A lézerfegyver -rendszerek messze nem új koncepciótól, de néhány jelentős probléma továbbra is fennáll a napi fejlesztésük során.
David James, a Cranfieldi Egyetem (Egyesült Királyság) szerint az ilyen rendszerek két nagy kategóriába sorolhatók. Az első a hatókörök és más optikai érzékelők összekapcsolására tervezett fegyvereket tartalmazza, míg a második az irányítatlan rakéták és drónok elleni küzdelemre összpontosít. A második kategóriába tartozó rendszerek egyre nagyobb figyelmet fordítanak a katonaságra, mivel a lézerfegyverek hatékonyabbá válnak, és az energiaforrások mérete csökken. James megjegyezte:
„Ezeknek a rendszereknek számos előnye van. Szinte végtelen lőszert kínálnak … ha az áramellátás működik, akkor a lézerrendszer tovább működik. Ezek viszonylag könnyen használhatók, ami azt jelenti, hogy a személyzet képzésének folyamata nem túl bonyolult."
A tengertől a szárazföldig
Amint azt James megjegyezte, az elmúlt évtizedekben jelentős munkát végeztek ezen a területen, különösen a tengeri ágazatban, ahol számos program mérlegeli annak megvalósíthatóságát, hogy lézereket használnak -e olyan fenyegetések leküzdésére, mint a haditengerészeti UAV -k vagy a kishajók.
A hajóalapú rendszerek jelentek meg először, mivel könnyen hozzáférnek a nagy teljesítményű áramforráshoz, míg a lézerfegyverek hatékonyságának növekedése egyre hozzáférhetőbbé teszi őket a szárazföldi erők számára. Ezt a legnyilvánvalóbban az amerikai hadsereg projektje bizonyítja, amelynek célja egy prototípus létrehozása és az első harci lézerrendszer telepítése. 50 kW kapacitású rendszereket telepítenek 2022-ben négy Stryker páncélozott járműre, hogy támogassák a mobil rövid hatótávolságú légvédelem feladatait. UAV -októl, irányítatlan rakétáktól, tüzérségi és habarcsos tűz- és repülési helikopterek típusától.
„Itt az ideje, hogy az irányított energiafegyvereket a csatatérre hozzuk” - mondta Neil Thurgood, az amerikai hadsereg hiperszonikus, irányított energia- és űrfegyver -irodájának igazgatója a szerződés odaítélésekor. - A hadsereg felismeri az irányított energia lézerek szükségességét, erről a hadsereg modernizációs terve rendelkezik. Ez már nem kutatási vagy demonstrációs tevékenység. Ez egy stratégiai harci képesség, és jó úton járunk, ami a katonák kezébe juttatja."
Amint azt James megjegyezte, az ilyen fejlesztések segíthetnek betölteni a potenciális harci képességek hiányosságát, különösen az UAV -k tekintetében. Amikor nagyszámú drón jelenik meg a csatatéren, a szárazföldi csapatoknak képesnek kell lenniük kezelni a fenyegetést. Jelenleg ezt a feladatot úgy oldják meg, hogy nagyon közelről lőnek kézi- és géppuskákat, bár nyilvánvaló, hogy itt nagyon nehéz célzott tüzet vezetni. Kinetikus alternatíva lenne a föld-levegő rakéták. A rakétákkal ellentétben azonban a drónok gyártása és üzemeltetése sokkal olcsóbb.
„A gazdasági előnyök abban rejlenek, hogy nem nyereséges számodra rakétákat használni a drónok rajával szemben, mivel a rakéták nagyon gyorsan elfogynának. Meg kell őriznie rakétaarzenálját fontosabb célpontok, például repülőgépek vagy helikopterek számára."
A lézerek másik előnye a gyorsaságuk.
„Mivel a„ lőszer”fénysebességgel mozog, valójában, ha pillanatnyilag is a céltárgyra helyezi a gerendát, akkor ráüt a drónra … még akkor is, ha szörnyű sebességgel keresztezi a látómezőt, egyszerűen irányítsd a lézert az ellenséges platformra - és a cél a tied."
Fenyegetéstől függetlenül
Craig Robin, az amerikai hadsereg Irányított Energiaprojekt Irodájának vezetője egyetért ezzel, hozzátéve, hogy a lézerfegyver -rendszerek szintén érzéketlenek a fenyegetésekre.
"A legtöbb anyag nem tartja magas hőmérsékleten, ha a lézert egy aknára vagy egy drónra fókuszálja, az ütése végzetes lesz."
Mindez természetesen anyagi szempontból előnyökkel jár, ugyanakkor a lézerrendszerek csökkenthetik a katonaság anyagi és technikai ellátottságát.
„Ami a kinetikai eszközöket illeti, rakétákat kell gyártani, rakétákat karbantartani, le kell írni. Ez nyilvánvalóan nem vonatkozik az áramellátású fegyverrendszerekre, vagyis jelentősen csökkentik a logisztikai terheket."
Robin irodája része a hadsereg Rapid Capability and Critical Technologies Office -nak (RCCTO). Thurgood vezetésével a szervezet azon dolgozik, hogy új technológiákat építsenek be a kísérleti fejlesztésekbe, amelyek elérhetik a katonákat. Ennek a tevékenységnek a középpontjában az irányított energia áll.
Az M-SHORAD lézerrel kapcsolatos munkában az előző MHHEL projekt (Multi-Mission High-Energy Laser) fejlesztéseit használták fel, amelyek egy 50 kW-os lézer Stryker gépre történő felszerelését és egy prototípus gyártását is előírták 2021 -ben. Az RCCTO azonban úgy döntött, hogy kiterjeszti a projekt hatókörét, ezért jelenleg négy lézer telepítését tervezik. A Kord Technologies fővállalkozójával együttműködve a Raytheon és a Northrop Grumman versenyez ezen a projekten az M-SHORAD prototípusaival.
Az RCCTO részt vesz más irányított energiaprojektekben. A fő hangsúly a közvetett tűz elleni védelemen van, amelyet a Stryker járműre szerelt fegyverrendszer biztosít. Az indirekt tűzvédelmi képesség-nagy energiájú lézer néven ismert projekt ez a nagy energiájú lézeres taktikai járműbemutató program továbbfejlesztése, amelynek célja, hogy a 100 kW-os rendszerről a 300 kW-os lézerre lépjen át, és 2024-ig eljuttassa a csapatokhoz.
A hadsereg korábban egy 10 kW-os lézert telepített a Stryker gépre a MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser) projekt keretében, amely az M-SHORAD-on végzett munka alapját képezte.
A fegyverek erejének növelésére vonatkozó döntés a sikeres fejlesztési folyamaton alapult. Ahogy Robin kifejtette: "A technológiai érettséget tekintve az ipari beruházások hozzájárultak az egész folyamat felgyorsításához és jó eredmények eléréséhez."
Száloptika
Scott Schnorrenberg, a Kord Technologies munkatársa elmondta, hogy a szilárdtest-lézerekről a spektrálisan kombinált szálberendezésekre váltottak, "amelyek jelentősen hatékonyabbak és kisebb méretűek". Hozzátette, hogy a nagy kapacitású akkumulátorok, az energiatermelés és a hőkezelő rendszerek nyilvánvaló fejlődése nagy szerepet játszik, ami lehetővé teszi, hogy viszonylag kis harci járművekre nagyon erős lézerrendszereket telepítsenek.
A Kord jelenleg a technológia fejlesztésére összpontosít a K + F szakaszban, valamint a prototípus -fejlesztésben és az azt követő gyártási termékekben való felhasználására. Schnorrenberg a lézerek logisztikai előnyeire is rámutatott, megjegyezve, hogy "erős szenzorokkal is felszereltek, amelyek további információgyűjtési és célzási képességeket biztosítanak a csatatéren". Úgy véli, hogy az M-SHORAD projekthez és más programokhoz telepített rendszerek után a lézerek hatókörének bővülnie kell az elkövetkező években.
„Láthatja, hogy a lézerek gyorsan fejlődnek, más platformokra is kiterjednek, és bővítik az általuk végrehajtható feladatok körét, például a robbanószer-mentesítés, a felderítő eszközök elleni ellenintézkedések, a precíz célzás, a koncentrált sugárzóerő és a nagy sebességű adatátvitel. A potenciális célok bővülő köre kétségkívül hozzájárul az alapvető platformok körének bővítéséhez, amelyekre lézerrendszereket telepítenek."
Evan Hunt, a Raytheon nagy teljesítményű lézereinek vezetője is megjegyezte a lézerrendszerek célkövetésének lehetőségét.
„Egy gombnyomással, miután a drónt fenyegetésként azonosította, azonnal lelőheti, és ez olyan rövid életű folyamat lesz, amikor a drón a gomb megnyomásával egy időben zuhanni kezd. Ez egy forradalmian új módja annak, hogy eltalálják a célpontokat a hagyományos lőszerekkel összehasonlítva, amelyek esetleg eltévednek és különböző irányokba repülnek."
"Egy új típusú technológiáról beszélünk, amely teljesen függetlenül lehetővé teszi a célok észlelését, nyomon követését, azonosítását és bevonását oly módon, amely potenciálisan felhasználható még az ipari vagy lakóövezetek viszonylag közvetlen közelében is, anélkül, hogy nagy pusztítást okozna."
A drónok lelövése
Az M-SHORAD projektben való részvétellel együtt a Raytheon különös figyelmet fordít a kis méretű drónok elleni lézerfegyverek kifejlesztésére, különösen a "lézer dűne buggy" koncepciójában-egy erőteljes lézer többpektrális észleléssel kombinálva. saját tervezésű rendszer, egy Poraris MRZR terepjáróra szerelve.
A rendszert az amerikai légierő számára gyártják, és három platform szállítását tervezik 2020 -ra. Ugyanezen év végén ezt a három mobil egységet üzembe helyezik a tengerentúlon működési értékelés céljából.
A Raytheon több mint 100 drónt lőtt le buggyjáról számos légierő és katonai bemutató során. A légierő számos feladatra használhatja a rendszert, például az autó a kifutópálya végén parkolhat, hogy elakadjon vagy megsemmisítse a légtérbe belépő nemkívánatos UAV -kat. Hunt megjegyezte:
„A lézerek valóban a legpontosabb és leghatékonyabb eszköznek bizonyultak a drónok közvetlen ütésére. A jellemzők "varázslatos kombinációja" lehetővé teszi, hogy csendben és diszkréten egyszerre több drónt is letiltson nagyon pontos és olcsó módon, tehát nem olyan romboló hatásúak, mint a kinetikus fegyverek."
Mielőtt jelentős mennyiségű lézerfegyver lépne szolgálatba, számos sürgős feladatot kell megoldani. Robin megjegyezte, hogy maga a lézer a fegyverbeépítés három fontos elemének egyike, egy sugárvezérlővel, amely pontosan irányítja a fénysugarat a fenyegetésre és kíséri, valamint az energiatermelés és -kezelés alrendszerével. Az utóbbi alrendszernek elég kompaktnak kell lennie a járművekbe történő beépítéshez, bár ebben az esetben ki lehet használni az autóipar fejlesztéseit, különösen az akkumulátorrendszerek fejlesztését, amelyek hozzájárultak az elektromos járművek gyors fejlődéséhez. „Hosszú ideig szeretné ugyanazzal a sebességgel vezetni elektromos autóját, ami nagyon hasonlít ahhoz, ahogyan azt szeretné, hogy a lézer működjön” - folytatta Hunt. "A technológiával és a lézerekkel szemben támasztott követelmények hasonlóak és átfedik egymást."
James szerint az áramellátó rendszerek méretének csökkenése a korlátozó tényező. Elvárja, hogy az amerikai hadsereg és partnerei szembenézzenek az ilyen felszerelések Strykerbe helyezésével kapcsolatos kihívásokkal. Ezenkívül megjegyezte, hogy az M-SHORAD rendszerben nem minden célpont azonos, és felmerül a kérdés, hogy milyen szintű károk szükségesek a különböző típusú platformokhoz.
„Ha ezek csak drónok, amiket vadászol, akkor ebben az értelemben szűkíti a célpontok körét, csökkenti azoknak az anyagoknak a körét, amelyekből készültek. Ha nagyon nagy drónról van szó, akkor érdemes lehet föld-levegő rakétát használni."
Másrészt James szerint a hatótávolság a legfontosabb szempont, amelyet figyelembe kell venni: minél nagyobb távolságot akarsz okozni, annál nagyobb teljesítményre van szükség. Észrevette, hogy a légkör tele van különféle részecskékkel, amelyek szórják a fényt, vagyis soha nem lesz száz százalékos fényáteresztés. Egy kilométeres távolságban a légkör 85% -os áteresztőképességű lehet, vagyis a fény 15% -a nem éri el a célt. 5 km -nél nagyobb távolságban a veszteség 50%lehet, "vagyis a fotonok fele egyszerűen elveszik, a lézersugár elveszíti erejét és nem éri el a célt."
Tanulj meg harcolni
„A katonai felhasználók számára a fő kihívás a bővülő célcsoportok kezelésében való képzés lesz” - mondta Chris Frye, a Northrop Grumman légiközlekedés -védelmi igazgatója, bár megjegyezte, hogy távol állnak a kísérleti technológiai bemutatóktól és a valódi kizsákmányolás felé. "Lehetővé teszi a technológia átvételét, adaptálását és fejlesztését." Az M-SHORAD projekten kívül Northrop Grumman számos más irányított energiaprogramon dolgozott együtt az amerikai hadsereggel, valamint a haditengerészet K + F Irodájával, a DARPA-val, a Légierő Laboratóriumával és más ügyfelekkel.
"A hangsúly az összetett bázisrendszerek építésén van" - tette hozzá Fry. „Ez nem csak a lézerről szól, hanem az egész rendszerről: radarról, parancs- és vezérlőrendszerről, hálózatról, platformról, termelésről és teljesítményszabályozásról. Mindezen összetevők maximális hatékonysága és együttes működése fontos a rendszerben rejlő lehetőségek kihasználásához.”
Northrop Grumman elmondta, hogy bár a rendszerek súlya, mérete és energiafogyasztása jelentősen csökkent az elmúlt évtizedben, az elkövetkező években felgyorsítják ezt a folyamatot. Ezenkívül jelentősen megnőtt a lézerrendszerek azon képessége, hogy nyomon kövessék a fenyegetéseket, és "a fotonokat addig tartsák a célponton, ameddig szükséges a kívánt hatás eléréséhez".
Teremtés
Schnorrenberg szerint a legnagyobb kihívás jelenleg a termelési korlátok. Az eddig kifejlesztett lézerrendszerek korlátozott száma miatt a gyártási bázis fejletlen, vagyis a legfontosabb alkatrészeket még véglegesíteni kell a nagy volumenű gyártási forgatókönyvekhez.
"Az amerikai kormány beruház a gyártó létesítményekbe, hogy megoldja ezt a problémát" - tette hozzá. "Végső soron az ipar végül biztosítja a végrehajtó mechanizmusokat ennek az alapnak a fejlesztéséhez."
Ez kulcsfontosságú az amerikai hadsereg M-SHORAD programra vonatkozó célkitűzéséhez. A szerződés kiírása megjegyezte, hogy a Northrop Grumman és a Raytheon kiválasztása "elősegíti a versenyt és ösztönzi az irányított energiarendszerek ipari bázisát".
James reméli, hogy a lézer az elkövetkező években a maga módján harci fegyverként fog fejlődni. Bár kételkedik abban, hogy a lézerek teljesen különálló rendszerekként fognak működni, úgy véli, hogy minden bizonnyal jelentős kiegészítője lesz más fegyvereknek. Nem valószínű, hogy például a légvédelmi rendszerek csak lézerekből állnak, de egy tágabb rendszer részévé válnak, amely rakétákat is tartalmaz majd. Ezenkívül a rendkívül rövid távú célok elleni küzdelem érdekében a katonaság nagy valószínűséggel külön katonát akar elhagyni.
"Talán a lézerek örökre az alaprendszer részei lesznek."
„Ahhoz, hogy a lézerek valóban hatékonyak és hasznosabbak legyenek az amerikai hadsereg számára, a költségeiknek csökkenniük kell” - mondta Robin. Mindazonáltal a réspiacról kibontakozó bármilyen technológia idővel kiemelkedőbb szerepet fog játszani.
"A prototípusok és a demonstrációs tesztek számának növekedésével - nemcsak a hadseregben, hanem a fegyveres erők más típusaiban is - hamarosan ennek a piacnak a bővülésének és a lézerfegyver -rendszerek költségének csökkenésének leszünk tanúi."
