Laserové zbraňové systémy mají k novému konceptu daleko, ale v jejich každodenním vývoji přetrvávají některé významné problémy.
Podle Davida Jamese z University of Cranfield (UK) spadají tyto systémy do dvou širokých kategorií. První zahrnuje zbraně určené k zapojení dalekohledů a dalších optických senzorů, zatímco druhý se zaměřuje na boj proti neřízeným střelám a dronům. Systémy z druhé kategorie přitahují stále větší pozornost armády, protože laserové zbraně jsou stále účinnější a zdroje energie se zmenšují. James poznamenal:
"Tyto systémy mají řadu výhod." Nabízejí téměř nekonečnou munici … pokud funguje napájení, pak bude laserový systém nadále fungovat. Jejich použití je relativně snadné, což znamená, že proces školení zaměstnanců není příliš komplikovaný. “
Od moře k zemi
Jak poznamenal James, v uplynulých desetiletích bylo v této oblasti odvedeno značné množství práce, zejména v námořním sektoru, kde řada programů zvažuje proveditelnost použití laserů v boji proti hrozbám, jako jsou námořní bezpilotní prostředky nebo malé lodě.
Jako první se objevily lodní systémy, protože mají snadný přístup k vysoce výkonnému zdroji energie, zatímco díky zvýšení účinnosti laserových zbraní jsou pozemní síly stále dostupnější. Nejzřetelněji to dokazuje projekt americké armády na vytvoření prototypu a nasazení prvního bojového laserového systému. Na čtyři obrněná vozidla Stryker budou v roce 2022 instalovány systémy s výkonem 50 kW za účelem podpory úkolů mobilní protivzdušné obrany krátkého dosahu, určené pro ochranu bojových brigád M-SHORAD (Maneuver-Short-Range Air Defence) z UAV, neřízených střel, typu dělostřelecké a minometné palby a leteckého vrtulníku.
"Nyní je na čase přinést na bojiště cílené energetické zbraně," řekl při zadávání zakázky Neil Thurgood, ředitel Úřadu americké armády pro hypersonické, řízené energetické a vesmírné zbraně. - Armáda uznává potřebu řízených energetických laserů, která je stanovena v plánu modernizace armády. Toto již není výzkumná ani demonstrační činnost. Jedná se o strategickou bojovou schopnost a jsme na správné cestě, která ji přenese přímo do rukou vojáků. “
Jak poznamenal James, takový vývoj by mohl pomoci zaplnit mezeru v potenciálních bojových schopnostech, zejména s ohledem na bezpilotní prostředky. Když se na bojišti objeví velké množství dronů, pozemní jednotky musí být schopny se s hrozbou vypořádat. V současné době je tento úkol řešen střelbou z ručních palných zbraní a kulometů z velmi blízké vzdálenosti, i když je zřejmé, že je zde velmi obtížné vést cílenou palbu. Kinetickou alternativou by byly rakety země-vzduch. Na rozdíl od raket jsou však drony mnohem levnější na výrobu a provoz.
"Ekonomičtí profíci spočívají v tom, že pro vás není výhodné používat rakety proti roji dronů, protože rakety by se pak velmi rychle vybily." Svůj raketový arzenál si musíte nechat pro důležitější cíle, jako jsou letadla nebo helikoptéry. “
Další výhodou laserů je jejich rychlost.
"Vzhledem k tomu, že se" munice "pohybuje rychlostí světla, ve skutečnosti, pokud paprsek na okamžik položíte na cíl, zasáhnete dron … i když překročí vaši přímou viditelnost strašnou rychlostí, jednoduše namiřte laser na nepřátelskou platformu - a cíl je váš “.
Bez ohledu na hrozbu
Craig Robin, vedoucí Úřadu pro řízenou energii americké armády, s tím souhlasí a dodává, že laserové zbraňové systémy jsou také necitlivé na hrozby.
„Většina materiálů neudrží vysokou teplotu, pokud laser zaměříte na minu nebo dron, váš dopad bude smrtelný.“
To vše samozřejmě přináší výhody z finančního hlediska, ale zároveň mohou laserové systémy snížit množství materiálu a technické zásoby pro armádu.
"Pokud jde o kinetické prostředky, musíte vyrobit rakety, musíte udržovat rakety, musíte je odepsat." To zjevně neplatí pro zbraňové systémy napájené energií, to znamená, že výrazně snižují logistickou zátěž. “
Robinova kancelář je součástí armádního úřadu pro rychlé schopnosti a kritické technologie (RCCTO). Pod Thurgoodovým vedením organizace pracuje na začlenění nových technologií do experimentálního vývoje, který se může dostat k vojákům. Směrovaná energie je hlavním zaměřením této činnosti.
Při práci na laseru M-SHORAD byl využit vývoj předchozího projektu MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), který počítal i s instalací 50 kW laseru na stroji Stryker a výrobou jednoho prototypu v roce 2021. Společnost RCCTO se však rozhodla rozšířit rozsah projektu, takže v současné době se plánuje nasazení čtyř laserů. Ve spolupráci s hlavním dodavatelem Kord Technologies, Raytheon a Northrop Grumman soutěží o tento projekt se svými prototypy M-SHORAD.
RCCTO se podílí na dalších projektech zaměřených na energii. Hlavní důraz je kladen na ochranu před nepřímou palbou, kterou bude zajišťovat zbraňový systém instalovaný na vozidle Stryker. Tento projekt, známý jako schopnost nepřímé požární ochrany-vysokoenergetický laser, je dalším vývojem programu High-Energy Laser Tactical Vehicle Demonstrator, který má přejít ze systému o výkonu 100 kW na laser o výkonu 300 kW a dodat jej jednotkám do roku 2024.
Armáda dříve nainstalovala na stroj Stryker 10kW laser v rámci projektu MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), který tvořil základ pro práci na M-SHORAD.
Rozhodnutí o zvýšení síly zbraní vycházelo z úspěšného vývojového procesu. Jak Robin vysvětlil: „Pokud jde o technologickou vyspělost, investice průmyslu pomohly celý proces urychlit a dosáhnout dobrých výsledků.“
Vláknová optika
Scott Schnorrenberg ze společnosti Kord Technologies uvedl, že došlo k posunu od polovodičových laserů ke spektrálně kombinovaným vláknovým zařízením, „která jsou výrazně efektivnější a mají menší velikost“. Dodal, že zjevný pokrok v oblasti vysokokapacitních baterií, systémů pro výrobu energie a řízení teploty hraje velkou roli, což umožňuje instalaci velmi výkonných laserových systémů na relativně malá bojová vozidla.
Kord se v současné době zaměřuje na vývoj technologie ve fázi výzkumu a vývoje a její využití při vývoji prototypů a následných výrobních produktech. Schnorrenberg také poukázal na logistické výhody laserů a poznamenal, že „jsou také vybaveny výkonnými senzory, které poskytují další možnosti shromažďování informací a cílení na bojišti“. Věří, že po nasazení systémů pro projekt M-SHORAD a dalších programů by se v následujících letech měl rozsah laserů rozšířit.
"Vidíte, že lasery se rychle vyvíjejí, rozšiřují se na další platformy a rozšiřují škálu misí, které mohou provádět, jako je likvidace výbušné munice, protiopatření proti průzkumným prostředkům, přesné zaměření, koncentrovaný zářivý výkon a vysokorychlostní přenos dat."Rozšiřující se řada potenciálních cílů nepochybně přispěje ke zvýšení nabídky základních platforem, na kterých budou instalovány laserové systémy. “
Evan Hunt, vedoucí vysoce výkonných laserů ve společnosti Raytheon, také zaznamenal možnost sledování cíle pomocí laserových systémů.
"Stisknutím tlačítka po identifikaci dronu jako hrozby jej můžete okamžitě sestřelit a bude to takový krátkodobý proces, kdy dron začne padat současně se stiskem tlačítka." Jedná se o revoluční způsob zasažení cílů ve srovnání s tradiční municí, která může dobře minout a létat na kusy v různých směrech. “
„Mluvíme o novém typu technologie, která umožňuje zcela nezávisle detekovat, sledovat, identifikovat a zasahovat cíle způsobem, který lze potenciálně použít i v relativně těsné blízkosti průmyslových nebo obytných oblastí, aniž by došlo k velké destrukci.“
Sestřelování dronů
Spolu s účastí na projektu M-SHORAD věnuje Raytheon zvláštní pozornost vývoji laserových zbraní pro boj s malými drony, zejména v konceptu „buginy s laserovou dunou“-výkonného laseru v kombinaci s multispektrálním zaměřováním systém vlastní konstrukce, instalovaný na terénním vozidle Polaris MRZR.
Systém se vyrábí pro americké letectvo a na rok 2020 je plánována dodávka tří platforem. Na konci téhož roku budou tyto tři mobilní jednotky nasazeny do zámoří k operačnímu hodnocení.
Raytheon sestřelil více než 100 dronů ze své buginy během mnoha leteckých a vojenských přehlídek. Letectvo by mohlo systém využívat k řadě úkolů, například auto mohlo být zaparkováno na konci dráhy, aby se zaseklo nebo zničilo nežádoucí UAV vstupující do vzdušného prostoru. Hunt poznamenal:
"Lasery se skutečně ukázaly jako nejpřesnější a nejúčinnější způsob přímého zasažení dronů." „Kouzelná kombinace“charakteristik vám umožňuje tiše a diskrétně deaktivovat několik dronů najednou velmi přesným a levným způsobem, takže nejsou tak ničivé jako kinetické zbraně. “
Než laserové zbraně vstoupí do služby ve značném množství, je nutné vyřešit řadu naléhavých úkolů. Robin poznamenal, že samotný laser je jedním ze tří důležitých prvků instalace zbraně, spolu s ovladačem paprsku, který přesně směruje paprsek na hrozbu a doprovází jej, a subsystémem pro generování a správu energie. Posledně jmenovaný subsystém by měl být dostatečně kompaktní pro instalaci do vozidel, i když v tomto případě lze využít výhod vývoje v automobilovém odvětví, zejména vývoje bateriových systémů, které přispěly k rychlému vývoji elektrických vozidel. "Chcete -li delší dobu řídit svůj elektromobil stejnou rychlostí, což je velmi podobné tomu, jak chcete, aby fungoval laser," pokračoval Hunt. „Požadavky na tuto technologii a lasery jsou zde podobné a překrývají se.“
Podle Jamese je omezujícím faktorem zmenšení velikosti napájecích systémů. Očekává, že americká armáda a její partneři budou čelit problémům s umístěním takového vybavení do Strykeru. Kromě toho poznamenal, že ne všechny cíle v systému M-SHORAD jsou stejné a existují otázky o tom, jaká úroveň poškození bude vyžadována pro různé typy platforem.
"Pokud jsou to jen drony, které lovíte, pak to v tomto smyslu zužuje dosah cílů, snižuje rozsah materiálů, ze kterých jsou vyrobeny." Pokud je to velmi velký dron, pak by možná stálo za to použít raketu země-vzduch. “
Na druhou stranu je podle Jamese nejdůležitějším faktorem, který je třeba vzít v úvahu, dojezd: čím větší vzdálenost chcete způsobit poškození, tím více energie je potřeba. Všiml si, že atmosféra je plná různých částic, které rozptylují světlo, to znamená, že nikdy nebude stoprocentní přenos světla. Ve vzdálenosti jednoho kilometru může být atmosféra 85% propustná, to znamená, že 15% světla nedosáhne cíle. Ve vzdálenosti více než 5 km mohou být ztráty 50%, „to znamená, že polovina fotonů je jednoduše ztracena, laserový paprsek ztrácí svou sílu a nedosáhne cíle“.
Naučte se bojovat
"Hlavní výzvou pro vojenské uživatele bude výcvik v zacházení s rozšiřujícím se souborem cílů," řekl Chris Frye, ředitel blízké protivzdušné obrany Northrop Grumman, ačkoli poznamenal, že se vzdalují demonstracím experimentální technologie a přecházejí ke skutečnému vykořisťování. voják. „Umožní přijmout, přizpůsobit a zlepšit technologii.“Kromě projektu M-SHORAD spolupracoval Northrop Grumman s americkou armádou na řadě dalších směrovaných energetických programů, dále s Úřadem pro výzkum a vývoj námořnictva, DARPA, Laboratoří letectva a dalšími zákazníky.
"Důraz je kladen na budování komplexních základních systémů," dodal Fry. "Nejde jen o laser, ale o celý systém: radar, řídicí a řídicí systém, síť, platforma, generace a řízení výkonu." Maximální účinnost všech těchto komponent a způsob jejich spolupráce je důležitý pro maximalizaci potenciálu systému. “
Northrop Grumman uvedl, že ačkoli se hmotnost, velikost a spotřeba energie systémů za poslední desetiletí výrazně snížily, očekávají, že tento proces v příštích letech urychlí. Výrazně se také zvýšila schopnost laserových systémů sledovat hrozby a „udržovat fotony v cíli tak dlouho, jak je nutné k zajištění požadovaného efektu“.
Tvorba
Schnorrenberg uvedl, že největší výzvou v současné době jsou omezení výroby. Vzhledem k omezenému počtu dosud vyvinutých laserových systémů není výrobní základna rozvinutá, to znamená, že nejdůležitější scénáře je třeba ještě dokončit pro scénáře velkoobjemové výroby.
"Americká vláda investuje do výrobních zařízení, aby tento problém vyřešila," dodal. "Průmysl nakonec poskytne výkonné mechanismy k rozvoji této základny."
To je klíčové pro stanovení cílů americké armády pro program M-SHORAD. V oznámení o zakázce bylo uvedeno, že výběr společností Northrop Grumman a Raytheon „bude podporovat hospodářskou soutěž a stimulovat průmyslovou základnu pro systémy řízené energie“.
James doufá, že se laser v příštích letech bude vyvíjet jako válečná zbraň svým vlastním způsobem. Přestože pochybuje, že lasery budou fungovat jako zcela oddělené systémy, věří, že se určitě stanou výrazným doplňkem ostatních zbraní. Je nepravděpodobné, že by například systémy protivzdušné obrany sestávaly pouze z laserů, ale stanou se součástí širšího systému, který bude zahrnovat rakety. Kromě toho pro boj s cíli na ultra krátkých vzdálenostech bude armáda s největší pravděpodobností chtít opustit samostatného vojáka.
„Možná, že lasery budou navždy součástí základního systému.“
"Aby byly lasery skutečně efektivní a užitečné pro americkou armádu, musí se jejich náklady snížit," řekl Robin. Jakákoli technologie vycházející z mezerového trhu však bude v průběhu času hrát významnější roli.
„Jak počet prototypů a předváděcích testů roste - nejen v armádě, ale i v jiných typech ozbrojených sil - brzy budeme svědky expanze tohoto trhu a snížení nákladů na laserové zbraňové systémy.“
