Laserasejärjestelmät eivät ole kaukana uudesta konseptista, mutta niiden päivittäisessä kehityksessä on edelleen merkittäviä ongelmia.
Cranfieldin yliopiston (UK) David Jamesin mukaan tällaiset järjestelmät jaetaan kahteen laajaan luokkaan. Ensimmäinen sisältää aseita, jotka on suunniteltu kattamaan laajuuksia ja muita optisia antureita, kun taas toinen keskittyy taisteluun ohjaamattomia ohjuksia ja droneja vastaan. Toisen luokan järjestelmät kiinnittävät yhä enemmän armeijan huomiota, kun laseraseista tulee tehokkaampia ja energialähteet pienenevät. James totesi:
”Näillä järjestelmillä on useita etuja. Ne tarjoavat lähes ääretöntä ammusta … jos virtalähde toimii, laserjärjestelmä jatkaa toimintaansa. Niitä on suhteellisen helppo käyttää, mikä tarkoittaa, että henkilöstön koulutusprosessi ei ole liian monimutkainen."
Mereltä maalle
Kuten James totesi, viimeisten vuosikymmenten aikana tällä alalla on tehty merkittävää työtä, erityisesti merenkulkualalla, jossa useissa ohjelmissa pohditaan mahdollisuutta käyttää lasereita torjumaan uhkia, kuten laivaston miehittämättömiä ilma -aluksia tai pieniä veneitä.
Laivapohjaiset järjestelmät ilmestyivät ensimmäisenä, koska niillä on helppo pääsy suuritehoiseen virtalähteeseen, kun taas laser-aseiden tehokkuuden lisääminen tekee niistä entistä paremmin maavoimien saatavilla. Tämä näkyy selvimmin Yhdysvaltain armeijan hankkeessa luoda prototyyppi ja ottaa käyttöön ensimmäinen taistelulaserjärjestelmä. Järjestelmät, joiden kapasiteetti on 50 kW, asennetaan neljään Stryker-panssaroituun ajoneuvoon vuonna 2022 tukemaan liikkuvan lyhyen kantaman ilmatorjunnan tehtäviä. miehittämättömiltä ilma -aluksilta, ohjaamattomilta ohjuksilta, tykistö- ja laastitulesta sekä ilmailun helikopterityypeiltä.
"Nyt on aika tuoda suunnattu energia -ase taistelukentälle", sanoi Neil Thurgood, Yhdysvaltain armeijan Hypersonic-, Directed Energy and Space Weapons -toimiston johtaja sopimuksen teon yhteydessä. - Armeija tunnistaa suunnatun energialaserin tarpeen, mikä sisältyy armeijan modernisointisuunnitelmaan. Tämä ei ole enää tutkimus- tai esittelytoimintaa. Tämä on strateginen taistelukyky, ja olemme oikealla tiellä, joka tuo sen suoraan sotilaiden käsiin."
Kuten James huomautti, tällainen kehitys voisi auttaa täyttämään aukon potentiaalisissa taistelukykyissä, etenkin UAV -laitteiden osalta. Kun taistelukentälle ilmestyy suuri määrä droneja, maavoimien on kyettävä käsittelemään uhka. Tällä hetkellä tämä tehtävä ratkaistaan ampumalla käsiaseita ja konekiväärejä hyvin läheltä, vaikka on selvää, että kohdennetun tulin harjoittaminen täällä on erittäin vaikeaa. Kineettinen vaihtoehto olisi maa-ilma-ohjukset. Toisin kuin raketit, droneja on kuitenkin paljon halvempaa valmistaa ja käyttää.
”Taloudelliset edut ovat, että sinun ei ole kannattavaa käyttää ohjuksia droneja vastaan, koska ohjukset loppuvat tällöin hyvin nopeasti. Sinun on pidettävä raketti -arsenaalisi tärkeitä kohteita, kuten lentokoneita tai helikoptereita, varten."
Toinen laserien etu on niiden nopeus.
"Koska" ampumatarvikkeet "liikkuvat valon nopeudella, itse asiassa, jos asetat säteen hetkellisesti kohteeseen, törmäät droneen … vaikka se ylittäisi näköyhteytesi kauhealla nopeudella, kohdista laser vihollisen tasolle - ja kohde on sinun."
Uhasta riippumatta
Yhdysvaltain armeijan suunnatun energiaprojektitoimiston päällikkö Craig Robin on samaa mieltä ja lisää, että laserasejärjestelmät ovat myös herkkiä uhille.
"Useimmat materiaalit eivät kestä korkeita lämpötiloja, jos kohdistat laserin kaivokseen tai droneen, törmäys on kohtalokas."
Kaikki tämä tietysti tarjoaa taloudellisia etuja, mutta samalla laserjärjestelmät voivat vähentää armeijan materiaalin ja teknisen tarjonnan määrää.
"Mitä tulee kineettisiin keinoihin, sinun on tehtävä raketteja, sinun on ylläpidettävä raketteja, sinun on poistettava ne. Tämä ei selvästikään koske voimalla toimivia asejärjestelmiä, toisin sanoen ne vähentävät merkittävästi logistista taakkaa."
Robinin toimisto on osa armeijan nopeiden valmiuksien ja kriittisten teknologioiden toimistoa (RCCTO). Thurgoodin johdolla organisaatio pyrkii sisällyttämään uusia tekniikoita kokeelliseen kehitykseen, joka saattaa saavuttaa sotilaat. Suunnattu energia on tämän toiminnan pääpaino.
M-SHORAD-laseria koskevassa työssä käytettiin edellisen MHHEL-projektin (Multi-Mission High-Energy Laser) kehitystä, joka myös mahdollisti 50 kW: n laserin asentamisen Stryker-koneeseen ja yhden prototyypin valmistamisen vuonna 2021. RCCTO päätti kuitenkin laajentaa hankkeen laajuutta, joten tällä hetkellä on tarkoitus ottaa käyttöön neljä laseria. Yhteistyössä pääurakoitsijan Kord Technologiesin kanssa Raytheon ja Northrop Grumman kilpailevat tästä projektista M-SHORAD-prototyypeillään.
RCCTO on mukana muissa suunnatuissa energiahankkeissa. Pääpaino on suojalla epäsuoralta tulelta, jonka tarjoaa Stryker -ajoneuvoon asennettu asejärjestelmä. Tämä projekti tunnetaan epäsuorana palontorjuntavalmiutena-suurienergialaserina, ja se kehittää edelleen korkean energian laser-taktisten ajoneuvojen esittelyohjelmaa siirtyäkseen 100 kW: n järjestelmästä 300 kW: n laseriin ja toimittamaan se joukkoille vuoteen 2024 mennessä.
Armeija asensi aiemmin 10 kW: n laserin Stryker-koneeseen osana MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser) -hanketta, joka muodosti perustan M-SHORAD-työlle.
Päätös aseiden tehon lisäämisestä perustui onnistuneeseen kehitysprosessiin. Kuten Robin selitti, "Teknologian kypsyyden kannalta teollisuuden investoinnit ovat auttaneet nopeuttamaan koko prosessia ja saavuttamaan hyviä tuloksia."
Kuituoptiikka
Scott Schnorrenberg, Kord Technologies, sanoi, että SSD-lasereista on siirrytty spektrisesti yhdistettyihin kuitulaitteisiin, "jotka ovat merkittävästi tehokkaampia ja kooltaan pienempiä". Hän lisäsi, että suuritehoisten akkujen, sähköntuotannon ja lämmönhallintajärjestelmien ilmeisillä edistysaskeleilla on suuri merkitys, mikä mahdollistaa erittäin tehokkaiden laserjärjestelmien asentamisen suhteellisen pieniin taisteluajoneuvoihin.
Kord keskittyy parhaillaan teknologian kehittämiseen T & K -vaiheessa ja sen käyttöön prototyyppien kehittämisessä ja myöhemmissä tuotantotuotteissa. Schnorrenberg viittasi myös lasereiden logistiikkaetuihin ja huomautti, että "ne on varustettu myös tehokkailla antureilla, jotka tarjoavat lisätietojen keräämistä ja kohdistamista taistelukentällä". Hän uskoo, että järjestelmien käyttöönoton jälkeen M-SHORAD-hanketta ja muita ohjelmia varten laserien soveltamisalan pitäisi laajentua tulevina vuosina.
”Näet, että laserit kehittyvät nopeasti, laajenevat muille alustoille ja laajentavat niiden tehtävien valikoimaa, kuten räjähtävien taistelulaitteiden hävittäminen, vastatoimet tiedustelukapasiteettia vastaan, tarkkuuskohdistus, keskitetty säteilyteho ja nopea tiedonsiirto. Mahdollisten kohteiden laajeneva valikoima auttaa epäilemättä lisäämään perusalustojen valikoimaa, joille laserjärjestelmät asennetaan."
Raytheonin suuritehoisten laserien johtaja Evan Hunt totesi myös, että on mahdollista kohdistaa paikannus laserjärjestelmillä.
”Kun painat painiketta, kun olet tunnistanut dronin uhkana, voit ampua sen heti alas, ja se on niin lyhytikäinen prosessi, että drone alkaa pudota samaan aikaan, kun painiketta painetaan. Tämä on vallankumouksellinen tapa lyödä kohteita verrattuna perinteisiin ampumatarvikkeisiin, jotka saattavat jäädä huomaamatta ja lentää palasiksi eri suuntiin."
"Puhumme uudentyyppisestä tekniikasta, joka mahdollistaa täysin itsenäisesti kohteiden havaitsemisen, seurannan, tunnistamisen ja sitoutumisen tavalla, jota voidaan mahdollisesti käyttää jopa suhteellisen lähellä teollisuus- tai asuinalueita aiheuttamatta suurta tuhoa."
Lennokkien ampuminen alas
Osallistuessaan M-SHORAD-hankkeeseen Raytheon kiinnittää erityistä huomiota pienaseiden droonien torjumiseen tarkoitettujen laseraseiden kehittämiseen, erityisesti "laser-dyyni-bugisen" konseptissaan-tehokas laser yhdistettynä monitahoiseen havaintoon oman suunnittelunsa järjestelmä, joka on asennettu maastoajoneuvoon Polaris MRZR.
Järjestelmää valmistetaan Yhdysvaltain ilmavoimille, ja kolme alustaa on suunniteltu toimitettavaksi vuonna 2020. Saman vuoden lopussa nämä kolme matkaviestintäyksikköä lähetetään ulkomaille operatiivista arviointia varten.
Raytheon ampui alas yli 100 dronea bugistaan lukuisten ilmavoimien ja sotilasesitysten aikana. Ilmavoimat voisivat käyttää järjestelmää useisiin tehtäviin, esimerkiksi auto voitaisiin pysäköidä kiitotien päähän tukkimaan tai tuhoamaan ilmatilaan saapuvat ei -toivotut UAV: t. Hunt totesi:
”Laserit ovat todella osoittautuneet tarkimmaksi ja tehokkaimmaksi keinoksi lyödä droneja suoraan. Ominaisuuksien "taikayhdistelmän" avulla voit hiljaa ja huomaamattomasti poistaa useita droneja käytöstä kerralla erittäin tarkasti ja edullisesti, joten ne eivät ole yhtä tuhoisia kuin kineettiset aseet."
Ennen kuin laseraseita otetaan käyttöön suuria määriä, on ratkaistava useita kiireellisiä tehtäviä. Robin totesi, että laser itsessään on yksi aseasennuksen kolmesta tärkeästä osasta yhdessä säteenohjaimen kanssa, joka ohjaa säteen tarkasti uhkaan ja seuraa sitä, sekä osajärjestelmän energian tuottamiseksi ja hallitsemiseksi. Jälkimmäisen osajärjestelmän tulisi olla riittävän kompakti asennettavaksi ajoneuvoihin, vaikka tässä tapauksessa voidaan hyödyntää autoteollisuuden kehitystä, erityisesti akkujärjestelmien kehittämistä, mikä on osaltaan edistänyt sähköajoneuvojen nopeaa kehitystä. "Haluat ajaa sähköautollasi samalla nopeudella pitkän ajan, mikä on hyvin samanlaista kuin haluat laserin toimivan", jatkoi Hunt. "Tämän tekniikan ja laserien vaatimukset ovat samankaltaisia ja päällekkäisiä."
Jamesin mukaan virtalähdejärjestelmien koon pienentäminen on rajoittava tekijä. Hän odottaa Yhdysvaltain armeijan ja sen kumppaneiden kohtaavan haasteet sijoittaa tällaiset laitteet Strykeriin. Lisäksi hän totesi, että kaikki M-SHORAD-järjestelmän kohteet eivät ole samat ja on kysyttävää, millaista vahinkoa vaaditaan erityyppisille alustoille.
"Jos nämä ovat vain lennokkeja, joita metsästät, niin se kaventaa kohteiden valikoimaa siinä mielessä, vähentää materiaalivalikoimaa, josta ne on tehty. Jos kyseessä on erittäin suuri drone, saattaa olla syytä käyttää maa-ilma-ohjusta."
Toisaalta Jamesin mukaan etäisyys on tärkein huomioon otettava tekijä: mitä enemmän haluat vahingoittaa, sitä enemmän virtaa tarvitaan. Hän huomasi, että ilmakehä on täynnä erilaisia hiukkasia, jotka hajottavat valoa, eli sataprosenttista valonläpäisyä ei koskaan tapahdu. Yhden kilometrin etäisyydellä ilmakehä voi olla 85% läpäisevä, eli 15% valosta ei saavuta tavoitetta. Yli 5 km: n etäisyydellä häviöt voivat olla 50%, "eli puolet fotoneista katoaa yksinkertaisesti, lasersäde menettää voimansa eikä saavuta tavoitetta".
Opi taistelemaan
"Suurin haaste sotilaskäyttäjille on koulutus laajentuvien tavoitteiden käsittelyssä", sanoi Northrop Grummanin läheisen ilmatorjunnan johtaja Chris Frye, vaikka hän totesi, että he ovat siirtymässä pois kokeellisista tekniikan esittelyistä ja siirtymässä todelliseen hyväksikäyttöön. "Sallii ottaa käyttöön, mukauttaa ja parantaa tekniikkaa." M-SHORAD-projektin lisäksi Northrop Grumman on työskennellyt Yhdysvaltain armeijan kanssa useissa muissa suunnatuissa energiaohjelmissa sekä laivaston T & K-toimiston, DARPAn, ilmavoimien laboratorion ja muiden asiakkaiden kanssa.
"Painopiste on monimutkaisten perusjärjestelmien rakentamisessa", Fry lisäsi.”Kyse ei ole vain laserista, vaan koko järjestelmästä: tutka, komento- ja ohjausjärjestelmä, verkko, alusta, tuotanto ja tehonsäätö. Kaikkien näiden komponenttien maksimaalinen tehokkuus ja niiden toiminta yhdessä ovat tärkeitä järjestelmän potentiaalin maksimoimiseksi.”
Northrop Grumman sanoi, että vaikka järjestelmien paino, koko ja virrankulutus ovat vähentyneet merkittävästi viimeisen vuosikymmenen aikana, he odottavat nopeuttavansa tätä prosessia tulevina vuosina. Myös laserjärjestelmien kyky seurata uhkia ja "pitää fotonit kohteessa niin kauan kuin on tarpeen halutun vaikutuksen aikaansaamiseksi" on lisääntynyt merkittävästi.
Luominen
Schnorrenberg sanoi, että suurin haaste tällä hetkellä ovat tuotantorajoitukset. Tähän mennessä kehitettyjen laserjärjestelmien rajallisen määrän vuoksi tuotantopohja on kehittymätön, eli tärkeimmät komponentit on vielä viimeisteltävä suuren volyymin tuotantoskenaarioissa.
"Yhdysvaltain hallitus investoi tuotantolaitoksiin tämän ongelman ratkaisemiseksi", hän lisäsi. "Viime kädessä teollisuus tarjoaa lopulta toimeenpanomekanismit tämän tukikohdan kehittämiseksi."
Tämä on avain Yhdysvaltain armeijan M-SHORAD-ohjelman tavoitteiden asettamiseen. Sopimusilmoituksessa todettiin, että Northrop Grummanin ja Raytheonin valinta "edistää kilpailua ja edistää suunnattujen energiajärjestelmien teollista perustaa".
James toivoo, että laser kehittyy sodan aseena omalla tavallaan tulevina vuosina. Vaikka hän epäilee, että laserit toimivat täysin erillisinä järjestelminä, hän uskoo, että niistä tulee varmasti merkittävä lisä muihin aseisiin. On epätodennäköistä, että esimerkiksi ilmatorjuntajärjestelmät koostuvat pelkästään lasereista, mutta niistä tulee osa laajempaa järjestelmää, joka sisältää ohjuksia. Lisäksi taistellakseen kohteita erittäin lyhyillä etäisyyksillä armeija todennäköisesti haluaa jättää erillisen sotilaan.
"Ehkä laserit ovat ikuisesti osa ydinjärjestelmää."
"Jotta laserista tulisi todella tehokkaita ja hyödyllisempiä Yhdysvaltain armeijalle, niiden kustannusten on alennettava", Robin sanoi. Kapealla markkina -alueella syntyvällä tekniikalla on kuitenkin ajan myötä näkyvämpi rooli.
"Kun prototyyppien ja esittelykokeiden määrä kasvaa - ei vain armeijassa, vaan myös muissa asevoimissa - näemme pian näiden markkinoiden laajentumisen ja laserasejärjestelmien kustannusten laskun."
