În prag Americanii sunt gata să implementeze sisteme energetice direcționate
După zeci de ani de progrese în tehnologia laser, Pentagonul este în sfârșit în pragul implementării. arme energie dirijată. Cu toate acestea, rămân o serie de probleme care împiedică desfășurarea acestei tehnologii în armată.
Când Departamentul de Apărare al SUA a decis în luna mai trecută să trimită un batalion Patriot în Orientul Mijlociu pentru a contracara ceea ce ei numesc amenințarea sporită a Iranului, a dislocat personal care era deja prea epuizat de rotații periodice.
„În ceea ce privește forțele de apărare antirachetă, noi, în Orientul Mijlociu, am avut această problemă în mod regulat cu mult înainte de această desfășurare”, a spus secretarul adjunct de atunci reporterilor, menționând că unitățile Patriot aveau o datorie de mai puțin de 1:1. raportul de odihnă în luna mai. La începutul anului, raportul general între serviciul de luptă și odihnă era de aproximativ 1:1,4, în timp ce comanda și-a stabilit un obiectiv de a atinge un raport de 1:3.
În timp ce armata americană caută modalități de a reduce numărul de rotații continue în două schimburi și de a crește nivelul de pregătire pentru luptă, întrebarea la fel de arzătoare pe agendă este cum va afecta viitoarea combinație de arme cinetice și non-cinetice nevoile sale de luptă. .
a spus el, adăugând că viitoarele investiții mari în dezvoltarea armelor cu energie dirijată ar putea schimba modelul tactic al armatei.
Pentagonul a fost în căutarea tehnologiilor energetice direcționate de zeci de ani și adesea a simțit că „pasărea era deja într-o cușcă”. Mulți din armata americană cred că situația s-a schimbat radical astăzi, iar progresele recente în acest domeniu dau speranță forțelor armate ale țării să desfășoare în curând sisteme de arme reale pentru diverse misiuni de luptă.
În timp ce Pentagonul pare să fie optimist cu privire la implementarea sistemelor de energie direcționată în viitorul apropiat, în special a laserelor de mare putere, rămân o serie de probleme nerezolvate. De la diferențele de capacități tactice și strategice până la probleme legate de scalabilitatea sau scalabilitatea laserelor și finanțarea proiectelor concurente, armata mai are un drum lung de parcurs.
Nevoile în schimbare
Au trecut aproape șase decenii de la apariția laserului și aproape în tot acest timp Departamentul Apărării a căutat modalități de a dezvolta această tehnologie pentru a crea arme de generație următoare. Pentru forțele de apărare aeriană, astfel de sisteme promit un cost mai mic pe înfrângere și, în același timp, o reducere a consumului de muniție. De exemplu, dacă China trage o mulțime de rachete ieftine către o navă americană, atunci teoretic ar putea fi folosit un laser puternic pentru a le ținti și apoi a le distruge.
Dr. Robert Afzal, specialist șef în tehnologie laser la Lockheed Martin, spune că doi factori au împiedicat până acum tehnologia laser: concentrarea inițială a Departamentului de Apărare pe dezvoltarea armelor strategice și subdezvoltarea acesteia.
În trecut, armata a finanțat cercetarea energetică direcționată în proiecte precum programul YAL-1 Airborne Laser, care acum dispare, 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 o aeronavă Boeing 747-400F modificată pentru a intercepta rachete balistice în timpul fazei de impuls.
În aprilie 2019, la Brookings Institution din Washington a avut loc o discuție pe această temă. „Am o mică idee despre perspectiva pe termen scurt și mediu pentru energia direcțională”,
– a spus cercetătorul principal al institutului.
Secretarul de atunci al Armatei SUA a remarcat că progresele în energia dirijată au fost „mai avansate decât vă puteți imagina”, iar decizia Armatei de a restabili apărarea antiaeriană manevrabilă unităților sale grele oferă o oportunitate de a desfășura noi arme laser.
Obstacole tehnologice
Pentru a crea sisteme laser de mare putere capabile să doboare drone, sunt necesare tehnologii de cel mai spectru larg. Pe lângă platforma de bază, un radar este folosit pentru a detecta amenințările din aer și diverși senzori pentru achiziția țintei. Apoi, ținta este urmărită, punctul de țintire este determinat, laserul este activat și menține fasciculul în acest punct până când UAV-ul nu provoacă daune inacceptabile.
De-a lungul deceniilor, cercetătorii care au dezvoltat aceste lasere au reușit să testeze o serie de concepte, inclusiv investiții majore în arme chimice, înainte de a-și muta atenția către scalarea laserelor cu fibră.
- a declarat, în cadrul unei întâlniri cu reporterii, directorul DARPA (Agenția de Proiecte de Cercetare Avansată a Apărării).
Sistemul YAL-1 ABL, de exemplu, a folosit un laser chimic 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 la îndoială public pregătirea operațională a ABL și a criticat raza de acțiune a acestuia.
Unul dintre dezavantajele laserelor chimice este că laserul nu mai funcționează atunci când substanțele chimice sunt epuizate. „În acest caz, aveți un magazin limitat, iar scopul a fost întotdeauna să creați un laser care să funcționeze cu electricitate. 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 dumneavoastră 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 încercau să mărească puterea unui laser cu fibră la necesarul misiunilor de luptă, au construit lasere de dimensiuni mari, ceea ce crea probleme cu generarea excesivă de căldură în special. Atunci când sistemul laser generează un fascicul, se generează și căldură, iar dacă sistemul nu este capabil să o scoată din instalație, atunci laserul începe să se supraîncălzească și calitatea fasciculului se deteriorează, ceea ce înseamnă că fasciculul nu se poate concentra asupra țintei și eficiența laserului scade.
Deoarece armata caută să crească puterea laserelor electrice, limitând în același timp creșterea caracteristicilor dimensionale și consumatoare de energie ale sistemelor, factorul de eficiență iese în prim-plan; cu cât randamentul electric este mai mare, cu atât este nevoie de mai puțină energie pentru operarea și răcirea sistemului.
Un purtător de cuvânt al armatei americane care lucrează la lasere de mare putere a spus că, în timp ce generatoarele pot alimenta în general sisteme de 10 kW fără probleme, problemele încep atunci când puterea laserelor este crescută. „Când crește puterea unui laser de luptă la 50 kW sau mai mult, ar trebui să fie deja utilizate surse unice de energie, cum ar fi bateriile și sisteme similare.”
De exemplu, dacă luăm un sistem laser de 100 kW, care are o eficiență de aproximativ 30%, atunci va avea nevoie de o putere de 300 kW. Cu toate acestea, dacă platforma pe care este instalată generează doar 100 kW de putere, utilizatorul are nevoie de baterii pentru a compensa. Când bateriile sunt descărcate, laserul nu mai funcționează până când generatorul le reîncarcă.
— a spus reprezentantul companiei Lockheed Martin.
Între timp, Rolls-Royce LibertyWorks a declarat că lucrează la integrarea unui sistem de control al energiei și al căldurii de mai bine de un deceniu care poate fi utilizat în sistemele laser de mare putere și că recent a „realizat progrese tehnologice semnificative”.
Rolls-Royce a declarat într-un comunicat că aceste descoperiri sunt în domenii precum „energie electrică, management termic, management și control al temperaturii, disponibilitatea instantanee a energiei și continuitatea afacerii”. Ei au adăugat că testarea sistemului de către clienți va începe mai târziu în acest an și, dacă va fi finalizată cu succes, ar putea fi posibilă furnizarea de soluții integrate modulare pentru controlul puterii și disiparea căldurii pentru programele armatei și militare. flota.
Caut Solutii
DARPA și Lincoln Lab de la MIT au dezvoltat cu succes un laser cu fibră de mare putere și dimensiuni mici, care a fost demonstrat în octombrie a acestui an. Cu toate acestea, au refuzat să clarifice detaliile acestui proiect, inclusiv nivelul de putere.
În timp ce armata și companiile pretind un succes constant în dezvoltarea laserelor militare, Afzal a spus că eforturile Lockheed Martin de a aborda unele dintre provocările tehnologice includ „un proces de combinare a fasciculului spectral care amintește oarecum de coperta albumului Dark Side of the Moon. " trupa Pink Floyd.
„Razele laser de la mai multe module laser, fiecare cu o anumită lungime de undă, trec printr-o rețea de difracție asemănătoare prismei. Apoi, dacă toate lungimile de undă și unghiurile sunt corecte, atunci nu există o absorbție reciprocă, ci o aliniere a lungimilor de undă într-o secvență strictă una după alta, în urma căreia puterea crește proporțional, a explicat Afzal. „Puteți scala puterea laserului adăugând module sau mărind puterea fiecărui modul fără a încerca doar să construiți un laser uriaș. Seamănă mai mult cu calculul paralel decât cu un supercomputer.”
Împreună
Se acordă multă atenție potențialului laserelor de mare putere, dar armata și industria SUA văd, de asemenea, potențialul de a folosi frecvențe puternice de microunde pentru a doborî roiuri de drone sau a le combina cu lasere.
„Combinarea tehnologiilor ar putea fi o idee bună”, a declarat reporterilor generalul Neil Thurgood de la Biroul Tehnologiilor Critice. - Adică poți lovi multe obiecte cu un laser. Dar pot lovi mai multe ținte cu două lasere, pot lovi mai multe ținte cu lasere și cu microunde puternice. Lucrările în acest domeniu au început deja.
Don Sullivan, un expert în energie dirijată la Raytheon, a vorbit despre munca în această direcție. Mai exact, el a spus că Raytheon a combinat un laser de mare putere cu un sistem de ochire multispectral pe un vehicul Polaris MRZR în timp ce a dezvoltat un sistem de microunde de mare putere care este montat într-un container de transport. Raytheon a demonstrat aceste tehnologii separat în timpul experimentului integrat de manevră incendii (MFIX) al armatei în 2017, iar în 2018 au lucrat împreună în timpul testelor efectuate de forțele aeriene americane la locul de testare White Sands.
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 zona apropiată și a frustra atacurile cu dronele roi.
in Marina
Când vine vorba de problemele resurselor de masă, volum și energie, navele de război cu dimensiunile lor mari au aici un avantaj clar față de platformele terestre și aeriene, ceea ce a permis marinarilor navali să lanseze mai multe proiecte simultan.
Marina lucrează la familia de sisteme laser NLFoS (Navy Laser Family of Systems), o inițiativă de a implementa sisteme laser de mare putere la bord în viitorul apropiat. Această inițiativă Marinei include: programul Solid-State Laser Technology Maturation (SSL-TM); Laser de înaltă energie RHEL (Ruggedized High Energy Laser) robust de 150 kW; laser de orbire optic Interdictor de orbire optic pentru distrugătoarele proiectului Arleigh Burke; și proiectul High Energy Laser și Integrated Optical-dazzler with Surveillance (HELIOS).
Marina implementează, de asemenea, Programul de rachete de croazieră anti-navă cu laser de înaltă energie (HELCAP), care împrumută tehnologia NLFoS pentru a dezvolta arme laser avansate pentru a contracara rachetele de croazieră anti-navă, potrivit unui raport al Serviciului de Cercetare al Congresului.
Programul HELIOS își propune să ofere combatanților de suprafață și altor platforme trei sisteme: un laser de 60 kW; echipamente de supraveghere, recunoaștere și colectare de informații pe distanță lungă și un dispozitiv orbitor pentru combaterea UAV-urilor. Spre deosebire de alte lasere testate pe nave ale Marinei SUA, care sunt instalate pe nave ca sisteme suplimentare, HELIOS va deveni o parte integrată a sistemului de luptă al navei. Sistemul de arme Aegis va asigura controlul focului pentru rachetele standard, împreună cu planificarea și selectarea armelor adecvate, în funcție de tipul țintei.
În martie 2018, Lockheed Martin a primit un contract de 150 de milioane de dolari (cu opțiuni pentru încă 943 de milioane de dolari) pentru a dezvolta, produce și livra două sisteme până la sfârșitul anului 2020. În 2020, flota intenționează să efectueze o revizuire a proiectului HELIOS pentru a se asigura că îndeplinește cerințele.
Raportul Congressional Service notează că integrarea laserelor în nave are potențialul de a oferi multe beneficii: timp de contact redus, capacitatea de a face față rachetelor care manevrează activ, țintire precisă și răspuns precis, de la ținte de avertizare până la blocarea reversibilă a sistemelor acestora. Cu toate acestea, se observă că potenţialele limitări rămân.
Potrivit raportului, aceste restricții includ: bombardarea numai în raza vizuală; probleme cu absorbția atmosferică, împrăștierea și turbulența; răspândirea termică, când laserul încălzește aerul, ceea ce poate defocala fasciculul laser; dificultatea de a respinge atacurile roii, lovirea țintelor întărite și a sistemelor electronice de suprimare; și riscul de deteriorare colaterală a aeronavelor, sateliților și vederii umane.
Dezavantajele potențiale ale armelor cu laser de mare randament menționate în raport nu sunt unice ale Marinei, alte ramuri ale armatei se confruntă și cu probleme similare.
La rândul său, Marine Corps (MCC) a clarificat tacticile, 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 spus că va moderniza sistemul CLWS, crescând puterea de la 2 la 5 kW. Totodată, el a observat că creșterea puterii ar reduce timpul necesar pentru doborârea dronelor mici. „Marina vrea să obțină un sistem foarte rapid care să ofere capabilitățile dorite. Ei sunt în proces de testare a performanței acestor sisteme și, prin urmare, ne-au dat un contract de modernizare și creștere a capacității acestora.”
Disponibilitate de a investi
Comandamentul armatei pe parcursul primei jumătăți a acestui an a fost implicat în definirea programelor actuale de energie dirijată și elaborarea unui plan pe termen lung pentru trecerea proiectelor de la etapa de dezvoltare la etapa de utilizare practică a luptei.
În cadrul acestei activități, generalului Thurgood i sa acordat 45 de zile pentru a clarifica și a colecta toate proiectele curente într-un singur registru. Acest lucru poate duce la respingerea unora dintre ele. „Odată ce am înființat Biroul de Tehnologie Critică, am făcut un efort deosebit pentru a găsi toate proiectele energetice direcționate concurente. Toată lumea lucrează la ceea ce ei numesc energie direcționată, iar eu încerc să înțeleg ce înseamnă cu adevărat și ce se întâmplă cu adevărat acolo”, a spus Thurgood la o audiere a 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 cadrul unei conferințe de presă, Thurgood a anunțat că Armata a decis să accelereze programul MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), care va instala lasere de 50 kW pe vehiculele blindate Stryker, ca parte a unui sistem de apărare aeriană cu rază scurtă de acțiune. Dacă totul decurge conform planului, atunci până la sfârșitul anului 2021, armata va adopta patru vehicule cu sisteme laser.
Nu este încă pe deplin clar care inițiative vor fi fuzionate sau închise, dar Thurgood a spus că oricum se va întâmpla. „Unii oameni lucrează, să zicem, la un laser de 150 kW care va fi instalat în cele din urmă pe un camion, remorcă sau navă. Nu avem nevoie de propriul nostru program laser de 150 kW, putem combina proiecte similare împreună, acceleram acest proces și economisim resurse pentru țara noastră.”
Între timp, o serie de inițiative energetice direcționate rămân în portofoliul armatei. De exemplu, armata a folosit laserul MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) pentru a accelera dezvoltarea sistemelor laser avansate și pentru a elabora tacticile, metodele și principiile de utilizare în luptă asociate cu operarea unor astfel de sisteme. În cadrul 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-l instaleze pe camioanele FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) în cadrul programului demonstrativ laser de mare putere HEL. TVD (High Energy Laser). Demonstrator de vehicule tactice). Acest lucru este implementat ca parte a activității armatei privind armele cu energie direcționată concepute pentru a face față rachetelor, obuzelor de artilerie și mortarelor, precum și dronelor.
În cadrul unui contract de trei ani, în valoare de 130 de milioane de dolari, a fost formată o echipă trilaterală (Armata SUA, Lockheed Martin și Rolls-Royce) pentru a pregăti o revizuire a designului care să determine proiectul final al laserului, după care sistemul însuși va fi fabricat și instalat pe un camion FMTV. 6x6 pentru testare pe teren la White Sands Missile Range în 2022.
Trio-ul intenționează să sporească puterea unui laser cu fibră Lockheed Martin pentru care Rolls-Royce dezvoltă o rețea electrică. Cu toate acestea, Rolls-Royce a refuzat să dezvăluie dacă va folosi noul său sistem integrat de management al energiei și al căldurii.
În 2018, armata a anunțat că lucrează separat cu Lockheed Martin pentru a echipa dronele cu un lansator puternic de microunde pentru a doborî alte drone. În baza unui contract de 12,5 milioane de dolari, cei doi vor dezvolta un sistem anti-dronă aeropurtat. Posibilele sarcini utile pentru UAV-uri ar include dispozitive explozive, rețele și instalații cu microunde.
Cu toate acestea, directorul DARPA a declarat reporterilor că, în ciuda progresului în domeniul energiei direcționate, armata este departe de a integra tehnologia în aeronave și, prin urmare, este posibil ca navele și vehiculele terestre să devină primele platforme de bază.
In cer
U.S. Air Force urmărește, de asemenea, proiecte energetice direcționate, inclusiv cele dezvoltate în cadrul programului SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator - Advanced Technology Demonstrator), care implică instalarea unui sistem laser mic, de mare putere pe aeronave pentru a proteja împotriva rachetelor.clase sol-aer și aer-aer.
La începutul acestui an, Laboratorul de Cercetare al Forțelor Aeriene a anunțat că a obținut un succes intermediar atunci când a folosit o unitate de testare la sol pentru a doborî mai multe rachete. Pe măsură ce tehnologia avansează, forțele aeriene americane intenționează să facă sistemul mai mic și mai ușor și să-l adapteze la aeronave.
Planul mai amplu al Pentagonului și al Agenției de Apărare Antirachetă este o retrospectivă a Inițiativei 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 lansat o analiză mult așteptată a apărării antirachetă, lăudând activitatea Agenției de Apărare antirachetă în dezvoltarea armelor cu energie direcționată pentru a intercepta rachetele balistice în traiectoria lor de amplificare. În 2017, de exemplu, Agenția a emis o solicitare de informații cu privire la dronele de mare altitudine, cu rază lungă de acțiune, care ar avea capacitatea de încărcare utilă pentru a monta lasere puternice pentru a distruge ICBM-uri în faza superioară. Cererea de propuneri, emisă în 2017, prevede că drona va zbura la altitudini de cel puțin 19000 de metri, va avea o capacitate de sarcină utilă de cel puțin 2286 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 pentru a studia posibilitatea implementării tehnologiei laser de mare putere la bordul UAV-urilor.
a spus purtătorul de cuvânt al Boeing.
informații