Najczęstszym sposobem zneutralizowania lub zniszczenia dowolnego systemu jest skoncentrowanie na nim wystarczającej ilości energii… I można to zrobić na różne sposoby. Do tej pory w sferze militarnej najczęstsze było fizyczne uderzenie pocisku, którego właściwości energetyczne i mechaniczne gwarantowały zadawanie obrażeń wystarczających do zniszczenia lub obezwładnienia celu lub znacznego zmniejszenia jego zdolności bojowych
Jedną z wad tego podejścia jest to, że aby trafić w ruchomy cel, konieczne jest oszacowanie ilości ołowiu potrzebnego do trafienia pocisku w cel, ponieważ od momentu strzału do celu upływa pewien czas uderzenie, w zależności od początkowej prędkości i odległości. Ale posiadanie broni, która faktycznie ma zerowy czas lotu, to marzenie każdego żołnierza.
Ta broń jednak już istnieje, a jej nazwa to LASER (skrót od Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - metoda koncentracji energii na celu dzięki wiązce światła, która pokonuje odległość z „prędkością światła”.”. Tym samym problem przewidywania w tym przypadku początkowo nie jest już obecny.
Ponieważ nie ma idealnego systemu, istnieje kilka problemów, które należy rozwiązać, aby użyć „lasera” jako broni. Ilość energii zatrzymanej na celu jest proporcjonalna do mocy promieniowania laserowego i czasu zatrzymania wiązki na celu. W ten sposób śledzenie celu staje się głównym problemem. Również moc systemu niesie ze sobą własne problemy, bezpośrednio związane z rozmiarami i zużyciem energii, ponieważ wojsko z reguły potrzebuje systemów mobilnych, czyli te „instalacje laserowe” muszą być zintegrowane z platformą. Broń laserowa o ekstremalnie dużej mocy, niskim poborze mocy i ograniczonym rozmiarze pozostaje marzeniem, przynajmniej na razie.
W tym samym czasie kilka lat temu w Japonii przeprowadzono eksperyment LFEX (Laser for Fast Ignition Experiment). Promień o mocy dwóch petawatów, czyli biliarda (1015) wat, aktywowano ultrakrótki okres czasu, jedna pikosekunda (1012 sekundy). Według japońskich naukowców energia potrzebna do tej aktywacji była odpowiednikiem energii potrzebnej do zasilania mikrofal przez dwie sekundy. W tym momencie dobrze byłoby krzyknąć „Eureka!”, ponieważ wszystkie problemy wydają się być rozwiązane. Ale go tam nie było, uciążliwość wkradła się tu od strony rozmiarów, bo aby osiągnąć moc 2 petawatów, system LFEX potrzebuje obudowy o długości 100 metrów. W związku z tym wiele firm zajmujących się systemami laserowymi próbuje rozwiązać równanie mocy-energii na różne sposoby. W rezultacie powstaje coraz więcej systemów uzbrojenia, a psychologiczny opór wobec tej nowej kategorii broni wojskowej wydaje się zmniejszać.
Niemcy w pracy
W Europie nad wysokoenergetycznymi laserami HEL (High Energy Laser) pracują dwie główne grupy, na czele z Rheinmetall i MBDA, traktując je jako broń defensywną i ofensywną. Jesienią 2013 r. niemiecki zespół przeprowadził obszerną demonstrację w szwajcarskim ośrodku testowym Ochsenboden, w którym na różnego rodzaju platformach zainstalowano lasery o wysokiej energii. Mobilny HEL Effector Track V klasy 5 kW został zainstalowany na transporterze opancerzonym M113, Mobilny HEL Effector Wheel XX klasy 20 kW na uniwersalnym wózku opancerzonym GTK Boxer 8x8, a ostatecznie na transporterze zainstalowano Mobilny HEL Effector Container L klasy 50 kW wzmocniony kontener Drehtainer na podwoziu ciężarówki Tatra 8x8.
Na szczególną uwagę zasługuje stacjonarny Demonstrator Broni Laserowej o mocy 30 kW zainstalowany na wieży Skyshield i wykazał zdolność do odpierania wielu ataków obiektów typu RAM (pocisków niekierowanych, pocisków artyleryjskich i moździerzowych) oraz dronów. Platforma kołowa wykazała się zdolnością do neutralizacji bezzałogowych statków powietrznych na odległość do 1500 metrów, a także służyła do detonacji naboju w taśmie nabojowej w celu „technicznego” zagłuszania karabinu maszynowego dużego kalibru. Jeśli mówimy o systemie gąsienicowym, to był on używany do neutralizacji IED i usuwania przeszkód, na przykład płonącego drutu kolczastego z dużej odległości. Mocniejszy system w kontenerze został wykorzystany do zakłócenia pracy układów optoelektronicznych na odległość do 2 km.
W tym samym czasie stacjonarna wieża była w stanie spalić 82-mm pocisk moździerzowy z odległości jednego kilometra, utrzymując wiązkę na celu przez 4 sekundy. Ponadto instalacja trafiła 90% stalowych kul za pomocą materiałów wybuchowych, imitujących 82-mm pociski moździerzowe, które były wystrzeliwane w seriach jedna po drugiej. Ponadto instalacja przejęła eskortę i zniszczyła trzy odrzutowe UAV. Rheinmetall kontynuował rozwój systemów ukierunkowanej energii i zaprezentował kilka nowych systemów i urządzeń na IDEX 2017. Według ekspertów Rheinmetall w ciągu ostatnich pięciu lat na rynek weszła znaczna liczba systemów broni laserowej. W zależności od platformy, metodologia testowania specyfikacji wojskowych bardzo przypomina tę stosowaną w systemach transoptorów. „W odniesieniu do systemów naziemnych uważamy, że jesteśmy na etapie TRL 5-6 (próbka demonstracyjna technologii)” – zauważyli eksperci, podkreślając, że dalsze wysiłki należy skierować na charakterystyki wagowo-gabarytowe i energochłonności, a jak największe praca związana jest z systemami bezpieczeństwa. Jednak sytuacja zmienia się dość szybko i „przez ostatnie osiem lat zrobiliśmy to, co zrobiono w dziedzinie karabinów przez ostatnie 600 lat” – uważa firma. Oprócz zastosowań lądowych Rheinmetall pracuje również nad systemami morskimi. W 2015 roku na pokładzie wycofanego z eksploatacji statku testowano broń laserową; są to pierwsze testy lasera w Europie w ramach misji typu „ship-to-shore”.
W swojej koncepcji „Below Patriot” („Below the Patriot complex”, czyli rozwiązania neutralizacji zasobów wojskowych, których nie mogą powstrzymać większe systemy obrony przeciwlotniczej oparte na systemach rakietowych), Rheinmetall integruje, oprócz pocisków i armat, zainstalowany laser. w wieży Skyshield. Ten konfigurowalny laser o mocy 30 kW służy do zwalczania UAV i jest szczególnie skuteczny w przypadku masowych ataków. Uważa się, że do zastosowania na takich samolotach, zwłaszcza lekkich, które mogą stanowić największe zagrożenie w ramach koncepcji „Below Patriot”, wystarczy wiązka o mocy 20 kW. Proces topienia zachodzi na odległość, podczas gdy obwody elektroniczne drona są wyłączone lub dochodzi do katastrofalnych uszkodzeń materiału. Wymagana dokładność to 3 cm na dystansie jednego kilometra, co według Rheinmetalla jest osiągalne; przewiduje przyjęcie instalacji klasy 1 w ciągu dwóch do trzech lat.
Mocowanie laserowe o mocy 10 kW zostało zainstalowane na górze nowego stabilizowanego mocowania działa okrętowego Sea Snake-27. Rheinmetall zaproponował praktyczne zastosowanie takiego lasera – przecinanie masztów radarowych lub anten radiowych wroga – coś w rodzaju laserowego odpowiednika strzału ostrzegawczego z armaty. Podobny laser został również zaprezentowany na prototypie ultralekkiej zdalnie sterowanej wieży wykonanej w całości z włókna węglowego, która waży zaledwie 80 kg z siłownikami i optoniką i ma nośność 150 kg. Wreszcie, najmniejszy system laserowy tego pokazu o mocy 3 kW został zaprezentowany w zdalnie sterowanej stacji uzbrojenia zamontowanej na wieży zmodernizowanego czołgu Leopard 2. IED). Według Rheinmetalla rynek czeka obecnie na systemy laserowe klasy 1. Maksymalna moc nie stanowi tu problemu, dodatkowe systemy można łączyć w koncepcję modułową, na przykład można zainstalować dwa emitery 50 kW lub trzy 30 kW, aby osiągnąć wyższe poziomy mocy …
Firma pracuje również nad technologiami, które mogą częściowo skompensować wpływ pogody na belkę. Do celów zwalczania pocisków rakietowych, pocisków artyleryjskich i pocisków moździerzowych, a także do oślepiania systemów optoelektronicznych na znacznych odległościach, przewidziano dużą moc około 100 kW. Uważa się, że w przypadku drugiego zadania pożądana jest regulowana moc wyjściowa, dzięki czemu oszczędza się energię na powtórne „odpalanie”. Rheinmetall ściśle współpracuje z niemiecką Bundeswehrą nad programem opracowania nowej instalacji laserów wysokoenergetycznych.
Wielka Brytania też się stara
W styczniu 2017 roku brytyjski Departament Obrony ogłosił, że podpisał umowę na opracowanie demonstracyjnej broni laserowej ze specjalnie utworzoną grupą przemysłową znaną jako Dragonfire. Grupa Dragonfire, kierowana przez MBDA, została utworzona z przekonania, że żadna firma nie może samodzielnie realizować programu Defense Science and Technology Laboratory (DSTL). Tym samym rozwiązanie to łączy najlepsze praktyki brytyjskiego przemysłu: MBDA zapewni swoją wiedzę w zakresie głównego systemu uzbrojenia, zaawansowanego systemu sterowania bronią, systemów obrazowania oraz skoordynuje swoje działania z QinetiQ (badania źródeł laserowych i demonstracja technologii), Selex/Leonardo (nowoczesna optyka, systemy wyznaczania i śledzenia celów), GKN (innowacyjne technologie magazynowania energii), BAE Systems i Marshall Land Systems (integracja platform morskich i lądowych) oraz Arke (utrzymanie przez cały okres eksploatacji). Testy demonstracyjne zaplanowane na 2019 rok pokażą, że broń laserowa jest w stanie poradzić sobie z typowymi celami na odległość, zarówno na lądzie, jak i na morzu.
Kontrakt o wartości 35 mln euro pozwoli tej grupie przemysłowej na wykorzystanie różnych technologii i przetestowanie zdolności systemu do wykrywania, śledzenia i neutralizowania celów na różnych odległościach, w zmiennych warunkach pogodowych, na wodzie i lądzie. Celem jest zapewnienie Wielkiej Brytanii znaczących możliwości w zakresie wysokoenergetycznych systemów broni laserowej. Położy to podwaliny pod przewagę operacyjną zapewnianą przez technologię, a także swobodny eksport takich systemów w celu wsparcia programu Prosperity opisanego w brytyjskim strategicznym przeglądzie obrony i bezpieczeństwa z 2015 r. na rok 2019, z pokonaniem typowych celów na lądzie i na morzu. Pokazy obejmą wstępne zaplanowanie misji bojowej i wykrycie celu, przekazanie wiązki laserowej do urządzenia sterującego, jego naprowadzanie i śledzenie, ocenę stopnia zniszczeń bojowych, a także zademonstrowanie możliwości przejścia do kolejnego cykl. Projekt nie tylko pomoże w podjęciu decyzji o przyszłości programu, ale także pomoże firmie DSTL w ustaleniu planu uruchomienia, który po pomyślnym przetestowaniu zostanie zaplanowany na około połowę lat dwudziestych. Oprócz programu Dragonfire, brytyjskie Laboratorium DSTL wdraża dodatkowy program badania oddziaływania broni laserowej na prawdopodobne cele różnego typu; pierwsze testy przeprowadzono na 82-mm pocisku moździerzowym.
Znowu Niemcy
Europejski producent rakiet MBDA aktywnie współpracuje z niemieckim rządem i wojskiem w zakresie broni laserowej. Rozpoczynając od demonstracji technologii prototypowej w 2010 r., wprowadziła pojedynczą wiązkę o mocy 5 kW, a następnie mechanicznie połączyła obie, aby wyprodukować wiązkę o mocy 10 kW. W 2012 r. nowe laboratorium zostało wyposażone w cztery lasery o mocy 10 kW do przeprowadzania eksperymentów z przechwytywaniem pocisków, pocisków artyleryjskich i amunicji moździerzowej. Testy zostały przeprowadzone pod koniec 2012 roku, inżynierowie próbowali zintegrować tę instalację w kilku kontenerach w serii testów w Alpach, ale zdecydowanie trudno było nazwać ten system mobilnym. Dlatego kolejnym krokiem było opracowanie prototypu, który można łatwo wdrożyć w terenie. W latach 2014-2016 naukowcy i inżynierowie ciężko pracowali nad nim na poligonie Schrobenhausen, co zaowocowało pierwszymi eksperymentami z nowym systemem, przeprowadzonymi w październiku ubiegłego roku.
Testy zostały przeprowadzone na bazie szkoleniowej Putlos na Bałtyku i miały przede wszystkim na celu przetestowanie systemu naprowadzania i korekcji wiązki z symulowanym trafieniem w cele na różnych odległościach; w tym celu wykorzystano quadkopter jako cel powietrzny. Wybór tego miejsca testowego wiązał się przede wszystkim ze względami bezpieczeństwa, a także z faktem, że floty są obecnie najaktywniej zaangażowane w rozwój instalacji broni laserowej. Nowe demo zostało zainstalowane w 20-stopowym kontenerze ISO; powodem tego jest redukcja kosztów, gdyż w tym przypadku nie wymagało to dużego nakładu pracy integracyjnej, w przeciwieństwie do instalacji systemu na platformie wojskowej. W tym przypadku system laserowy nie zajmuje całej objętości wewnątrz pojemnika. Innym środkiem oszczędnościowym była decyzja o niewłączaniu zasilania w samą elektrownię pilotażową, chociaż dostępna nadwyżka objętości pozwoliłaby na wykonanie tego w razie potrzeby. Dodatkowa objętość mogłaby również pozwolić na dodanie mechanizmu do opuszczania górnej części laserowego urządzenia prowadzącego do wnętrza pojemnika transportowego. Wszystkie te rozwiązania można wdrożyć w już eksploatowanym systemie. MBDA Germany czeka obecnie na kolejną fazę testów, podczas których przetestuje się cały system, w tym generowanie potężnej wiązki laserowej. Powinno to nastąpić na przełomie 2017 i 2018 roku.
Nowa jednostka demonstracyjna oparta jest na układzie generującym wiązkę i urządzeniu naprowadzającym, oba urządzenia są od siebie mechanicznie oddzielone. Źródłem prądu jest jeden laser światłowodowy o mocy 10 kW wbudowany w kontener wraz z całym sprzętem, komputerami, systemem odprowadzania ciepła itp. Wiązka lasera jest kierowana przez światłowód do urządzenia prowadzącego. Wykorzystano tutaj doświadczenie zdobyte już przez MBDA. Jednak niektóre części zostały opracowane specjalnie dla tego systemu laserowego, co znacznie poprawia dokładność, prędkość kątową i przyspieszenie w porównaniu ze standardowymi systemami. Rozdzielenie tych dwóch elementów pozwala również na ciągłe pokrycie azymutu 360°, natomiast kąty elewacji wahają się od +90° do -90°, pokrywając tym samym sektor ponad 180°. Aby zoptymalizować jednostkę celowania wiązki, zintegrowano z nią również teleskopowy układ optyczny. Przyspieszenie i odchylenie mają kluczowe znaczenie w przypadku wysoce zwrotnych celów, takich jak mikro- i mini UAV, a także w przypadku odpierania potężnych ataków. Kolejnym kluczowym czynnikiem jest siła, ponieważ im wyższa moc, tym mniej czasu zajmuje zniszczenie/zneutralizowanie celu. W związku z tym twórcy postarali się, aby nowa konfiguracja eksperymentalna mogła akceptować różne źródła laserowe, które w połączeniu mogą zwiększyć moc wyjściową. Ponadto odsprzęgnięcie generatora laserowego i urządzenia prowadzącego pozwoli w przyszłości akceptować nowe typy generatorów laserowych o większej gęstości energii, co umożliwia upakowanie większej mocy w mniejszym module. MBDA Germany ściśle monitoruje rozwój dostaw energii, ponieważ jakość wiązki pozostaje kluczowym czynnikiem. Podobnie jak w przypadku poprzedniej konfiguracji laboratoryjnej, zastosowano tylko lustra, które mogą z łatwością obsłużyć większą moc niż soczewki, które zostały usunięte z systemu z powodu problemów termicznych. Urządzenie prowadzące może zatem wytrzymać moc ponad 50 kW. Chociaż teoretyczny limit 120-150 kW wydaje się całkiem realistyczny.
MBDA Germany uważa, że system przeciw UAV powinien mieć moc wyjściową od 20 do 50 kW; taka sama ilość energii jest potrzebna do zwalczania łodzi motorowych, preferowanego celu floty. Firma mocno zainwestowała w technologię śledzenia, aby poradzić sobie z dronami o masie startowej poniżej 50 kg. Jeśli chodzi o przechwytywanie pocisków rakietowych, pocisków artyleryjskich i amunicji moździerzowej, które pierwotnie uważano za jedno z głównych zadań instalacji laserowych, klienci zdali sobie sprawę, że opracowanie takich systemów opartych na laserach pozostaje obecnie dość problematyczne. W rezultacie zmieniły się priorytety większości wojska. Nowy testowany system jest na poziomie gotowości TRL-5 (Demonstrator Technologii) - „technologia sprawdzona w odpowiednim środowisku”. Aby uzyskać pełnoprawny prototyp, system musi zostać dopracowany w kierunku przystosowania do pracy w niesprzyjających warunkach, a niektóre gotowe komponenty komercyjne muszą zostać zakwalifikowane do zadań wojskowych.
MBDA Niemcy opracowuje obecnie program kolejnej serii testów, które mają zostać zakończone pod koniec tego lub na początku przyszłego roku; prace te prowadzone są w ścisłym kontakcie z Bundeswehrą, która częściowo finansuje ten program. Nadszedł czas, aby rzeczywisty kontrakt opracować działający, gotowy do użycia system, który nie tylko zapewni finansowanie, ale także określi jasne wymagania. MBDA Germany uważa, że po otrzymaniu takiego kontraktu system będzie gotowy na początku lat dwudziestych.
Poza Europą
W USA opracowano wiele systemów laserowych. W 2014 roku przetestowano system laserowy zainstalowany na USS Ponce stacjonującym w Zatoce Perskiej. Opracowany przez Kratos system laserowy LaWS (Laser Weapon System) o mocy 33 kW z powodzeniem strzelał do małych łodzi i dronów. Lockheed Martin opracował w tym samym czasie system ADAM (Area defense Anti-Munitions). Ta prototypowa broń laserowa została zaprojektowana do walki na bliskim dystansie za pomocą domowej roboty pocisków, dronów i łodzi. Zademonstrował swoją umiejętność śledzenia celów na dystansie ponad 5 km i niszczenia ich na dystansie do 2 km. Pod koniec 2015 roku Lockheed zaprezentował swoją nową jednostkę Athena 30 kW opartą na technologii ADAM. Niewiele wiadomo o rosyjskich programach broni laserowej. W styczniu 2017 r. wiceminister obrony Jurij Borysow ogłosił, że kraj ten zajmuje się rozwojem broni laserowej i innej zaawansowanej technologicznie broni oraz że rosyjscy naukowcy dokonali znaczącego przełomu w dziedzinie technologii laserowej. I żadnych więcej szczegółów …
