Kad je američko ministarstvo obrane u svibnju ove godine odlučilo poslati diviziju Patriot na Bliski istok kako bi se suprotstavilo, kako naziva, povećanoj prijetnji Irana, rasporedilo je osoblje koje je već bilo previše iscrpljeno povremenim rotacijama.
"Što se tiče snaga proturaketne obrane, mi smo se na Bliskom istoku redovito suočavali s ovim problemom mnogo prije ovog raspoređivanja", rekao je tadašnji zamjenik ministra, ističući da omjer dužnosti i odmora jedinica Patriot ima manje od 1: 1 u svibnju. Početkom godine ukupni omjer borbene dužnosti i odmora bio je oko 1: 1, 4, dok je zapovjedništvo postavilo cilj postići omjer 1: 3.
Dok američka vojska traži načine za smanjenje broja kontinuiranih rotacija u dvije smjene i povećanje razine borbene gotovosti, jednako je hitno pitanje na dnevnom redu kako će buduća kombinacija kinetičkog i nekinetičkog oružja utjecati na njegovu borbu potrebe.
“Ako se morate boriti s gotovo jednakim protivnikom, Patriot će biti učinkovit, ali može li u konačnici oslabiti ili neutralizirati prijetnju? Vjerojatno ne. Stoga ćete s vremenom vidjeti nove sposobnosti koje će biti uvedene u naš arsenal proturaketne obrane,”
- rekao je, dodajući kako bi buduća velika ulaganja u razvoj oružja s usmjerenom energijom mogla promijeniti taktički model vojske.
"U suprotnom ćete nastaviti akumulirati baterije Patriot, pokušavajući se boriti sa sve više prijetnji."
Pentagon već desetljećima lovi usmjerene energetske tehnologije i često se činilo da je ptica već u kavezu. Mnoge američke vojske vjeruju da se danas stanje stvari radikalno promijenilo, a nedavni napredak na ovom području daje oružanim snagama zemlje nadu u rano raspoređivanje pravih oružanih sustava za različite borbene misije.
Iako je Pentagon naizgled optimističan u pogledu implementacije usmjerenih energetskih sustava u bliskoj budućnosti, osobito lasera velike snage, postoje mnoga neriješena pitanja. Od razlika u taktičkim i strateškim sposobnostima do pitanja vezanih uz skalabilnost ili skalabilnost lasera i financiranje konkurentskih projekata, vojska ima mnogo toga za prevladati.
Promjena potreba
Prošlo je gotovo šest desetljeća od uvođenja lasera, a većinu tog vremena Ministarstvo obrane traži načine za razvoj ove tehnologije s ciljem stvaranja oružja sljedeće generacije. Za snage protuzračne obrane takvi sustavi obećavaju nižu cijenu po porazu i, istovremeno, smanjenje potrošnje streljiva. Na primjer, ako Kina lansira mnogo jeftinih projektila na američki brod, tada bi se u teoriji mogao upotrijebiti snažan laser za njihovo ciljanje i uništavanje.
Dr. Robert Afzal, vodeći stručnjak za lasersku tehnologiju u Lockheed Martinu, smatra da su do sada dva faktora sprječavala implementaciju laserske tehnologije: početni naglasak Ministarstva obrane na razvoju strateškog naoružanja i njegovoj nerazvijenosti.
Vojska je u prošlosti dodjeljivala sredstva za usmjerena energetska istraživanja na projektima poput sada zatvorenog programa zračnih lasera YAL-1, koji zajedno vode američko ratno zrakoplovstvo i Agencija za proturaketnu obranu. Kao dio ove inicijative, kemijski laser instaliran je na modificiranom zrakoplovu Boeing 747-400F za presretanje balističkih projektila tijekom faze ubrzanja.
"U to vrijeme naglasak je uvijek bio na strateškom sukobu, koji je zahtijevao vrlo velike i vrlo moćne laserske sustave." Danas je širenje bespilotnih letjelica i malih brodova pridonijelo djelomičnom preusmjeravanju kratkoročnog naglaska Pentagona na taktičke sustave. To pomaže vojsci u postupnom povećanju naoružanja s ciljem suočavanja s novim prijetnjama.
U travnju 2019. održana je rasprava na Brookings Institutu u Washingtonu o ovom pitanju. "Imam malu viziju kratkoročnih i srednjoročnih izgleda usmjerene energije,"
- primijetila je viša istraživačica instituta.
“Očigledno, usmjerena energija može nam pomoći u vrlo, vrlo specifičnom taktičkom okruženju. Ideja o stvaranju dovoljno velikog lasera za pružanje teritorijalnog sustava obrane od projektila prilično je nerealna, dok je zaštita određenog vozila s aktivnim sustavom malo realnija."
Tadašnji tajnik američke vojske primijetio je da je napredak u usmjerenoj energiji "dalje nego što možete zamisliti", a odluka vojske da ponovno uspostavi upravljivi sustav protuzračne obrane za svoje teške postrojbe omogućuje razmještanje novog laserskog naoružanja.
“Na temelju postojećih i novih prijetnji, ovo je za nas zaista velika stvar. Što se tiče toga kamo tehnologija ide, blizu smo posjedovanja sustava za razmještanje koji može obarati bespilotne letjelice, male avione i slične objekte."
Tehnološke barijere
Za stvaranje laserskih sustava velike snage sposobnih za obaranje bespilotnih letjelica potrebne su tehnologije najšireg spektra. Osim osnovne platforme, radar se koristi za otkrivanje prijetnji iz zraka, a različiti senzori za zaključavanje cilja. Zatim se cilj prati, određuje točka nišanja, laser se aktivira i zadržava snop u ovoj točki sve dok bespilotna letjelica ne pretrpi neprihvatljiva oštećenja.
Tijekom desetljeća, istraživači koji su razvijali ove lasere uspjeli su testirati brojne koncepte, uključujući velika ulaganja u kemijsko oružje, prije nego što su fokus preusmjerili na lasere za povećanje vlakana.
"Prednost lasera s vlaknima je u tome što ih možete ugraditi u mnogo manju veličinu", - rekao je tijekom sastanka s novinarima ravnatelj Ureda DARPA -e (Agencija za napredne obrambene projekte).
Sustav YAL-1 ABL, na primjer, koristio je visokoenergetski kemijski laser kisik-jod i, iako je 2010. uspješno presreo testni cilj, njegov razvoj je prestao nakon gotovo 15 godina financiranja. Tada je tadašnji ministar obrane Robert Gates javno doveo u pitanje operativnu spremnost ABL -a i kritizirao njegov učinkoviti domet.
Jedan od nedostataka kemijskih lasera je taj što laser prestaje djelovati kada se konzumiraju kemikalije. “U ovom slučaju imate ograničenu trgovinu, a cilj je uvijek bio stvoriti laser koji radi na električnu energiju. Uostalom, sve dok imate mogućnost stvaranja električne energije na svojoj platformi, bilo putem ugrađenog generatora ili baterije, vaš laser će raditi”, rekao je Afzal.
Posljednjih godina Ministarstvo obrane povećalo je ulaganja u razvoj lasera od električnih vlakana, ali se također suočilo s ozbiljnim izazovima, posebno u razvoj lasera sa smanjenom težinom, veličinom i karakteristikama potrošnje energije.
U prošlosti, svaki put kad su programeri pokušali povećati snagu lasera s vlaknima do razine potrebne za borbene misije, gradili su lasere velikih veličina, što je posebno stvaralo probleme s prekomjernom proizvodnjom topline. Kad laserski sustav generira snop, stvara se i toplina, a ako ga sustav ne može odvratiti od instalacije, tada se laser počinje pregrijavati i kvaliteta snopa se pogoršava, što znači da se snop ne može usredotočiti na cilj i smanjuje se učinkovitost lasera.
Budući da vojska nastoji povećati snagu električnih lasera, dok ograničava povećanje težine, veličine i karakteristika potrošnje energije sustava, učinkovitost dolazi do izražaja; što je veća električna učinkovitost, manje je energije potrebno za rad i hlađenje sustava.
Glasnogovornik američke vojske koji radi na laserima velike snage rekao je da, iako generatori obično mogu napajati sustave od 10 kW bez problema, problemi počinju kada se poveća snaga laserskih sustava. "Kad se snaga borbenog lasera poveća na 50 kW ili više, već se moraju koristiti jedinstveni izvori energije, na primjer, baterije i slični sustavi."
Na primjer, ako uzmete laserski sustav od 100 kW, koji ima učinkovitost od oko 30%, tada će mu trebati 300 kW snage. Međutim, ako platforma na kojoj je instaliran proizvodi samo 100 kW energije, korisniku su potrebne baterije kako bi pokrio razliku. Kad se baterije isprazne, laser prestaje raditi sve dok ih generator ponovno ne napuni.
"Sustav mora biti iznimno učinkovit, počevši od stvaranja energije i njegove daljnje transformacije u fotone, koji su usmjereni prema cilju,"
- rekao je predstavnik tvrtke Lockheed Martin.
U međuvremenu, Rolls-Royce LibertyWorks rekao je da radi više od desetljeća na integraciji sustava za kontrolu snage i topline koji se može koristiti u laserskim sustavima velike snage, a nedavno je "napravio značajne tehnološke pomake".
Rolls-Royce je rekao da otkrića uključuju područja poput "električne energije, upravljanja toplinom, kontrole i nadzora temperature, trenutne dostupnosti energije i kontinuiteta poslovanja". Dodali su da će testiranja sustava na mjestu kupca početi krajem ove godine, a ako se uspješno završe, možda će postati moguće isporučiti modularna integrirana rješenja za regulaciju energije i uklanjanje topline za programe vojske i mornarice.
Traženje rješenja
DARPA i MIT-ov Lincoln Laboratory uspješno su razvili laserski laser male snage velike snage koji je demonstriran u listopadu ove godine. Međutim, odbili su pojasniti detalje ovog projekta, uključujući razinu snage.
Dok su vojska i tvrtke izvijestile o dosljednom uspjehu u razvoju vojnih lasera, Afzal je rekao kako napori Lockheeda Martina da se pozabavi nekim od tehnoloških izazova uključuju "proces fuzije spektralnog snopa koji donekle podsjeća na omot albuma Dark Side of the Moon. "od Pink Floyda".
“Ne mogu napraviti laser od 100 kW vlakana ako postoje problemi s skaliranjem. Do otkrića je došlo zahvaljujući sposobnosti proširenja lasera velike snage pomoću kombinacije snopa, umjesto da se jednostavno pokuša izgraditi veći, snažniji laserski sustav."
“Laserski zraci iz nekoliko laserskih modula, svaki sa specifičnom valnom duljinom, prolaze kroz difrakcijsku rešetku koja izgleda poput prizme. Zatim, ako su sve valne duljine i kutovi točni, tada ne dolazi do međusobne apsorpcije, već do poravnanja valnih duljina u strogom slijedu jedna za drugom, uslijed čega snaga raste proporcionalno '', objasnio je Afzal. - Snagu lasera možete povećati dodavanjem modula ili povećanjem snage svakog modula, bez pokušaja samo izgradnje ogromnog lasera. To je više kao paralelno računanje nego superračunalo."
Zajedno
Mnogo se pažnje pridaje potencijalu lasera velike snage, ali u isto vrijeme američka vojska i industrija vide potencijal za korištenje mikrovalnih frekvencija velike snage za obaranje rojeva bespilotnih letjelica ili njihovo kombiniranje s laserima.
"Konsolidacija tehnologije mogla bi biti dobro rješenje", rekao je novinarima general Neil Thurgood iz Ureda za kritičnu tehnologiju. - Odnosno, laserom možete pogoditi mnoge objekte. Ali mogu pogoditi više ciljeva s dva lasera, mogu pogoditi više metala s laserima i snažnim mikrovalnim pećnicama. Radovi na ovom području su već počeli."
Raytheonov stručnjak za energiju Don Sullivan, sa svoje strane, govorio je o radu u tom smjeru. Konkretno, rekao je da je Raytheon u vozilu Polaris MRZR kombinirao laser velike snage s multispektralnim sustavom za osmatranje, dok je razvio mikrovalni sustav velike snage koji je montiran u transportni kontejner. Raytheon je ove tehnologije zasebno demonstrirao tijekom Integriranog eksperimenta vojske u manevrskim vatrama (MFIX) 2017. godine, a zajedno su radili 2018. tijekom ispitivanja koja su provele američke zračne snage na poligonu White Sands.
Sullivan je rekao da je laserski sustav korišten za obaranje bespilotnih letjelica koje lete na velike udaljenosti, dok su moćne mikrovalne pećnice korištene za zaštitu bliskog polja i sprječavanje napada od rojeva bespilotnih letjelica.
"Naravno, zračne snage vide i razumiju komplementarnost obje tehnologije u izvršavanju ne samo misija protiv dronova, već i drugih misija."
U mornarici
Što se tiče pitanja mase, volumena i energije, ratni brodovi velike veličine ovdje imaju jasnu prednost u odnosu na kopnene i zračne platforme, što je pomorskom osoblju omogućilo pokretanje nekoliko projekata odjednom.
Mornarica radi na Navy Laser Family of Systems (NLFoS), inicijativi za implementaciju pomorskih laserskih sustava velike snage u bliskoj budućnosti. Ova mornarička inicijativa uključuje: Program sazrijevanja laserske tehnologije čvrstog stanja (SSL-TM); RHEL (Ruggedized High Energy Laser) 150 kW visokoenergetski laser; optički zasljepljujući laser Optical Dazzling Interdictor za razarače projekta Arleigh Burke; te projekt lasera visoke energije i integriranog optičkog zasljepljivanja sa nadzorom (HELIOS).
Prema izvješću Kongresne istraživačke službe, mornarica također provodi visokoenergetski laserski program za protubrodske krstareće rakete (HELCAP), koji posuđuje tehnologiju NLFoS za razvoj naprednog laserskog naoružanja za borbu protiv krstarećih projektila protiv brodova.
Program HELIOS ima za cilj pružiti površinskim ratnim brodovima i drugim platformama tri sustava: laser snage 60 kW; opremu za nadzor, izviđanje i prikupljanje informacija velikog dometa i zasljepljujući uređaj za suprotstavljanje bespilotnim letjelicama. Za razliku od drugih lasera testiranih na brodovima američke mornarice, koji su instalirani na brodovima kao dodatni sustavi, HELIOS će postati sastavni dio borbenog sustava broda. Sustav naoružanja Aegis omogućit će kontrolu vatre za standardne projektile zajedno s gađanjem i gađanjem odgovarajućeg oružja.
U ožujku 2018. Lockheed Martin je dobio ugovor u iznosu od 150 milijuna dolara (s dodatnih 943 milijuna dolara u mogućnostima) za projektiranje, proizvodnju i opskrbu dva sustava do kraja 2020. godine. U 2020. flota planira provesti analizu projekta HELIOS kako bi se osiguralo da ispunjava zahtjeve.
U izvješću kongresne službe napominje se da integracija lasera na brodovima potencijalno pruža mnoge prednosti: kraće vrijeme kontakta, sposobnost nošenja s aktivno manevrirajućim projektilima, točno ciljanje i točan odgovor, u rasponu od ciljeva upozorenja do reverzibilnog ometanja njihovih sustava. Međutim, napominje se da potencijalna ograničenja ostaju.
Prema izvješću, ta ograničenja uključuju: samo pucanje iz vidnog polja; problemi s atmosferskom apsorpcijom, raspršenjem i turbulencijama; toplinsko širenje, kada laser zagrijava zrak, što može odmagliti lasersku zraku; složenost odbijanja napada roja, pogađanja okorjelih ciljeva i elektroničkih sustava za suzbijanje; i rizik kolateralnog oštećenja zrakoplova, satelita i ljudskog vida.
Potencijalni nedostaci laserskog oružja visokog učinka istaknuti u izvješću nisu jedinstveni samo za mornaricu, a i drugi rodovi oružanih snaga također se suočavaju sa sličnim problemima.
Sa svoje strane, Marine Corps (ILC) pojasnio je taktiku, metode i metode borbene uporabe laserskog sustava Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), koji je ugrađen u transportni kontejner.
Glasnogovornik Boeinga rekao je da namjerava nadograditi CLWS sustav, povećavajući kapacitet sa 2 kW na 5 kW. Pritom je primijetio da bi se povećanjem snage smanjilo vrijeme potrebno za obaranje malih bespilotnih letjelica. “Mornarica želi vrlo brz sustav koji može isporučiti sposobnosti koje želi. Oni su u procesu provjere karakteristika ovih sustava, pa su nam dali ugovor za njihovu modernizaciju i povećanje kapaciteta."
Želja za ulaganjem
Zapovjedništvo vojske tijekom prve polovice ove godine bilo je angažirano na definiranju trenutnih usmjerenih energetskih programa i izradi dugoročnog plana za prebacivanje projekata iz faze razvoja u fazu praktične borbene uporabe.
U sklopu ove aktivnosti, generalu Turgudu je dato 45 dana da pojasni i prikupi sve trenutne projekte u jedinstveni registar. To može dovesti do činjenice da će neki od njih biti odbijeni. “Nakon što smo osnovali Ured za kritične tehnologije, uložio sam poseban napor u pronalaženju svih konkurentskih usmjerenih energetskih projekata. Svi rade na onome što se naziva usmjerena energija, a ja pokušavam razumjeti što to zapravo znači i što se tamo zapravo događa”, rekao je Thurgood na saslušanju odbora za oružane snage.
Krajem svibnja zapovjedništvo vojske odobrilo je opsežan plan koji predviđa povećana ulaganja i ubrzani razvoj laserskih i mikrovalnih tehnologija u različitim vojnim projektima. Tijekom konferencije za novinare Thurgood je objavio da je vojska odlučila ubrzati program MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), u kojem će se na oklopna vozila Stryker postaviti laseri od 50 kW u sklopu sustava protuzračne obrane kratkog dometa. Ako sve bude išlo po planu, do kraja 2021. godine vojska će usvojiti četiri vozila s laserskim sustavima.
Još nije jasno koje će se inicijative spojiti ili zatvoriti, no Thurgood je rekao kako će se to svakako dogoditi. “Neki ljudi rade, recimo, na laseru od 150 kW koji će se na kraju instalirati na kamion, prikolicu ili brod. Ne trebamo vlastiti laserski program snage 150 kW, možemo kombinirati takve projekte zajedno, ubrzati ovaj proces i uštedjeti resurse za našu zemlju."
U međuvremenu, brojne inicijative usmjerene energije ostaju u portfelju vojske. Na primjer, vojska je koristila laser MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) kako bi ubrzala razvoj perspektivnih laserskih sustava i razradila taktiku, metode i principe borbene uporabe povezane s radom takvih sustava. Prema projektu MEHEL, vojska je na stroj instalirala Stryker i testirala lasere snage do 10 kW.
U svibnju 2019. grupa pod vodstvom Dynetics objavila je da je odabrana za razvoj oružnog sustava snage 100 kW i njegovu instalaciju na kamione FMTV (Obitelj srednjih taktičkih vozila) u okviru programa za razvoj demonstracijskog modela velike snage HEL laserska instalacija TVD (Laser Tactical Vehicle Demonstrator lasera visoke energije). To se provodi u sklopu rada vojske na oružju usmjerene energije za borbu protiv projektila, topničkih granata i minobacačkih mina, kao i bespilotnih letjelica.
Prema trogodišnjem ugovoru, vrijednom 130 milijuna dolara, formiran je tročlani tim (američka vojska, Lockheed Martin i Rolls-Royce) koji će pripremiti kritički pregled projekta koji će odrediti konačni dizajn lasera, zatim izraditi sustav i instalirati ga na Kamion FMTV. 6x6 za testiranje na terenu na raketnom poligonu White Sands 2022. godine.
Trojac planira povećati snagu laserskog lasera Lockheed Martina za koji Rolls-Royce razvija sustav napajanja. Istodobno, Rolls-Royce odbio je otkriti hoće li koristiti svoj novi integrirani sustav upravljanja energijom i kontrole izmjene topline.
Vojska je 2018. objavila da zasebno surađuje s Lockheed Martinom na opremanju bespilotnih letjelica snažnim mikrovalnim bacačem za obaranje drugih bespilotnih letjelica. U skladu s ugovorom od 12,5 milijuna dolara, dvojac će razviti sustav protiv dronova u zraku. Potencijalni teret UAV -a uključivat će eksplozivne uređaje, mreže i mikrovalne instalacije.
Međutim, ravnatelj Ureda DARPA rekao je novinarima kako je vojska unatoč napretku na području usmjerene energije, još daleko od integriranja tehnologije u zrakoplove, pa će stoga brodovi i kopnena vozila vjerojatno postati prve osnovne platforme.
Na nebu
Zračne snage Sjedinjenih Država također provode usmjerene energetske projekte, uključujući one razvijene u okviru prototipnog programa SHIELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator-Advanced Technology Demonstrator), koji predviđa ugradnju malog laserskog sustava velike snage na zrakoplove za zaštitu od projektila.klasa "zemlja-zrak" i "zrak-zrak".
Ranije ove godine, Istraživački laboratorij zračnih snaga objavio je da je postigao privremeni uspjeh kada je upotrijebio probni uzorak na zemlji za obaranje više projektila. Kako tehnologija napreduje, zračne snage SAD -a planiraju sustav učiniti manjim i lakšim te ga prilagoditi zrakoplovima.
Ambiciozniji plan Pentagona i Agencije za obranu od projektila predstavlja uspomenu na Stratešku obrambenu inicijativu predsjednika Ronalda Reagana, poznatu i kao Ratovi zvijezda, koja teoretski poziva na razmještanje sustava laserskog naoružanja u svemiru.
U siječnju ove godine, Trumpova administracija objavila je dugo očekivani pregled obrane od projektila, koji je pohvalio rad Agencije za borbu protiv balističkih projektila na razvoju naoružanja usmjerene energije za presretanje balističkih projektila u fazi jačanja. Na primjer, 2017. godine Agencija je izdala zahtjev za informacijama o bespilotnim letjelicama velike udaljenosti koje bi imale nosivost za instaliranje moćnih lasera za uništavanje ICBM-a u fazi pojačanja. Zahtjev za prijedloge, objavljen 2017. godine, propisuje da će bespilotna letjelica letjeti na nadmorskoj visini od najmanje 19.000 metara, nosivosti najmanje 2.286 kg i raspoložive snage od 140 kW do 280 kW. Kako bi stvorila obećavajuću instalaciju za takve bespilotne letjelice, Agencija surađuje s Boeingom, General Atomics-om i Lockheed Martinom istražujući mogućnost implementacije laserske tehnologije velike snage na bespilotne letjelice.
"Što se nas tiče, poseban naglasak stavljamo na hvatanje, praćenje i ciljanje", - rekao je predstavnik tvrtke Boeing.
“To su zaista naše temeljne kompetencije koje smo razvili radeći s kemijskim laserima. Boeing je to pokazao u svim svojim sustavima i pokazao da pomoću postojećih tehnologija možete stvoriti kompaktan, visoko učinkovit sustav akvizicije, praćenja i ciljanja te ga bez problema integrirati u bilo koji laserski uređaj, čime se značajno povećavaju njegove mogućnosti."
