promieniowania laserowego, które charakteryzuje się wysoką gęstością optyczną wiązki (duża moc promieniowania skupiona na małej powierzchni). Czy dałoby się więc skonstruować miecz świetlny oparty na laserze?

Do szermierki niezdatne

– Problem ze skonstruowaniem miecza laserowego dotyczy co najmniej trzech zagadnień – twierdzi ekspert dr inż. Ryszard Piramidowicz z Politechniki Warszawskiej. Podstawową trudność stanowi brak możliwości wzajemnego oddziaływania dwóch wiązek świetlnych. Przedstawione w „Gwiezdnych wojnach” sceny szermierki na miecze świetlne są w świecie laserów nierealne – nie da się odbić jednej wiązki laserowej za pomocą drugiej. Następna kwestia to nieograniczony zasięg wiązki. Miecz świetlny (i każdy inny) powinien mieć ograniczoną długość, tymczasem wiązka światła generowana przez laser jest praktycznie nieograniczona, nie można wskazać punktu, w którym się kończy. Dodatkowo należy pamiętać, że wiązka laserowa jest w zasadzie niewidoczna dla obserwatora patrzącego na nią z boku. Owszem, możemy ją dostrzec w pewnych warunkach, np. wtedy gdy ulega rozproszeniu na pyłkach zawartych w powietrzu, cząsteczkach wody czy innych zanieczyszczeniach. Osobnym zagadnieniem jest kwestia koloru (czyli długości fali) wiązki miecza świetlnego – inne długości fali są dobrze pochłaniane przez drewno, inne przez metal, tkaninę, skórę czy wreszcie kości. Przecięcie ludzkich tkanek za pomocą lasera wymagałoby więc użycia kilku różnych wiązek laserowych.

Biała broń jest lepsza

– Małe lasery, używane jako wskaźniki laserowe, to urządzenia o mocy optycznej (mocy generowanej wiązki) około 10 miliwatów – kontynuuje ekspert. Zakładając, że sprawność energetyczna takiego lasera jest na poziomie 10–25 proc., do jego zasilenia potrzeba co najmniej 40–100 mW energii elektrycznej. 

W przypadku laserów o mocy optycznej rzędu kilkunastu kilowatów (czyli równej sumie mocy ponad miliona zwykłych wskaźników laserowych), zdolnych do przecinania stali, obecnie dostępne baterie, stosowane np. w laptopach, wystarczyłyby na generację światła laserowego zaledwie przez ułamek sekundy. I to tylko po warunkiem, że byłyby w stanie oddać całą swoją energię w ciągu tak krótkiego czasu! Taka konstrukcja wymagałaby dodatkowo układu chłodzenia, co zwiększa rozmiar i ciężar urządzenia. 

Układy zasilania laserów dużej mocy, np. układów do likwidacji rakiet balistycznych krótkiego zasięgu, mogą zajmować przestrzeń o rozmiarach sporej ciężarówki. Oznacza to, że pomimo iż jesteśmy w stanie wygenerować promieniowanie laserowe o gęstości mocy optycznej rzędu 10 terawatów na m kw. (10 milionów razy więcej niż gęstość promieniowania słonecznego padającego na Ziemię), to nie jesteśmy w stanie wyprodukować przenośnego karabinu laserowego ani miecza świetlnego!

– Wybierając kierunek studiów – mówi dr Piramidowicz – wyobrażałem sobie, że dowiem się, jak zbudować miecz świetlny. Teraz wiem, że taka broń, nawet jeśli zostanie skonstruowana, i tak raczej nie osiągnie skuteczności tradycyjnej broni białej. 

Pręt i plazma

To może nie należy upierać się przy wykorzystywaniu lasera? Przeglądam książkę „Fizyka rzeczy niemożliwych” Michio Kaku. Japoński naukowiec twierdzi, że broń wyglądającą jak miecz świetlny dałoby się zbudować – byłby to jednak miecz plazmowy. 

Plazma! Dla niewtajemniczonych jest to zjonizowany, a przez to wytwarzający promieniowanie gaz. Płomień świecy to nic innego jak zjonizowane powietrze! Plazmę można rozgrzać do tego stopnia, że będzie świecić w ciemności i przecinać stal! Plazma wymagałaby użycia teleskopowego ceramicznego pręta, wysuwającego się z rękojeści broni. Ten pręt musiałby wytwarzać pole magnetyczne utrzymujące obłok zjonizowanego gazu w pożądanym kształcie. Prócz tego pręt zapewniałby fizyczną podbudowę ostrza, tak że nie byłoby ono już przenikalne dla ostrza przeciwnika! Jednak koniec końców tak jak w przypadku lasera miecz taki wymagałby sporej energii do zasilania i dopóki nie dysponujemy małą baterią mogącą zastąpić ciężkie generatory, miecze plazmowe – choć fizycznie możliwe – nie staną się bojowym wyposażeniem współczesnych rycerzy.

Wychodzi więc na to, że sam miecz świetlny to za mało: potrzebna jest jeszcze moc.