Sustavi laserskog naoružanja daleko su od novog koncepta, ali neki značajni problemi ostaju u njihovom svakodnevnom razvoju.
Prema Davidu Jamesu sa Sveučilišta Cranfield (UK), takvi sustavi spadaju u dvije široke kategorije. Prvi uključuje oružje namijenjeno djelovanju nišana i drugih optičkih senzora, dok se drugi fokusira na borbu protiv nevođenih projektila i bespilotnih letjelica. Sustavi iz druge kategorije privlače sve veću pozornost vojske, jer lasersko oružje postaje sve učinkovitije, a izvori energije smanjuju veličinu. James je primijetio:
“Ovi sustavi imaju niz prednosti. Nude gotovo beskonačno streljivo … ako napajanje radi, tada će laserski sustav nastaviti funkcionirati. Relativno su jednostavni za korištenje, što znači da proces obuke osoblja nije previše kompliciran."
Od mora do kopna
Kao što je James primijetio, u proteklim desetljećima na ovom području učinjen je značajan dio posla, posebno u pomorskom sektoru, gdje se u nizu programa razmatra izvedivost uporabe lasera za borbu protiv prijetnji poput pomorskih bespilotnih letjelica ili malih brodova.
Prvi su se pojavili brodski sustavi koji imaju lak pristup izvoru snage velike snage, dok ih povećanje učinkovitosti laserskog oružja čini sve pristupačnijim kopnenim snagama. To najjasnije pokazuje projekt američke vojske za stvaranje prototipa i postavljanje prvog borbenog laserskog sustava. Sustavi snage 50 kW bit će instalirani na četiri oklopna vozila Stryker 2022. godine kako bi podržali zadaće mobilne protuzračne obrane kratkog dometa, označene M-SHORAD (manevar-protuzračna obrana kratkog dometa) za zaštitu borbenih brigada od bespilotnih letjelica, nevođenih projektila, topničke i minobacačke vatre te zrakoplovnog helikoptera.
"Sada je vrijeme za dovođenje usmjerenog energetskog oružja na bojno polje", rekao je Neil Thurgood, direktor Ureda za hipersonično, usmjereno energetsko i svemirsko oružje američke vojske tijekom dodjele ugovora. - Vojska prepoznaje potrebu za laserima usmjerene energije, što je predviđeno planom modernizacije vojske. Ovo više nije istraživačka ili demonstracijska aktivnost. Ovo je strateška borbena sposobnost i na dobrom smo putu koji će je dovesti u ruke vojnika."
Kako je primijetio James, takav razvoj događaja mogao bi pomoći u popunjavanju praznine u potencijalnim borbenim sposobnostima, posebno u pogledu bespilotnih letjelica. Kad se na bojnom polju pojavi veliki broj bespilotnih letjelica, kopnene trupe moraju se moći nositi s prijetnjom. Trenutno se ovaj zadatak rješava ispaljivanjem malokalibarskog i mitraljeza iz vrlo blizine, iako je očito da je ovdje vrlo teško izvesti ciljanu vatru. Kinetička alternativa bile bi rakete zemlja-zrak. Međutim, za razliku od raketa, dronovi su mnogo jeftiniji za proizvodnju i rad.
“Ekonomske prednosti su da vam nije isplativo koristiti rakete protiv roja bespilotnih letjelica, jer bi projektili tada vrlo brzo nestali. Morate zadržati svoj raketni arsenal za važnije ciljeve poput aviona ili helikoptera."
Još jedna prednost lasera je njihova brzina.
“Budući da se“streljivo”kreće brzinom svjetlosti, zapravo, ako čak i na trenutak postavite snop na metu, tada pogađate dron … čak i ako vam prelazi vidokrug užasnom brzinom, jednostavno uperi laser u neprijateljsku platformu - i meta je tvoja.
Bez obzira na prijetnju
S tim se slaže i Craig Robin, voditelj Ureda za projekte usmjerene energije u američkoj vojsci, dodajući da su sustavi laserskog oružja također neosjetljivi na prijetnje.
"Većina materijala ne drži visoku temperaturu, ako fokusirate laser na minu ili bespilotnu letjelicu, vaš će udar biti koban."
Sve to, naravno, daje prednosti s financijskog gledišta, ali istodobno laserski sustavi mogu smanjiti količinu materijalno -tehničke opskrbe vojske.
“Što se tiče kinetičkih sredstava, morate napraviti rakete, morate održavati rakete, morate ih otpisati. To se očito ne odnosi na oružane sustave s napajanjem, odnosno oni značajno smanjuju logističko opterećenje."
Robinov ured dio je Armijskog ureda za brze sposobnosti i kritične tehnologije (RCCTO). Pod Thurgoodovim vodstvom, organizacija radi na uključivanju novih tehnologija u eksperimentalni razvoj koji bi mogao doći do vojnika. Usmjerena energija glavni je fokus ove aktivnosti.
U radu na laseru M-SHORAD korišten je razvoj prethodnog projekta MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), koji je također predviđao ugradnju lasera od 50 kW na stroj Stryker i izradu jednog prototipa 2021. godine. Međutim, RCCTO je odlučio proširiti opseg projekta, pa se trenutno planira postavljanje četiri lasera. Radeći zajedno s glavnim izvođačem radova Kord Technologies, Raytheon i Northrop Grumman natječu se na ovom projektu sa svojim M-SHORAD prototipima.
RCCTO je uključen u druge projekte usmjerene energije. Glavni naglasak je na zaštiti od neizravne vatre, koju će osigurati sustav naoružanja instaliran na vozilu Stryker. Poznat kao Indirektna sposobnost zaštite od požara-laser visoke energije, ovaj je projekt daljnji razvoj programa visokoenergetskog laserskog taktičkog demonstracionog vozila za prelazak sa sustava od 100 kW na laser od 300 kW i isporuku vojnicima do 2024. godine.
Vojska je prethodno instalirala laser snage 10 kW na stroj Stryker u sklopu projekta MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), koji je činio osnovu za rad na M-SHORAD-u.
Odluka o povećanju snage oružja temeljila se na uspješnom razvojnom procesu. Kako je objasnio Robin, "u smislu tehnološke zrelosti, ulaganja u industriju pomogla su ubrzati cijeli proces i postići dobre rezultate."
Optička vlakna
Scott Schnorrenberg iz tvrtke Kord Technologies rekao je da je došlo do prijelaza s lasera u čvrstom stanju na uređaje sa spektralno kombiniranim vlaknima, "koji su znatno učinkovitiji i imaju smanjenu veličinu". Dodao je da veliki napredak u baterijama velikog kapaciteta, sustavima za proizvodnju energije i sustavima upravljanja toplinom igra veliku ulogu, dopuštajući da se vrlo moćni laserski sustavi instaliraju na relativno mala borbena vozila.
Kord se trenutno usredotočuje na razvoj tehnologije u fazi istraživanja i razvoja i njezinu uporabu u razvoju prototipa i kasnijim proizvodnim proizvodima. Schnorrenberg je također ukazao na logističke prednosti lasera, napominjući da su "također opremljeni snažnim senzorima za pružanje dodatnih mogućnosti prikupljanja informacija i ciljanja na bojnom polju". Smatra da bi se nakon implementacije sustava za projekt M-SHORAD i drugih programa opseg lasera trebao proširiti u narednim godinama.
“Vidite da se laseri brzo razvijaju, šire na druge platforme i proširuju raspon misija koje mogu obaviti, poput uklanjanja eksplozivnih sredstava, protumjera protiv izvidničkih sredstava, preciznog ciljanja, koncentrirane snage zračenja i prijenosa podataka velikom brzinom. Proširenje raspona potencijalnih ciljeva nedvojbeno će pridonijeti povećanju raspona osnovnih platformi na koje će se instalirati laserski sustavi."
Evan Hunt, voditelj lasera velike snage u Raytheonu, također je primijetio mogućnost praćenja ciljeva laserskim sustavima.
“Pritiskom na gumb nakon što identificirate bespilotnu letjelicu kao prijetnju, možete je odmah oboriti, a to će biti tako kratkotrajan proces u kojem dron počinje padati istovremeno s pritiskom na gumb. Ovo je revolucionaran način gađanja ciljeva u usporedbi s tradicionalnim streljivom, koje može promašiti i razletjeti se u različitim smjerovima."
"Govorimo o novoj vrsti tehnologije koja omogućuje potpuno neovisno otkrivanje, praćenje, identifikaciju i zahvaćanje ciljeva na način koji se potencijalno može koristiti čak i u relativno neposrednoj blizini industrijskih ili stambenih područja bez nanošenja velikih razaranja."
Obaranje dronova
Uz sudjelovanje u projektu M-SHORAD, Raytheon posebnu pozornost posvećuje razvoju laserskog oružja za borbu protiv bespilotnih letjelica male veličine, posebice u svom konceptu "laserske buggy za laserske dine"-moćnog lasera u kombinaciji s multispektralnim nišanjenjem sustav vlastitog dizajna, ugrađen na terensko vozilo Polaris MRZR.
Sustav se proizvodi za američko zrakoplovstvo, a isporuka tri platforme planirana je za 2020. Krajem iste godine ove će se tri mobilne jedinice rasporediti u inozemstvo radi operativne procjene.
Raytheon je oborio više od 100 bespilotnih letjelica iz svog kolica tijekom brojnih zračnih snaga i vojnih izložbi. Zračne snage mogle bi koristiti sustav za niz zadataka, na primjer, automobil bi mogao biti parkiran na kraju piste kako bi zaglavio ili uništio neželjene bespilotne letjelice koje ulaze u zračni prostor. Hunt je primijetio:
“Laseri su se uistinu pokazali kao najtočnije i najučinkovitije sredstvo za izravno pogađanje bespilotnih letjelica. "Čarobna kombinacija" karakteristika omogućuje vam da šutke i diskretno onemogućite nekoliko bespilotnih letjelica odjednom na vrlo točan i jeftin način, tako da nisu toliko razorni kao kinetičko oružje."
Prije nego što lasersko oružje uđe u službu u značajnim količinama, potrebno je riješiti niz hitnih zadataka. Robin je napomenuo da je sam laser jedan od tri važna elementa instalacije oružja, zajedno s kontrolerom snopa koji točno usmjerava snop prema prijetnji i prati je te podsustavom za generiranje i upravljanje energijom. Potonji bi podsustav trebao biti dovoljno kompaktan za ugradnju u vozila, iako se u ovom slučaju može iskoristiti razvoj iz automobilskog sektora, posebice razvoj sustava akumulatora, koji je pridonio brzom razvoju električnih vozila. "Želite voziti svoj električni automobil istom brzinom dulje vrijeme, što je vrlo slično načinu rada lasera", nastavio je Hunt. "Zahtjevi za ovu tehnologiju i lasere slični su i ovdje se preklapaju."
Prema Jamesu, smanjenje veličine sustava napajanja ograničavajući je faktor. Očekuje da će se američka vojska i njeni partneri suočiti s izazovima postavljanja takve opreme u Stryker. Osim toga, napomenuo je kako nisu svi ciljevi u sustavu M-SHORAD isti te se postavlja pitanje koja će razina oštećenja biti potrebna za različite vrste platformi.
“Ako su to samo bespilotne letjelice koje lovite, onda to sužava raspon ciljeva u tom smislu, smanjuje raspon materijala od kojih su napravljeni. Ako se radi o vrlo velikom dronu, možda bi bilo vrijedno upotrijebiti projektil zemlja-zrak."
S druge strane, prema Jamesu, domet je najvažniji čimbenik koji treba uzeti u obzir: što veću udaljenost želite nanijeti štetu, to je potrebna veća snaga. Primijetio je da je atmosfera puna raznih čestica koje raspršuju svjetlost, odnosno nikada neće biti sto postotnog prijenosa svjetlosti. Na udaljenosti od jednog kilometra atmosfera može biti 85% propusna, odnosno 15% svjetlosti neće doći do cilja. Na udaljenosti većoj od 5 km gubici mogu biti 50%, "odnosno polovica fotona se jednostavno izgubi, laserski snop gubi snagu i ne doseže cilj".
Naučite se boriti
"Glavni izazov za vojne korisnike bit će obuka za suočavanje sa sve većim nizom ciljeva", rekao je Chris Frye, direktor bliske protuzračne obrane u Northrop Grummanu, iako je napomenuo da se oni odmiču od demonstracija eksperimentalne tehnologije i prelaze na stvarnu eksploataciju vojnik. "Omogućit će usvajanje, prilagodbu i poboljšanje tehnologije." Osim projekta M-SHORAD, Northrop Grumman radio je s američkom vojskom na nizu drugih usmjerenih energetskih programa, kao i s Uredom za istraživanje i razvoj mornarice, DARPA-om, laboratorijem zračnih snaga i drugim kupcima.
"Fokus je na izgradnji složenih osnovnih sustava", dodao je Fry. “Ovdje se ne radi samo o laseru, već o cijelom sustavu: radaru, sustavu upravljanja i upravljanja, mreži, platformi, proizvodnji i kontroli snage. Maksimalna učinkovitost svih ovih komponenti i njihov međusobni rad važan je za maksimiziranje potencijala sustava.”
Northrop Grumman rekao je da iako su težina, veličina i potrošnja energije sustava značajno smanjeni u posljednjem desetljeću, očekuju da će ubrzati ovaj proces u narednim godinama. Također, sposobnost laserskih sustava za praćenje prijetnji i "držanje fotona na meti onoliko dugo koliko je potrebno za postizanje željenog učinka" značajno se povećala.
Stvaranje
Schnorrenberg je rekao kako su najveći izazov trenutno proizvodna ograničenja. Zbog ograničenog broja laserskih sustava do danas razvijenih, proizvodna baza je nerazvijena, odnosno najvažnije komponente još je potrebno dovršiti za velike scenarije proizvodnje.
"Američka vlada ulaže u proizvodne pogone kako bi riješila ovaj problem", dodao je. "Na kraju će industrija na kraju osigurati izvršne mehanizme za razvoj ove baze."
Ovo je ključno za postavljanje ciljeva američke vojske za program M-SHORAD. U najavi ugovora navodi se da će odabir Northropa Grummana i Raytheona "promicati konkurenciju i stimulirati industrijsku osnovu za usmjerene energetske sustave".
James se nada da će se laser u godinama koje dolaze razviti kao oružje rata na svoj način. Iako sumnja da će laseri raditi kao potpuno odvojeni sustavi, vjeruje da će zasigurno postati značajan dodatak drugom oružju. Malo je vjerojatno da će se, primjerice, sustavi protuzračne obrane sastojati samo od lasera, ali oni će postati dio šireg sustava koji će uključivati rakete. Osim toga, za borbu protiv ciljeva na ultra kratkim udaljenostima vojska će najvjerojatnije htjeti ostaviti zasebnog vojnika.
"Možda će laseri zauvijek biti dio jezgrenog sustava."
"Kako bi laseri bili doista učinkoviti i korisniji američkoj vojsci, moraju se smanjiti njihovi troškovi", rekao je Robin. Međutim, svaka tehnologija koja proizlazi iz nišnog tržišta s vremenom će igrati istaknutiju ulogu.
"S povećanjem prototipova i pokaznih testova - ne samo u vojsci, već i u drugim vrstama oružanih snaga - uskoro ćemo svjedočiti proširenju ovog tržišta i smanjenju troškova sustava laserskog naoružanja."
