Când Departamentul Apărării SUA a decis, în luna mai a acestui an, să trimită o divizie Patriot în Orientul Mijlociu pentru a contracara ceea ce numește amenințarea sporită a Iranului, a trimis personal care era deja prea uzat de rotații periodice.
„În ceea ce privește forțele de apărare antirachetă, noi în Orientul Mijlociu ne-am confruntat în mod regulat cu această problemă cu mult înainte de această desfășurare”, a declarat viceministrul de atunci reporterilor, menționând că unitățile Patriot aveau un raport datorie-repaus mai mic de 1: 1 în Mai. La începutul anului, raportul general de luptă și repaus era de aproximativ 1: 1, 4, în timp ce comanda stabilea un obiectiv pentru a obține un raport de 1: 3.
În timp ce armata SUA caută modalități de a reduce numărul de rotații continue în două schimburi și de a crește nivelul de pregătire pentru luptă, o problemă la fel de presantă se află pe agenda modului în care viitoarea combinație de arme cinetice și non-cinetice îi va afecta lupta are nevoie.
„Dacă trebuie să lupți împotriva unui adversar aproape egal, Patriotul va fi eficient, dar în cele din urmă poate slăbi sau neutraliza amenințarea? Poate că nu. Prin urmare, în timp, veți vedea noi capacități care vor fi introduse în arsenalul nostru de apărare antirachetă.
- a spus el, adăugând că investițiile majore viitoare în dezvoltarea armelor cu energie direcționată ar putea schimba modelul tactic al armatei.
„În caz contrar, veți continua să acumulați baterii Patriot, încercând să combateți din ce în ce mai multe amenințări.”
Pentagonul a căutat tehnologii energetice direcționate de zeci de ani și de multe ori părea că pasărea era deja într-o cușcă. Mulți militari americani cred că astăzi starea de lucruri s-a schimbat radical, iar progresele recente în acest domeniu dau forțelor armate ale țării speranță pentru desfășurarea timpurie a unor sisteme reale de arme pentru diferite misiuni de luptă.
În timp ce Pentagonul este aparent optimist cu privire la implementarea sistemelor de energie direcționată în viitorul apropiat, în special a laserelor de mare putere, există multe probleme nerezolvate. De la diferențe de capacități tactice și strategice la probleme legate de scalabilitatea sau scalabilitatea laserelor și finanțarea pentru proiecte concurente, armata are multe de depășit.
Modificarea nevoilor
Au trecut aproape șase decenii de la introducerea laserului și, în cea mai mare parte a timpului, Departamentul Apărării a căutat modalități de a dezvolta această tehnologie cu scopul de a crea următoarea generație de arme. Pentru forțele de apărare aeriană, astfel de sisteme promit un cost pe înfrângere mai mic și, în același timp, o scădere a consumului de muniție. De exemplu, dacă China lansează multe rachete ieftine la o navă americană, atunci teoretic ar putea fi folosit un laser puternic pentru a le viza și distruge.
Dr. Robert Afzal, specialist în tehnologie laser la Lockheed Martin, consideră că până acum doi factori au împiedicat implementarea tehnologiei laser: accentul inițial al Departamentului Apărării pe dezvoltarea armelor strategice și subdezvoltarea acesteia.
În trecut, armata a alocat fonduri pentru cercetarea energetică direcționată pe proiecte precum programul de închidere cu laser Ybor-1, acum închis, condus în comun de Forțele Aeriene ale SUA și Agenția de Apărare a Rachetelor. Ca parte a acestei inițiative, un laser chimic a fost instalat pe un avion Boeing 747-400F modificat pentru a intercepta rachetele balistice în timpul fazei de accelerație.
„În acel moment, accentul era întotdeauna pus pe confruntarea strategică, care necesita sisteme laser foarte mari și foarte puternice”. Astăzi, proliferarea vehiculelor aeriene fără pilot și a ambarcațiunilor mici a contribuit la o schimbare parțială a accentului pe termen scurt al Pentagonului asupra sistemelor tactice. Acest lucru îi ajută pe militari să mărească treptat sistemele de arme, cu scopul de a face față noilor amenințări.
În aprilie 2019, a avut loc o discuție la Brookings Institution din Washington cu privire la această problemă. „Am o mică viziune asupra perspectivelor pe termen scurt și mediu pentru energia direcționată”, - a remarcat cercetătorul principal al institutului.
„Aparent, energia direcționată ne poate ajuta într-un mediu tactic foarte, foarte specific. Ideea creării unui laser suficient de mare pentru a asigura un sistem teritorial de apărare antirachetă este destul de nerealistă, în timp ce protecția unui vehicul specific cu un sistem activ este puțin mai realistă."
Secretarul de atunci al armatei SUA a remarcat că progresul în domeniul energiei direcționate a fost „mai departe decât vă puteți imagina”, iar decizia armatei de a restabili un sistem de apărare aerian manevrabil pentru unitățile sale grele face posibilă desfășurarea de noi arme laser.
„Pe baza amenințărilor existente și noi, aceasta este o afacere foarte mare pentru noi. În ceea ce privește destinația tehnologiei, suntem aproape de a deține un sistem implementabil care poate doborî drone, avioane mici și obiecte similare."
Bariere tehnologice
Pentru a crea sisteme laser de mare putere capabile să doboare dronele, sunt necesare tehnologii cu cel mai larg spectru. În plus față de platforma de bază, un radar este utilizat pentru a detecta amenințările aeriene și diverși senzori pentru a bloca o țintă. Apoi, ținta este urmărită, punctul de țintire este determinat, laserul este activat și ține fasciculul în acest punct până când UAV suferă daune inacceptabile.
De-a lungul deceniilor, cercetătorii care au dezvoltat aceste lasere au reușit să testeze o serie de concepte, inclusiv investiții masive în arme chimice, înainte de a schimba accentul pe scalarea laserelor cu fibră.
"Avantajul laserelor cu fibră este că puteți încadra aceste lasere într-o dimensiune mult mai mică", - a declarat în timpul unei întâlniri cu reporterii directorul Biroului DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).
Sistemul YAL-1 ABL, de exemplu, a folosit un laser chimic cu oxigen-iod de mare energie și, deși a interceptat cu succes o țintă de testare în 2010, dezvoltarea sa a încetat după aproape 15 ani de finanțare. În acel moment, atunci secretarul apărării, Robert Gates, a pus sub semnul întrebării disponibilitatea operațională a ABL și a criticat gama sa efectivă.
Unul dintre dezavantajele laserelor chimice este că laserul nu mai funcționează atunci când sunt consumate substanțe chimice. „În acest caz, aveți un magazin limitat, iar scopul a fost întotdeauna să creați un laser care să funcționeze cu energie electrică. La urma urmei, atâta timp cât aveți capacitatea de a genera electricitate pe platforma dvs., fie printr-un generator de bord, fie printr-un pachet de baterii, laserul dvs. va funcționa , a spus Afzal.
În ultimii ani, Departamentul Apărării a sporit investițiile în dezvoltarea unui laser cu fibră electrică, dar s-a confruntat și cu provocări serioase, în special în dezvoltarea unui laser cu caracteristici reduse de greutate, dimensiune și consum de energie.
În trecut, de fiecare dată când dezvoltatorii au încercat să crească puterea unui laser cu fibră la nivelul necesar pentru misiunile de luptă, au construit lasere de dimensiuni mari, care, în special, au creat probleme cu generarea excesivă de căldură. Când sistemul laser generează un fascicul, se generează și căldură și, dacă sistemul nu este capabil să-l devieze din instalație, atunci laserul începe să se supraîncălzească și calitatea fasciculului se deteriorează, ceea ce înseamnă că fasciculul nu se poate concentra pe țintă și eficiența laserului scade.
Pe măsură ce armata se străduiește să crească puterea laserelor electrice, limitând în același timp creșterea în greutate, dimensiune și caracteristicile consumului de energie ale sistemelor, eficiența vine în prim plan; cu cât eficiența electrică este mai mare, cu atât este necesară mai puțină energie pentru funcționarea și răcirea sistemului.
Un purtător de cuvânt al armatei SUA care lucrează la lasere de mare putere a spus că, deși generatoarele pot alimenta de obicei sistemele de 10 kW fără probleme, problemele încep atunci când puterea sistemelor laser crește. „Atunci când puterea laserului de luptă crește la 50 kW sau mai mult, trebuie să se utilizeze deja surse de energie unice, de exemplu, baterii și sisteme similare.”
De exemplu, dacă luați un sistem laser de 100 kW, care are o eficiență de aproximativ 30%, atunci va avea nevoie de 300 kW putere. Cu toate acestea, dacă platforma pe care este instalată generează doar 100 kW de putere, utilizatorul are nevoie de baterii pentru a acoperi diferența. Când bateriile sunt descărcate, laserul nu mai funcționează până când generatorul le reîncarcă din nou.
"Sistemul trebuie să fie extrem de eficient, începând de la generarea de energie și transformarea sa ulterioară în fotoni, care sunt direcționați către obiectiv", - a declarat reprezentantul companiei Lockheed Martin.
Între timp, Rolls-Royce LibertyWorks a declarat că lucrează de peste un deceniu pentru a integra un sistem de control al puterii și căldurii care poate fi utilizat în sistemele laser de mare putere și recent „a făcut progrese tehnologice semnificative”.
Rolls-Royce a declarat că descoperirile includ domenii precum „energia electrică, managementul termic, controlul și monitorizarea temperaturii, disponibilitatea instantanee a energiei și continuitatea activității”. Ei au adăugat că testele sistemului de la sediul clientului vor începe la sfârșitul acestui an și, dacă vor fi finalizate cu succes, ar putea deveni posibilă furnizarea de soluții integrate modulare pentru reglarea puterii și eliminarea căldurii pentru programele armatei și marinei.
Căutând soluții
DARPA și Laboratorul Lincoln al MIT au dezvoltat cu succes un laser cu fibre de dimensiuni mici, de mare putere, care a fost demonstrat în octombrie anul acesta. Cu toate acestea, au refuzat să clarifice detaliile acestui proiect, inclusiv nivelul de putere.
În timp ce armata și companiile au raportat un succes constant în dezvoltarea laserelor militare, Afzal a declarat că eforturile lui Lockheed Martin de a aborda unele dintre provocările tehnologice includ „un proces de fuziune a fasciculului spectral care amintește oarecum de coperta albumului Dark Side of the Moon. "de Pink Floyd".
„Nu pot face un laser cu fibră de 100 kW dacă există probleme de scalare. Descoperirea a fost posibilă prin capacitatea de a extinde laserele cu fibră de mare putere utilizând combinarea fasciculului, mai degrabă decât încercând pur și simplu să construiască un sistem laser mai mare și mai puternic."
„Razele laser de la mai multe module laser, fiecare cu o lungime de undă specifică, trec printr-o rețea de difracție care arată ca o prismă. Apoi, dacă toate lungimile de undă și unghiurile sunt corecte, atunci nu are loc absorbția reciprocă, ci alinierea lungimilor de undă într-o secvență strictă una după alta, ca urmare a căreia puterea crește proporțional ", a explicat Afzal. - Puteți scala puterea laserului adăugând module sau mărind puterea fiecărui modul, fără a încerca să construiți doar un laser imens. Seamănă mai mult cu calculul paralel decât cu un supercomputer."
Împreună
Se acordă multă atenție potențialului laserelor de mare putere, dar în același timp, armata și industria SUA văd potențialul de a utiliza frecvențe de microunde de mare putere pentru a doborî roiuri de drone sau pentru a le combina cu lasere.
„Consolidarea tehnologiei poate fi o soluție bună”, a declarat reporterilor generalul Neil Thurgood de la Biroul de tehnologie critică. - Adică poți lovi multe obiecte cu un laser. Dar pot atinge mai multe ținte cu două lasere, pot atinge mai multe ținte cu lasere și microunde de mare putere. Lucrările în acest domeniu au început deja."
La rândul său, expertul în energie al lui Raytheon, Don Sullivan, a vorbit despre lucrarea în această direcție. În special, el a spus că Raytheon a combinat un laser de mare putere cu un sistem de observare multispectrală într-un vehicul Polaris MRZR, în timp ce dezvoltă un sistem cu microunde de mare putere, care este montat într-un container de transport. Raytheon a demonstrat aceste tehnologii separat în timpul experimentului integrat al armatei de manevră (MFIX) din 2017 și a lucrat împreună în 2018 în timpul testelor efectuate de Forțele Aeriene ale SUA la White Sands Proving Grounds.
Sullivan a spus că sistemul laser a fost folosit pentru a doborî dronele care zboară pe distanțe lungi, în timp ce microundele puternice au fost folosite pentru a proteja câmpul apropiat și pentru a contracara atacurile împotriva UAV-urilor de roi.
„Desigur, Forțele Aeriene văd și înțelege natura complementară a ambelor tehnologii în efectuarea nu numai a misiunilor de contra-dronă, ci și a altor misiuni.”
In Marina
Când vine vorba de probleme de masă, volum și energie, navele de război cu dimensiunile lor mari au un avantaj clar față de platformele terestre și aeriene de aici, ceea ce a permis personalului naval să lanseze mai multe proiecte simultan.
Marina lucrează la familia de sisteme laser laser (NLFoS), o inițiativă de implementare a sistemelor laser navale de mare putere în viitorul apropiat. Această inițiativă a Marinei navale include: programul de maturare a tehnologiei cu laser solid (SSL-TM); RHEL (Laser robust cu energie ridicată) Laser cu energie înaltă de 150 kW; optic laser orbitor Optical Dazzling Interdictor pentru distrugători ai proiectului Arleigh Burke; și proiectul Laser High Energy și Integrated Optical-dazzler with Surveillance (HELIOS).
Potrivit unui raport al Serviciului de Cercetare al Congresului, Marina implementează și Programul de rachete de croazieră anti-navă cu laser de înaltă energie (HELCAP), care împrumută tehnologia NLFoS pentru a dezvolta arme laser avansate pentru combaterea rachetelor de croazieră anti-navă.
Programul HELIOS își propune să furnizeze nave de război de suprafață și alte platforme cu trei sisteme: un laser de 60 kW; echipamente de supraveghere pe distanță lungă, recunoaștere și colectare de informații și un dispozitiv orbitor pentru contracararea UAV-urilor. Spre deosebire de alte lasere testate pe navele US Navy, care sunt instalate pe nave ca sisteme suplimentare, HELIOS va deveni o parte integrantă a sistemului de luptă al navei. Sistemul de arme Aegis va asigura controlul focului pentru rachetele standard împreună cu direcționarea și direcționarea armelor adecvate.
În martie 2018, Lockheed Martin a primit un contract de 150 de milioane de dolari (cu opțiuni suplimentare de 943 de milioane de dolari) pentru proiectarea, fabricarea și furnizarea a două sisteme până la sfârșitul anului 2020. În 2020, flota intenționează să efectueze o analiză a proiectului HELIOS pentru a se asigura că îndeplinește cerințele.
Raportul de serviciu al Congresului menționează că integrarea laserelor pe nave oferă potențial multe avantaje: timp de contact mai scurt, capacitatea de a face față rachetelor cu manevrare activă, direcționare precisă și răspuns precis, variind de la ținte de avertizare până la blocarea reversibilă a sistemelor lor. Cu toate acestea, se observă că limitările potențiale rămân.
Potrivit raportului, aceste restricții includ: doar tragerea la linia de vedere; probleme cu absorbția atmosferică, împrăștierea și turbulența; împrăștiere termică, atunci când laserul încălzește aerul, care poate defocaliza fasciculul laser; complexitatea respingerii atacurilor de roi, a lovirii țintelor întărite și a sistemelor electronice de suprimare; și riscul de deteriorare colaterală a aeronavelor, a sateliților și a vederii umane.
Dezavantajele potențiale ale armelor laser cu randament ridicat evidențiate în raport nu sunt unice pentru Marina, iar alte ramuri ale forțelor armate se confruntă, de asemenea, cu probleme similare.
La rândul său, Marine Corps (ILC) a clarificat tactica, metodele și metodele de utilizare în luptă a sistemului laser Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), care este instalat într-un container de transport.
Un purtător de cuvânt al Boeing a declarat că intenționează să actualizeze sistemul CLWS, crescând capacitatea de la 2 kW la 5 kW. Procedând astfel, el a menționat că creșterea puterii ar reduce timpul necesar pentru doborârea micilor drone. „Marina vrea un sistem foarte rapid, care să poată oferi capacitățile pe care le dorește. Sunt în proces de verificare a caracteristicilor acestor sisteme și, prin urmare, ne-au dat un contract pentru modernizarea și creșterea capacității lor."
Dorința de a investi
Comandamentul armatei pe parcursul primei jumătăți a acestui an a fost angajat în definirea programelor actuale de energie direcționată și în elaborarea unui plan pe termen lung pentru transferul proiectelor din stadiul de dezvoltare în stadiul utilizării practice a luptei.
Ca parte a acestei activități, generalul Turgud a primit 45 de zile pentru a clarifica și colecta toate proiectele curente într-un singur registru. Acest lucru poate duce la faptul că unele dintre ele vor fi respinse. „Odată ce am înființat Biroul Tehnologiilor Critice, am făcut un efort special pentru a găsi toate proiectele concurente de energie direcționată. Toată lumea lucrează la ceea ce se numește energie direcționată și încerc să înțeleg ce înseamnă cu adevărat și ce se întâmplă cu adevărat acolo”, a spus Thurgood la audierile comitetului pentru forțele armate.
La sfârșitul lunii mai, comandamentul armatei a aprobat un plan cuprinzător, care prevede investiții sporite și dezvoltarea accelerată a tehnologiilor laser și cu microunde în diferite proiecte ale armatei. În timpul unei conferințe de presă, Thurgood a anunțat că armata a decis să accelereze programul MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), în care vor fi instalate lasere de 50 kW pe vehiculele blindate Stryker ca parte a unui sistem de apărare antiaeriană cu rază scurtă de acțiune. Dacă totul merge conform planului, atunci până la sfârșitul anului 2021, armata va adopta patru vehicule cu sisteme laser.
Nu este încă clar ce inițiative vor fi combinate sau închise, dar Thurgood a spus că acest lucru se va întâmpla cu siguranță oricum. „Unii oameni lucrează la, să zicem, un laser de 150 kW care va fi instalat în cele din urmă pe un camion și remorcă sau navă. Nu avem nevoie de propriul nostru program laser de 150 kW, putem combina astfel de proiecte împreună, grăbi acest proces și economisi resurse pentru țara noastră."
Între timp, o serie de inițiative energetice direcționate rămân în portofoliul armatei. De exemplu, armata a folosit laserul MEHEL (Laser Experimental High Energy Laser) pentru a accelera dezvoltarea de sisteme laser promițătoare și pentru a elabora tactici, metode și principii de utilizare a luptei asociate cu funcționarea acestor sisteme. Conform proiectului MEHEL, armata a instalat un Stryker pe mașină și a testat lasere cu o putere de până la 10 kW.
În mai 2019, grupul condus de Dynetics a anunțat că a fost selectat să dezvolte un sistem de arme de 100 kW și să îl instaleze pe camioane FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) în cadrul programului pentru dezvoltarea unui model demonstrativ al unui motor de mare putere. Instalare laser HEL TVD (Demonstrator de vehicule tactice cu laser de înaltă energie). Acest lucru este pus în aplicare ca parte a activității armatei privind armele cu energie direcționată destinate combaterii rachetelor, obuzelor de artilerie și minelor de mortar, precum și dronelor.
În cadrul unui contract de trei ani, 130 de milioane de dolari, s-a format o echipă tripartită (armata SUA, Lockheed Martin și Rolls-Royce) pentru a pregăti o revizuire critică a proiectului care va determina proiectarea finală a laserului, apoi va fabrica sistemul și îl va instala pe un Camion FMTV.6x6 pentru testarea pe teren la gama de rachete White Sands în 2022.
Trio intenționează să mărească puterea laserului cu fibră Lockheed Martin, pentru care Rolls-Royce dezvoltă un sistem de alimentare. În același timp, Rolls-Royce a refuzat să dezvăluie dacă va folosi noul său sistem integrat de management al energiei și de control al schimbului de căldură.
În 2018, armata a anunțat că lucrează separat cu Lockheed Martin pentru a echipa dronele cu un lansator puternic cu microunde pentru a doborî alte drone. În cadrul unui contract de 12,5 milioane de dolari, duo-ul va dezvolta un sistem anti-drone în aer. Sarcinile utile potențiale ale UAV vor include dispozitive explozive, rețele și instalații cu microunde.
Cu toate acestea, directorul Biroului DARPA a declarat reporterilor că, în ciuda progreselor în domeniul energiei direcționate, armata este încă departe de a integra tehnologia în aeronavă și, prin urmare, navele și vehiculele terestre vor deveni probabil primele platforme de bază.
In cer
Forțele Aeriene ale Statelor Unite implementează, de asemenea, proiecte de energie direcționată, inclusiv cele dezvoltate în cadrul programului prototip SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator - Advanced Technology Demonstrator), care prevede instalarea unui mic sistem laser de mare putere pe aeronave pentru a proteja împotriva rachetelor.clasa „sol-aer” și „aer-aer”.
La începutul acestui an, Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene a anunțat că a obținut succes intermediar atunci când a folosit un eșantion de testare la sol pentru a doborî mai multe rachete. Pe măsură ce tehnologia avansează, Forțele Aeriene ale SUA intenționează să facă sistemul mai mic și mai ușor și să îl adapteze pentru avioane.
Planul mai ambițios al Pentagonului și al Agenției de Apărare a Rachetelor este un flashback la Inițiativa de Apărare Strategică a președintelui Ronald Reagan, cunoscută și sub numele de Războiul Stelelor, care teoretic solicită desfășurarea sistemelor de arme cu laser în spațiu.
În ianuarie a acestui an, administrația Trump a publicat o revizuire mult așteptată a apărării antirachetă, care a lăudat activitatea agenției anti-rachete balistice de a dezvolta arme cu energie direcționată pentru a intercepta rachetele balistice în faza de impuls. În 2017, de exemplu, Agenția a emis o cerere de informații cu privire la dronele cu distanță mare la mare altitudine care ar avea capacitatea de încărcare utilă pentru a instala lasere puternice pentru a distruge ICBM-urile în faza de creștere. Cererea de propuneri, emisă în 2017, prevede că drona va zbura la altitudini de cel puțin 19.000 de metri, va avea o capacitate de încărcare utilă de cel puțin 2.286 kg și o putere disponibilă de la 140 kW la 280 kW. Pentru a crea o instalație promițătoare pentru astfel de drone, agenția lucrează cu Boeing, General Atomics și Lockheed Martin, explorând posibilitatea implementării tehnologiei laser de mare putere la bordul UAV-urilor.
„În ceea ce ne privește, punem un accent deosebit pe captare, urmărire și direcționare”
- a declarat reprezentantul companiei Boeing.
„Acestea sunt într-adevăr competențele noastre de bază, pe care le-am dezvoltat în timp ce lucram cu lasere chimice. Boeing a demonstrat acest lucru în toate sistemele sale și a demonstrat că folosind tehnologiile existente, puteți crea un sistem compact de achiziție, urmărire și direcționare extrem de eficient și îl puteți integra perfect în orice dispozitiv laser, crescând astfel semnificativ capacitățile sale."
