Laser unter Wasser

[EA-Loyalist]

Ein Freund von mir schreibt gerade an einer Kurzgeschichte über futuristische U-Boote. Darin kommen Laser sowohl für die Kommunkation als auch als Waffe vor. Daher wollte ich nun mal die physikalische Seite abklären.

Kurz: wie verhalten sich Laserstrahlen unter Wasser? Welches Laserlicht hätte die höchste Reichweite?

Der Einsatz von Lasern ist unter Wasser offensichtlich machbar, denn es gibt Taucher-Pointer und sogar ein Proejkt für U-Laser-Schweißen ( Laserschneiden unter Wasser | Laser Zentrum Hannover e.V. ).

Die Frage nach der Reichweite bleibt aber bestehen. Elektromagnetische Emissionen werden bekanntermaßen von Wasser stark beeinträchtigt, deshalb wirkt das RADAR auch unter Wasser nicht. Selbst langwellige Funkwellen durchdringen nur die obere Wasserschicht, um zu kommunizieren haben U-Boote oftmals Funkbojen, welche sie aufsteigen lassen können.

Ich persönlich würde vermuten, dass ein Laser, im klarem Wasser und mit ausreichend Power, vielleicht einige hundert Meter Reichweite hätte, was für eine Art der Schiff-zu-Schiff-Kommunikation ausreichend wäre.

[Spocky]

Einige Hundert Meter kann ich mir nicht vorstellen. Normalerweise werden sämtliche Wellenlängen nach spätestens wenigen 10er Metern verschluckt. Laserwaffen unter Wasser dürften also nicht sehr effektiv sein. Da soll dein Freund besser Torpedos mit Superkavitationseffekt verwenden
Superkavitation ? Wikipedia

[Liopleurodon]

Ich persönlich würde vermuten, dass ein Laser, im klarem Wasser und mit ausreichend Power, vielleicht einige hundert Meter Reichweite hätte, was für eine Art der Schiff-zu-Schiff-Kommunikation ausreichend wäre.

Das Problem besteht darin, dass Wasser das Laserlicht absorbiert und als Waffe eingesetzt müsste man schon erhebliche Energiemengen aufwenden, um auf größere Entfernungen noch Schaden erzeugen zu können. Solch ein Laser würde das Wasser um sich herum verdampfen und inmitten der Wasserblasen zerstreut werden.

Als Kommunikationsmittel unterliegt der Laser praktisch denselben Einschränkungen wie ein Scheinwerfer und deren Reichweite ist arg begrenzt. Im Ozean und erst recht in Küstennähe ist das Wasser nie wirklich klar, es sind immer alle möglichen Schwebstoffe im Strahl. Der Scheinwerfer hätte zudem den Vorteil, dass man ihn nur in die ungefähre Richtung halten müsste, mit dem Laser muss man hingegen schon richtig treffen.

Spuren von Sonnenlicht können unter idealen Bedingungen bis zu 200 Meter tief in das Wasser eindringen. Man könnte wohl die Reichweite erhöhen, wenn man mehr Energie und mehr Photonen einsetzt, aber dann stellt sich wieder die Frage, ob sich der Aufwand im Vergleich zu anderen Technologien lohnt.

[HMS Fearless]

Für Einweg-Land-Schiff Kommunikation kannst du VLF (Very Low Frequency) Funk verwenden.
Längstwellen im Bereich von 80Hz dringen etwa 300 Meter in Salzwasser ein.
Die Bandbreite ist auf weniger Zeichen pro Minute begrenzt, aber das reicht aus um einem UBoot zu befehlen aufzutauchen und eine Funkverbindung aufzunehmen.
ELF (Extremely Low Frequency) (3-30 Hz) hat logischer Weise noch weniger Bandbreite kann aber noch weit tiefer in Wasser und sogar soliden Fels eindringen.
Allerdings sind VLF Sendeantennen mehrere Quadratkilometer gross, was die Kommunikation auf Einweg beschränkt.

Für U-Boot zu U-Boot könntest du aktives Sonar verwenden.
Mit den richtigen Frequenzen dürfte es möglich sein das Signal als Hintergrundgeräusch zu tarnen. Analog zum DSSS Funkprotokoll.

[EA-Loyalist]

Danke für Eure Antworten! Es verhält sich also ähnlich wie von mir vermutet. Die Laser setzen wir besser auf das Deck und nutzen sie nach dem Auftauchen.