Ko se je ameriško obrambno ministrstvo maja letos odločilo, da na Bližnji vzhod pošlje divizijo Patriot, da bi se soočilo s povečano grožnjo Irana, je napotilo osebje, ki je bilo zaradi občasnih rotacij že preveč obrabljeno.
"Kar se tiče sil protiraketne obrambe, smo se na Bližnjem vzhodu s to težavo redno srečevali že dolgo pred razporeditvijo," je novinarjem povedal takratni namestnik ministra in opozoril, da imajo enote Patriot razmerje med dolžnostjo in počitkom manjše od 1: 1 v maju. V začetku leta je bilo skupno bojno razmerje in počitek približno 1: 1, 4, medtem ko je poveljstvo postavilo cilj doseči razmerje 1: 3.
Medtem ko ameriška vojska išče načine za zmanjšanje števila neprekinjenih rotacij v dveh izmenah in povečanje stopnje bojne pripravljenosti, je na dnevnem redu enako pereče vprašanje, kako bo prihodnja kombinacija kinetičnega in nekinetičnega orožja vplivala na njen boj potrebe.
»Če se morate boriti s skoraj enakovrednim nasprotnikom, bo Patriot učinkovit, a na koncu lahko oslabi ali nevtralizira grožnjo? Morda ne. Zato boste sčasoma videli nove zmogljivosti, ki bodo uvedene v naš arzenal protiraketne obrambe,"
- je dejal in dodal, da bi lahko prihodnje velike naložbe v razvoj orožja z usmerjeno energijo spremenile taktični model vojske.
"V nasprotnem primeru boste še naprej nabirali baterije Patriot in se poskušali boriti proti vedno več grožnjam."
Pentagon že desetletja lovi tehnologije usmerjene energije in pogosto se je zdelo, da je ptica že v kletki. Številne ameriške vojske verjamejo, da so se razmere danes korenito spremenile, nedavni napredek na tem področju pa oboroženim silam v državi daje upanje za zgodnjo uvedbo resničnih orožnih sistemov za različne bojne misije.
Čeprav je Pentagon navidez optimističen glede uvajanja sistemov usmerjene energije v bližnji prihodnosti, zlasti laserjev z veliko močjo, obstaja veliko nerešenih vprašanj. Od razlik v taktičnih in strateških zmogljivostih, do vprašanj, povezanih z razširljivostjo ali razširljivostjo laserjev in financiranjem konkurenčnih projektov, mora vojska še veliko premagati.
Spreminjanje potreb
Od uvedbe laserja je minilo že skoraj šest desetletij in večino tega časa je obrambno ministrstvo iskalo načine za razvoj te tehnologije s ciljem ustvariti orožje naslednje generacije. Za sile zračne obrambe takšni sistemi obljubljajo nižje stroške na poraz in hkrati zmanjšanje porabe streliva. Na primer, če Kitajska na ameriško ladjo izstreli veliko poceni izstrelkov, bi teoretično lahko uporabili močan laser za njihovo tarčo in uničenje.
Robert Afzal, vodilni specialist laserske tehnologije pri podjetju Lockheed Martin, meni, da sta doslej dva dejavnika preprečevala izvajanje laserske tehnologije: prvotni poudarek obrambnega ministrstva na razvoju strateškega orožja in njegovi nerazvitosti.
Vojska je v preteklosti namenila sredstva za usmerjene energetske raziskave v projektih, kot je zdaj zaprt program YAL-1 Airborne Laser, ki ga skupaj vodita ameriško letalstvo in Agencija za protiraketno obrambo. V okviru te pobude je bil na spremenjeno letalo Boeing 747-400F nameščen kemični laser za prestrezanje balističnih izstrelkov v fazi pospeševanja.
"Takrat je bil poudarek vedno na strateškem soočenju, ki je zahtevalo zelo velike in zelo zmogljive laserske sisteme." Danes je širjenje brezpilotnih letal in majhnih čolnov prispevalo k delnemu premiku kratkoročnega poudarka Pentagona na taktične sisteme. To vojski pomaga pri postopnem povečevanju oborožitvenih sistemov, da bi se spopadli z novimi grožnjami.
Aprila 2019 je na Brookings Institution v Washingtonu potekala razprava o tem vprašanju. "Imam malo vizije o kratkoročnih in srednjeročnih možnostih za usmerjeno energijo,"
- je opozoril višji raziskovalec inštituta.
»Očitno nam lahko usmerjena energija pomaga v zelo, zelo specifičnem taktičnem okolju. Zamisel o ustvarjanju dovolj velikega laserja, ki bi zagotovil teritorialni sistem protiraketne obrambe, je precej nerealna, medtem ko je zaščita določenega vozila z aktivnim sistemom nekoliko bolj realna."
Takratni sekretar ameriške vojske je opozoril, da je napredek v usmerjeni energiji "dlje, kot si lahko predstavljate", odločitev vojske, da za svoje težke enote ponovno vzpostavi manevrirni sistem zračne obrambe, pa omogoča uporabo novega laserskega orožja.
»Glede na obstoječe in nove grožnje je to za nas res velik posel. Kar zadeva, kam gre tehnologija, smo blizu lastnika razmestljivega sistema, ki lahko sestreli brezpilotne letala, majhna letala in podobne predmete."
Tehnološke ovire
Za ustvarjanje laserskih sistemov z veliko močjo, ki lahko sestrelijo brezpilotne letalnike, so potrebne tehnologije najširšega spektra. Poleg osnovne platforme se radar uporablja za odkrivanje zračnih groženj in različni senzorji za zaklepanje cilja. Nato sledi cilj, določi se ciljna točka, laser se aktivira in zadrži žarek na tej točki, dokler UAV ne utrpi nesprejemljive škode.
V desetletjih so raziskovalci, ki so razvijali te laserje, lahko preizkusili številne koncepte, vključno z velikimi naložbami v kemično orožje, nato pa so se osredotočili na povečanje laserskih vlaken.
"Prednost optičnih laserjev je, da lahko te laserje postavite v veliko manjšo velikost,"
- je na srečanju z novinarji povedal direktor urada DARPA (Agencija za napredne obrambne raziskovalne projekte).
Sistem YAL-1 ABL je na primer uporabljal visokoenergijski kemični laser kisik-jod in čeprav je leta 2010 uspešno prestregel testni cilj, se je njegov razvoj po skoraj 15 letih financiranja ustavil. Takrat je takratni obrambni minister Robert Gates javno podvomil o operativni pripravljenosti ABL in kritiziral njegov učinkovit doseg.
Ena od pomanjkljivosti kemičnih laserjev je, da laser ob uporabi kemikalij preneha delovati. »V tem primeru imate omejeno trgovino, cilj pa je bil vedno ustvariti laser, ki deluje na elektriko. Konec koncev, dokler lahko na svoji platformi ustvarite električno energijo, bodisi prek vgrajenega generatorja ali akumulatorja, bo vaš laser deloval, je dejal Afzal.
Ministrstvo za obrambo je v zadnjih letih povečalo naložbe v razvoj laserja z električnimi vlakni, vendar se je soočilo tudi z resnimi izzivi, zlasti v razvoj laserja z zmanjšano težo, velikostjo in značilnostmi porabe energije.
V preteklosti so vsakič, ko so razvijalci poskušali povečati moč laserskega vlakna na raven, potrebno za bojne naloge, zgradili laserje velikih velikosti, kar je še posebej povzročalo težave s prekomerno proizvodnjo toplote. Ko laserski sistem ustvari žarek, nastane tudi toplota, in če ga sistem ne more preusmeriti iz naprave, se laser začne pregrevati in kakovost žarka se poslabša, kar pomeni, da se žarek ne more osredotočiti na cilj in učinkovitost laserja se zmanjša.
Ker si vojska prizadeva povečati moč električnih laserjev, hkrati pa omejiti povečanje teže, velikosti in značilnosti porabe energije sistemov, pride do izraza učinkovitost; večja kot je električna učinkovitost, manj energije je potrebno za delovanje in hlajenje sistema.
Tiskovni predstavnik ameriške vojske, ki dela na laserjih z veliko močjo, je dejal, da čeprav generatorji običajno brez težav napajajo sisteme z močjo 10 kW, se težave začnejo, ko se poveča moč laserskih sistemov. "Ko se moč bojnega laserja poveča na 50 kW ali več, je treba že uporabiti edinstvene vire energije, na primer baterije in podobne sisteme."
Na primer, če vzamete laserski sistem s 100 kW, ki ima izkoristek približno 30%, bo potreboval 300 kW moči. Če pa platforma, na kateri je nameščen, proizvede le 100 kW energije, potrebuje uporabnik baterije, da pokrije razliko. Ko se baterije izpraznijo, laser preneha delovati, dokler jih generator ponovno ne napolni.
"Sistem mora biti izjemno učinkovit, začenši s proizvodnjo energije in njeno nadaljnjo transformacijo v fotone, ki so usmerjeni proti cilju,"
- je povedal predstavnik podjetja Lockheed Martin.
Medtem je Rolls-Royce LibertyWorks dejal, da si že več kot desetletje prizadeva za integracijo sistema za nadzor moči in toplote, ki ga je mogoče uporabiti v laserskih sistemih z veliko močjo, in je v zadnjem času "naredil pomembne tehnološke dosežke".
Rolls-Royce je dejal, da dosežki vključujejo področja, kot so "električna energija, upravljanje toplote, nadzor in nadzor temperature, takojšnja razpoložljivost energije in neprekinjenost poslovanja." Dodali so, da se bodo preskusi sistema na strani kupca začeli konec tega leta, in če bodo uspešno zaključeni, bo morda mogoče ponuditi modularne integrirane rešitve za regulacijo moči in odvajanje toplote za programe vojske in mornarice.
Iščete rešitve
DARPA in laboratorij Lincoln MIT sta uspešno razvila močan laser z majhnimi vlakni velike moči, ki so ga pokazali oktobra letos. Vendar niso želeli pojasniti podrobnosti tega projekta, vključno z nivojem moči.
Medtem ko so vojska in podjetja poročali o doslednem uspehu pri razvoju vojaških laserjev, je Afzal dejal, da prizadevanja Lockheeda Martina za reševanje nekaterih tehnoloških izzivov vključujejo "proces fuzije spektralnega žarka, ki nekoliko spominja na naslovnico albuma Dark Side of the Moon "avtorja Pink Floyd".
"Ne morem narediti laserskega vlakna s 100 kW, če pride do težav s povečanjem. Preboj je omogočila zmožnost širjenja laserskih vlaken z visoko močjo z uporabo kombinacije žarkov, namesto da bi preprosto poskušali zgraditi večji, močnejši laserski sistem."
»Laserski žarki iz več laserskih modulov, vsak z določeno valovno dolžino, gredo skozi difrakcijsko rešetko, ki je videti kot prizma. Potem, če so vse valovne dolžine in koti pravilni, potem ne pride do medsebojne absorpcije, temveč do poravnave valovnih dolžin v strogem zaporedju, zaradi česar moč narašča sorazmerno, «je pojasnil Afzal. - Moč laserja lahko povečate z dodajanjem modulov ali povečanjem moči vsakega modula, ne da bi samo poskušali zgraditi ogromen laser. To je bolj kot vzporedno računalništvo kot superračunalnik."
Skupaj
Veliko pozornosti se posveča potencialu laserjev z veliko močjo, hkrati pa ameriška vojska in industrija vidita možnost uporabe ultra zmogljivih ultra visokih frekvenc za odstrel rojev brezpilotnih letal ali njihovo kombiniranje z laserji.
"Konsolidacija tehnologije je morda dobra rešitev," je novinarjem povedal general Neil Thurgood iz Urada za kritično tehnologijo. - To pomeni, da lahko z laserjem udarite v številne predmete. Lahko pa z dvema laserjema zadenem več tarč, z laserji in z močnimi mikrovalovi lahko udarim v več tarč. Dela na tem področju so se že začela."
Raytheonov strokovnjak za energijo Don Sullivan pa je govoril o delu v tej smeri. Posebej je povedal, da je Raytheon v vozilu Polaris MRZR združil laser velike moči z multispektralnim sistemom opazovanja, hkrati pa razvil mikrovalovni sistem z veliko močjo, ki je nameščen v ladijski zabojnik. Raytheon je te tehnologije ločeno predstavil med integriranim poskusom vojaškega manevrskega ognja (MFIX) leta 2017, leta 2018 pa je sodeloval med testiranji ameriških letalskih sil na poligonih White Sands.
Sullivan je dejal, da je bil laserski sistem uporabljen za sestreljenje brezpilotnih letal, ki letijo na dolge razdalje, medtem ko so bile močne mikrovalovne pečice uporabljene za zaščito bližnjega polja in preprečevanje napadov rojev brezpilotnih letal.
"Seveda letalske sile vidijo in razumejo komplementarnost obeh tehnologij pri izvajanju ne le misij proti dronom, ampak tudi drugih."
V mornarici
Kar zadeva vprašanja mase, prostornine in energije, imajo vojne ladje s svojo veliko velikostjo očitno prednost pred zemeljskimi in zračnimi platformami, kar je pomorskemu osebju omogočilo, da je sprožilo več projektov hkrati.
Mornarica dela na družini Navy Laser Family of Systems (NLFoS), pobudi za uporabo pomorskih laserskih sistemov velike moči v bližnji prihodnosti. Pobuda mornarice vključuje: program zorenja laserske tehnologije v trdnem stanju (SSL-TM); RHEL (robustni laser z visoko energijo) 150 kW visokoenergetski laser; optični bleščeči laser Optical Dazzling Interdictor za uničevalce projekta Arleigh Burke; ter projekt visokoenergetskega laserja in integriranega optičnega bleščanja s nadzorom (HELIOS).
Po poročilu kongresne raziskovalne službe mornarica izvaja tudi visokoenergetski laserski program proti križarjenju ladij (HELCAP), ki si sposodi tehnologijo NLFoS za razvoj naprednega laserskega orožja za boj proti ladijskim križarskim raketam.
Namen programa HELIOS je zagotoviti površinske vojne ladje in druge platforme s tremi sistemi: laserjem 60 kW; opremo za nadzor, izvidovanje in zbiranje informacij na velike razdalje ter zaslepljujočo napravo za preprečevanje brezpilotnih letal. Za razliko od drugih laserjev, ki se preskušajo na ladjah ameriške mornarice, ki so nameščeni na ladjah kot dodatni sistemi, bo HELIOS postal sestavni del ladijskega bojnega sistema. Orožni sistem Aegis bo ob načrtovanju in izbiri ustreznega orožja glede na vrsto cilja zagotovil nadzor ognja za standardne rakete.
Marca 2018 je Lockheed Martin dobil pogodbo v višini 150 milijonov dolarjev (z dodatnimi možnostmi 943 milijonov dolarjev) za razvoj, proizvodnjo in dobavo dveh sistemov do konca leta 2020. Leta 2020 bo flota načrtovala analizo projekta HELIOS, da bi zagotovila, da izpolnjuje zahteve.
Poročilo kongresne službe ugotavlja, da integracija laserjev na ladjah potencialno prinaša številne prednosti: krajši čas stika, zmožnost spopadanja z aktivno manevrirajočimi raketami, natančno ciljanje in natančen odziv, od opozorilnih ciljev do reverzibilnih motenj njihovih sistemov. Vendar je treba opozoriti, da možne omejitve ostajajo.
V skladu s poročilom te omejitve vključujejo: samo streljanje z vidika; težave z atmosfersko absorpcijo, sipanjem in turbulenco; toplotni razpršitev, ko laser segreje zrak, kar lahko defokusira laserski žarek; zapletenost odbijanja rojev, napadov na utrjene tarče in sistemov za elektronsko zatiranje; in tveganje stranske škode na letalih, satelitih in človeškem vidu.
Potencialne pomanjkljivosti laserskega orožja z visokim izkoristkom, poudarjene v poročilu, niso značilne le za mornarico, podobne težave pa se srečujejo tudi z drugimi vejami oboroženih sil.
Marine Corps (ILC) je pojasnil taktiko, metode in metode bojne uporabe laserskega sistema Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), ki je nameščen v transportnem zabojniku.
Predstavnik Boeinga je dejal, da namerava nadgraditi sistem CLWS in povečati zmogljivost z 2 kW na 5 kW. Pri tem je opozoril, da bi povečanje moči zmanjšalo čas, potreben za sestrelitev majhnih brezpilotnih letal. "Mornarica želi zelo hiter sistem, ki lahko prinese želene zmogljivosti. Trenutno preverjajo značilnosti teh sistemov, zato so nam dali pogodbo za njihovo posodobitev in povečanje zmogljivosti."
Želja po vlaganju
Poveljstvo vojske se je v prvi polovici letošnjega leta ukvarjalo z opredelitvijo trenutnih usmerjenih energetskih programov in oblikovanjem dolgoročnega načrta za prenos projektov iz razvojne stopnje v fazo praktične bojne uporabe.
V okviru te dejavnosti je imel general Turgud 45 dni časa, da pojasni in zbere vse trenutne projekte v en sam register. To lahko privede do dejstva, da bodo nekateri od njih zavrnjeni. »Ko smo ustanovili urad za kritične tehnologije, sem se še posebej potrudil, da bi poiskal vse konkurenčno usmerjene energetske projekte. Vsi delajo na tem, kar se imenuje usmerjena energija, jaz pa poskušam razumeti, kaj to v resnici pomeni in kaj se tam v resnici dogaja, je dejal Thurgood na zaslišanju odbora za oborožene sile.
Konec maja je poveljstvo vojske odobrilo celovit načrt, ki predvideva povečane naložbe in pospešen razvoj laserskih in mikrovalovnih tehnologij v različnih vojaških projektih. Na tiskovni konferenci je Thurgood objavil, da se je vojska odločila pospešiti program MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), v okviru katerega bodo na oklepna vozila Stryker nameščeni laserji s 50 kW kot del sistema zračne obrambe kratkega dosega. Če bo šlo vse po načrtih, bo vojska do konca leta 2021 sprejela štiri vozila z laserskimi sistemi.
Katere pobude bodo združene ali zaprte, še ni jasno, toda Thurgood je dejal, da se bo to vsekakor zgodilo. »Nekateri ljudje delajo na, recimo, 150 kW laserju, ki bo sčasoma nameščen na tovornjak, prikolico ali ladjo. Ne potrebujemo lastnega laserskega programa s 150 kW, take projekte lahko združimo skupaj, pospešimo ta proces in prihranimo sredstva za svojo državo."
Številne usmerjene energetske pobude pa ostajajo v portfelju vojske. Vojska je na primer uporabila laser MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser), da bi pospešila razvoj obetavnih laserskih sistemov in razvila taktiko, metode in načela bojne uporabe, povezane z delovanjem takšnih sistemov. Po projektu MEHEL je vojska na stroj namestila Stryker in preizkusila laserje z močjo do 10 kW.
Maja 2019 je skupina pod vodstvom Dynetics objavila, da je bila izbrana za razvoj orožnega sistema s 100 kW in njegovo namestitev na tovornjake FMTV (družina srednje velikih taktičnih vozil) v okviru programa za razvoj predstavitvenega modela velike moči. HEL laserska namestitev TVD (visokoenergijski laserski taktični demonstrator vozil). To se izvaja v okviru dela vojske na orožju z usmerjeno energijo, namenjenim boju proti raketam, topniškim granatam in minometnim mine, pa tudi brezpilotnim letalom.
V skladu s triletno pogodbo v višini 130 milijonov dolarjev je bila ustanovljena tristranska ekipa (ameriška vojska, Lockheed Martin in Rolls-Royce), ki je pripravila kritični pregled projekta, ki bo določil končno zasnovo laserja, nato pa sistem izdelal in ga namestil na Tovornjak FMTV. 6x6 za testiranje na terenu na raketnem poligonu White Sands leta 2022.
Trojica namerava povečati moč laserskega laserja Lockheed Martin, za katerega Rolls-Royce razvija sistem napajanja. Hkrati Rolls-Royce ni želel razkriti, ali bo uporabil svoj novi integrirani sistem za upravljanje energije in nadzor nad izmenjavo toplote.
Leta 2018 je vojska sporočila, da ločeno sodeluje z družbo Lockheed Martin pri opremljanju brezpilotnih letal z zmogljivim mikrovalovnim zaganjalnikom za sestrelitev drugih brezpilotnih letal. V skladu s pogodbo v višini 12,5 milijona dolarjev bosta dvojica razvila sistem proti dronom v zraku. Potencialne obremenitve UAV bodo vključevale eksplozivne naprave, omrežja in mikrovalovne naprave.
Je pa direktor urada DARPA novinarjem povedal, da je vojska kljub napredku na področju usmerjene energije še daleč od vključevanja tehnologije v letala, zato bodo ladje in kopenska vozila verjetno postale prve osnovne platforme.
Na nebu
Zračne sile Združenih držav izvajajo tudi usmerjene energetske projekte, vključno s tistimi, ki so bili razviti v okviru prototipnega programa SHIELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator-Advanced Technology Demonstrator), ki predvideva namestitev majhnega laserskega sistema velike moči na letala. za zaščito pred izstrelki razreda "zemlja-zrak" in "zrak-zrak".
V začetku tega leta je raziskovalni laboratorij letalskih sil objavil, da je dosegel vmesni uspeh, ko je z zemeljskim testnim vzorcem sestrelil več izstrelkov. Z napredovanjem tehnologije nameravajo ameriške letalske sile narediti sistem manjši in lažji ter ga prilagoditi letalom.
Bolj ambiciozen načrt Pentagona in Agencije za protiraketno obrambo je spomin na strateško obrambno pobudo predsednika Ronalda Reagana, znano tudi kot Vojne zvezd, ki teoretično poziva k uporabi sistemov laserskega orožja v vesolju.
Januarja letos je Trumpova administracija objavila dolgo pričakovani pregled protiraketne obrambe, v katerem je pohvalil delo Agencije za protibalistične rakete pri razvoju orožja z usmerjeno energijo za prestrezanje balističnih izstrelkov v fazi povečanja. Leta 2017 je na primer agencija izdala zahtevo po informacijah o brezpilotnih letalih na velikih višinah, ki bi imeli nosilnost za namestitev močnih laserjev za uničenje ICBM v fazi povečanja. Zahteva za zbiranje predlogov, izdana leta 2017, določa, da bo brezpilotni letnik letel na nadmorski višini najmanj 19.000 metrov, nosilnost najmanj 2.286 kg in razpoložljivo močjo od 140 kW do 280 kW. Za ustvarjanje obetavne namestitve takšnih brezpilotnih letal Agencija sodeluje z družbami Boeing, General Atomics in Lockheed Martin ter preučuje možnost izvajanja laserske tehnologije z visoko močjo na brezpilotnih letalih.
"Pri nas dajemo poseben poudarek zajemanju, sledenju in ciljanju,"
- je povedal predstavnik družbe Boeing.
»To so res naše temeljne kompetence, ki smo jih razvili pri delu s kemičnimi laserji. Boeing je to dokazal v vseh svojih sistemih in pokazal, da lahko z obstoječimi tehnologijami ustvarite kompakten, visoko učinkovit sistem za pridobivanje, sledenje in ciljanje ter ga brez težav vključite v katero koli lasersko napravo in s tem znatno povečate njene zmogljivosti."
