Fény és félárnyék az amerikaiak útján a lézerfegyverekhez
Lézerrendszerek legutóbbi tesztjei légvédelmi és ellenintézkedési küldetésekhez drónok, amelyeket számos projektben fejlesztettek ki, azt jelzik, hogy felhasználásuk csak az elkövetkező évtizedben fog bővülni.
A lézerfegyver-rendszerek messze nem új koncepciók, de néhány jelentős kihívás továbbra is fennáll a napi fejlesztésük során.
David James, a Cranfield Egyetem (Egyesült Királyság) munkatársa szerint az ilyen rendszerek két nagy kategóriába sorolhatók. Az első tartalmazza fegyver, amelynek célja az irányzékok és más optikai érzékelők megsemmisítése, míg a második a nem irányított rakéták és drónok elleni küzdelemre összpontosít. A második kategóriába tartozó rendszerek egyre nagyobb katonai figyelmet kapnak, ahogy a lézerfegyverek hatékonyabbá válnak, és az energiaforrások mérete csökken. James megjegyezte:
Tengerről szárazföldre
Ahogy James megjegyezte, jelentős mennyiségű munka történt ezen a területen az elmúlt évtizedekben, különösen a tengeri ágazatban, ahol számos program fontolgatja a lézerek alkalmazásának megvalósíthatóságát olyan fenyegetések leküzdésére, mint a tengeri UAV-k vagy kishajók.
Elsőként a hajó alapú rendszerek jelentek meg, mivel könnyen hozzáférnek a nagy teljesítményű tápegységhez, miközben a lézerfegyverek növekvő hatékonysága a szárazföldi erők számára is elérhetőbbé teszi őket. Ezt a legvilágosabban az amerikai hadsereg prototípusának létrehozására és az első harci lézerrendszer telepítésére irányuló projektje bizonyítja. Az 50 kW-os rendszereket 2022-ben négy Stryker páncélozott járműre telepítik a mobil rövid hatótávolságú légvédelem, M-SHORAD (Maneuver - Short-Range Air Defense) feladatainak támogatására, valamint a harci dandárok UAV-k, irányítatlan rakéták elleni védelmére, tüzérségi és aknavetős tűz és repülés helikopter típus.
„Itt az idő, hogy irányított energiájú fegyvereket szállítsunk a csatatérre” – mondta Neil Thurgood, az Egyesült Államok Hadseregének Hiperszonikus, Irányított Energia és Űrfegyverek Hivatalának igazgatója a díj átadásakor. - A honvédség felismeri az irányított energiájú lézerek szükségességét, amit a honvédség korszerűsítési terve is előír. Ez már nem kutatási vagy demonstrációs tevékenység. Ez egy stratégiai harci képesség, és jó úton haladunk, hogy a katonák kezébe adjuk.”
Ahogy James megjegyezte, az ilyen fejlesztések segíthetnek pótolni a potenciális harci képességek űrét, különösen az UAV-okkal kapcsolatban. Ha nagy szám jelenik meg zümmög a csatatéren a szárazföldi csapatoknak képesnek kell lenniük megbirkózni a fenyegetéssel. Jelenleg ezt a feladatot kézi lőfegyverekből és géppuskákból való tüzeléssel oldják meg nagyon közelről, bár nyilvánvaló, hogy itt nagyon nehéz célzott tüzet vezetni. Kinetikus alternatívát a föld-levegő rakéták jelentenének. A rakétákkal ellentétben azonban a drónok előállítása és üzemeltetése sokkal olcsóbb.
A lézerek másik előnye a sebességükkel kapcsolatos.
A fenyegetéstől függetlenül
Craig Robin, az amerikai hadsereg Irányított Energia Projektjének vezetője egyetért ezzel az állásponttal, hozzátéve, hogy a lézerfegyver-rendszerek is közömbösek a fenyegetésekkel szemben.
Mindez persze anyagi szempontból is előnyökkel jár, ugyanakkor a lézerrendszerek csökkenthetik a katonaság logisztikai volumenét.
Robin irodája a Hadsereg Gyorsképességek és Kritikus Technológiák Irodájának (RCCTO) része. Thurgood vezetésével a szervezet azon dolgozik, hogy új technológiákat építsen be olyan kísérleti tervekbe, amelyek elérhetik a katonákat. Az irányított energia a fő irány ebben a tevékenységben.
Az M-SHORAD lézer munkálatai során a korábbi MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser) projekt eredményeit használták fel, amely egy 50 kW-os lézer telepítését is lehetővé tette a Stryker gépen és egy prototípus legyártását 2021-ben. Az RCCTO azonban a projekt hatókörének kiterjesztése mellett döntött, így jelenleg négy lézer bevetését tervezik. A Kord Technologies vezető vállalkozóval együttműködve a Raytheon és a Northrop Grumman versenyez ebben a projektben M-SHORAD prototípusaikkal.
Az RCCTO más irányított energetikai projektekben is részt vesz. A fő hangsúly a közvetett tűzvédelemen van, amit a Stryker gépezetre telepített fegyverrendszer biztosítja majd. Az Indirekt Fire Protection Capability – High-Energy Laser néven ismert projekt célja, amely a High-Energy Laser Tactical Vehicle Demonstrator program továbbfejlesztését jelenti, és a 100 kW-os rendszerről 300 kW-os lézerre való átállás és a a csapatok 2024-re.
A honvédség korábban a MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser) projekt keretében 10 kW-os lézert telepített a Stryker gépére, amely az M-SHORAD munka alapját képezte.
A fegyverek erejének növelésére vonatkozó döntés a sikeres fejlesztési folyamaton alapult. Ahogy Robin kifejtette: „Ami a technológia érettségét illeti, az iparági befektetés jelentősen felgyorsította az egész folyamatot és jó eredményeket ért el.”
száloptika
Scot Schnorrenberg, a Kord Technologies munkatársa elmondta, hogy a szilárdtestlézerek helyett a spektrálisan kombinált szálas eszközök felé mozdultak el, "amelyek sokkal hatékonyabbak és kisebb méretűek". Hozzátette: nagy szerepe van a nagy kapacitású akkumulátorok, az energiatermelő rendszerek és a hőkezelés terén elért nyilvánvaló fejlődésnek, amely lehetővé teszi, hogy nagyon erős lézerrendszereket telepítsenek viszonylag kis harcjárművekre.
A Kord jelenleg a technológia fejlesztésére összpontosít a kutatás-fejlesztési szakaszon keresztül, valamint a prototípus fejlesztésében és a későbbi sorozattermékekben való felhasználására. Schnorrenberg a lézerek logisztikai előnyeire is hivatkozott, megjegyezve, hogy "erős érzékelőkkel is fel vannak szerelve, amelyek további információgyűjtési és célzási képességeket biztosítanak a csatatéren". Úgy véli, hogy az M-SHORAD projekt és más programok keretében megvalósuló rendszerek bevezetése után a lézerek körének bővülnie kell a következő években.
Evan Hunt, a Raytheon nagyteljesítményű lézereiért felelős vezetője szintén megjegyezte, hogy lézerrendszerekkel lehet célpontokat követni.
„Egy új típusú technológiáról beszélünk, amely lehetővé teszi a célpontok meglehetősen független észlelését, nyomon követését, azonosítását és lebonyolítását oly módon, hogy potenciálisan még az ipari vagy lakóterületek viszonylagos közelében is használható legyen anélkül, hogy nagy károkat okozna.”
Drón leütés
Az M-SHORAD projektben való részvétel mellett a Raytheon különös figyelmet fordít a lézerfegyverek fejlesztésére a kis drónok leküzdésére, különösen a „lézerdűne buggy” koncepciójában, amely egy erős lézer kombinálva egy multispektrális megfigyelő rendszerrel. saját tervezésű, Polaris MRZR terepjáróra szerelve.
A rendszert az amerikai légierő számára gyártják, három platform szállítását pedig 2020-ra tervezik. Ugyanezen év végén ezt a három mobil egységet külföldre telepítik működési értékelés céljából.
A Raytheon több mint 100 drónt lőtt le a buggyjáról számos légierő és katonai bemutató során. A légierő számos módon használhatja a rendszert, például egy kifutópálya végén leparkolva a légtérbe belépő nem kívánt UAV-k elakadására vagy megsemmisítésére. Hunt megjegyezte:
Mielőtt a lézerfegyverek jelentős mennyiségben szolgálatba állnának, számos sürgős feladatot kell megoldani. Robin megjegyezte, hogy maga a lézer a fegyverbeállítás három fontos elemének egyike, a sugárvezérlővel, amely pontosan irányítja a sugarat a fenyegetésre és kíséri azt, valamint az energiatermelési és vezérlő alrendszert. Ez utóbbi alrendszernek kellően kompaktnak kell lennie ahhoz, hogy a járművekbe beépíthető legyen, jóllehet kihasználhatja az autóipari fejlesztéseket, különösen az akkumulátorrendszerek fejlesztését, amelyek hozzájárultak az elektromos járművek rohamos fejlődéséhez. „Hosszú ideig ugyanazzal a sebességgel akarja vezetni elektromos autóját, ami nagyon hasonlít ahhoz, ahogyan egy lézert szeretne” – folytatta Hunt. "A technológiával és a lézerekkel szemben támasztott követelmények hasonlóak, és itt átfedik egymást."
James szerint az áramellátó rendszerek méretének csökkentése korlátozó tényező. Arra számít, hogy az amerikai hadsereg és partnerei szembesülnek az ilyen felszerelések Strykerbe való felszerelésével járó kihívásokkal. Emellett megjegyezte, hogy az M-SHORAD rendszerben nem minden célpont egyforma, és kérdések merülnek fel azzal kapcsolatban, hogy milyen szintű sebzésre lesz szükség a különböző típusú platformokon.
Másrészt James szerint a hatótávolság a legfontosabb szempont, amelyet figyelembe kell venni: minél távolabb szeretnél sebzést okozni, annál nagyobb teljesítményre van szükséged. 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%-ban áteresztő lehet, vagyis a fény 15%-a nem éri el a célt. 5 km-nél nagyobb távolságban a veszteségek 50% is lehetnek, "vagyis a fotonok fele egyszerűen elveszik, a lézersugár elveszti erejét és nem éri el a célt."
Tanulj meg harcolni
"A katonai felhasználók számára a fő kihívást a kibővülő célpontok leküzdésére való kiképzés jelenti" - mondta Chris Fry, a Northrop Grumman rakétaközeli légvédelmi rendszerekkel foglalkozó részlegének igazgatója, bár megjegyezte, hogy eltávolodnak a kísérleti technológiai bemutatóktól. a valódi katona működés felé való elmozdulás, ami "lehetővé teszi a technológia átvételét, adaptálását és fejlesztését". Az M-SHORAD projekten kívül Northrop Grumman számos más irányított energiaprogramon dolgozott az amerikai hadsereggel, valamint a Haditengerészeti Kutatási és Fejlesztési Hivatallal, a DARPA-val, a Légierő Laboratóriumával és más ügyfelekkel.
„A hangsúly az összetett alaprendszerek kiépítésén van” – tette hozzá Fry. „Nem csak a lézerről van szó, hanem az egész rendszerről: radarról, irányítási és vezérlőrendszerről, hálózatról, platformról, energiatermelésről és vezérlésről. A rendszerben rejlő lehetőségek maximalizálása érdekében fontos az összes összetevő maximális hatékonysága és együttműködésük.”
Northrop Grumman elmondta, hogy bár a rendszerek mérete és energiafogyasztása jelentősen csökkent az elmúlt évtizedben, arra számítanak, hogy ez a folyamat felgyorsul a következő években. Szintén jelentősen megnőtt a lézerrendszerek azon képessége, hogy nyomon tudják követni a fenyegetéseket, és "a fotonokat a célon tartsák, ameddig szükséges a kívánt hatás eléréséhez".
Teremtés
Schnorrenberg szerint a legnagyobb kihívást jelenleg a termelési korlátozások jelentik. Az eddig kifejlesztett lézerrendszerek korlátozott száma miatt a gyártóbázis fejletlen, ami azt jelenti, hogy a nagy volumenű gyártási forgatókönyvekhez még mindig ki kell fejleszteni a kritikus alkatrészeket.
"Az Egyesült Államok kormánya befektet egy gyártóbázis fejlesztésébe, hogy megoldja ezt a problémát" - tette hozzá. „Végső soron az ipar biztosítja majd az indítószerkezeteket ennek az alapnak a fejlesztéséhez.”
Ez kulcsfontosságú az Egyesült Államok hadseregének az M-SHORAD program célkitőzésében. A szerződés bejelentése megjegyezte, hogy a Northrop Grumman és a Raytheon kiválasztása "elősegíti a versenyt, és ösztönzi az ipari alapot az irányított energiarendszerek létrehozásához".
James reméli, hogy a következő években a lézer a maga módján katonai fegyverré fejlődik majd. Bár kételkedik abban, hogy a lézerek teljesen különálló rendszerekként működnének, úgy véli, hogy minden bizonnyal jelentős kiegészítői lesznek más fegyvereknek. Nem valószínű, hogy például a légvédelmi rendszerek csak lézerekből állnak, de egy nagyobb rendszer részévé válnak, amely rakétákat is tartalmaz majd. Ezen túlmenően az ultrarövid távolságra lévő célpontok kezelésére a katonaság valószínűleg meg akar majd hagyni egy egyéni katonát.
"Ahhoz, hogy a lézerek valóban hatékonyak és hasznosabbak legyenek az amerikai hadsereg számára, csökkenteni kell a költségüket" - mondta Robin. Azonban minden technológia, amely a piaci résekből kerül ki, idővel egyre hangsúlyosabbá válik.
Információk