Когато през май тази година Министерството на отбраната на САЩ реши да изпрати дивизия Patriot в Близкия изток, за да противодейства на повишената заплаха на Иран, тя разположи персонал, който вече беше твърде изтощен от периодичните ротации.
"Що се отнася до силите за противоракетна отбрана, ние в Близкия изток редовно се сблъсквахме с този проблем много преди това разполагане", каза тогавашният заместник-министър пред репортери, отбелязвайки, че съоръженията Patriot имат съотношение дълг-почивка по-малко от 1: 1 през май. В началото на годината общото съотношение на бойно дежурство и почивка беше около 1: 1, 4, докато командването си постави за цел да постигне съотношение 1: 3.
Докато американската армия търси начини да намали броя на непрекъснатите ротации на две смени и да повиши нивото на бойна готовност, също толкова належащ въпрос е на дневен ред как бъдещата комбинация от кинетични и некинетични оръжия ще повлияе на нейната битка нужди.
„Ако трябва да се биете с почти равен противник, Patriot ще бъде ефективен, но в крайна сметка може ли да отслаби или неутрализира заплахата? Може би не. Следователно с течение на времето ще видите нови възможности, които ще бъдат въведени в нашия арсенал за противоракетна отбрана “, - каза той, добавяйки, че бъдещите големи инвестиции в развитието на оръжия с насочена енергия могат да променят тактическия модел на армията.
"В противен случай ще продължите да натрупвате батерии Patriot, опитвайки се да се борите с все повече и повече заплахи."
Пентагонът от десетилетия търси технологии за насочена енергия и често изглеждаше, че птицата вече е в клетка. Много американски военни смятат, че днес състоянието на нещата се е променило коренно, а последните постижения в тази област дават на въоръжените сили на страната надежда за ранното разполагане на реални оръжейни системи за различни бойни мисии.
Макар Пентагонът да изглежда оптимистичен относно внедряването на насочени енергийни системи в близко бъдеще, особено лазери с висока мощност, има много нерешени проблеми. От различията в тактическите и стратегическите възможности до въпросите, свързани с мащабируемостта или мащабируемостта на лазерите и финансирането за конкурентни проекти, армията трябва да преодолее много.
Промяна на нуждите
Изминаха близо шест десетилетия от въвеждането на лазера и през по -голямата част от това време Министерството на отбраната търси начини да развие тази технология с цел създаване на оръжия от следващо поколение. За войските на ПВО такива системи обещават по -ниска цена на поражение и в същото време намаляване на потреблението на боеприпаси. Например, ако Китай изстреля много евтини ракети на американски кораб, тогава на теория може да се използва мощен лазер за тяхното насочване и унищожаване.
Д -р Робърт Афзал, водещ специалист по лазерни технологии в Lockheed Martin, смята, че досега два фактора са възпрепятствали внедряването на лазерната технология: първоначалният акцент на Министерството на отбраната върху развитието на стратегически оръжия и неговото недоразвитие.
В миналото военните са отделяли средства за насочени енергийни изследвания по проекти, като например затворената сега програма YAL-1 Airborne Laser, съвместно управлявана от ВВС на САЩ и Агенцията за противоракетна отбрана. Като част от тази инициатива, химически лазер е инсталиран на модифициран самолет Boeing 747-400F за прехващане на балистични ракети по време на фазата на ускорение.
"По това време акцентът винаги беше върху стратегическата конфронтация, която изискваше много големи и много мощни лазерни системи." Днес разпространението на безпилотни летателни апарати и малки лодки допринесе за частично изместване на краткосрочния акцент на Пентагона към тактическите системи. Това помага на военните постепенно да увеличат оръжейните системи с оглед на справянето с новите заплахи.
През април 2019 г. в Института Брукингс във Вашингтон се проведе дискусия по този въпрос. "Имам малко виждане за краткосрочните и средносрочните перспективи за насочена енергия"
- отбеляза старшият изследовател на института.
„Очевидно насочената енергия може да ни помогне в много, много специфична тактическа среда. Идеята за създаване на достатъчно голям лазер, който да осигури териториална система за противоракетна отбрана, е доста нереална, докато защитата на конкретно превозно средство с активна система е малко по -реалистична."
Тогавашният секретар на американската армия отбеляза, че напредъкът в насочената енергия е „по-далеч, отколкото можете да си представите“, а решението на армията да възстанови маневрена система за ПВО за своите тежки части дава възможност за разполагане на нови лазерни оръжия.
„Въз основа на съществуващи и нови заплахи, това е наистина голяма работа за нас. Що се отнася до това къде се движи технологията, ние сме близо до притежаването на разгръщаща се система, която може да сваля дронове, малки самолети и подобни обекти."
Технологични бариери
За да се създадат мощни лазерни системи, способни да свалят дронове, са необходими технологии с най-широк спектър. В допълнение към базовата платформа, радар се използва за откриване на въздушни заплахи и различни сензори за заключване на цел. След това целта се проследява, определя се точката на прицелване, лазерът се активира и задържа лъча в тази точка, докато БЛА претърпи неприемливи повреди.
През десетилетията изследователите, разработващи тези лазери, успяха да изпробват редица концепции, включително огромни инвестиции в химическо оръжие, преди да изместят фокуса си върху мащабиране на влакнести лазери.
"Предимството на оптичните лазери е, че можете да поставите тези лазери в много по -малък размер"
- каза по време на среща с репортери директорът на Службата на DARPA (Агенция за напреднали отбранителни проекти).
Системата YAL-1 ABL например използва високоенергиен химически кислород-йоден лазер и въпреки че успешно прихваща тестова цел през 2010 г., нейното развитие спира след близо 15 години финансиране. В този момент тогавашният министър на отбраната Робърт Гейтс публично постави под въпрос оперативната готовност на ABL и критикува ефективния му обхват.
Един от недостатъците на химическите лазери е, че лазерът спира да работи, когато се консумират химикали. „В този случай имате ограничен магазин и целта винаги е била да се създаде лазер, който работи на електричество. В края на краищата, докато имате възможност да генерирате електричество на вашата платформа, било чрез вграден генератор или батерия, вашият лазер ще работи “, каза Афзал.
През последните години Министерството на отбраната увеличи инвестициите в разработването на лазер с електрически влакна, но също така се сблъска със сериозни предизвикателства, особено в разработването на лазер с намалено тегло, размери и характеристики на консумация на енергия.
В миналото всеки път, когато разработчиците се опитваха да увеличат мощността на оптичен лазер до нивото, необходимо за бойните мисии, те изграждаха лазери с големи размери, което по -специално създаваше проблеми с прекомерното генериране на топлина. Когато лазерната система генерира лъч, също се генерира топлина и ако системата не е в състояние да я отклони от инсталацията, тогава лазерът започва да се прегрява и качеството на лъча се влошава, което означава, че лъчът не може да се фокусира върху целта и ефективността на лазера намалява.
Тъй като военните се стремят да увеличат мощността на електрическите лазери, като същевременно ограничат увеличаването на теглото, размера и характеристиките на консумация на енергия на системите, ефективността излиза на преден план; колкото по -висока е електрическата ефективност, толкова по -малко енергия е необходима за работа и охлаждане на системата.
Говорител на американската армия, работеща върху лазери с висока мощност, каза, че докато генераторите обикновено могат да захранват 10 kW системи без проблеми, проблемите започват, когато мощността на лазерните системи се увеличи. "Когато мощността на бойния лазер се увеличи до 50 kW или повече, вече трябва да се използват уникални източници на енергия, например батерии и подобни системи."
Например, ако вземете 100 kW лазерна система, която има ефективност от около 30%, тогава тя ще се нуждае от 300 kW мощност. Въпреки това, ако платформата, на която е инсталиран, генерира само 100 kW мощност, потребителят се нуждае от батерии, за да покрие разликата. Когато батериите се разредят, лазерът спира да работи, докато генераторът не ги зареди отново.
"Системата трябва да бъде изключително ефективна, започвайки от генерирането на енергия и нейното по -нататъшно превръщане във фотони, които са насочени към целта,"
- каза представителят на компанията Lockheed Martin.
Междувременно Rolls-Royce LibertyWorks заяви, че работи повече от десетилетие за интегриране на система за контрол на мощността и топлината, която може да се използва в лазерни системи с висока мощност и наскоро „направи значителен технологичен пробив“.
Rolls-Royce заяви, че пробивите включват области като "електрическа енергия, управление на топлината, контрол и мониторинг на температурата, незабавна наличност на енергия и непрекъснатост на бизнеса". Те добавиха, че изпитанията на системата на мястото на клиента ще започнат в края на тази година и ако те бъдат успешно завършени, може да стане възможно да се доставят модулни интегрирани решения за регулиране на мощността и отвеждане на топлината за военни и военноморски програми.
Търся решения
DARPA и лабораторията на Линкълн в Масачузетския технологичен институт успешно разработиха малък по размер влакнен лазер с висока мощност, който беше демонстриран през октомври тази година. Те обаче отказаха да изяснят подробностите за този проект, включително нивото на мощност.
Докато военните и компаниите отчитат последователен успех в разработването на военни лазери, Афзал каза, че усилията на Lockheed Martin да се справи с някои от технологичните предизвикателства включват „процес на синтез на спектрален лъч, който донякъде напомня на корицата на албума„ Тъмната страна на Луната “. "от Pink Floyd".
„Не мога да направя 100 кВт лазер с влакна, ако има проблеми с мащабирането. Пробивът стана възможен благодарение на възможността за разширяване на влакнести лазери с висока мощност, използвайки комбиниране на лъч, вместо просто да се опитваме да изградим по -голяма, по -мощна лазерна система."
„Лазерните лъчи от няколко лазерни модула, всеки със специфична дължина на вълната, преминават през дифракционна решетка, която прилича на призма. След това, ако всички дължини на вълните и ъглите са правилни, тогава не възниква взаимно поглъщане, а подравняване на дължините на вълните в строга последователност една след друга, в резултат на което мощността нараства пропорционално “, обясни Афзал. - Можете да увеличите мощността на лазера, като добавите модули или увеличите мощността на всеки модул, без да се опитвате просто да изградите огромен лазер. Това е повече като паралелни изчисления, отколкото суперкомпютър."
Заедно
Много внимание се обръща на потенциала на лазерите с висока мощност, но в същото време американската армия и промишлеността виждат потенциала за използване на мощни микровълнови честоти за сваляне на рояци дронове или за комбинирането им с лазери.
„Консолидацията на технологиите може да бъде добро решение“, каза генерал Нийл Търгуд от Службата за критични технологии пред репортери. - Тоест, можете да ударите много обекти с лазер. Но мога да удрям повече цели с два лазера, мога да удрям повече цели с лазери и мощни микровълни. Работата в тази област вече е започнала."
Директорът по енергетика на Raytheon Дон Съливан от своя страна говори за работата в тази посока. По-специално, той каза, че Raytheon е комбинирал лазер с висока мощност с мултиспектрална система за наблюдение в превозно средство Polaris MRZR, като същевременно разработва микровълнова система с висока мощност, която е монтирана в контейнер за доставка. Raytheon демонстрира тези технологии поотделно по време на Интегрирания експеримент на армията за маневрени огньове (MFIX) през 2017 г. и работи заедно през 2018 г. по време на тестове, проведени от ВВС на САЩ на полигоните на White Sands.
Съливан каза, че лазерната система е била използвана за сваляне на безпилотни летателни апарати, летящи на големи разстояния, докато мощни микровълни са били използвани за защита на близкото поле и предотвратяване на атаки от роячи БЛА.
„Разбира се, ВВС виждат и разбират допълващия характер на двете технологии при изпълнението не само на мисии срещу дронове, но и на други мисии“.
Във флота
Що се отнася до въпросите за масата, обема и енергията, военните кораби с големите си размери имат явно предимство пред наземните и въздушните платформи тук, което позволи на военноморския персонал да стартира няколко проекта наведнъж.
Военноморските сили работят върху семейство лазерни системи на флота (NLFoS), инициатива за разполагане на мощни морски лазерни системи в близко бъдеще. Тази инициатива на ВМС включва: Програма за съзряване на твърдотелни лазерни технологии (SSL-TM); RHEL (Устойчив високоенергиен лазер) 150 kW високоенергиен лазер; оптичен ослепителен лазер Optical Dazzling Interdictor за разрушители по проекта Arleigh Burke; и проекта за високоенергиен лазер и интегриран оптичен ослепител с наблюдение (HELIOS).
Според доклад на Службата за научни изследвания на Конгреса, ВМС също така изпълняват програмата за високоенергийни лазерни противокорабелни крилати ракети (HELCAP), която заема технологията NLFoS за разработване на модерни лазерни оръжия за борба с противокорабни крилати ракети.
Програмата HELIOS има за цел да осигури надводни военни кораби и други платформи с три системи: лазер с мощност 60 kW; оборудване за наблюдение, разузнаване и събиране на информация на далечни разстояния и заслепяващо устройство за противодействие на БЛА. За разлика от други лазери, тествани на кораби на ВМС на САЩ, които са инсталирани на кораби като допълнителни системи, HELIOS ще се превърне в интегрирана част от бойната система на кораба. Оръжейната система Aegis ще осигури контрол на огъня на стандартните ракети, заедно с насочване и насочване на подходящи оръжия.
През март 2018 г. Lockheed Martin получи договор за 150 милиона долара (с допълнителни опции от 943 милиона долара) за проектиране, производство и доставка на две системи до края на 2020 година. През 2020 г. флотът планира да проведе анализ на проекта HELIOS, за да гарантира, че той отговаря на изискванията.
Докладът на конгресната служба отбелязва, че интегрирането на лазери на кораби потенциално осигурява много предимства: по -кратко време за контакт, способност за справяне с активно маневриращи ракети, точно насочване и точен отговор, вариращи от предупредителни цели до обратимо заглушаване на техните системи. Отбелязва се обаче, че потенциалните ограничения остават.
Според доклада тези ограничения включват: само стрелба по линия на видимост; проблеми с атмосферното поглъщане, разсейване и турбуленция; термично разпръскване, когато лазерът загрява въздуха, което може да разфокусира лазерния лъч; сложността на отблъскване на роеви атаки, удряне на закалени цели и системи за електронно потискане; и риска от съпътстващи щети на самолети, спътници и човешко зрение.
Потенциалните недостатъци на високоефективните лазерни оръжия, подчертани в доклада, не са уникални само за ВМС, а други клонове на въоръжените сили също са изправени пред подобни проблеми.
От своя страна Корпусът на морската пехота (ILC) изясни тактиката, методите и методите за бойно използване на лазерната система Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), която е инсталирана в транспортен контейнер.
Говорител на Boeing заяви, че възнамерява да надстрои системата CLWS, увеличавайки капацитета от 2 kW на 5 kW. При това той отбеляза, че увеличаването на мощността ще намали времето, необходимо за сваляне на малки дронове. „Военноморските сили искат много бърза система, която може да предостави необходимите възможности. Те са в процес на проверка на характеристиките на тези системи и затова ни дадоха договор за тяхната модернизация и увеличаване на капацитета."
Желание за инвестиране
Командването на армията през първата половина на тази година се занимаваше с определяне на текущи насочени енергийни програми и разработване на дългосрочен план за прехвърляне на проекти от етапа на разработка към етапа на практическо бойно използване.
Като част от тази дейност, генерал Тургуд получи 45 дни да изясни и събере всички текущи проекти в един регистър. Това може да доведе до факта, че някои от тях ще бъдат отхвърлени. „След като създадохме Службата за критични технологии, аз положих специални усилия да намеря всички конкуриращи се насочени енергийни проекти. Всички работят върху това, което се нарича насочена енергия, а аз се опитвам да разбера какво всъщност означава това и какво всъщност се случва там “, каза Търгуд по време на изслушванията на комисията по въоръжените сили.
В края на май командването на армията одобри цялостен план, който предвижда увеличаване на инвестициите и ускорено развитие на лазерни и микровълнови технологии в различни армейски проекти. По време на пресконференция Thurgood обяви, че армията е решила да ускори програмата MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), при която лазери с мощност 50 kW ще бъдат инсталирани на бронираните машини Stryker като част от системата за ПВО на малък обсег. Ако всичко върви по план, тогава до края на 2021 г. армията ще приеме четири превозни средства с лазерни системи.
Все още не е ясно кои инициативи ще бъдат обединени или затворени, но Търгуд каза, че това със сигурност ще се случи така или иначе. „Някои хора работят, да речем, 150 kW лазер, който в крайна сметка ще бъде инсталиран на камион, ремарке или кораб. Не се нуждаем от собствена лазерна програма от 150 kW, можем да комбинираме такива проекти заедно, да ускорим този процес и да спестим ресурси за страната си."
Междувременно редица насочени енергийни инициативи остават в портфолиото на армията. Например армията използва лазера MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser), за да ускори разработването на обещаващи лазерни системи и да разработи тактики, методи и принципи на бойно използване, свързани с експлоатацията на такива системи. Според проекта MEHEL армията инсталира Stryker на машината и тества лазери с мощност до 10 kW.
През май 2019 г. групата, ръководена от Dynetics, обяви, че е избрана да разработи оръжейна система от 100 kW и да я инсталира на камиони FMTV (Семейство на средни тактически превозни средства) по програмата за разработване на демонстрационен модел на висока мощност. HEL лазерна инсталация TVD (High Energy Laser Tactical Vehicle Demonstrator). Това се изпълнява като част от работата на армията по насочените енергийни оръжия, предназначени за борба с ракети, артилерийски снаряди и минохвъргачки, както и безпилотни летателни апарати.
В рамките на тригодишен договор на стойност 130 милиона долара беше сформиран тристранен екип (американската армия, Lockheed Martin и Rolls-Royce), който да подготви критичен преглед на проекта, който ще определи окончателния лазерен дизайн, след това ще изработи системата и ще я инсталира на Камион FMTV. 6x6 за полеви изпитания на Ракетния полигон Уайт Сандс през 2022 г.
Триото планира да увеличи мощността на оптичния лазер на Lockheed Martin, за който Rolls-Royce разработва система за захранване. В същото време Rolls-Royce отказа да разкрие дали ще използва новата си интегрирана система за управление на енергията и контрол на топлообмена.
През 2018 г. армията обяви, че работи отделно с Lockheed Martin, за да оборудва дронове с мощна микровълнова ракета за сваляне на други дронове. Съгласно договор за 12,5 милиона долара, дуото ще разработи бордова система за борба с дронове. Потенциалните полезни товари на БЛА ще включват експлозивни устройства, мрежи и микровълнови инсталации.
Директорът на офиса на DARPA обаче каза пред репортери, че въпреки напредъка в областта на насочената енергия, военните все още са далеч от интегрирането на технологиите в самолетите и затова корабите и наземните превозни средства вероятно ще станат първите основни платформи.
В небето
ВВС на САЩ също изпълняват насочени енергийни проекти, включително тези, разработени по прототипната програма SHIELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator-Advanced Technology Demonstrator), която предвижда инсталирането на малка мощна лазерна система на самолети за защита от ракети.клас "земя-въздух" и "въздух-въздух".
По -рано тази година изследователската лаборатория на ВВС обяви, че е постигнала междинен успех, когато е използвала наземна тестова проба за сваляне на множество ракети. С напредването на технологиите ВВС на САЩ планират да направят системата по -малка и по -лека и да я адаптират за самолети.
По -амбициозният план на Пентагона и Агенцията за противоракетна отбрана е спомен за Стратегическата отбранителна инициатива на президента Роналд Рейгън, известна още като Междузвездни войни, която теоретично призовава за разполагане на системи за лазерно оръжие в космоса.
През януари тази година администрацията на Тръмп публикува дългоочаквания преглед на противоракетната отбрана, в който се похвали работата на Агенцията за противоракетни ракети по разработването на оръжия с насочена енергия за прихващане на балистични ракети във фазата на усилване. През 2017 г. например Агенцията издаде искане за информация за безпилотни летателни апарати на големи височини, които биха имали капацитет за полезен товар за инсталиране на мощни лазери за унищожаване на ICBM във фазата на усилване. Искането за предложения, издадено през 2017 г., предвижда дронът да лети на височина най -малко 19 000 метра, да има полезен товар от най -малко 2 286 кг и налична мощност от 140 кВт до 280 кВт. За да създаде обещаваща инсталация за такива дронове, Агенцията работи с Boeing, General Atomics и Lockheed Martin, като проучва възможността за внедряване на мощна лазерна технология на борда на безпилотни летателни апарати.
„Що се отнася до нас, ние поставяме специален акцент върху улавянето, проследяването и насочването“
- каза представителят на компанията Boeing.
„Това наистина са нашите основни компетенции, които сме развили по време на работа с химически лазери. Boeing демонстрира това във всички свои системи и показа, че използвайки съществуващите технологии, можете да създадете компактна, високоефективна система за придобиване, проследяване и насочване и да я интегрирате безпроблемно във всяко лазерно устройство, като по този начин значително увеличавате неговите възможности."
