Do niedawna rola lasera ograniczała się w dużej mierze do dostarczania danych o zasięgu i oświetleniu, oznaczania i oznaczania celów dla półaktywnego naprowadzania lub korygowania kursu pocisków naprowadzanych wiązką. Ponadto lasery są z powodzeniem wykorzystywane jako urządzenia oślepiające, w wielu zastosowaniach ze zdalnymi bezpiecznikami, a także w systemach kontrolowanego przeciwdziałania broni na podczerwień przeciwko pociskom naprowadzanym na podczerwień.
Ochronę przed laserami mogą zapewnić czujniki, które mogą wykrywać, identyfikować i określać lokalizację źródła, środki utrudniające obserwację, uniemożliwiając w ten sposób zbieranie informacji, a także filtry zapobiegające uszkodzeniom systemów optycznych, w tym ludzkiego oka. Obecnie systemy laserowe o dużej mocy lub lasery o wysokiej energii (angielski, HEL - Laser o wysokiej energii), zdolne do niszczenia celów, takich jak małe drony i pociski, oraz uszkadzania większych systemów, są na skraju masowego wdrożenia operacyjnego, a programiści i planując struktury już teraz warto dokładnie przemyśleć, jak im przeciwdziałać.
Niewątpliwie Stany Zjednoczone wdrażają większość programów laserowych, ale nad podobnymi systemami pracują również Rosja, Chiny, Niemcy, Izrael i Wielka Brytania, a według Congressional Intelligence Service Stany Zjednoczone raczej nie będą miały tutaj wyraźnej przewagi.
Systemy morskie
We wczesnych stadiach większość operacyjnych zastosowań laserów na pokładach okrętów wojennych zostanie prawdopodobnie sprowadzona do walki z dronami, bezzałogowymi łodziami i szybkimi łodziami bojowymi, co będzie wymagało stosunkowo niskich systemów zasilania. Zestrzelenie pocisków przeciwokrętowych, a nawet samolotów będzie wymagało potężniejszej broni klasy 150 kW.
Marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych, najbardziej entuzjastyczny zwolennik tej technologii, finansuje kilka systemów broni laserowej w ramach jednego dużego programu SNLWS (Surface Navy Laser Weapon System). W marcu 2018 roku Lockheed Martin otrzymał kontrakt na pierwszy system, czyli fazę pierwszą. W ramach tego wartego 150 milionów dolarów kontraktu, firma zaprojektuje, wyprodukuje i dostarczy dwa lasery wysokoenergetyczne i zintegrowane lasery optyczne z nadzorem (HELIOS), jeden do instalacji na niszczycielu klasy Arleigh Burke, a drugi do testów na lądzie. Umowa obejmuje również opcję na dodatkowe 14 systemów HELIOS. Po pomyślnym zakończeniu prób opcje te zwiększą wartość kontraktu do około 943 mln USD.
„Program HELIOS jest pierwszym tego rodzaju integrującym broń laserową, rozpoznanie i obserwację dalekiego zasięgu oraz zdolności antydronowe, aby radykalnie zwiększyć świadomość sytuacyjną i opcje obrony warstwowej dostępne dla Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych” – powiedział rzecznik Biura Systemy broni i czujniki.
Program HELIOS obejmuje laser światłowodowy o mocy 60 kW do zwalczania bezzałogowych statków powietrznych i małych łodzi, system czujników rozpoznania i obserwacji dalekiego zasięgu zintegrowany z systemem kontroli bojowej statku Aegis oraz laser oślepiający o małej mocy do zakłócania systemów nadzoru wrogich dronów. Główny laser ma podobno potencjał wzrostu do 150 kW.
W ramach pierwszego etapu Lockheed Martin ma dostarczyć dwa systemy HELIOS do testów do 2020 roku, jeden do instalacji na niszczycielu klasy Arleigh Burke, a drugi do testów lądowych w White Sands.
Olśniewający ODIN
Drugim systemem jest instalacja laserowa małej mocy ODIN (Optical Dazzling Interdictor, Navy - optyczne urządzenie oślepiające dla Marynarki Wojennej), przeznaczona do oślepiania i wyłączania czujników UAV. Według US Navy, głównymi elementami systemu ODIN są urządzenie celownicze, które z kolei składa się z podsystemu teleskopowego i luster o niskiej odpowiedzi, dwóch emiterów laserowych oraz zestawu czujników do celowania zgrubnego i precyzyjnego oraz, podobnie jak w HELIOS., do rozpoznania i obserwacji.
Trzeci system, znany jako SSL-TM (Solid-State Laser-Technology Maturation), to bardziej rozbudowane rozwinięcie programu Laser Weapon System (LaWS), zgodnie z którym zainstalowano 30-kW laser do oceny na lądowniku San. Antiono. W 2015 roku Northrop Grumman został wybrany w ramach programu SSL-TM do opracowania broni o mocy 150 kW, która zostanie zainstalowana na statku klasy San Antonio w 2019 roku.
Obecne plany obejmują rozwój technologii wspierającej drugą fazę SNLWS oraz dalszy rozwój podprogramu HELIOS. Planowana jest również trzecia faza projektu SNLWS, z dalszym zwiększeniem mocy broni laserowej.
W przygotowaniu jest również czwarty system, oznaczony jako RHEL (wytrzymały laser o wysokiej energii). Początkowa moc również wynosi 150 kW, ale wdroży inną architekturę, która będzie w stanie obsłużyć większą moc w przyszłości. US Navy planuje wydać około 300 milionów dolarów w 2019 roku na te systemy uzbrojenia.
Eksperymentalne systemy pojazdów
Prototyp przenośnego lasera naziemnego Lockheed Martin Athena dowiódł swojej zdolności do zestrzeliwania małych dronów. Firma opublikowała film, w którym laser zestrzeliwuje pięć dronów z rzędu, za każdym razem celując w pionowy ogon pojazdów.
Podczas przechwytywania bezzałogowego statku powietrznego lub małej łodzi operator wizualnie upewnia się, że obiekt jest wrogiem i za pomocą dokładnego czujnika podczerwieni wybiera punkt celowania. Według firmy, w przypadku szybko poruszających się celów, na przykład pocisków i min, system Athena działa niezależnie bez operatora w pętli sterowania. Choć Athena wciąż jest prototypem, firma twierdzi, że wersja utwardzona będzie odpowiednia do użytku bojowego.
System wykorzystuje laser światłowodowy ALADIN (Accelerated Laser Demonstration Initiative) o mocy 30 kW, opracowany przez firmę Lockheed Martin. W systemie ALADIN współpracuje ze sobą kilka modułów laserowych, taka konfiguracja umożliwia stosunkowo łatwe skalowanie mocy broni do wyższych wartości.
Inny system, tym razem opracowywany dla armii amerykańskiej, dobrze sprawdził się w ćwiczeniu Maneuver Fires Integrated Experiments (MFIX), które odbyło się na początku 2018 roku. Ten system uzbrojenia otrzymał oznaczenie MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser). Jest to system laserowy Boeinga o mocy 5 kW zainstalowany na pojeździe opancerzonym Stryker 8x8. System MEHEL udowodnił swoją zdolność do zestrzeliwania małych helikopterów i dronów typu samolotowego nad i pod horyzontem podczas ćwiczenia MFIX, a także do skutecznego zwalczania celów naziemnych.
System broni laserowej MEHEL armii amerykańskiej jest przeznaczony do montażu na platformie bojowej. Wykorzystuje komercyjny laser światłowodowy o potencjale generowania 10 kW mocy. Jest prowadzony za pomocą systemów sterowania wiązką, składających się z teleskopowego układu optycznego o aperturze 10 cm oraz stabilizowanego, precyzyjnego systemu naprowadzania i śledzenia. Akwizycję i śledzenie celu zapewniają kamery termowizyjne o szerokim i wąskim polu widzenia oraz radar w paśmie Ku.
W sierpniu 2014 r. Raytheon i US Marine Corps (ILC) rozpoczęły testowanie systemu HEL do instalacji na małych pojazdach taktycznych Korpusu do zwalczania nisko latających dronów i podobnych celów w ramach programu Directed Energy On-the-Move Future Naval Capabilities. W 2010 roku prototyp systemu w testach demonstracyjnych zestrzelił cztery drony.
Według Raytheona główną technologią w tak kompaktowej broni jest planarny falowód (PWG). „Używając pojedynczego PWG, podobnego rozmiarem i kształtem do linijki 50 cm, wysokoenergetyczne lasery generują wystarczającą moc, aby skutecznie atakować małe samoloty”.
W najbliższym czasie możliwe jest wdrożenie takiej platformy w postaci perspektywicznego naziemnego systemu obrony powietrznej GBADS FWS (Ground Based Air Defense, Future Weapon System), nad którym pracuje ILC. Laser naprowadzany radarowo zamontowany na pojeździe opancerzonym JLTV (Joint Light Tactical Vehicle) może stanowić uzupełnienie elektronicznego systemu walki i pocisków Stinger.
Niemiecka firma Rheinmetall wykonała wiele pracy nad opracowaniem szeregu systemów broni laserowej i koncepcji operacyjnych dla naziemnej obrony powietrznej, celów wolno i nisko latających, przechwytywania pocisków niekierowanych, pocisków artyleryjskich i min, neutralizacji materiałów wybuchowych i skalowalnych nieśmiercionośne oddziaływanie na szereg zagrożeń z zasięgu operacyjnego laserami o mocy 10, 20, 20 i 50 kW zainstalowanymi w celach demonstracyjnych na pojazdach, w tym na gąsienicowych i kołowych pojazdach opancerzonych oraz ciężarówce.
Firma włożyła wiele wysiłku w integrację laserów ze swoimi dobrze znanymi systemami obrony przeciwlotniczej, podkreślając, że przynajmniej w perspektywie krótko- i średnioterminowej będą one raczej uzupełniać broń i pociski niż je zastępować. Jednym z kluczowych osiągnięć w Rheinmetall jest osiowanie belek. Technologia ta pozwala skoncentrować energię kilku laserów na jednym celu, dzięki czemu cały system może skoncentrować się na najbardziej zagrażającym moździerzu, pocisku, pocisku manewrującym lub samolocie szturmowym, a następnie przejść do następnego celu; możliwości te zostały zaprezentowane opinii publicznej w 2013 roku. W pełni działający system HEL może zostać opracowany w ciągu najbliższych dziesięciu lat.
Izrael również mocno inwestuje w tę technologię. Rafael Advanced Defense Systems opracował prototyp HEL o nazwie Iron Beam, który wykorzystuje laser światłowodowy o mocy 10 kW, ale można go rozbudować do „setek kW” do zwalczania bezzałogowych statków powietrznych oraz pocisków krótkiego zasięgu i min. Według firmy, system Iron Beam składa się z dwóch instalacji laserowych na dwóch różnych ciężarówkach do przechwycenia jednego pocisku i można zauważyć, że wiele wiązek może być używanych na większych celach. Komunikat wskazuje, że system może być gotowy do 2020 roku.
Mniejszy system Drone Dome jest przeznaczony do wykrywania i wyłączania małych dronów poprzez zagłuszanie RF; może również zawierać laser o mocy 5 kW zdolny do zestrzeliwania podobnych celów z odległości do 2 km.
Lasery chińskie i rosyjskie
Chiny aktywnie rozwijają systemy mobilne na ciężarówkach i platformach taktycznych. Chińskie firmy, w tym Poly Technologies ze swoimi Silent Hunter i Guorong-I, chętnie pokazują je na targach i zamieszczają filmy testowe w sieci. Na przykład pokazano film, w którym system Guorong-I spala płytkę testową umieszczoną na małym quadkopterze, prawdopodobnie z linii DJI Phantom, a następnie przewraca samego drona.
Uważa się, że Chiny pracują również nad większymi systemami okrętowymi, prawdopodobnie zainstalowanymi na nowym krążowniku Tour 055.
Rosyjscy wojskowi twierdzą, że mają już na uzbrojeniu broń laserową. Jurij Borysow, obecnie wicepremier Federacji Rosyjskiej, już w 2016 roku zadeklarował, że nie są to modele eksperymentalne, ale broń wojskowa.
Zakłada się, że Rosja opracowuje szereg systemów laserowych i innej ukierunkowanej broni energetycznej, systemów laserowych do obrony przed samolotami. Według doniesień, na samolotach bojowych szóstej generacji planowane jest zainstalowanie lasera o większej mocy, który zdaniem ekspertów zostanie oddany do użytku dopiero w latach 30. XX wieku.
Aplikacje powietrzne
Chociaż statki ze swej natury stały się pierwszymi mobilnymi platformami do instalacji broni laserowej dużej mocy, ponieważ mogły przyjąć dużą masę i zapewnić wymaganą ilość energii elektrycznej, proces praktycznej penetracji systemów laserowych w dziedzinie lotnictwo taktyczne już się zaczęło.
Latem 2017 roku przeprowadzono pierwsze testy w pełni zintegrowanego lasera wysokoenergetycznego, podczas których cel naziemny został spalony przez śmigłowiec Apache przez jednostkę zaprojektowaną przez firmę Raytheon. W serii próbnych porwań przeprowadzonych przez Raytheona i armię amerykańską we współpracy z Dowództwem Operacji Specjalnych White Sands, helikopter podobno trafiał w cele z różnych wysokości przy różnych prędkościach, w różnych trybach lotu i z odległości 1,4 km.
W celu dostarczania informacji o celu, poprawy świadomości sytuacyjnej i kontroli wiązki firma Raytheon dostosowała wersję swojej stacji optoelektronicznej MTS (Multispectral Targeting System).
Ważną częścią testów było określenie, na ile technologia jest odporna na wpływy zewnętrzne, w tym wibracje, strumienie i pył z głównego wirnika, aby uwzględnić to podczas opracowywania zaawansowanej broni.
Lasery odrzutowe
Siły Powietrzne USA badają możliwość wykorzystania technologii HEL do ochrony samolotów taktycznych przed pociskami powietrze-powietrze lub ziemia-powietrze w ramach programu Shield (Self-protect High Energy Laser Demonstrator), w związku z czym m.in. W listopadzie 2017 r. Laboratorium Badawcze Sił Powietrznych USA przyznało firmie Lockheed Martin kontrakt na system kontenerowy, który ma zostać przetestowany na myśliwcu odrzutowym do 2021 r. Jednym z celów projektowych jest montaż wielokilowatowego lasera światłowodowego na ograniczonej dostępnej przestrzeni. Praca koncentruje się na trzech podsystemach. Pierwszy otrzymał oznaczenie STRAFE (SHiELD Turret Research in Aero Effects) i jest systemem sterowania wiązką; drugi podsystem LPRD (Laser Pod Research & Development) to kontener, który pomieści laser, układ zasilania i chłodzenia; a trzecim jest sama instalacja laserowa LANCE (Laser Advancements for Next Generation Compact Environments).
Brytyjski smoczy ogień
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, w 2019 roku zostaną przeprowadzone pierwsze testy Dragonfre, prototypu HEL opracowanego dla rządu Wielkiej Brytanii przez konsorcjum kierowane przez MBDA, w skład którego wchodzą Oinetiq, Leonardo-Finmeccanica i kilka brytyjskich firm, w tym GKN, Arke, BAE Systems. i Marshalla AOG. Planowana demonstracja powinna obejmować pełny cykl testów na lądzie i morzu, od pozyskania celu do zniszczenia.
System uzbrojenia będzie oparty na skalowalnej architekturze lasera światłowodowego z technologią spójnej wiązki i odpowiednim systemem kontroli fazy. Według firmy QinetiQ technologia ta pozwala na stworzenie źródła wysoce precyzyjnego promieniowania laserowego, które może być skierowane na poruszający się cel i generować na nim wysoką gęstość energii pomimo turbulencji atmosferycznych, co pozwala skrócić czas uderzenia i zwiększyć zasięg. Skalowalna architektura Dragonfre pozwala na zwiększenie liczby kanałów laserowych, dzięki czemu powstałe warianty można dostosować do obsługi szerokiej gamy obwodów i zintegrować z różnymi platformami morskimi, lądowymi i powietrznymi.
Ochrona technologii świetlnej
Lasery jako broń mają pozytywne i negatywne strony. Wiązka porusza się z prędkością światła, dzięki czemu nie ma znaczących komplikacji w czasie lotu, które negatywnie wpływają na proces celowania. Jeśli podsystem śledzący kompleksu uzbrojenia może być trzymany na celu, może skierować na niego wiązkę laserową i przytrzymać przez wymagany czas. Utrzymywanie wiązki na celu jest bardzo ważne, ponieważ w wielu przypadkach system może potrzebować trochę czasu na podgrzanie celu i wywołanie pożądanego efektu. W takim przypadku cel ma szansę „wyczuć” atak i zastosować odpowiednie środki zaradcze. Problemy stwarza również sama atmosfera, ponieważ zjawiska utrudniające przejście wiązki, w tym para wodna, opady, kurz, a także samo powietrze (np. takie zjawisko jak zamglenie), mają różne efekty pochłaniania i załamywania przy różnych długościach fal, co negatywnie wpływa na efektywny zasięg lasera i jego zdolność do koncentracji energii na celu.
Oczywiście armia amerykańska szuka sposobów na ochronę swoich aktywów przed laserami i inną bronią energetyczną skierowaną. Dyrekcja Badań Marynarki Wojennej wdraża duży program przeciwdziałania ukierunkowanej broni energetycznej. Bada możliwe środki zaradcze oparte na technologii, które mogą stać się dostępne w celu zwalczania takich zagrożeń w latach 2020-2025, w tym materiały i różnego rodzaju zasłony.
Na przykład materiały ochronne mogą obejmować powłoki odblaskowe i ablacyjne lub niszczące. Powłoki ulegające degradacji, zwykle oparte na polimerach i metalach, są zwykle stosowane w stałych paliwach kosmicznych i pojazdach powracających do atmosfery. Zasłony lub przeszkody zwykle wykorzystują wodę lub dym, aby rozproszyć wiązkę lasera i zmniejszyć ilość energii docierającej do celu.
Zaczynają pojawiać się inne środki zaradcze, które zgodnie z zasadą aktywnego zagłuszania zakłócają pracę systemu laserowego i uniemożliwiają utrzymanie wiązki na celu, np. użycie laserów na pokładzie chronionej platformy. Według niektórych informacji tym kierunkiem zajmowała się firma Adsys Controls. Jednak firma obecnie opisuje swój system Helios jako „system broni z pasywną energią skierowaną”, ale bez wyraźnej wzmianki o laserach. Według Asyssa. Helios, zestaw czujników instalowany na dużych dronach, zapewnia pełną analizę nadlatującej wiązki, w tym jej lokalizację i natężenie. „Dzięki tym informacjom pasywnie blokuje wroga, chroniąc pojazd i jego ładunek”.
Informacje o sposobach przeciwdziałania broni laserowej są pilnie strzeżone, ale jedno jest jasne: rozpoczęła się nowa technologiczna bitwa środków wpływu i przeciwdziałania.
