Eksperymenty nad instalacją broni laserowej na statkach w ZSRR są prowadzone od lat 70. XX wieku.
W 1976 r. zatwierdzono warunki odniesienia (TOR) dotyczące przebudowy łódki desantowej Projektu 770 SDK-20 na statek eksperymentalny Foros (Projekt 10030) z kompleksem laserowym Aquilon. W 1984 roku okręt pod oznaczeniem OS-90 „Foros” dołączył do Floty Czarnomorskiej ZSRR i na poligonie Teodozja, po raz pierwszy w historii radzieckiej marynarki wojennej strzelał próbny z działka laserowego „Aquilon” przeprowadzono. Strzelanina zakończyła się sukcesem, nisko lecący pocisk został w porę wykryty i zniszczony przez wiązkę laserową.
Następnie kompleks „Aquilon” został zainstalowany na małym statku artyleryjskim, zbudowanym zgodnie ze zmodyfikowanym projektem 12081. Moc kompleksu została zmniejszona, jego celem było wyłączenie środków optoelektronicznych i uszkodzenie oczu wroga przeciwlotniczego personelu obrony.
W tym samym czasie opracowywany był projekt Aydar, którego celem było stworzenie najpotężniejszej instalacji laserowej okrętowej w ZSRR. W 1978 roku drewniany transporter Vostok-3 został przekształcony w laserowy nośnik broni - statek Dixon (projekt 05961). Na statku zainstalowano trzy silniki odrzutowe z samolotu Tu-154 jako źródło energii dla instalacji laserowej Aydar.
Podczas testów w 1980 roku salwa laserowa została wystrzelona do celu znajdującego się w odległości 4 kilometrów. Cel został trafiony za pierwszym razem, ale nikt z obecnych nie widział samego promienia i widocznego zniszczenia celu. Uderzenie zostało zarejestrowane przez czujnik termiczny zainstalowany na celu, sprawność wiązki wynosiła 5%, przypuszczalnie znaczna część energii wiązki została pochłonięta przez odparowanie wilgoci z powierzchni morza.
W Stanach Zjednoczonych badania mające na celu stworzenie bojowej broni laserowej prowadzone są również od lat 70. ubiegłego wieku, kiedy to rozpoczął się program ASMD (Anti-Ship Missile Defense). Początkowo prowadzono prace nad laserami gazodynamicznymi, ale później nacisk przesunął się na lasery chemiczne.
W 1973 roku firma TRW rozpoczęła prace nad eksperymentalnym modelem demonstracyjnym ciągłego lasera fluorkowo-deuterowego NACL (Navy ARPA Chemical Laser) o mocy około 100 kW. Prace badawczo-rozwojowe (B+R) nad kompleksem NACL prowadzono do 1976 roku.
W 1977 roku Departament Obrony USA uruchomił program Sea Light, mający na celu opracowanie instalacji laserów wysokoenergetycznych o mocy do 2 MW. W efekcie powstała instalacja wieloboczna dla lasera chemicznego fluorkowo-deuterowego „MIRACL” (Mid-IniaRed Advanced Chemical Laser) pracującego w ciągłym trybie generowania promieniowania o maksymalnej mocy wyjściowej 2,2 MW przy długości fali 3,8 μm, pierwsze testy przeprowadzono we wrześniu 1980 roku.
W 1989 roku w ośrodku testowym White Sands przeprowadzono eksperymenty z wykorzystaniem kompleksu laserowego MIRACL do przechwytywania sterowanych radiowo celów typu BQM-34, symulujących lot pocisków przeciwokrętowych (ASM) z prędkością poddźwiękową. Następnie przeprowadzono przechwytywanie naddźwiękowych (M = 2) pocisków Vandal, symulując atak pocisków przeciwokrętowych na niskich wysokościach. Podczas testów przeprowadzonych w latach 1991-1993 twórcy doprecyzowali kryteria niszczenia pocisków różnych klas, a także przeprowadzili praktyczne przechwytywanie bezzałogowych statków powietrznych (UAV), symulując użycie pocisków przeciwokrętowych przez wroga.
Pod koniec lat 90. zrezygnowano z użycia lasera chemicznego jako broni okrętowej ze względu na konieczność przechowywania i używania toksycznych składników.
W przyszłości US Navy i inne kraje NATO skupiły się na laserach zasilanych energią elektryczną.
W ramach programu SSL-TM firma Raytheon stworzyła demonstracyjny kompleks laserowy LaWS (Laser Weapon System) o mocy 33 kW. Podczas prób w 2012 r. kompleks LaWS z niszczyciela Dewey (EM) (klasy Arleigh Burke) trafił w 12 celów BQM-I74A.
Kompleks LaWS jest modułowy, moc uzyskiwana jest poprzez sumowanie wiązek laserów na podczerwień na ciele stałym o mniejszej mocy. Lasery są umieszczone w jednym masywnym korpusie. Od 2014 roku na okręcie USS Ponce (LPD-15) montowany jest kompleks laserowy LaWS w celu oceny wpływu rzeczywistych warunków eksploatacyjnych na sprawność i skuteczność uzbrojenia. Do 2017 roku moc kompleksu miała zostać zwiększona do 100 kW.
Demonstracja lasera LaWS
Obecnie kilka amerykańskich firm, m.in. Northrop Grumman, Boeing i Locheed Martin, opracowuje laserowe systemy samoobrony dla statków oparte na laserach półprzewodnikowych i światłowodowych. Aby zmniejszyć ryzyko, US Navy realizuje jednocześnie kilka programów mających na celu pozyskanie broni laserowej. Ze względu na zmianę nazw w ramach przeniesienia projektów z jednej lub innej firmy lub połączenie projektów, nazwy mogą się pokrywać.
Według doniesień amerykańskich mediów, projekt obiecującej fregaty US Navy FFG(X) zawiera wymóg zainstalowania (lub zarezerwowania miejsca na instalację) lasera bojowego o mocy 150 kW pod kontrolą systemu bojowego COMBATSS-21.
Poza Stanami Zjednoczonymi największe zainteresowanie laserami morskimi wykazuje były „władca mórz” – Wielka Brytania. Brak branży laserowej nie pozwala na samodzielną realizację projektu, w związku z czym w 2016 roku brytyjskie Ministerstwo Obrony ogłosiło przetarg na opracowanie demonstratora technologii LDEW (Laser Directed Energy Weapon), który wygrała niemiecka firma MBDA Deutschland. W 2017 roku konsorcjum zaprezentowało pełnowymiarowy prototyp lasera LDEW.
Wcześniej w 2016 r. MBDA Deutschland wprowadziła efektor laserowy, który może być instalowany na lotniskowcach lądowych i morskich i jest przeznaczony do niszczenia bezzałogowych statków powietrznych, pocisków i pocisków moździerzowych. Kompleks zapewnia obronę w sektorze 360 stopni, ma minimalny czas reakcji i jest w stanie odpierać uderzenia z różnych kierunków. Firma twierdzi, że jej laser ma ogromny potencjał rozwojowy.
„Ostatnio MBDA Deutschland zainwestowała znaczne środki ze swojego budżetu w technologię laserową. Osiągnęliśmy znaczące wyniki w porównaniu z innymi firmami”, – mówi szef firmy ds. sprzedaży i rozwoju biznesu Peter Heilmeyer.
Niemieckie firmy dorównują w wyścigu zbrojeń laserowych, a być może nawet wyprzedzają firmy amerykańskie, i są w stanie jako pierwsze zaprezentować nie tylko systemy laserowe na lądzie, ale także na morzu
We Francji rozważany jest obiecujący projekt DCNS Advansea, w którym wykorzystano w pełni technologię napędu elektrycznego. Projekt Advansea ma być wyposażony w 20-megawatowy generator energii elektrycznej, który może zaspokoić potrzeby, w tym obiecującą broń laserową.
W Rosji, według doniesień medialnych, broń laserowa może być rozmieszczona na obiecującym niszczycielu nuklearnym Leader. Z jednej strony elektrownia jądrowa pozwala założyć, że jest wystarczająca moc do zasilania broni laserowej, z drugiej strony ten projekt jest na etapie wstępnego projektu i jest zdecydowanie za wcześnie, aby mówić o czymś konkretnym.
Oddzielnie należy zwrócić uwagę na amerykański projekt lasera na swobodnych elektronach - Laser na swobodnych elektronach (FEL), opracowany w interesie US Navy. Broń laserowa tego typu ma znaczne różnice w porównaniu z innymi rodzajami laserów.
Promieniowanie w laserze na swobodnych elektronach generowane jest przez monoenergetyczną wiązkę elektronów poruszających się w układzie okresowym odchylających się pól elektrycznych lub magnetycznych. Zmieniając energię wiązki elektronów, a także siłę pola magnetycznego i odległość między magnesami, można zmieniać częstotliwość promieniowania laserowego w szerokim zakresie, otrzymując promieniowanie na wyjściu w zakresie od X -promień do mikrofali.
Lasery na swobodnych elektronach są duże, co utrudnia umieszczenie ich na małych nośnikach. W tym sensie statki wielkopowierzchniowe są optymalnymi nośnikami tego typu lasera.
Boeing opracowuje laser FEL dla marynarki wojennej USA. Prototyp lasera FEL o mocy 14 kW zademonstrowano w 2011 roku. Na chwilę obecną stan prac nad tym laserem nie jest znany, planowano stopniowe zwiększanie mocy promieniowania do 1 MW. Główną trudnością jest stworzenie wtryskiwacza elektronów o wymaganej mocy.
Pomimo tego, że gabaryty lasera FEL przewyższą gabaryty laserów o porównywalnej mocy opartych na innych technologiach (ciało stałe, światłowodowe), jego zdolność do zmiany częstotliwości promieniowania w szerokim zakresie pozwoli na dobór długości fali w zgodnie z warunkami pogodowymi i rodzajem celu, który ma zostać trafiony. Pojawienia się laserów FEL o wystarczającej mocy trudno spodziewać się w najbliższej przyszłości, raczej nastąpi to po 2030 roku.
W porównaniu z innymi rodzajami sił zbrojnych, umieszczenie broni laserowej na okrętach wojennych ma zarówno zalety, jak i wady.
Na istniejących statkach moc broni laserowej, którą można zainstalować podczas modernizacji, jest ograniczona możliwościami generatorów elektrycznych. Najnowsze i najbardziej obiecujące statki są opracowywane w oparciu o technologie napędu elektrycznego, które zapewnią broń laserową wystarczającą ilość energii elektrycznej.
Na statkach jest znacznie więcej miejsca niż na lotniskowcach naziemnych i lotniczych, dlatego nie ma problemów z rozmieszczeniem sprzętu wielkogabarytowego. Wreszcie istnieją możliwości zapewnienia efektywnego chłodzenia sprzętu laserowego.
Z drugiej strony statki znajdują się w agresywnym środowisku - woda morska, mgła solna. Wysoka wilgotność nad powierzchnią morza znacznie zmniejszy moc promieniowania laserowego, gdy cele trafią nad powierzchnię wody, dlatego minimalną moc broni laserowej nadającej się do użycia na statkach można oszacować na 100 kW.
Dla okrętów konieczność pokonania „tanich” celów, takich jak miny i pociski niekierowane, nie jest tak istotna, taka broń może stanowić ograniczone zagrożenie tylko w ich obszarach bazowych. Zagrożenia ze strony małych jednostek nie można też traktować jako uzasadnienia użycia broni laserowej, choć w niektórych przypadkach mogą one spowodować poważne szkody.
Małe UAV stanowią pewne zagrożenie dla statków, zarówno jako środek rozpoznania, jak i niszczenia wrażliwych punktów statku, np. radaru. Pokonanie takich UAV z bronią rakietową i armatnią może być trudne, a w tym przypadku obecność laserowej broni obronnej na pokładzie statku całkowicie rozwiąże ten problem.
Pociski przeciwokrętowe (ASM), przeciwko którym można użyć broni laserowej, można podzielić na dwie podgrupy:
- nisko lecące poddźwiękowe i naddźwiękowe pociski przeciwokrętowe;
- naddźwiękowe i naddźwiękowe pociski przeciwokrętowe, atakujące z góry, w tym po trajektorii aerobalistycznej.
W odniesieniu do nisko latających rakiet przeciwokrętowych przeszkodą dla broni laserowej będzie krzywizna powierzchni ziemi, która ogranicza zasięg bezpośredniego strzału oraz nasycenie niższych warstw atmosfery parą wodną, co zmniejsza moc Belka.
Aby zwiększyć zagrożony obszar, rozważane są opcje umieszczenia elementów emitujących broni laserowej na nadbudówce. Moc lasera odpowiedniego do niszczenia nowoczesnych nisko latających pocisków przeciwokrętowych najprawdopodobniej wyniesie 300 kW lub więcej.
Dotknięty obszar pocisków przeciwokrętowych atakujących po trajektorii dużej wysokości będzie ograniczony jedynie mocą promieniowania laserowego i możliwościami systemów naprowadzania.
Najtrudniejszym celem będą hipersoniczne pociski przeciwokrętowe, zarówno ze względu na minimalny czas przebywania na zagrożonym obszarze, jak i ze względu na obecność standardowej ochrony termicznej. Jednak ochrona termiczna jest zoptymalizowana pod kątem ogrzewania korpusu rakiety przeciwokrętowej podczas lotu, a dodatkowe kilowaty oczywiście nie przyniosą rakiecie korzyści.
Konieczność gwarantowanego zniszczenia hipersonicznych pocisków przeciwokrętowych będzie wymagała umieszczenia na pokładzie statku laserów o mocy ponad 1 MW, najlepszym rozwiązaniem byłby laser na swobodnych elektronach. Broń laserowa o tej mocy może być również użyta przeciwko statkom kosmicznym o niskiej orbicie.
Od czasu do czasu w publikacjach o tematyce wojskowej, m.in. w Przeglądzie Wojskowym, pojawiają się informacje o słabej ochronie rakiet przeciwokrętowych z głowicą naprowadzającą radar (RL Seeker), przed zakłóceniami elektronicznymi i zasłonami maskującymi stosowanymi ze statku. Uważa się, że rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie poszukiwacza wielospektralnego, w tym kanałów telewizyjnych i termowizyjnych. Obecność broni laserowej na pokładzie statku, nawet o minimalnej mocy ok. 100 kW, może zneutralizować zalety systemu rakietowego przeciwokrętowego z naprowadzaczem wielospektralnym, ze względu na stałe lub czasowe zaślepianie wrażliwych matryc.
W Stanach Zjednoczonych opracowywane są warianty akustycznych pistoletów laserowych, które umożliwiają odtworzenie intensywnych wibracji dźwięku w znacznej odległości od źródła promieniowania. Być może w oparciu o te technologie lasery okrętowe można wykorzystać do tworzenia zakłóceń akustycznych lub fałszywych celów dla sonarów i torped wroga.
Można więc przypuszczać, że pojawienie się broni laserowej na okrętach wojennych zwiększy ich odporność na wszystkie rodzaje broni szturmowej
Główną przeszkodą w umieszczaniu broni laserowej na statkach jest brak niezbędnej energii elektrycznej. W związku z tym pojawienie się naprawdę skutecznej broni laserowej najprawdopodobniej rozpocznie się dopiero od uruchomienia obiecujących statków z pełną technologią napędu elektrycznego.
Na zmodernizowanych statkach można zainstalować ograniczoną liczbę laserów o mocy ok. 100-300 kW.
Na okrętach podwodnych umieszczenie broni laserowej o mocy 300 kW lub większej z wyjściem promieniowania przez urządzenie końcowe znajdujące się na peryskopie pozwoli okrętowi podwodnemu na zaatakowanie wrogiej broni przeciw okrętom podwodnym z głębokości peryskopu - obrona przeciw okrętom podwodnym (ASW) samoloty i śmigłowce.
Dalszy wzrost mocy lasera, z 1 MW i więcej, pozwoli na uszkodzenie lub całkowite zniszczenie statku kosmicznego na niskiej orbicie, zgodnie z zewnętrznym oznaczeniem celu. Zalety umieszczania takiej broni na okrętach podwodnych: duża niewidzialność i globalny zasięg przewoźnika. Możliwość poruszania się po Oceanie Światowym na nieograniczony zasięg pozwoli okrętowi podwodnemu - nośnikowi broni laserowej dotrzeć do punktu optymalnego do zniszczenia satelity kosmicznego, biorąc pod uwagę jego tor lotu. A tajemnica utrudni wrogowi wysuwanie roszczeń (no cóż, statek kosmiczny zepsuł się, jak udowodnić, kto go zestrzelił, skoro oczywiście w tym rejonie nie było sił zbrojnych).
Generalnie na początkowym etapie marynarka wojenna w mniejszym stopniu odczuje korzyści z wprowadzenia broni laserowej w porównaniu z innymi rodzajami sił zbrojnych. Jednak w przyszłości, wraz z dalszą poprawą pocisków przeciwokrętowych, systemy laserowe staną się integralną częścią obrony powietrznej / obrony przeciwrakietowej okrętów nawodnych i ewentualnie okrętów podwodnych.
