Sistemi laserskega orožja še zdaleč niso nov koncept, vendar pri njihovem vsakodnevnem razvoju ostajajo nekatere pomembne težave.
Po mnenju Davida Jamesa z Univerze v Cranfieldu (Združeno kraljestvo) takšni sistemi spadajo v dve široki kategoriji. Prva vključuje orožje, namenjeno zajemanju merilnikov in drugih optičnih senzorjev, druga pa se osredotoča na boj proti nevoljenim izstrelkom in brezpilotnim letalom. Sistemi iz druge kategorije pritegnejo vse več pozornosti vojske, saj lasersko orožje postaja vse učinkovitejše in se viri energije zmanjšujejo. James je zapisal:
"Ti sistemi imajo številne prednosti. Ponujajo skoraj neskončno strelivo … če napajalnik deluje, bo laserski sistem še naprej deloval. So relativno enostavni za uporabo, kar pomeni, da proces usposabljanja osebja ni preveč zapleten."
Od morja do kopnega
Kot je zapisal James, je bilo v zadnjih desetletjih na tem področju opravljenega veliko dela, zlasti v pomorskem sektorju, kjer številni programi preučujejo izvedljivost uporabe laserjev za boj proti grožnjam, kot so pomorski brezpilotni letali ali majhni čolni.
Prvi so se pojavili ladijski sistemi, ki imajo enostaven dostop do močnega vira energije, zaradi povečanja učinkovitosti laserskega orožja pa so vse bolj dostopni kopenskim silam. To najbolj jasno dokazuje projekt ameriške vojske, ki je ustvaril prototip in uporabil prvi bojni laserski sistem. Sistemi z zmogljivostjo 50 kW bodo leta 2022 nameščeni na štiri oklepna vozila Stryker, da bi podprli naloge mobilne protizračne obrambe kratkega dosega, označene z M-SHORAD (manever-zračna obramba kratkega dosega) za zaščito bojnih brigad. iz brezpilotnih letal, brezvodnih raket, topniškega in minometnega streljanja ter letalskega helikopterja.
"Zdaj je čas, da na bojišče pripeljete orožje z usmerjeno energijo," je med podelitvijo pogodbe dejal Neil Thurgood, direktor urada ameriške vojske za hipersonično, usmerjeno energijo in vesoljsko orožje. - Vojska priznava potrebo po laserjih z usmerjeno energijo, kar je predvideno v načrtu za posodobitev vojske. To ni več raziskovalna ali demonstracijska dejavnost. To je strateška bojna sposobnost in na pravi poti smo, da jo bomo pripeljali v roke vojakov."
Kot je zapisal James, bi lahko tak razvoj prispeval k zapolnitvi vrzeli v potencialnih bojnih sposobnostih, zlasti kar zadeva UAV. Ko se na bojišču pojavi veliko število brezpilotnih letal, se morajo kopenske čete spopasti z grožnjo. Trenutno se ta naloga rešuje s streljanjem iz strelnega orožja in mitraljeza iz zelo blizu, čeprav je očitno, da je tukaj zelo težko izvesti namerjen ogenj. Kinetična alternativa bi bile rakete zemlja-zrak. Za razliko od raket so brezpilotni letali veliko cenejši za izdelavo in delovanje.
"Ekonomske prednosti so, da vam ni donosno uporabljati raket proti roju brezpilotnih letal, saj bi izstrelki potem zelo hitro zmanjkali. Raketni arzenal morate hraniti za pomembnejše cilje, kot so letala ali helikopterji."
Druga prednost laserjev je njihova hitrost.
"Ker se" strelivo "premika s svetlobno hitrostjo, pravzaprav, če celo za trenutek postavite žarek na tarčo, potem zadenete brezpilotni letalnik … tudi če vam s strašno hitrostjo prečka vašo vidno polje, preprosto usmerite laser na sovražnikovo platformo - in cilj je vaš."
Ne glede na grožnjo
Strinja se tudi Craig Robin, vodja urada za usmerjeno energijo pri ameriški vojski, ki je dodal, da so tudi sistemi laserskega orožja neobčutljivi na grožnje.
"Večina materialov ne vzdrži visokih temperatur. Če laser usmerite na minu ali brezpilotni letnik, bo vaš udarec usoden."
Vse to seveda prinaša prednosti s finančnega vidika, hkrati pa lahko laserski sistemi zmanjšajo količino materialne in tehnične oskrbe vojske.
»Kar zadeva kinetična sredstva, morate narediti rakete, vzdrževati rakete, jih odpisati. To očitno ne velja za orožne sisteme, ki se napajajo z električno energijo, torej bistveno zmanjšujejo logistično breme."
Robinova pisarna je del vojaškega urada za hitre zmogljivosti in kritične tehnologije (RCCTO). Pod vodstvom Thurgooda si organizacija prizadeva vključiti nove tehnologije v eksperimentalni razvoj, ki bi lahko prišel do vojakov. Usmerjena energija je glavni poudarek te dejavnosti.
Pri delu z laserjem M-SHORAD je bil uporabljen razvoj prejšnjega projekta MHHEL (večmisijski visokoenergijski laser), ki je predvideval tudi vgradnjo 50 kW laserja na stroj Stryker in izdelavo enega prototipa leta 2021. Vendar se je RCCTO odločil razširiti obseg projekta, zato je trenutno predvidena uporaba štirih laserjev. V sodelovanju z glavnim izvajalcem Kord Technologies Raytheon in Northrop Grumman na tem projektu tekmujejo s svojimi prototipi M-SHORAD.
RCCTO sodeluje pri drugih usmerjenih energetskih projektih. Glavni poudarek je na zaščiti pred posrednim ognjem, ki ga bo zagotovil orožni sistem, nameščen na vozilu Stryker. Ta projekt, znan kot posredna zmožnost protipožarne zaščite-visokoenergijski laser, je nadaljnji razvoj programa visokoenergetskega laserskega taktičnega demonstratorja vozil za prehod iz 100 kW sistema na 300 kW laser in ga do 2024 dostavil vojakom.
Vojska je predhodno na stroj Stryker namestila 10-kW laser v okviru projekta MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), ki je bil podlaga za delo na M-SHORAD-u.
Odločitev za povečanje moči orožja je temeljila na uspešnem razvojnem procesu. Kot je pojasnil Robin, so "z vidika tehnološke zrelosti naložbe v industriji pripomogle k pospešitvi celotnega procesa in doseganju dobrih rezultatov."
Optika iz vlaken
Scott Schnorrenberg iz podjetja Kord Technologies je dejal, da je prišlo do premika od polprevodniških laserjev k spektralno kombiniranim optičnim napravam, "ki so bistveno učinkovitejše in imajo manjšo velikost." Dodal je, da ima očiten napredek pri baterijah z veliko zmogljivostjo, pri proizvodnji energije in pri sistemih za upravljanje toplote veliko vlogo, kar omogoča namestitev zelo močnih laserskih sistemov na sorazmerno majhna bojna vozila.
Kord se trenutno osredotoča na razvoj tehnologije v fazi raziskav in razvoja ter njeno uporabo pri razvoju prototipov in kasnejših proizvodnih izdelkih. Schnorrenberg je opozoril tudi na logistične prednosti laserjev in opozoril, da so "opremljeni tudi z zmogljivimi senzorji za dodatno zbiranje informacij in zmogljivosti ciljanja na bojišču". Meni, da bi se moral po uvedbi sistemov za projekt M-SHORAD in drugih programov obseg laserjev v prihodnjih letih razširiti.
»Vidite, da se laserji hitro razvijajo, širijo na druge platforme in širijo paleto misij, ki jih lahko opravljajo, na primer odstranjevanje eksplozivnih sredstev, protiukrepi proti izvidniškim sredstvom, natančno ciljanje, koncentrirano sevalno moč in hiter prenos podatkov. Vse večji obseg potencialnih ciljev bo nedvomno prispeval k povečanju obsega osnovnih platform, na katerih bodo nameščeni laserski sistemi."
Evan Hunt, vodja laserjev velike moči pri Raytheonu, je prav tako opozoril na možnost sledenja tarčam z laserskimi sistemi.
»S pritiskom na gumb po prepoznavanju brezpilotnega letala kot grožnje ga lahko takoj sestrelite in to bo tako kratkotrajen proces, ko dron začne padati hkrati s pritiskom na gumb. To je revolucionaren način zadetka ciljev v primerjavi s tradicionalnim strelivom, ki lahko zgreši in razleti v različne smeri."
"Govorimo o novi vrsti tehnologije, ki omogoča povsem neodvisno odkrivanje, sledenje, identifikacijo in ujemanje ciljev na način, ki ga je mogoče uporabiti tudi v razmeroma neposredni bližini industrijskih ali stanovanjskih območij, ne da bi pri tem povzročil veliko uničenje."
Sestreljanje brezpilotnih letal
Poleg sodelovanja v projektu M-SHORAD Raytheon posebno pozornost namenja razvoju laserskega orožja za boj proti dronom majhnih velikosti, zlasti v svojem konceptu "laserske buggy"-močnega laserja v kombinaciji z večspektralnim opazovanjem sistem lastne zasnove, nameščen na terenskem vozilu Polaris MRZR.
Sistem se izdeluje za ameriške letalske sile, do leta 2020 pa je predvidena dobava treh platform. Konec istega leta bodo te tri mobilne enote razporejene v tujino za operativno oceno.
Raytheon je med številnimi letalskimi in vojaškimi razstavami sestrelil več kot 100 brezpilotnih letal. Letalske sile bi lahko sistem uporabljale za številne naloge, na primer avto bi lahko parkirali na koncu vzletno -pristajalne steze, da bi zagozdile ali uničile nezaželene UAV, ki vstopajo v zračni prostor. Hunt je opozoril:
»Laserji so se resnično izkazali za najnatančnejše in najučinkovitejše sredstvo za neposreden udarec brezpilotnih letal. "Čarobna kombinacija" lastnosti vam omogoča, da tiho in diskretno onemogočite več brezpilotnih letal hkrati na zelo natančen in poceni način, zato niso tako uničujoči kot kinetično orožje."
Preden lasersko orožje začne delovati v velikih količinah, je treba rešiti številne nujne naloge. Robin je opozoril, da je laser sam po sebi eden od treh pomembnih elementov namestitve orožja, skupaj z regulatorjem žarka, ki natančno usmerja žarek na grožnjo in jo spremlja, ter podsistem za ustvarjanje in upravljanje energije. Slednji podsistem bi moral biti dovolj kompakten za vgradnjo v vozila, čeprav je v tem primeru mogoče uporabiti razvoj avtomobilskega sektorja, zlasti razvoj baterijskih sistemov, ki so prispevali k hitremu razvoju električnih vozil. "Želite električni avtomobil dlje časa voziti z enako hitrostjo, kar je zelo podobno delovanju laserja," je nadaljeval Hunt. "Zahteve za to tehnologijo in laserje so podobne in se tukaj prekrivajo."
James je omejevalni dejavnik zmanjšanje velikosti sistemov za oskrbo z električno energijo. Pričakuje, da se bodo ameriška vojska in njeni partnerji soočili z izzivi postavitve takšne opreme v Stryker. Poleg tega je opozoril, da niso vsi cilji v sistemu M-SHORAD enaki in da obstajajo vprašanja o tem, kakšna stopnja škode bo potrebna za različne vrste platform.
"Če gre le za brezpilotne letalnike, ki jih lovite, potem v tem smislu zoži obseg ciljev, zmanjša obseg materialov, iz katerih so izdelani. Če gre za zelo velik brezpilotni letalnik, bi bilo morda vredno uporabiti raketo zemlja-zrak."
Po drugi strani pa je po mnenju Jamesa doseg najpomembnejši dejavnik, ki ga je treba upoštevati: večjo razdaljo, ki jo želite povzročiti, je večja. Opazil je, da je ozračje polno različnih delcev, ki razpršijo svetlobo, torej nikoli ne bo stoodstotnega prenosa svetlobe. Na razdalji enega kilometra je ozračje lahko 85% prepustno, torej 15% svetlobe ne bo doseglo cilja. Na razdalji več kot 5 km so lahko izgube 50%, "torej se polovica fotonov preprosto izgubi, laserski žarek izgubi svojo moč in ne doseže cilja."
Naučite se boriti
"Glavni izziv za vojaške uporabnike bo usposabljanje za spopadanje z naraščajočim nizom ciljev," je dejal Chris Frye, direktor tesne zračne obrambe pri Northrop Grumman, čeprav je opozoril, da se oddaljujejo od demonstracij eksperimentalne tehnologije in prehajajo k resničnemu izkoriščanju. "bo omogočil sprejetje, prilagajanje in izboljšanje tehnologije." Poleg projekta M-SHORAD je Northrop Grumman z ameriško vojsko sodeloval pri številnih drugih usmerjenih energetskih programih, pa tudi pri uradu za raziskave in razvoj mornarice, DARPA, laboratoriju letalskih sil in drugih strankah.
"Poudarek je na izgradnji kompleksnih osnovnih sistemov," je dodal Fry. »Ne gre samo za laser, ampak za celoten sistem: radar, sistem za upravljanje in upravljanje, omrežje, platformo, generacijo in nadzor moči. Največja učinkovitost vseh teh komponent in njihovo delovanje skupaj sta pomembna za povečanje potenciala sistema."
Northrop Grumman je dejal, da čeprav se je teža, velikost in poraba energije sistemov v zadnjem desetletju znatno zmanjšala, pričakujejo, da bodo ta proces pospešili v naslednjih letih. Prav tako se je znatno povečala sposobnost laserskih sistemov za sledenje grožnjam in "zadrževanje fotonov na tarči toliko časa, kolikor je potrebno za zagotovitev želenega učinka".
Ustvarjanje
Schnorrenberg je dejal, da so največji izziv trenutno proizvodne omejitve. Zaradi omejenega števila laserskih sistemov, ki so bili do sedaj razviti, je proizvodna baza nerazvita, to pomeni, da je treba najpomembnejše komponente še dokončati za velike scenarije proizvodnje.
"Ameriška vlada vlaga v proizvodne zmogljivosti za reševanje tega problema," je dodal. "Na koncu bo industrija sčasoma zagotovila izvršilne mehanizme za razvoj te baze."
To je ključno pri določanju ciljev ameriške vojske za program M-SHORAD. V obvestilu o pogodbi je bilo zapisano, da bo izbira Northropa Grummana in Raytheona "spodbujala konkurenco in spodbujala industrijsko osnovo za usmerjene energetske sisteme".
James upa, da se bo laser v prihodnjih letih na svoj način razvil kot vojno orožje. Čeprav dvomi, da bodo laserji delovali kot popolnoma ločeni sistemi, meni, da bodo zagotovo postali pomemben dodatek k drugemu orožju. Malo verjetno je, da bi na primer sistemi protizračne obrambe sestavljali samo laserji, vendar bodo postali del širšega sistema, ki bo vključeval rakete. Poleg tega bo vojska za boj proti ciljem na ultra kratkih razdaljah najverjetneje želela pustiti ločenega vojaka.
"Morda bodo laserji za vedno del osrednjega sistema."
"Da bi bili laserji resnično učinkoviti in bolj uporabni za ameriško vojsko, se morajo njihovi stroški znižati," je dejal Robin. Vendar bo vsaka tehnologija, ki izhaja iz tržne niše, sčasoma igrala vidnejšo vlogo.
"Ker se število prototipov in predstavitvenih testov povečuje - ne samo v vojski, ampak tudi v drugih vrstah oboroženih sil - bomo kmalu priča širitvi tega trga in znižanju stroškov sistemov za lasersko orožje."
