Rheinmetall 20 kW laser na Boxeru 8x8 predstavljen na DSEI 2015
Tehnološki napredak dosegao je prekretnicu kada su sustavi laserskog naoružanja ugrađena u vozilo postali stvarnost. Pogledajmo kako se ti sustavi za poboljšanje borbe razvijaju
Oružje montirano na vozila jeftino je sredstvo borbenog poboljšanja koje koriste i regularne vojske i nepravilne "asimetrične" formacije uključene u gotovo svaki sukob u svijetu.
Donedavno su mogućnosti ugradnje oružja u borbena vozila bile ograničene na strojnice i topničke sustave različitih oblika. Međutim, situacija se ovdje počela mijenjati pojavom laserskih sustava ili usmjerenih energetskih sustava dovoljne snage za izgaranje malih zrakoplova i streljiva u zraku.
Postavljanje glomaznih jedinica za skladištenje energije za takve sustave oduvijek je bio ozbiljan problem, no nedavni razvoj doprinio je smanjenju lasera na veličinu koja im omogućuje ugradnju čak i u veliki džip.
Tehnološka revolucija
Devedesete su doživjele tehnološku revoluciju u optičkim komunikacijama, ubrzavši razvoj lasera velike čvrstoće, koji su desetljeće kasnije pronašli primjenu u industrijskoj obradi, kao što su žigosanje, rezanje, zavarivanje i taljenje.
Ti su laseri bili iznimno učinkoviti na bliskoj udaljenosti, ali bilo je pitanje vremena kada će industrija pronaći način da poveća ovu tehnologiju i stvori futurističko oružje koje bi moglo rezati i topiti mete na udaljenosti od nekoliko stotina ili čak tisuća metara.
Američki obrambeni div Lockheed Martin učinio je upravo to. Nadovezujući se na novu tehnologiju za proizvodnju poluvodiča, solarnih ćelija i zavarivanje automobila, tvrtka je razvila vojni laserski stroj koji je stotine puta snažniji od svojih komercijalnih prethodnika.
Robert Afzal, viši istraživač u ovoj tvrtki, kaže: „Danas se na ovom području događa prava revolucija, pripremljena dugogodišnjim ogromnim radom istraživača. I vjerujemo da je laserska tehnologija konačno spremna u smislu da smo sada u stanju stvoriti laser dovoljno snažan i dovoljno mali da stane u taktička vozila.”
“Prethodni laseri jednostavno su bili preveliki - bile su to cijele postaje. No, pojavom visokoučinkovite laserske laserske tehnologije s visokokvalitetnim snopom, konačno imamo posljednji dio slagalice koji odgovara ovim strojevima."
Civilna industrija koristila je lasere reda veličine nekoliko kilovata, no Afzal je napomenuo da bi vojni laseri trebali imati snagu od 10-100 kW.
"Razvili smo tehnologiju koja nam omogućuje da povećamo snagu lasera s vlaknima, ne samo izgradnjom većeg lasera s vlaknima, već kombiniranjem nekoliko modula klase kilovata za postizanje snage koja je potrebna vojsci."
Rekao je da se laser temelji na kombiniranju snopa, procesu koji kombinira više laserskih modula u jedan visokokvalitetni snop velike snage koji donosi veću učinkovitost i smrtonosnost od nekoliko pojedinačnih lasera od 10 kW.
Bijeli kolimirani snop
Opisujući proces prolaska svjetlosnog snopa kroz prizmu, prelamajući se u mnogostruke obojene struje, objasnio je: „Ako imate nekoliko laserskih zraka, svaki s nešto drugačijom bojom, koji ulaze u ovu prizmu pod pravim kutom, svi će izaći ove prizme prekrivene i tvorit će takozvani bijeli kolimirani snop."
“Ovo u biti radimo, ali umjesto prizme, koristimo drugi optički element koji se naziva difrakcijska rešetka, koji obavlja istu funkciju. Odnosno, gradimo laserske module velike snage, svaki na malo drugačijoj valnoj duljini, zatim ih kombiniramo, reflektirajući se od difrakcijske rešetke, a na izlazu dobivamo jedan laserski snop velike snage."
Afzal je rekao da je zapravo takvo rješenje tehnologija multipleksiranja s valnom podjelom iz telekomunikacijskog sektora, u kombinaciji s laserskim vlaknima velike snage iz industrijske proizvodnje.
"Laser s vlaknima je najučinkovitiji i najsnažniji laser ikada razvijen", rekao je. -Odnosno, govorimo o punoj električnoj učinkovitosti većoj od 30%, o čemu se nije ni sanjalo prije 10-15 godina, kada smo imali učinkovitost od 15-18%. To ima mnogo veze s napajanjem i hlađenjem pa se ti sustavi sada mogu smanjiti. Laser se sada ne skalira izgradnjom velikog lasera, već dodavanjem novih modula."
Američka vojska nedavno je angažirala Lockheed Martin za stvaranje laserskog oružnog sustava velike snage temeljenog na instalaciji ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), koja se može postaviti na jedno od lakih taktičkih vozila tvrtke.
Tijekom prošlogodišnjih testova, prototip laserskog vlakna snage 30 kW uspješno je izbacio motor malog kamioneta, pa je rešetka izgorjela u nekoliko sekundi od milje udaljenosti. Kako bi se simulirali stvarni radni uvjeti tijekom ispitivanja, kamionet je ugrađen na platformu s upaljenim motorom i uključenim stupnjem prijenosa.
Nova generacija
U listopadu 2015. Lockheed je objavio da je započeo proizvodnju nove generacije modularnih lasera velike snage, od kojih će prvi snage 60 kW biti instaliran na taktičko vozilo američke vojske.
Afzal je rekao da vojska želi upotrijebiti laser montiran na vozilo za protuzrakoplovne misije, protu projektile, topničke granate i minobacačko streljivo te bespilotne letjelice. "Gledamo taktičku razinu obrane, a ne raketnu obranu u strateškom smislu."
Prema Lockheedu, modularno rješenje omogućuje podešavanje snage prema potrebama određenog zadatka i prijetnje. Vojska ima mogućnost dodati više modula i povećati snagu sa 60 kW na 120 kW.
Afzal je nastavio: „Arhitektura se prilagođava vašim zahtjevima: želite li 30 kW, 50 kW ili 100 kW? To je poput poslužiteljskih modula u postolju poslužitelja. Vjerujemo da je ovo fleksibilna arhitektura - prikladnija za proizvodnju u punom opsegu. Omogućuje vam da imate modul koji možete iznova i iznova stvarati, što vam omogućuje da prilagodite sustav prema svojim željama."
“Sustav se prilagođava bilo kojem vozilu koje želite koristiti danas, i zato je ova tehnologija toliko impresivna jer će omogućiti fleksibilnost arhitekture da se prilagodi različitim vozilima bez mnogo prilagođavanja onoga što odlučite imati. To omogućuje dobivanje sustava za podršku i borbene brigade i napredne operativne baze, na primjer."
Sustav koristi komercijalne lasere s vlaknima sastavljene u visoko ponovljivim modulima, što ga čini vrlo pristupačnim. Korištenje više laserskih laserskih modula također smanjuje vjerojatnost manjih kvarova, kao i troškove i opseg održavanja i popravaka.
Na pitanje kada bi se borbeni laser instaliran na taktičkom vozilu mogao pojaviti na bojnom polju, Afzal je predložio približan vremenski okvir: „Planiramo isporučiti naš laser krajem 2016. godine. Nakon čega će vojska neko vrijeme raditi svoj posao, a onda ćemo vidjeti."
Privlačnost lasera
Postoji nekoliko karakteristika taktički usmjerenog energetskog oružja koje ga čini vrlo privlačnim za suvremene vojne snage, uključujući nisku cijenu "streljiva" te njihovu brzinu, točnost i jednostavnost uporabe.
"Prije svega, ovo je vrlo precizno oružje s potencijalno vrlo niskom kolateralnom štetom, što je važno", dodao je Afzal. "Brzina svjetlosti omogućuje vam trenutno ozračivanje cilja, pa stoga možete pogoditi visoko upravljive ciljeve, odnosno možete držati snop na meti s kojom se kinetičko streljivo ponekad ne može nositi."
Možda je najvažnija prednost niska cijena jednog učinkovitog "hica".
"U ovom trenutku ne želite trošiti skupo i moćno obrambeno kinetičko oružje na jeftine višestruke prijetnje", nastavio je Afzal. - Lasersko oružje smatramo dodatkom kinetičkim sustavima. Pretpostavljamo da ćete laserski sustav koristiti protiv velikog broja prijetnji niskog intenziteta niskog intenziteta, ostavljajući svoj kinetički časopis za napadačke složene, oklopljene prijetnje dugog dometa."
Afzal predlaže da se lasersko oružje može rasporediti u borbenom prostoru u mreži senzora operativne kontrole, što će mu dati početnu oznaku cilja.
“Prije svega, određeni sustav mora obavijestiti o pojavi prijetnje, a zatim operater zapovijedanja i upravljanja odlučuje koju će protumjeru upotrijebiti, određuje cilj, baca laser na njega i zaključava cilj prema radarskim podacima, nakon čega operater, vidjevši cilj na monitoru, odlučuje donijeti je li laser u akciji”.
“Na ovom su se području nakupili mnogi problemi, budući da je vojska diljem svijeta već prije desetljeća maštala o laserskom oružju, a pitanje je zašto ga danas nemamo. Mislim da je glavni razlog to što nismo imali tehnologiju za stvaranje komponente laserskog oružja koja je bila dovoljno mala i dovoljno snažna da se postavi na taktička vozila.”
Završne faze
U međuvremenu, Boeing je također proveo nekoliko godina radeći na laserskom mobilnom demonstratoru visoke energije (HEL MD) za američku vojsku, koji je trenutno u završnoj fazi razvoja. Postavljen na šasiju kamiona, laser usmjerava snop velike snage na prijetnje s kojima će se vojska vjerojatno nositi, djelujući kao sustav za presretanje nevođenih projektila, topničkih granata, mina i bespilotnih letjelica. Taj je sustav dosad postigao takvu točnost da može uništiti senzore na bespilotnim letjelicama, što je pokazano tijekom demonstracije lasera od 10 kW na poligonu White Sands 2013. i ponovno na Eglin AFB -u 2014. godine.
Prema vojnim specifikacijama, potpuni HEL MD sustav sastojat će se od lasera velike snage i podsustava za velika opterećenja koji će se instalirati na vojno vozilo. Sustav će moći, zajedno s drugim sredstvima uništavanja, provoditi zaštitu određenih zona, bilo da se radi o prednjim bazama, pomorskim objektima, zračnim bazama i drugim strukturama.
Boeing razvija nekoliko sustava za integraciju u konačni prototip koji će biti instaliran na modificiranom teškom kamionu s proširenom mobilnošću (HEMTT).
Ti podsustavi uključuju laser; kontrola snopa; napajanje; sustav upravljanja izmjenom topline i sustav upravljanja borbom.
Zapovjedništvo svemirske obrane američke vojske razvija HEL MD u fazama. Sustav lasera, napajanja i izmjene topline poboljšat će se u sljedećih nekoliko godina s ciljem povećanja snage i tehnološkog razvoja podsustava.
Kako se tehnologija poboljšava, modularna priroda komponenti omogućit će uvođenje snažnijih lasera, integriranih s poboljšanim mogućnostima ciljanja i praćenja.
Puni ciklus
Prema Boeingu, HEL MD vodič zraka pruža pokrivenost "cijelim nebom" jer se okreće za 360 ° i podiže iznad krova vozila kako bi uhvatio mete iznad horizonta. Sustavi izmjene topline i napajanja pojednostavljuju kontinuirano uništavanje ciljeva.
Cijeli sustav radi na dizelsko gorivo; odnosno sve što je potrebno za nadopunu "streljiva" oružja je brzo punjenje gorivom. Litij-ionske baterije sustava HEL MD pune se dizelskim generatorom snage 60 kW, stoga, sve dok vojska ima goriva, može funkcionirati neograničeno dugo.
Sustavom upravlja vozač automobila i operater postrojenja pomoću prijenosnog računala i set-top box uređaja tipa Xbox. Trenutni demo model koristi laser klase 10 kW. No, u bliskoj budućnosti laser će biti instaliran u klasi 50 kW, a za još dvije godine njegova će se snaga povećati na 100 kW.
Boeing je prethodno razvio manju lasersku instalaciju za američku vojsku i instalirao je na oklopni automobil AN / TWQ-1 Avenger, nazvan Boeing Laser Avenger. Čvrsti laser od 1 kW koristi se za borbu protiv bespilotnih letjelica i neutraliziranje improviziranih eksplozivnih naprava (IED). Sustav funkcionira ovako: usmjeren je na IED ili neeksplodirana ubojita sredstva sa strane ceste s postupnim povećanjem snage laserskog snopa sve dok eksploziv ne izgori u procesu detonacije male snage. Tijekom ispitivanja 2009. godine, sustav Laser Avenger uspješno je uništio 50 takvih uređaja, sličnih onima koji su se našli u Iraku i Afganistanu. Osim toga, izvedena je još jedna demonstracija rada ovog sustava tijekom koje je uništeno nekoliko malih bespilotnih letjelica.
Boeing Laser Avenger
Trogodišnji plan
Prema njemačkoj obrambenoj tvrtki Rheinmetall, za tri godine ponudit će na tržištu vlastiti laser velike energije (HEL) velike snage (HEL), koji je ugrađen u vozilo.
Nakon niza testova provedenih u Švicarskoj 2013. godine, tvrtka je radila na proširenju softverskih mogućnosti modula za oblikovanje snopa i tehnologije samog lasera, nakon čega je predvidjela da će njezin laserski sustav za borbu protiv zemaljskih ciljeva, kao i za tlo protuzračna obrana možda je već spremna. 2018. godine.
Tri stroja odabrana su za rad kao mobilne HEL platforme. Uz oklopno vozilo Boxer, svoje su karakteristike demonstrirali i oklopni transporter M113 s laserom od 1 kW (Mobile HEL Effector Track V) i kamion Tatra 8x8 s dva lasera od 10 kW (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Sve tri laserske platforme
Laser snage 20 kW instaliran na oklopnom vozilu GTK Boxer odlikuje se izvršnim modulom HEL čija prednost leži u modularnom principu dizajna. Rheinmetall kaže da Boxer još nije imao laser snage veće od 20 kW, iako bi kombiniranje više lasera pomoću tehnologije poravnavanja snopa moglo povećati njegovu ukupnu snagu. Osim toga, nekoliko Boxer HEL jedinica može se kombinirati kako bi se stvorio sustav s učinkovitom snagom većom od 100 kW.
Tijekom demo testiranja provedenih 2013. godine, posada vozila Boxer potvrdila je sposobnosti laserske instalacije HEL, onemogućivši teški mitraljez instaliran na kamionetu bez rizika za samog mitraljezaca (fotografija dolje). Osim toga, radeći u tandemu s radarskom stanicom Skyguard, instalacija na kamionu Tatra Mobile Effector Wheel XX pokazala je sve faze neutraliziranja bespilotne letjelice tipa helikopter.
Neutralizacija helidroma izvedena je pomoću radara SkyGuard, koji je detektirao i identificirao cilj. Nadalje, HEL Boxer instalacija je od njega primila podatke, izvršila grubo i točno praćenje, a zatim zarobila metu radi uništenja.
Boeingov laserski sustav HEL MD potpisan je s Zapovjedništvom američke raketne i svemirske obrane
Morska istraživanja
Uprava za istraživanje i razvoj Mornarice Sjedinjenih Država (ONR) testira vlastiti čvrsti borbeni laser montiran na vozilo, nazvan zemaljska protuzračna obrana usmjerena energija u pokretu (GBAD OTM). Zapravo, sustav je laser velike snage postavljen na taktičko vozilo i dizajniran za zaštitu ekspedicijskih snaga od neprijateljskih bespilotnih letjelica.
S obzirom na sve veće širenje bespilotnih zračnih sustava, američki korpus marinaca sugerira da će borbene jedinice biti sve prisiljenije braniti se od protivnika koji vrše nadzor i izviđanje iz zraka.
GBAD OTM sustav dizajniran je za ugradnju na laka taktička vozila kao što su HMMWV i JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). Prema ONR -u, GBAD OTM program ima za cilj stvoriti alternativu tradicionalnim sustavima koji mogu spriječiti marince od neprijateljskog izviđanja i napada bespilotnih letjelica. Komponente GBAD OTM sustava, uključujući laser, uređaj za usmjeravanje snopa, baterije, radar, sustav hlađenja i upravljanja, zajedno su razvili ONR, Mornarički centar za razvoj površinskog naoružanja Dahlgren i nekoliko industrijskih poduzeća.
Cilj programa je spojiti sve te komponente u jedan kompleks, koji će biti dovoljno mali da se instalira na laka taktička oklopna vozila, ali dovoljno snažan da se nosi s predviđenim prijetnjama.
Široka primjena
Tijekom konferencije Sea-Air-Space 2015. u Washingtonu, voditelj programa zaštite trupa u ONR-u Lee Mastroiani u razgovoru s novinarima objasnio je da laseri mogu učinkovito uništiti prijetnje u cijelom spektru protuzračne obrane, uključujući rakete, topničke granate, minobacačko streljivo, bespilotne letjelice, transportna sredstva i IED -i. "Međutim, prije svega, sustav GBAD osmišljen je za borbu protiv malih bespilotnih letjelica koje predstavljaju prijetnju našim borbenim jedinicama."
“Sustav GBAD OTM sastoji se od tri glavne komponente: troosne radarske stanice za praćenje koja identificira prijetnju; jedinica za zapovijedanje i upravljanje koja identificira i odlučuje kako neutralizirati prijetnju u slučaju uporabe projektila ili topničkog naoružanja; i stvarnu platformu s laserom."
Mastroiani je napomenuo da je u slučaju programa GBAD naglasak na razvoju lasera velike snage za uništavanje bespilotnih letjelica instaliranih na lakom borbenom vozilu.
“Postoji značajan argument u prilog takve odluke, a to je da su takve prijetnje niske cijene, odnosno da se upotreba skupih projektila u ovom slučaju ne uklapa u našu viziju problema. Stoga se pomoću lasera koji košta peni po impulsu možete sigurno boriti protiv jeftinih prijetnji jeftinim oružnim sustavom. Općenito, bit programa je borba protiv takvih ciljeva čak i u pokretu kako bi se podržale borbene operacije Zbora mornarice."
Prema Mastroianiju, ONR je koristio nekoliko komponenti iz demonstracijske instalacije LaWS (Laser Weapon System) koju je američka mornarica instalirala na brod Ponce u Perzijskom zaljevu.
"Koristimo načelo predvidivog izbjegavanja, neke od ključnih tehnologija i softvera, ali postoje i mnogi drugi problemi", dodao je Mastroiani. - Što se tiče broda USS Ponce, ima dovoljno mjesta i svega ostalog, dok imam mnogo problema u pogledu težine, veličine i karakteristika potrošnje energije kada sustav treba instalirati na lagano taktičko vozilo. Imam uređaj za usmjeravanje snopa, napajanje, sustave hlađenja, navođenje i označavanje cilja, a sve bi to trebalo djelovati usklađeno i bez "utikača", pa je u ovom zasebnom projektu potrebno riješiti puno različitih problema."
Prema ONR -u, neke od komponenti sustava korištene su u testovima za otkrivanje i praćenje bespilotnih letjelica različitih veličina, a cijeli sustav je testiran laserom od 10 kW, što je srednje rješenje pri prelasku na laser od 30 kW. Planirano je da se terenska ispitivanja sustava snage 30 kW održe 2016. godine, kada će program započeti opsežna ispitivanja s ciljem prelaska s jednostavnog otkrivanja i praćenja na pucanje iz lakih vojnih vozila.
