Lumină și penumbra pe drumul americanilor spre armele cu laser
Teste recente ale sistemelor laser pentru misiuni de apărare aeriană și contramăsuri drone, fiind dezvoltate într-o serie de proiecte, indică faptul că utilizarea lor se va extinde abia în următorul deceniu.
Sistemele de arme cu laser sunt departe de a fi un concept nou, dar unele provocări semnificative rămân în dezvoltarea lor de zi cu zi.
Potrivit lui David James de la Universitatea Cranfield (Marea Britanie), astfel de sisteme se încadrează în două mari categorii. Prima include armă, conceput pentru a distruge vederi și alți senzori optici, în timp ce al doilea este axat pe lupta împotriva rachetelor neghidate și a dronelor. Sistemele din a doua categorie câștigă mai multă atenție militară pe măsură ce armele laser devin mai eficiente și sursele de energie se micșorează în dimensiune. James a notat:
„Astfel de sisteme au o serie de avantaje. Oferă o capacitate de muniție aproape infinită... dacă sistemul de alimentare funcționează, atunci sistemul laser va continua să funcționeze. Sunt relativ ușor de manevrat, ceea ce înseamnă că procesul de formare a personalului nu este prea complicat.”
De la mare la uscat
După cum a remarcat James, s-a depus o cantitate semnificativă de muncă în acest domeniu în ultimele decenii, în special în sectorul maritim, unde o serie de programe iau în considerare fezabilitatea utilizării laserelor pentru a combate amenințări precum UAV-urile maritime 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 eficiența în creștere a armelor laser le face mai accesibile forțelor terestre. Acest lucru este cel mai clar demonstrat de proiectul armatei SUA de a crea un prototip și de a implementa primul sistem laser de luptă. Sistemele de 50 kW vor fi instalate pe patru vehicule blindate Stryker în 2022 pentru a sprijini misiunile mobile de apărare aeriană cu rază scurtă de acțiune desemnate M-SHORAD (Maneuver - Short-Range Air Defense) pentru a proteja echipele de luptă de UAV-uri, rachete neghidate, artilerie și foc de mortar și aviaţie tip elicopter.
„Acum este momentul să livrăm arme cu energie direcționată pe câmpul de luptă”, a declarat Neil Thurgood, directorul Biroului de Arme Hipersonice, Energie Dirijată și Spațială al Armatei SUA, la momentul acordării premiului. - Armata recunoaște necesitatea laserelor cu energie dirijată, care este prevăzută de planul de modernizare al armatei. Aceasta nu mai este o activitate de cercetare sau demonstrație. Aceasta este o capacitate strategică de luptă și suntem pe drumul cel bun pentru a o pune în mâinile soldaților.”
Laserele ar putea juca un rol cheie în confruntarea cu UAV-urile pe viitorul câmp de luptă
După cum a remarcat James, astfel de evoluții ar putea ajuta la umplerea golului în potențialele capacități de luptă, în special în ceea ce privește UAV-urile. Când apare un număr mare trântor pe câmpul de luptă, trupele terestre trebuie să fie capabile să facă față amenințării. În prezent, această sarcină este rezolvată prin tragerea cu arme de calibru mic și mitraliere la distanță foarte apropiată, deși este evident că aici este foarte dificil să se efectueze focul țintit. O alternativă cinetică ar fi rachetele sol-aer. Cu toate acestea, spre deosebire de rachete, dronele sunt mult mai ieftine de fabricat și operat.
„Argumentul economic pentru aceasta este că nu este rentabil să folosești rachete împotriva unui roi de drone, deoarece în acest caz rachetele se vor epuiza foarte repede. Trebuie să vă salvați arsenalul de rachete pentru scopuri mai importante, cum ar fi avioane sau elicoptere.”
Un alt avantaj al laserelor este legat de viteza lor.
„Pentru că „muniția” se mișcă cu viteza luminii, de fapt, dacă plasezi fasciculul pe țintă chiar și pentru o clipă, atunci lovești drona... chiar dacă îți traversează linia vizuală cu o viteză teribilă, pur și simplu îndrepți laserul către platforma inamicului - și obiectivul tău."
Indiferent de amenințare
Craig Robin, șeful Biroului de Proiecte Energetice Dirijate de Armata SUA, este de acord cu acest punct de vedere, adăugând că sistemele de arme cu laser sunt, de asemenea, indiferente la amenințări.
„Majoritatea materialelor nu rețin căldura, dacă concentrezi un laser pe o mină sau o dronă, expunerea ta va fi fatală.”
Toate acestea, desigur, oferă avantaje din punct de vedere financiar, dar, în același timp, sistemele cu laser pot reduce volumul logisticii pentru militari.
„În ceea ce privește mijloacele cinetice, trebuie să fabricați rachete, trebuie să întrețineți rachete, trebuie să le dezafectați. Acest lucru în mod clar nu se aplică sistemelor de arme cu alimentare cu energie, adică reduc semnificativ sarcina logistică.
Biroul lui Robin face parte din RCCTO (Rapid Capabilities and Critical Technologies Office) al armatei. Sub conducerea lui Thurgood, organizația lucrează pentru a încorpora noile tehnologii în proiecte experimentale care pot ajunge la soldați. Energia dirijată este direcția principală în această activitate.
Lucrările la laserul M-SHORAD au folosit realizările proiectului anterior MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), care prevedea și instalarea unui laser de 50 kW pe o mașină 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 să fie implementate patru lasere. Lucrând cu contractorul principal Kord Technologies, Raytheon și Northrop Grumman concurează la acest proiect cu prototipurile lor M-SHORAD.
RCCTO este implicat și în alte proiecte energetice direcționate. Accentul principal este pus pe protecția indirectă la foc, care va fi asigurată de sistemul de arme instalat pe mașina Stryker. Scopul acestui proiect, cunoscut sub numele de Capacitate de protecție indirectă împotriva incendiilor - Laser de înaltă energie și care reprezintă o dezvoltare ulterioară a programului Demonstrator de vehicule tactice cu laser de înaltă energie, este trecerea de la un sistem de 100 kW la un laser de 300 kW și livrarea acestuia către trupele 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 lucrării M-SHORAD.
Decizia de a crește puterea armelor sa bazat pe progresul de dezvoltare reușit. După cum a explicat Robin: „În ceea ce privește maturitatea tehnologiei, investiția din industrie a ajutat la accelerarea semnificativă a întregului proces și la obținerea unor rezultate bune.”
fibre optice
Scot Schnorrenberg de la Kord Technologies a spus că a existat o trecere de la laserele cu stare solidă la dispozitivele cu fibre combinate spectral, „care sunt mult mai eficiente și de dimensiuni mai mici”. El a adăugat că progresul evident în domeniul bateriilor de mare capacitate, sistemelor de generare a energiei și managementului termic 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 prin faza de cercetare și dezvoltare și utilizarea acesteia în dezvoltarea de prototipuri și produsele de producție ulterioare. Schnorrenberg a citat, de asemenea, beneficiile logistice ale laserelor, menționând că „sunt echipate și cu senzori puternici pentru a oferi capacități suplimentare de colectare a informațiilor și de țintire pe câmpul de luptă”. El consideră că după implementarea sistemelor în cadrul proiectului M-SHORAD și a altor programe, domeniul de aplicare al laserelor ar trebui să se extindă în următorii ani.
În viitorul apropiat, utilizatorii militari vor trebui să stăpânească principiile utilizării în luptă a sistemelor de arme cu laser.
„Vedeți că laserele evoluează rapid, preluând alte platforme și extinzând gama de sarcini efectuate, cum ar fi distrugerea obiectelor explozive, contracararea mijloacelor de recunoaștere, țintirea de înaltă precizie, puterea de radiație concentrată și transmisia de date de mare viteză. Gama extinsă de ținte potențiale va contribui, fără îndoială, la o creștere a gamei de platforme de bază pe care vor fi instalate sisteme laser.”
Evan Hunt, șeful laserelor de mare putere la Raytheon, a remarcat și capacitatea de a urmări ținte cu sisteme laser.
„Cu o singură apăsare a unui buton după ce ați identificat drona ca fiind o amenințare, o puteți doborî instantaneu și va fi un proces atât de trecător încât drona începe să cadă în același timp cu apăsarea butonului. Acesta este un mod revoluționar de a lovi ținte în comparație cu muniția tradițională, care poate rata și se împrăștie în fragmente în direcții diferite.
„Vorbim despre un nou tip de tehnologie care permite detectarea, urmărirea, identificarea și angajarea țintelor într-un mod care poate fi utilizat chiar și în apropierea relativă a zonelor industriale sau rezidențiale, fără a provoca pagube mari.”
„Vorbim despre un nou tip de tehnologie care permite detectarea, urmărirea, identificarea și angajarea țintelor într-un mod care poate fi utilizat chiar și în apropierea relativă a zonelor industriale sau rezidențiale, fără a provoca pagube mari.”
Doborârea dronei
Odată cu participarea la proiectul M-SHORAD, Raytheon acordă o atenție deosebită dezvoltării armelor cu laser pentru a combate dronele mici, în special în conceptul său de „căruță cu dune laser” - un laser puternic în combinație cu un sistem de ochire multispectral de design propriu, montat pe un vehicul de teren Polaris MRZR.
Sistemul este fabricat pentru US Air Force, iar livrarea a trei platforme este programată pentru 2020. La sfârșitul aceluiași an, aceste trei unități mobile vor fi dislocate în străinătate pentru evaluare operațională.
Raytheon a doborât peste 100 de drone din buggy-ul său în timpul numeroaselor demonstrații militare și ale forțelor aeriene. Forțele aeriene ar putea folosi sistemul în mai multe moduri, cum ar fi parcarea unei mașini la capătul unei piste pentru a bloca sau distruge UAV-urile nedorite care intră în spațiul aerian. Hunt a remarcat:
„Laserele s-au dovedit într-adevăr a fi cea mai precisă și eficientă modalitate de a angaja direct dronele. „Combinația magică” de caracteristici vă permite să dezactivați în tăcere și imperceptibil 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 laser să intre în funcțiune în cantități semnificative, trebuie rezolvate o serie de sarcini urgente. Robin a remarcat că laserul în sine este unul dintre cele trei elemente importante ale configurației armei, împreună cu controlerul fasciculului, care direcționează cu precizie fasciculul către amenințare și îl însoțește, precum și subsistemul de generare și control al energiei. Acesta din urmă subsistem trebuie să fie suficient de compact pentru a fi instalat în vehicule, deși poate profita de evoluțiile din industria 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 lungă perioadă de timp, ceea ce este foarte asemănător cu modul în care vrei să funcționeze un laser”, a continuat Hunt. „Cerințele pentru această tehnologie și lasere sunt similare și aici se suprapun.”
Potrivit lui James, reducerea dimensiunii sistemelor de alimentare este un factor limitativ. El se așteaptă ca armata SUA și partenerii săi să facă față provocărilor de montare a unor astfel de echipamente în Stryker. În plus, el a remarcat că nu toate țintele din sistemul M-SHORAD sunt aceleași și există întrebări despre ce nivel de daune va fi necesar pentru diferite tipuri de platforme.
„Dacă acestea sunt doar drone pe care le căutați, atunci acest lucru restrânge gama de ținte în ceea ce privește gama de materiale din care sunt fabricate. Dacă este o dronă foarte mare, atunci ar putea 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 provocați daune mai departe, cu atât aveți nevoie de mai multă putere. El a observat că atmosfera este plină de diverse particule care împrăștie lumina, adică nu va exista niciodată o transmisie de lumină sută la sută. La o distanță de un kilometru, atmosfera poate fi 85% permeabilă, adică 15% din lumină nu va ajunge la țintă. La o distanță mai mare de 5 km, pierderile pot fi de 50%, „adică jumătate din fotoni se pierd pur și simplu, fasciculul laser își pierde puterea și nu ajunge la țintă”.
Învață să lupți
„Principala provocare pentru utilizatorii militari va fi antrenamentul pentru a combate un set în expansiune de ținte”, a declarat Chris Fry, directorul diviziei de sisteme de apărare antirachetă de la Northrop Grumman, deși a remarcat că aceștia se îndepărtează de demonstrațiile tehnologice experimentale și trecerea către operarea reală de către un soldat, care „va permite adoptarea, adaptarea și îmbunătățirea tehnologiei”. Pe lângă 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 Navală, DARPA, Laboratorul Forțelor Aeriene și alți clienți.
Dezvoltarea și desfășurarea prototipului M-SHORAD pentru armata SUA se bazează pe munca proiectului MMHEL.
„Accentul se pune pe construirea de sisteme de bază complexe”, a adăugat Fry. „Nu este vorba doar de laser, ci de întregul sistem: radar, sistem de comandă și control, rețea, platformă, generare și control de energie. 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 dimensiunea sistemelor și consumul de energie au fost reduse semnificativ în ultimul deceniu, se așteaptă ca acest proces să se accelereze în următorii ani. Capacitatea sistemelor laser de a urmări amenințările și de a „ține fotonii pe țintă atâta timp cât este necesar pentru a oferi efectul dorit” a crescut semnificativ.
creare
Schnorrenberg a spus că cea mai mare provocare în acest moment sunt restricțiile de producție. Datorită numărului limitat de sisteme laser dezvoltate până în prezent, baza de producție este subdezvoltată, ceea ce înseamnă că componentele critice trebuie încă dezvoltate pentru scenarii de producție de mare volum.
„Guvernul SUA investește în dezvoltarea unei baze de producție pentru a rezolva această problemă”, a adăugat el. „În cele din urmă, industria va furniza în cele din urmă dispozitivele de acționare pentru a dezvolta această bază.”
Aceasta este cheia stabilirii obiectivelor armatei SUA pentru programul M-SHORAD. Anunțul contractului a menționat că selecția lui Northrop Grumman și Raytheon „va promova concurența și va stimula o bază industrială pentru crearea de sisteme energetice direcționate”.
James speră că în următorii ani, laserul se va dezvolta ca armă militară în felul său. Deși se îndoiește că laserele vor funcționa ca sisteme complet separate, el crede că cu siguranță vor deveni un plus semnificativ la alte arme. Este puțin probabil ca sistemele de apărare aeriană, de exemplu, să fie compuse numai din lasere, dar vor deveni parte a unui sistem mai mare care va include rachete. În plus, pentru a lupta împotriva țintelor la distanțe ultrascurte, este probabil ca armata să vrea să părăsească un singur soldat.
„Poate că laserele vor fi pentru totdeauna parte a sistemului de bază”.
„Pentru a face laserele cu adevărat eficiente și mai utile pentru armata SUA, costul lor trebuie să scadă”, a spus Robin. Cu toate acestea, orice tehnologie care iese dintr-o piață de nișă devine mai proeminentă în timp.
„Pe măsură ce numărul de prototipuri și demonstrații continuă să crească, nu numai în armată, ci și în alte tipuri de aeronave, vom asista în curând la o extindere a acestei piețe și o scădere a costului sistemelor de arme cu laser.”
informații