Sistemele de arme cu laser sunt departe de a fi un concept nou, dar unele probleme semnificative rămân în dezvoltarea lor zilnică.
Potrivit lui David James de la Universitatea din Cranfield (Marea Britanie), astfel de sisteme se încadrează în două mari categorii. Primul include arme concepute pentru a angaja scopuri și alți senzori optici, în timp ce al doilea se concentrează pe lupta împotriva rachetelor și dronelor neguidate. Sistemele din a doua categorie atrag din ce în ce mai multă atenție a armatei, pe măsură ce armele cu laser devin mai eficiente și sursele de energie scad în dimensiune. James a remarcat:
„Aceste sisteme au o serie de avantaje. Acestea oferă muniție aproape infinită … dacă sursa de alimentare funcționează, atunci sistemul laser va continua să funcționeze. Sunt relativ ușor de utilizat, ceea ce înseamnă că procesul de instruire a personalului nu este prea complicat."
De la mare la uscat
După cum a remarcat James, în ultimele decenii, s-a făcut o cantitate semnificativă de muncă în acest domeniu, în special în sectorul maritim, unde o serie de programe iau în considerare fezabilitatea utilizării laserelor pentru combaterea amenințărilor precum UAV-urile navale sau ambarcațiunile mici.
Sistemele bazate pe nave au fost primele care au apărut, deoarece au acces ușor la o sursă de energie de mare putere, în timp ce creșterea eficienței armelor cu laser le face din ce în ce mai accesibile pentru forțele terestre. Acest lucru este demonstrat cel mai clar de proiectul armatei americane de a crea un prototip și de a lansa primul sistem laser de luptă. Sistemele cu o capacitate de 50 kW vor fi instalate pe patru vehicule blindate Stryker în 2022 pentru a sprijini sarcinile de apărare aeriană cu rază scurtă de acțiune, desemnate M-SHORAD (Manevră - Apărare aeriană cu rază scurtă de acțiune) pentru protecția brigăzilor de luptă de la UAV-uri, rachete neguidate, focuri de artilerie și mortar de tip elicopter de aviație.
„Acum este momentul să aducem armele cu energie direcționată pe câmpul de luptă”, a declarat Neil Thurgood, directorul Biroului de Arme Hipersonice, Energice Direcționate și Spațiale al Armatei SUA, în timpul atribuirii contractului. - Armata recunoaște nevoia de lasere cu energie direcționată, care este prevăzută în planul de modernizare al armatei. Aceasta nu mai este activitate de cercetare sau demonstrație. Aceasta este o capacitate strategică de luptă și suntem pe drumul cel bun care o va aduce chiar în mâinile soldaților."
După cum a remarcat James, astfel de evoluții ar putea contribui la umplerea golului potențialelor capacități de luptă, în special în ceea ce privește UAV-urile. Când un număr mare de drone apar pe câmpul de luptă, trupele terestre trebuie să poată face față amenințării. În prezent, această sarcină este rezolvată prin tragerea de arme de calibru mic și mitraliere dintr-o gamă foarte apropiată, deși este evident că este foarte dificil să se efectueze focul vizat aici. O alternativă cinetică ar fi rachetele sol-aer. Cu toate acestea, spre deosebire de rachete, dronele sunt mult mai ieftine de fabricat și de operat.
„Avantajele economice sunt că nu este profitabil pentru tine să folosești rachete împotriva unui roi de drone, deoarece rachetele se vor epuiza foarte repede. Trebuie să vă păstrați arsenalul de rachete pentru ținte mai importante, cum ar fi avioane sau elicoptere."
Un alt avantaj al laserelor este viteza lor.
„De vreme ce„ muniția”se mișcă cu viteza luminii, de fapt, dacă așezi chiar momentan fasciculul pe țintă, atunci lovești drona … chiar dacă îți traversează linia vizuală cu o viteză teribilă, pur și simplu îndreaptă laserul către platforma inamică - iar ținta este a ta.
Indiferent de amenințare
Craig Robin, șeful Biroului Proiectului Energiei Direcționate al Armatei SUA, este de acord, adăugând că și sistemele de arme cu laser sunt insensibile la amenințări.
„Majoritatea materialelor nu dețin temperaturi ridicate, dacă focalizați laserul pe o mină sau o dronă, impactul dvs. va fi fatal”.
Toate acestea, desigur, oferă avantaje din punct de vedere financiar, dar în același timp, sistemele laser pot reduce cantitatea de material și furnizarea tehnică pentru militari.
„În ceea ce privește mijloacele cinetice, trebuie să faci rachete, trebuie să întreții rachete, trebuie să le scrii. Acest lucru nu se aplică în mod clar sistemelor de armament alimentate cu energie electrică, adică reduc semnificativ povara logistică.
Biroul lui Robin face parte din Oficiul Rapid al Capacităților și Tehnologiilor Critice al Armatei (RCCTO). Sub conducerea lui Thurgood, organizația lucrează pentru a încorpora noi tehnologii în evoluțiile experimentale care ar putea ajunge la soldați. Energia direcționată este centrul principal al acestei activități.
În lucrarea cu laserul M-SHORAD, au fost utilizate evoluțiile proiectului anterior MHHEL (Laser cu energie mare pentru mai multe misiuni), care prevedea și instalarea unui laser de 50 kW pe mașina Stryker și producerea unui prototip în 2021. Cu toate acestea, RCCTO a decis să extindă domeniul de aplicare al proiectului, astfel încât în prezent sunt planificate implementarea a patru lasere. Lucrând împreună cu contractorul principal Kord Technologies, Raytheon și Northrop Grumman concurează la acest proiect cu prototipurile lor M-SHORAD.
RCCTO este implicat în alte proiecte de energie dirijată. Accentul principal se pune pe protecția împotriva incendiilor indirecte, care va fi asigurată de sistemul de arme instalat pe vehiculul Stryker. Cunoscut sub denumirea de capacitate de protecție împotriva incendiilor indirecte - laser de înaltă energie, acest proiect este o dezvoltare ulterioară a programului demonstrator de vehicule tactice cu laser de înaltă energie pentru a trece de la un sistem de 100 kW la un laser de 300 kW și a-l livra trupelor până în 2024.
Armata a instalat anterior un laser de 10 kW pe mașina Stryker ca parte a proiectului MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), care a stat la baza lucrărilor pe M-SHORAD.
Decizia de a crește puterea armelor s-a bazat pe procesul de dezvoltare de succes. După cum a explicat Robin, „În ceea ce privește maturitatea tehnologiei, investițiile din industrie au contribuit la accelerarea întregului proces și la obținerea unor rezultate bune”.
Fibre optice
Scott Schnorrenberg de la Kord Technologies a declarat că a existat o trecere de la lasere în stare solidă la dispozitive cu fibră combinată spectral, „care sunt semnificativ mai eficiente și au dimensiuni reduse”. El a adăugat că progresele evidente în bateriile de mare capacitate, generarea de energie și sistemele de gestionare termică joacă un rol important, permițând instalarea unor sisteme laser foarte puternice pe vehicule de luptă relativ mici.
Kord se concentrează în prezent pe dezvoltarea tehnologiei în faza de cercetare și dezvoltare și utilizarea acesteia în dezvoltarea prototipurilor și a produselor de producție ulterioare. Schnorrenberg a subliniat, de asemenea, avantajele logistice ale laserelor, menționând că „acestea sunt, de asemenea, echipate cu senzori puternici pentru a oferi capacități suplimentare de colectare a informațiilor și capacități de direcționare pe câmpul de luptă”. El crede că, după implementarea sistemelor pentru proiectul M-SHORAD și alte programe, domeniul de aplicare al laserelor ar trebui să se extindă în următorii ani.
„Vedeți că laserele evoluează rapid, extinzându-se pe alte platforme și extinzând gama de misiuni pe care le pot îndeplini, cum ar fi eliminarea de muniție explozivă, contramăsuri împotriva mijloacelor de recunoaștere, direcționarea cu precizie, puterea radiantă concentrată și transmisia de date de mare viteză. Gama extinsă de potențiale ținte va contribui fără îndoială la o creștere a gamei de platforme de bază pe care vor fi instalate sistemele laser."
Evan Hunt, șeful laserelor de mare putere de la Raytheon, a remarcat, de asemenea, posibilitatea urmăririi țintelor cu sisteme laser.
„Prin apăsarea unui buton după identificarea unei drone ca fiind o amenințare, puteți să o doborâți instantaneu și va fi un proces atât de scurt, în care drona începe să cadă în același timp cu butonul apăsat. Acesta este un mod revoluționar de a atinge țintele în comparație cu muniția tradițională, care ar putea să rateze și să zboare în bucăți în direcții diferite."
"Vorbim despre un nou tip de tehnologie care permite detectarea, urmărirea, identificarea și angajarea țintelor într-un mod independent, într-un mod care poate fi utilizat chiar și în imediata apropiere a zonelor industriale sau rezidențiale, fără a provoca distrugeri mari."
Dărâmarea dronelor
Împreună cu participarea la proiectul M-SHORAD, Raytheon acordă o atenție specială dezvoltării armelor cu laser pentru combaterea dronelor de dimensiuni mici, în special în conceptul său de „căruță de dune cu laser” - un laser puternic în combinație cu o observare multispectrală sistem cu design propriu, instalat pe un vehicul pentru toate terenurile Polaris MRZR.
Sistemul este fabricat pentru Forțele Aeriene ale SUA, iar livrarea a trei platforme este planificată pentru 2020. La sfârșitul aceluiași an, aceste trei unități mobile vor fi desfășurate în străinătate pentru evaluarea operațională.
Raytheon a doborât peste 100 de drone din buggy-ul său în timpul numeroaselor spectacole ale forțelor aeriene și militare. Forțele aeriene ar putea utiliza sistemul pentru o serie de sarcini, de exemplu, mașina ar putea fi parcată la capătul pistei pentru a bloca sau distruge UAV-urile nedorite care intră în spațiul aerian. Hunt a remarcat:
„Laserele s-au dovedit cu adevărat a fi cel mai precis și eficient mijloc de lovire directă a dronelor. „Combinația magică” de caracteristici vă permite să dezactivați în mod tăcut și discret mai multe drone simultan într-un mod foarte precis și ieftin, astfel încât acestea să nu fie la fel de distructive ca armele cinetice.”
Înainte ca armele cu laser să intre în funcțiune în cantități semnificative, este necesar să se rezolve o serie de sarcini urgente. Robin a menționat că laserul în sine este unul dintre cele trei elemente importante ale instalării armei, împreună cu un controler de fascicul care direcționează cu exactitate fasciculul către amenințare și îl însoțește și un subsistem pentru generarea și gestionarea energiei. Ultimul subsistem ar trebui să fie suficient de compact pentru instalarea în vehicule, deși, în acest caz, se poate profita de evoluțiile din sectorul auto, în special de dezvoltarea sistemelor de baterii, care au contribuit la dezvoltarea rapidă a vehiculelor electrice. „Vrei să conduci mașina electrică la aceeași viteză pentru o perioadă extinsă de timp, ceea ce este foarte similar cu modul în care vrei să funcționeze un laser”, a continuat Hunt. "Cerințele pentru această tehnologie și lasere sunt similare și se suprapun aici."
Potrivit lui James, reducerea dimensiunii sistemelor de alimentare cu energie electrică este factorul limitativ. El se așteaptă ca armata SUA și partenerii săi să facă față provocărilor de a plasa astfel de echipamente în Stryker. În plus, el a menționat că nu toate țintele din sistemul M-SHORAD sunt aceleași și există întrebări cu privire la ce nivel de daune va fi necesar pentru diferite tipuri de platforme.
„Dacă acestea sunt doar drone pe care le vânezi, atunci restrânge gama de ținte în acest sens, scade gama de materiale din care sunt fabricate. Dacă este o dronă foarte mare, atunci ar merita să folosiți o rachetă sol-aer.
Pe de altă parte, potrivit lui James, raza de acțiune este cel mai important factor de luat în considerare: cu cât doriți să distrugeți mai mult, cu atât este nevoie de mai multă putere. El a observat că atmosfera este plină de diverse particule care împrăștie lumina, adică nu va exista niciodată o sută la sută de transmitere a luminii. La o distanță de un kilometru, atmosfera poate fi permeabilă la 85%, adică 15% din lumină nu va atinge ținta. La o distanță mai mare de 5 km, pierderile pot fi de 50%, „adică jumătate din fotoni se pierd pur și simplu, raza laser își pierde puterea și nu atinge ținta”.
Învață să lupți
„Principala provocare pentru utilizatorii militari va fi pregătirea pentru a face față unui set extins de ținte”, a spus Chris Frye, directorul apărării aeriene apropiate la Northrop Grumman, deși a menționat că se îndepărtează de demonstrațiile experimentale de tehnologie și se îndreaptă spre exploatarea reală. de către un soldat. „Va permite adoptarea, adaptarea și îmbunătățirea tehnologiei”. În plus față de proiectul M-SHORAD, Northrop Grumman a lucrat cu armata SUA la o serie de alte programe energetice direcționate, precum și cu biroul de cercetare și dezvoltare al Marinei, DARPA, Laboratorul Forțelor Aeriene și alți clienți.
„Accentul se pune pe construirea sistemelor complexe de bază”, a adăugat Fry. „Nu este vorba doar de laser, ci de întregul sistem: radar, sistem de comandă și control, rețea, platformă, generare și control al puterii. Eficiența maximă a tuturor acestor componente și modul în care acestea funcționează împreună este importantă pentru a maximiza potențialul sistemului.”
Northrop Grumman a spus că, deși greutatea, dimensiunea și consumul de energie al sistemelor au fost reduse semnificativ în ultimul deceniu, se așteaptă să accelereze acest proces în următorii ani. De asemenea, capacitatea sistemelor laser de a urmări amenințările și de a „păstra fotonii pe țintă atât timp cât este necesar pentru a oferi efectul dorit” a crescut semnificativ.
Creare
Schnorrenberg a declarat că cea mai mare provocare din acest moment o reprezintă constrângerile de producție. Datorită numărului limitat de sisteme laser dezvoltate până în prezent, baza de producție este nedezvoltată, adică cele mai importante componente trebuie încă finalizate pentru scenarii de producție cu volum mare.
"Guvernul SUA investește în fabrici de producție pentru a rezolva această problemă", a adăugat el. „În cele din urmă, industria va furniza în cele din urmă mecanismele executive pentru dezvoltarea acestei baze.”
Aceasta este cheia stabilirii obiectivelor armatei SUA pentru programul M-SHORAD. Anunțul contractului a menționat că selecția Northrop Grumman și Raytheon „va promova concurența și va stimula baza industrială pentru sistemele energetice direcționate”.
James speră că laserul va evolua ca o armă de război în felul său în anii următori. Deși se îndoiește că laserele vor funcționa ca sisteme complet separate, el crede că acestea vor deveni cu siguranță o completare semnificativă la alte arme. Este puțin probabil ca sistemele de apărare aeriană, de exemplu, să fie formate doar din lasere, dar vor deveni parte a unui sistem mai larg care va include rachete. În plus, pentru a combate ținte la distanțe ultra-scurte, armata va dori cel mai probabil să lase un soldat separat.
„Poate că laserele vor face parte pentru totdeauna din sistemul de bază”.
„Pentru a face laserele cu adevărat eficiente și mai utile pentru armata SUA, costurile lor trebuie să scadă”, a spus Robin. Cu toate acestea, orice tehnologie care iese dintr-o piață de nișă va juca un rol mai important în timp.
„Pe măsură ce prototipurile și testele de demonstrație cresc în număr - nu numai în armată, ci și în alte tipuri de forțe armate - vom asista în curând la o extindere a acestei piețe și la o scădere a costurilor sistemelor de arme cu laser.”
