Keď sa americké ministerstvo obrany v máji tohto roku rozhodlo vyslať divíziu Patriot na Blízky východ, aby bojovalo proti takzvanej zvýšenej hrozbe Iránu, nasadilo personál, ktorý už bol príliš opotrebovaný pravidelnými rotáciami.
"Pokiaľ ide o sily protiraketovej obrany, na Blízkom východe sme pravidelne čelili tomuto problému dlho pred týmto nasadením," povedal vtedajší námestník ministra novinárom s tým, že jednotky Patriot mali pomer povinnosti k odpočinku menší ako 1: 1 v máji. Na začiatku roka bol celkový pomer bojovej povinnosti a odpočinku asi 1: 1, 4, pričom si velenie stanovilo za cieľ dosiahnuť pomer 1: 3.
Zatiaľ čo americká armáda hľadá spôsoby, ako znížiť počet nepretržitých dvojzmenných rotácií a zvýšiť úroveň pripravenosti na boj, rovnako naliehavá otázka je na programe, ako budúca kombinácia kinetických a nekinetických zbraní ovplyvní jej boj. potreby.
"Ak budete musieť bojovať s takmer rovnocenným súperom, bude Patriot účinný, ale môže v konečnom dôsledku oslabiť alebo neutralizovať hrozbu?" Možno nie. Preto v priebehu času uvidíte nové schopnosti, ktoré budú zavedené do nášho arzenálu protiraketovej obrany, “
- povedal a dodal, že budúce veľké investície do vývoja smerovaných energetických zbraní by mohli zmeniť taktický model armády.
„V opačnom prípade budete pokračovať v hromadení batérií Patriot a budete sa snažiť bojovať proti ďalším a ďalším hrozbám.“
Pentagon už desaťročia loví technológie smerovanej energie a často sa zdalo, že vták je už v klietke. Mnoho amerických vojakov verí, že situácia sa dnes radikálne zmenila a nedávny pokrok v tejto oblasti dáva ozbrojeným silám krajiny nádej na skoré nasadenie skutočných zbraňových systémov pre rôzne bojové misie.
Aj keď je Pentagon zdanlivo optimistický, pokiaľ ide o nasadenie systémov s priamou energiou v blízkej budúcnosti, najmä laserov s vysokým výkonom, existuje veľa nevyriešených problémov. Od rozdielov v taktických a strategických schopnostiach až po problémy súvisiace so škálovateľnosťou alebo škálovateľnosťou laserov a financovaním konkurenčných projektov má armáda stále čo prekonávať.
Meniace sa potreby
Od predstavenia lasera uplynulo už takmer šesť desaťročí a väčšinu času ministerstvo obrany hľadalo spôsoby, ako vyvinúť túto technológiu s cieľom vytvoriť novú generáciu zbraní. Pre sily protivzdušnej obrany tieto systémy sľubujú nižšie náklady na porážku a zároveň zníženie spotreby streliva. Ak napríklad Čína vypustí na americkú loď veľa lacných rakiet, potom by na ich zameranie a zničenie mohol byť teoreticky použitý silný laser.
Doktor Robert Afzal, vedúci odborník na laserové technológie v spoločnosti Lockheed Martin, sa domnieva, že implementácii laserovej technológie doteraz bránili dva faktory: počiatočný dôraz ministerstva obrany na vývoj strategických zbraní a jeho nedostatočný rozvoj.
V minulosti armáda vyčlenila finančné prostriedky na usmernený energetický výskum v rámci projektov, ako je napríklad teraz uzavretý program výsadkových laserov YAL-1, ktorý spoločne riadia americké vojenské letectvo a Agentúra protiraketovej obrany. V rámci tejto iniciatívy bol do upraveného lietadla Boeing 747-400F nainštalovaný chemický laser na zachytávanie balistických rakiet počas fázy akcelerácie.
"V tej dobe sa vždy kládol dôraz na strategickú konfrontáciu, ktorá si vyžadovala veľmi veľké a veľmi výkonné laserové systémy." Rozmnožovanie bezpilotných lietadiel a malých člnov dnes prispelo k čiastočnému posunu krátkodobého dôrazu Pentagonu na taktické systémy. To armáde pomáha postupne rozširovať zbraňové systémy s ohľadom na riešenie nových hrozieb.
V apríli 2019 sa na Brookingsovom inštitúte vo Washingtone uskutočnila diskusia na túto tému. „Mám malú predstavu o krátkodobých a strednodobých perspektívach smerovanej energie,“
- poznamenal vedúci výskumný pracovník ústavu.
"Smerovaná energia nám zrejme môže pomôcť vo veľmi, veľmi špecifickom taktickom prostredí." Myšlienka vytvoriť dostatočne veľký laser na zabezpečenie systému teritoriálnej protiraketovej obrany je dosť nereálna, zatiaľ čo ochrana konkrétneho vozidla s aktívnym systémom je o niečo realistickejšia. “
Vtedajší tajomník americkej armády poznamenal, že pokrok v riadenej energetike bol „ďalej, než si dokážete predstaviť“, a rozhodnutie armády obnoviť pre svoje ťažké jednotky manévrovateľný systém protivzdušnej obrany umožňuje nasadenie nových laserových zbraní.
"Na základe existujúcich a nových hrozieb je to pre nás skutočne veľká vec." Pokiaľ ide o to, kam technológia smeruje, sme blízko vlastníctvu nasaditeľného systému, ktorý dokáže zostreľovať drony, malé lietadlá a podobné objekty. “
Technologické bariéry
Na vytvorenie vysoko výkonných laserových systémov schopných zostreľovať drony sú potrebné technológie najširšieho spektra. Okrem základnej platformy sa na detekciu leteckých hrozieb používa radar a rôzne senzory na uzamknutie cieľa. Ďalej sa sleduje cieľ, určí sa zameriavací bod, aktivuje sa laser a drží lúč v tomto bode, kým UAV neutrpí neprijateľné poškodenie.
Za desaťročia boli vedci vyvíjajúci tieto lasery schopní otestovať množstvo konceptov, vrátane rozsiahlych investícií do chemických zbraní, a potom presunuli pozornosť na škálovanie vláknových laserov.
„Výhodou vláknových laserov je, že ich zmestíte do oveľa menších rozmerov,“
- povedal počas stretnutia s novinármi riaditeľ Úradu DARPA (Agentúra pre pokročilé projekty obrany).
Systém YAL-1 ABL napríklad používal vysokoenergetický chemický kyslíkovo-jódový laser a hoci úspešne zachytil testovací cieľ v roku 2010, jeho vývoj sa zastavil po takmer 15 rokoch financovania. V tom čase vtedajší minister obrany Robert Gates verejne spochybnil operačnú pripravenosť ABL a kritizoval jej efektívny dosah.
Jednou z nevýhod chemických laserov je, že laser prestane pracovať, keď sa spotrebúvajú chemikálie. "V tomto prípade máte obmedzený obchod a cieľom vždy bolo vytvoriť laser, ktorý beží na elektrinu." Koniec koncov, pokiaľ máte možnosť vyrábať elektrickú energiu na svojej platforme, a to buď pomocou palubného generátora alebo batérie, váš laser bude fungovať, “povedal Afzal.
V posledných rokoch ministerstvo obrany zvýšilo investície do vývoja laseru s elektrickými vláknami, ale taktiež čelilo vážnym výzvam, najmä vo vývoji lasera so zníženou hmotnosťou, veľkosťou a charakteristikami spotreby energie.
V minulosti sa zakaždým, keď sa vývojári pokúsili zvýšiť výkon vláknového lasera na úroveň potrebnú pre bojové misie, zostrojili lasery veľkých veľkostí, ktoré najmä spôsobovali problémy s nadmerným vytváraním tepla. Keď laserový systém generuje lúč, generuje sa aj teplo, a ak ho systém nedokáže odkloniť od inštalácie, laser sa začne prehrievať a kvalita lúča sa zhoršuje, čo znamená, že lúč sa nemôže zamerať na cieľ a účinnosť laseru klesá.
Keďže armáda sa snaží zvýšiť výkon elektrických laserov, pričom obmedzuje nárast hmotnosti, veľkosti a charakteristík spotreby energie systémov, do popredia vystupuje účinnosť; čím vyššia je elektrická účinnosť, tým menej energie je potrebné na prevádzku a chladenie systému.
Hovorca americkej armády pracujúci na laseroch s vysokým výkonom uviedol, že zatiaľ čo generátory môžu spravidla bez problémov napájať systémy s výkonom 10 kW, problémy sa začínajú, keď sa zvyšuje výkon laserových systémov. „Keď sa výkon bojového lasera zvýši na 50 kW alebo viac, musia sa už použiť jedinečné zdroje energie, napríklad batérie a podobné systémy.“
Ak napríklad vezmete 100 kW laserový systém, ktorý má účinnosť asi 30%, bude potrebovať 300 kW výkonu. Ak však platforma, na ktorej je nainštalovaná, generuje iba 100 kW výkonu, používateľ potrebuje batérie na pokrytie rozdielu. Keď sú batérie vybité, laser prestane fungovať, kým ich generátor znova nenabije.
"Systém musí byť mimoriadne účinný, počnúc generovaním energie a jej ďalšou transformáciou na fotóny, ktoré smerujú k cieľu,"
- povedal zástupca spoločnosti Lockheed Martin.
Spoločnosť Rolls-Royce LibertyWorks medzitým uviedla, že už viac ako desať rokov pracuje na integrácii systému regulácie výkonu a tepla, ktorý je možné použiť vo vysokovýkonných laserových systémoch, a nedávno „urobil významné technologické objavy“.
Rolls-Royce uviedol, že medzi prelomové oblasti patria oblasti ako „elektrická energia, tepelný manažment, regulácia a monitorovanie teploty, okamžitá dostupnosť energie a kontinuita podnikania“. Dodali, že testy systému u zákazníka sa začnú koncom tohto roka a ak budú úspešne dokončené, bude možné dodať modulárne integrované riešenia pre reguláciu výkonu a odvod tepla pre armádne a námorné programy.
Hľadanie riešení
Laboratórium DARPA a MIT v Lincolne úspešne vyvinulo vysokovýkonný vláknový laser malého formátu, ktorý bol predstavený v októbri tohto roku. Odmietli však objasniť detaily tohto projektu vrátane úrovne výkonu.
Aj keď armáda a spoločnosti zaznamenávajú trvalý úspech vo vývoji vojenských laserov, Afzal uviedol, že úsilie Lockheeda Martina o riešenie niektorých technologických výziev zahŕňa „proces fúzie spektrálneho lúča, ktorý trochu pripomína obal albumu Dark Side of the Moon. „od Pink Floyd“.
"Nemôžem vyrobiť 100 kW vláknový laser, ak existujú problémy so škálovaním." Prelom bol umožnený schopnosťou rozšíriť vysokovýkonné vláknové lasery pomocou kombinovania lúčov, a nie jednoducho pokúšať sa postaviť väčší a výkonnejší laserový systém."
Laserové lúče z niekoľkých laserových modulov, každý so špecifickou vlnovou dĺžkou, prechádzajú difrakčnou mriežkou, ktorá vyzerá ako hranol. Potom, ak sú všetky vlnové dĺžky a uhly správne, potom nedochádza k vzájomnej absorpcii, ale k zarovnaniu vlnových dĺžok v prísnom slede jeden za druhým, v dôsledku čoho sila rastie proporcionálne, “vysvetlil Afzal. - Výkon lasera môžete škálovať pridaním modulov alebo zvýšením výkonu každého modulu bez toho, aby ste sa pokúšali postaviť obrovský laser. Je to viac ako paralelné počítanie ako superpočítač. “
Spolu
Veľká pozornosť sa venuje potenciálu vysokovýkonných laserov, ale americká armáda a priemysel zároveň vidia potenciál použitia vysokovýkonných ultra vysokých frekvencií na zostrelenie rojov dronov alebo ich kombináciu s lasermi.
"Konsolidácia technológie je možno dobrým riešením," povedal novinárom generál Neil Thurgood z úradu pre kritickú technológiu. - To znamená, že laserom môžete zasiahnuť mnoho predmetov. Ale môžem zasiahnuť viac cieľov pomocou dvoch laserov, môžem zasiahnuť viac cieľov pomocou laserov a vysokovýkonných mikrovlnných rúr. Práce v tejto oblasti sa už začali. “
Odborník na energetiku smerovaný Raytheonom Don Sullivan hovoril o práci v tomto smere. Konkrétne povedal, že Raytheon skombinoval vysokovýkonný laser s multispektrálnym zameriavacím systémom vo vozidle Polaris MRZR, pričom vyvíjal vysokovýkonný mikrovlnný systém, ktorý je namontovaný v prepravnom kontajneri. Spoločnosť Raytheon predviedla tieto technológie samostatne počas integrovaného experimentu s požiarmi manévrov (MFIX) v roku 2017 a v roku 2018 spolupracovala počas testov, ktoré uskutočnilo americké vojenské letectvo na bielom piesku.
Sullivan uviedol, že laserový systém bol použitý na zostrelenie dronov lietajúcich na dlhé vzdialenosti, zatiaľ čo výkonné mikrovlnné rúry boli použité na ochranu blízkeho poľa a prekazenie útokov pred rojovými UAV.
„Letectvo samozrejme vidí a chápe komplementárnosť obidvoch technológií pri plnení nielen misií s dronmi, ale aj iných misií.“
V námorníctve
Pokiaľ ide o otázky hmotnosti, objemu a energie, vojnové lode so svojimi veľkými rozmermi tu majú oproti pozemným a vzdušným platformám jasnú výhodu, čo námornému personálu umožnilo začať niekoľko projektov naraz.
Námorníctvo pracuje na skupine Navy Laser Family of Systems (NLFoS), iniciatíve na nasadenie vysokovýkonných námorných laserových systémov v blízkej budúcnosti. Iniciatíva námorníctva zahŕňa: program Solid-State Laser Technology Maturation (SSL-TM); RHEL (robustný vysokoenergetický laser) 150 kW vysokoenergetický laser; optický oslnivý laser Optický oslnivý interdiktor pre torpédoborce projektu Arleigh Burke; a vysokoenergetický laser a integrovaný optický oslňovač so sledovaním (HELIOS).
Podľa správy Kongresovej výskumnej služby námorníctvo taktiež implementuje program vysokoenergetických laserových protilietadlových riadených striel (HELCAP), ktorý si požičiava technológiu NLFoS na vývoj pokročilých laserových zbraní na boj proti protilodným riadeným strelám.
Cieľom programu HELIOS je poskytnúť povrchové vojnové lode a ďalšie platformy tromi systémami: 60 kW laser; zariadenia na diaľkové sledovanie, prieskum a zber informácií a oslepujúce zariadenie na boj proti UAV. Na rozdiel od iných laserov testovaných na lodiach amerického námorníctva, ktoré sú na lodiach inštalované ako dodatočné systémy, sa HELIOS stane integrovanou súčasťou bojového systému lode. Zbraňový systém Aegis poskytne riadenie paľby štandardným raketám spolu s plánovaním a výberom vhodnej zbrane v závislosti od typu cieľa.
V marci 2018 získala spoločnosť Lockheed Martin zmluvu na 150 miliónov dolárov (s dodatočnými 943 miliónmi dolárov na opcie) na vývoj, výrobu a dodávku dvoch systémov do konca roku 2020. V roku 2020 plánuje flotila vykonať analýzu projektu HELIOS, aby sa zabezpečilo, že spĺňa požiadavky.
Správa kongresovej služby uvádza, že integrácia laserov na lodiach potenciálne prináša mnoho výhod: kratší kontaktný čas, schopnosť vysporiadať sa s aktívnym manévrovaním rakiet, presné zacielenie a presnú odozvu, od výstražných cieľov až po reverzibilné rušenie ich systémov. Poznamenáva sa však, že potenciálne obmedzenia zostávajú.
Podľa správy tieto obmedzenia zahŕňajú: iba streľbu z bezprostrednej blízkosti; problémy s absorpciou atmosféry, rozptylom a turbulenciami; tepelné šírenie, keď laser ohrieva vzduch, ktorý môže rozostriť laserový lúč; zložitosť odrazenia útokov rojov, zasiahnutia tvrdých cieľov a elektronických systémov potlačenia; a riziko vedľajšieho poškodenia lietadiel, satelitov a ľudského zraku.
Potenciálne nevýhody laserových zbraní s vysokým výnosom, ktoré sú v správe zdôraznené, nie sú jedinečné iba pre námorníctvo a s podobnými problémami sa stretávajú aj ostatné zložky ozbrojených síl.
Námorná pechota (ILC) objasnila taktiku, metódy a metódy bojového použitia laserového systému Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), ktorý je inštalovaný v prepravnom kontajneri.
Hovorca spoločnosti Boeing uviedol, že má v úmysle aktualizovať systém CLWS, pričom sa zvýši kapacita z 2 kW na 5 kW. Pri tom poznamenal, že zvýšenie výkonu zníži čas potrebný na zostrelenie malých dronov. "Námorníctvo chce veľmi rýchly systém, ktorý dokáže poskytnúť požadované schopnosti." Prebieha kontrola charakteristík týchto systémov, a preto nám dali zmluvu na ich modernizáciu a zvýšenie kapacity. “
Túžba investovať
Armádne velenie sa počas prvého polroka tohto roku zaoberalo definovaním súčasných programov zameraných na energetiku a vypracovaním dlhodobého plánu na presun projektov z vývojovej fázy do fázy praktického bojového použitia.
V rámci tejto aktivity dostal generál Turgud 45 dní na objasnenie a zhromaždenie všetkých súčasných projektov do jedného registra. To môže viesť k tomu, že niektorí z nich budú odmietnutí. „Keď sme založili kanceláriu kritických technológií, vynaložil som špeciálne úsilie na nájdenie všetkých konkurenčných projektov zameraných na energiu. Každý pracuje na tom, čo sa nazýva usmernená energia, a ja sa snažím pochopiť, čo to skutočne znamená a čo sa tam skutočne deje, “povedal Thurgood na vypočutí výboru o ozbrojených silách.
Koncom mája armádne velenie schválilo komplexný plán, ktorý počíta s vyššími investíciami a zrýchleným vývojom laserových a mikrovlnných technológií v rôznych armádnych projektoch. Počas tlačovej konferencie Thurgood oznámil, že armáda sa rozhodla urýchliť program MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), v rámci ktorého budú na obrnené vozidlá Stryker inštalované lasery s výkonom 50 kW ako súčasť systému protivzdušnej obrany krátkeho dosahu. Ak všetko pôjde podľa plánov, potom do konca roku 2021 armáda prijme štyri vozidlá s laserovými systémami.
Zatiaľ nie je jasné, ktoré iniciatívy budú zlúčené alebo uzavreté, ale Thurgood povedal, že sa tak určite stane. "Niektorí ľudia pracujú na, povedzme, 150 kW laseri, ktorý bude nakoniec nainštalovaný na nákladné auto, príves alebo loď." Nepotrebujeme vlastný 150 kW laserový program, môžeme tieto projekty kombinovať, urýchliť tento proces a šetriť zdroje pre našu krajinu. “
Niekoľko cielených energetických iniciatív medzitým zostáva v portfóliu armády. Armáda napríklad použila laser MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) na urýchlenie vývoja sľubných laserových systémov a na vypracovanie taktiky, metód a zásad bojového použitia spojeného s prevádzkou takýchto systémov. Podľa projektu MEHEL armáda na stroj nainštalovala Stryker a testovala lasery s výkonom až 10 kW.
V máji 2019 skupina vedená spoločnosťou Dynetics oznámila, že bola vybraná na vývoj 100 kW zbraňového systému a jeho inštaláciu na nákladné automobily FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) v rámci programu na vývoj demonštračného modelu vysokovýkonného motora. Laserová inštalácia HEL TVD (vysokoenergetický laserový taktický predvádzač vozidla). Toto sa realizuje ako súčasť práce armády na usmerňovaných energetických zbraniach určených na boj s raketami, delostreleckými granátmi a mínometnými mínami, ako aj s dronmi.
Na základe trojročnej zmluvy na 130 miliónov dolárov bol vytvorený tripartitný tím (americká armáda, Lockheed Martin a Rolls-Royce), aby pripravil kritický prehľad projektu, ktorý určí konečný návrh laseru, po ktorom bude systém vyrobené a nainštalované na nákladnom vozidle FMTV. 6x6 na testovanie v teréne na dostrel rakiet White Sands v roku 2022.
Trojica plánuje zvýšiť výkon vláknového laseru Lockheed Martin, pre ktorý Rolls-Royce vyvíja energetický systém. Rolls-Royce zároveň odmietol zverejniť, či bude používať svoj nový integrovaný systém riadenia energie a riadenia výmeny tepla.
V roku 2018 armáda oznámila, že samostatne spolupracuje s Lockheed Martin na vybavení dronov výkonným mikrovlnným odpaľovacím zariadením na zostrelenie ostatných dronov. Na základe zmluvy vo výške 12,5 milióna dolárov bude táto dvojica vyvíjať vzdušný protitronový systém. Potenciálne užitočné zaťaženie UAV bude zahŕňať výbušné zariadenia, siete a mikrovlnné zariadenia.
Riaditeľ úradu DARPA však novinárom povedal, že napriek pokroku v oblasti smerovanej energetiky má armáda k integrácii technológií do lietadiel ešte ďaleko, a preto sa lode a pozemné vozidlá pravdepodobne stanú prvými základnými platformami.
Na oblohe
Americké vojenské letectvo taktiež realizuje projekty zameranej energetiky, vrátane projektov vyvinutých v rámci prototypového programu SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator-Advanced Technology Demonstrator), ktorý zabezpečuje inštaláciu malého vysoko výkonného laserového systému do lietadla na ochranu pred raketami. trieda „zem-vzduch“a „vzduch-vzduch“.
Začiatkom tohto roka výskumné laboratórium letectva oznámilo, že dosiahlo predbežný úspech, keď použilo pozemnú testovaciu vzorku na zostrelenie viacerých rakiet. Ako technologický pokrok napreduje, americké vojenské letectvo plánuje systém zmenšiť a odľahčiť a prispôsobiť ho pre lietadlá.
Ambicióznejší plán Pentagonu a Agentúry protiraketovej obrany je spomienkou na strategickú obrannú iniciatívu prezidenta Ronalda Reagana, známu tiež ako Hviezdne vojny, ktorá teoreticky požaduje nasadenie laserových zbraňových systémov vo vesmíre.
V januári tohto roku Trumpova administratíva zverejnila dlho očakávaný prehľad protiraketovej obrany, ktorý ocenil prácu Agentúry protiraketových rakiet na vývoji zbraní s priamou energiou na zachytenie balistických rakiet v posilňovacej fáze. V roku 2017 napríklad agentúra vydala žiadosť o informácie o diaľkových dronoch s dlhým dosahom, ktoré by mali kapacitu užitočného zaťaženia na inštaláciu výkonných laserov na zničenie ICBM vo fáze posilnenia. Žiadosť o návrhy, vydaná v roku 2017, stanovuje, že dron bude lietať vo výškach najmenej 19 000 metrov, mať užitočné zaťaženie najmenej 2 286 kg a dostupný výkon od 140 kW do 280 kW. Na vytvorení sľubnej inštalácie pre tieto drony agentúra spolupracuje s Boeingom, General Atomics a Lockheed Martin a skúma možnosti implementácie vysokovýkonnej laserovej technológie na palubách bezpilotných lietadiel.
"Pokiaľ ide o nás, kladieme osobitný dôraz na zachytenie, sledovanie a zacielenie,"
- povedal zástupca spoločnosti Boeing.
"Toto sú skutočne naše hlavné kompetencie, ktoré sme vyvinuli pri práci s chemickými lasermi." Boeing to predviedol vo všetkých svojich systémoch a ukázal, že pomocou existujúcich technológií môžete vytvoriť kompaktný, vysoko účinný systém získavania, sledovania a zacielenia a bezproblémovo ho integrovať do akéhokoľvek laserového zariadenia, čím výrazne zvýšite jeho možnosti. “
