Laserové zbraňové systémy majú od nového konceptu ďaleko, ale v ich každodennom vývoji pretrvávajú niektoré významné problémy.
Podľa Davida Jamesa z University of Cranfield (UK) tieto systémy spadajú do dvoch širokých kategórií. Prvá obsahuje zbrane určené na záber ďalekohľadov a iných optických senzorov, zatiaľ čo druhá sa zameriava na boj proti neriadeným raketám a bezpilotným lietadlám. Systémy z druhej kategórie priťahujú čoraz väčšiu pozornosť armády, pretože laserové zbrane sú stále efektívnejšie a zdroje energie sa zmenšujú. James poznamenal:
"Tieto systémy majú množstvo výhod." Ponúkajú takmer nekonečnú muníciu … ak funguje napájanie, laserový systém bude naďalej fungovať. Ich používanie je relatívne jednoduché, čo znamená, že proces školenia zamestnancov nie je príliš komplikovaný. “
Od mora k zemi
Ako poznamenal James, za posledné desaťročia sa v tejto oblasti vykonalo značné množstvo práce, najmä v námornom sektore, kde množstvo programov zvažuje uskutočniteľnosť použitia laserov na boj proti hrozbám, akými sú námorné bezpilotné prostriedky alebo malé lode.
Ako prvé sa objavili lodné systémy, pretože majú ľahký prístup k vysoko výkonnému zdroju energie, pričom vďaka zvýšeniu účinnosti laserových zbraní sú pozemné sily stále dostupnejšie. Najjasnejšie to ukazuje projekt americkej armády na vytvorenie prototypu a nasadenie prvého bojového laserového systému. Na štyri obrnené vozidlá Stryker budú v roku 2022 nainštalované systémy s výkonom 50 kW s cieľom podporovať úlohy mobilnej protivzdušnej obrany krátkeho dosahu s označením M-SHORAD (manéver-protivzdušná obrana krátkeho dosahu) na ochranu bojových brigád. z UAV, neriadených striel, typu delostreleckej a mínometnej paľby a leteckého vrtuľníka.
"Teraz je načase priniesť na bojisko riadené energetické zbrane," povedal pri zadávaní zmluvy Neil Thurgood, riaditeľ Úradu pre hypersonické a riadené energetické a vesmírne zbrane americkej armády. - Armáda uznáva potrebu riadených energetických laserov, ktorá je stanovená v modernizačnom pláne armády. Toto už nie je výskumná ani ukážková činnosť. Je to strategická bojová schopnosť a sme na dobrej ceste, ktorá ju dostane priamo do rúk vojakov. “
Ako poznamenal James, takýto vývoj by mohol pomôcť vyplniť medzeru v potenciálnych bojových schopnostiach, najmä pokiaľ ide o bezpilotné prostriedky. Keď sa na bojisku objaví veľký počet bezpilotných lietadiel, pozemné jednotky sa musia s hrozbou vysporiadať. V súčasnej dobe je táto úloha riešená streľbou z ručných zbraní a guľometov z veľmi blízkej vzdialenosti, aj keď je zrejmé, že cielenú paľbu je tu veľmi ťažké viesť. Kinetickou alternatívou by boli rakety zem-vzduch. Na rozdiel od rakiet sú však drony oveľa lacnejšie na výrobu a prevádzku.
"Ekonomickými výhodami je, že nie je pre vás výhodné používať rakety proti roji dronov, pretože rakety by sa potom veľmi rýchlo minuli." Svoj raketový arzenál si musíš nechať pre dôležitejšie ciele, ako sú lietadlá alebo helikoptéry. “
Ďalšou výhodou laserov je ich rýchlosť.
„Pretože sa„ munícia “pohybuje rýchlosťou svetla, v skutočnosti ak lúč na okamih položíte na cieľ, zasiahnete dron … aj keď vám strašnou rýchlosťou prekročí čiaru pohľadu, jednoducho namierte laser na nepriateľskú platformu - a cieľ je váš “.
Bez ohľadu na hrozbu
Craig Robin, vedúci Úradu pre projekt usmernenej energie americkej armády, súhlasí a dodáva, že laserové zbraňové systémy sú tiež necitlivé na hrozby.
„Väčšina materiálov neudržiava vysokú teplotu, ak laser zameriate na mínu alebo dron, váš dopad bude smrteľný.“
To všetko samozrejme prináša výhody z finančného hľadiska, ale laserové systémy zároveň môžu znížiť množstvo materiálu a technických dodávok pre armádu.
"Pokiaľ ide o kinetické prostriedky, musíte vyrobiť rakety, musíte udržiavať rakety a musíte ich odpísať." Toto zjavne neplatí pre zbraňové systémy napájané energiou, to znamená, že výrazne znižujú logistickú záťaž. “
Robinova kancelária je súčasťou Armádneho úradu pre rýchle schopnosti a kritické technológie (RCCTO). Pod Thurgoodovým vedením organizácia pracuje na začlenení nových technológií do experimentálneho vývoja, ktorý sa môže dostať k vojakom. Smerovaná energia je hlavným zameraním tejto činnosti.
Pri práci na laseri M-SHORAD bol použitý vývoj predchádzajúceho projektu MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), ktorý počítal aj s inštaláciou 50 kW laseru na stroj Stryker a výrobou jedného prototypu v roku 2021. RCCTO sa však rozhodlo rozšíriť rozsah projektu, takže v súčasnosti sa plánuje nasadenie štyroch laserov. V spolupráci s hlavným dodávateľom Kord Technologies, Raytheon a Northrop Grumman súťažia o tento projekt so svojimi prototypmi M-SHORAD.
RCCTO sa podieľa na ďalších projektoch zameraných na energiu. Hlavný dôraz je kladený na ochranu pred nepriamou paľbou, ktorú bude poskytovať zbraňový systém nainštalovaný na vozidle Stryker. Tento projekt, známy ako schopnosť nepriamej požiarnej ochrany-vysokoenergetický laser, je ďalším vývojom programu vysokoenergetického laserového taktického predvádzania vozidiel, ktorý má zo systému 100 kW prejsť na laser 300 kW a dodať ho jednotkám do roku 2024.
Armáda predtým nainštalovala na stroj Stryker 10 kW laser v rámci projektu MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), ktorý tvoril základ pre prácu na M-SHORAD.
Rozhodnutie zvýšiť silu zbraní bolo založené na úspešnom procese vývoja. Ako Robin vysvetlil: „Pokiaľ ide o technologickú vyspelosť, investície priemyslu pomohli urýchliť celý proces a dosiahnuť dobré výsledky“.
Vláknová optika
Scott Schnorrenberg z Kord Technologies uviedol, že došlo k posunu od polovodičových laserov k spektrálne kombinovaným vláknovým zariadeniam, „ktoré sú výrazne efektívnejšie a majú zmenšenú veľkosť“. Dodal, že zrejmý pokrok vo veľkokapacitných batériách, systémoch výroby energie a tepelného manažmentu zohráva veľkú úlohu, pretože umožňuje inštaláciu veľmi výkonných laserových systémov na relatívne malé bojové vozidlá.
Kord sa v súčasnosti zameriava na vývoj technológie vo fáze výskumu a vývoja a jej využitie pri vývoji prototypov a následných výrobných produktoch. Schnorrenberg poukázal aj na logistické výhody laserov a poznamenal, že „sú tiež vybavené výkonnými senzormi, ktoré poskytujú ďalšie možnosti zhromažďovania informácií a zameriavania na bojisku“. Verí, že po nasadení systémov pre projekt M-SHORAD a ďalších programov by sa mal v nasledujúcich rokoch rozsah laserov rozšíriť.
"Vidíte, že lasery sa rýchlo vyvíjajú, expandujú na iné platformy a rozširujú škálu misií, ktoré môžu vykonávať, ako napríklad likvidácia výbušnej munície, protiopatrenia proti prieskumným prostriedkom, presné zacielenie, koncentrovaný žiarivý výkon a vysokorýchlostný prenos dát."Rozširujúci sa rozsah potenciálnych cieľov nepochybne prispeje k zvýšeniu rozsahu základných platforiem, na ktorých budú nainštalované laserové systémy. “
Evan Hunt, vedúci vysokovýkonných laserov spoločnosti Raytheon, tiež upozornil na možnosť sledovania cieľa pomocou laserových systémov.
"Stlačením tlačidla po identifikácii drona ako hrozby ho môžete okamžite zostreliť a bude to taký krátkodobý proces, keď dron začne padať súčasne so stlačením tlačidla." Toto je revolučný spôsob zasiahnutia cieľov v porovnaní s tradičnou muníciou, ktorá môže chýbať a rozletieť sa na kúsky v rôznych smeroch. “
„Hovoríme o novom type technológie, ktorá umožňuje celkom nezávisle detekovať, sledovať, identifikovať a zaberať ciele spôsobom, ktorý je potenciálne možné použiť aj v relatívne tesnej blízkosti priemyselných alebo obytných oblastí bez toho, aby spôsobil veľkú deštrukciu.“
Zostrelenie dronov
Spolu s účasťou na projekte M-SHORAD venuje spoločnosť Raytheon osobitnú pozornosť vývoju laserových zbraní na boj proti malým bezpilotným lietadlám, a to najmä v koncepte „buginy s laserovou dunou“-výkonného laseru v kombinácii s multispektrálnym zameriavaním. systém vlastnej konštrukcie, inštalovaný na terénnom vozidle Polaris MRZR.
Systém sa vyrába pre americké vojenské letectvo a na rok 2020 je plánovaná dodávka troch platforiem. Na konci toho istého roku budú tieto tri mobilné jednotky nasadené v zámorí na operačné hodnotenie.
Raytheon zostrelil zo svojej buginy viac ako 100 dronov počas početných leteckých a vojenských prehliadok. Letectvo mohlo systém využívať na množstvo úloh, napríklad auto mohlo byť zaparkované na konci dráhy, aby sa zaseklo alebo zničilo nežiaduce UAV vstupujúce do vzdušného priestoru. Hunt poznamenal:
"Lasery sa skutočne osvedčili ako najpresnejší a najefektívnejší spôsob priameho zasiahnutia dronov." „Magická kombinácia“charakteristík vám umožňuje veľmi presne a lacno ticho a diskrétne deaktivovať niekoľko dronov naraz, takže nie sú také deštruktívne ako kinetické zbrane. “
Predtým, ako sa laserové zbrane dostanú do služby vo veľkom množstve, je potrebné vyriešiť niekoľko naliehavých úloh. Robin poznamenal, že samotný laser je jedným z troch dôležitých prvkov inštalácie zbraní, spolu s ovládačom lúča, ktorý lúč presne smeruje k hrozbe a sprevádza ho, a subsystémom na generovanie a riadenie energie. Druhý subsystém by mal byť dostatočne kompaktný na inštaláciu vo vozidlách, aj keď v tomto prípade je možné využiť vývoj z automobilového sektora, najmä vývoj batériových systémov, ktoré prispeli k rýchlemu vývoju elektrických vozidiel. "Chcete viesť elektrické auto dlhšiu dobu rovnakou rýchlosťou, čo je veľmi podobné tomu, ako chcete, aby fungoval laser," pokračoval Hunt. "Požiadavky na túto technológiu a lasery sú podobné a tu sa prekrývajú."
Podľa Jamesa je limitujúcim faktorom zníženie veľkosti napájacích systémov. Očakáva, že americká armáda a jej partneri budú čeliť výzvam umiestnenia takéhoto vybavenia do Strykera. Okrem toho poznamenal, že nie všetky ciele v systéme M-SHORAD sú rovnaké a existujú otázky o tom, aká úroveň poškodenia bude potrebná pre rôzne typy platforiem.
"Ak sú to len drony, ktoré lovíte, potom to v tomto zmysle zužuje rozsah cieľov, znižuje rozsah materiálov, z ktorých sú vyrobené." Ak je to veľmi veľký dron, možno by stálo za to použiť raketu zem-vzduch. “
Na druhej strane, podľa Jamesa je dosah najdôležitejším faktorom, ktorý je potrebné zvážiť: čím väčšiu vzdialenosť chcete poškodiť, tým väčšiu silu potrebujete. Všimol si, že atmosféra je plná rôznych častíc, ktoré rozptyľujú svetlo, to znamená, že nikdy nebude existovať stopercentný prenos svetla. Na vzdialenosť jedného kilometra môže byť atmosféra 85% priepustná, to znamená, že 15% svetla sa nedostane do cieľa. Na vzdialenosť viac ako 5 km môžu byť straty 50%, „to znamená, že polovica fotónov sa jednoducho stratí, laserový lúč stratí svoju silu a nedosiahne cieľ“.
Naučte sa bojovať
"Hlavnou výzvou pre vojenských používateľov bude výcvik v zvládaní rozširujúceho sa súboru cieľov," povedal Chris Frye, riaditeľ blízkej protivzdušnej obrany v Northrop Grumman, aj keď poznamenal, že sa vzďaľujú od demonštrácií experimentálnej technológie a prechádzajú na skutočné využitie. vojak. „Umožní prijať, prispôsobiť a zlepšiť technológiu.“Okrem projektu M-SHORAD, Northrop Grumman spolupracoval s americkou armádou na mnohých ďalších smerovaných energetických programoch, ako aj s kanceláriou výskumu a vývoja námorníctva, DARPA, laboratóriom letectva a ďalšími zákazníkmi.
"Dôraz je kladený na budovanie komplexných základných systémov," dodal Fry. "Nejde len o laser, ale o celý systém: radar, riadiaci a riadiaci systém, sieť, platforma, generovanie a riadenie výkonu." Maximálna účinnosť všetkých týchto komponentov a spôsob, akým spolupracujú, sú dôležité pre maximalizáciu potenciálu systému. “
Northrop Grumman uviedol, že aj keď sa hmotnosť, veľkosť a spotreba energie systémov za posledné desaťročie výrazne znížili, očakávajú, že tento proces v nasledujúcich rokoch urýchlia. Tiež sa výrazne zvýšila schopnosť laserových systémov sledovať hrozby a „držať fotóny na cieli tak dlho, ako je potrebné na dosiahnutie požadovaného účinku“.
Stvorenie
Schnorrenberg uviedol, že najväčšou výzvou sú v súčasnosti obmedzenia výroby. Vzhľadom na obmedzený počet doteraz vyvinutých laserových systémov je výrobná základňa nerozvinutá, to znamená, že najdôležitejšie scenáre je potrebné ešte dokončiť pre scenáre veľkoobjemovej výroby.
"Americká vláda investuje do výrobných zariadení na riešenie tohto problému," dodal. "Priemysel nakoniec poskytne výkonné mechanizmy na rozvoj tejto základne."
Toto je kľúčové pre stanovenie cieľov americkej armády pre program M-SHORAD. V oznámení o kontrakte sa uvádza, že výber spoločností Northrop Grumman a Raytheon „podporí hospodársku súťaž a stimuluje priemyselnú základňu pre riadené energetické systémy“.
James dúfa, že sa laser v nasledujúcich rokoch vyvinie ako vojnová zbraň vlastným spôsobom. Hoci pochybuje, že by lasery fungovali ako úplne samostatné systémy, verí, že sa určite stanú výrazným doplnkom ostatných zbraní. Je nepravdepodobné, že by napríklad systémy protivzdušnej obrany pozostávali iba z laserov, ale stanú sa súčasťou širšieho systému, ktorý bude zahŕňať rakety. Navyše, na boj proti cieľom na ultra krátkych vzdialenostiach bude armáda s najväčšou pravdepodobnosťou chcieť nechať samostatného vojaka.
„Možno budú lasery navždy súčasťou základného systému.“
"Aby boli lasery skutočne účinné a užitočnejšie pre americkú armádu, musia sa ich náklady znížiť," povedal Robin. Akákoľvek technológia vznikajúca z úzko špecializovaného trhu však bude v priebehu času hrať významnejšiu úlohu.
„Keďže počet prototypov a demonštračných testov rastie - nielen v armáde, ale aj v iných typoch ozbrojených síl - čoskoro budeme svedkami expanzie tohto trhu a zníženia nákladov na laserové zbraňové systémy.“
