Rheinmetallin 20 kW: n laser Boxer 8x8 -laitteella esiteltiin DSEI 2015 -tapahtumassa
Tekninen kehitys on nyt saavuttanut virstanpylvään, kun ajoneuvoon asennetut laserasejärjestelmät ovat tulleet todellisuudeksi. Katsotaanpa, kuinka nämä taistelunparannusjärjestelmät kehittyvät
Ajoneuvoihin asennetut aseet ovat edullisia taistelun tehostamistyökaluja, joita käyttävät sekä tavalliset armeijat että epäsäännölliset "epäsymmetriset" kokoonpanot, jotka osallistuvat lähes kaikkiin maailman konflikteihin.
Viime aikoihin asti aseiden asentaminen taisteluajoneuvoihin rajoittui konekivääreihin ja eri muotoisiin tykistöjärjestelmiin. Tilanne alkoi kuitenkin muuttua, kun tulivat laserjärjestelmät tai suunnatut energiajärjestelmät, joilla oli riittävä teho polttaa ilmaan pieniä lentokoneita ja ammuksia.
Suurikokoisten energian varastointiyksiköiden sijoittaminen tällaisiin järjestelmiin on aina ollut vakava ongelma, mutta viimeaikainen kehitys on osaltaan vähentänyt lasereita sellaiseen kokoon, että ne voidaan asentaa jopa suureen jeeppiin.
Tekninen vallankumous
1990-luvulla tapahtui kuituoptisen viestinnän tekninen vallankumous, joka nopeutti suuritehoisten puolijohdelaserien kehittämistä, ja kymmenen vuotta myöhemmin niitä käytettiin teollisessa prosessissa, kuten tuotemerkissä, leikkauksessa, hitsauksessa ja sulatuksessa.
Nämä laserit olivat erittäin tehokkaita lähietäisyydeltä, mutta oli ajan kysymys, että teollisuus löysi tavan skaalata tätä tekniikkaa ja luoda futuristisia aseita, jotka voisivat leikata ja sulattaa kohteita useiden satojen tai jopa tuhansien metrien etäisyydeltä.
Amerikkalainen puolustusjätti Lockheed Martin teki juuri tämän. Puolijohdeteollisuuden, aurinkokennojen ja autojen hitsauksen uuden teknologian pohjalta yhtiö on kehittänyt sotilaslaserlaitteen, joka on satoja kertoja tehokkaampi kuin kaupalliset edeltäjänsä.
Tämän yrityksen vanhempi tutkija Robert Afzal sanoo:”Tällä alalla on käynnissä todellinen vallankumous, jonka on valmistellut monivuotinen jättimäinen tutkijoiden työ. Uskomme, että lasertekniikka on vihdoin valmis siinä mielessä, että pystymme nyt luomaan riittävän tehokkaan ja riittävän pienen laserin, joka mahtuu taktisiin ajoneuvoihin.”
”Aiemmat laserit olivat yksinkertaisesti liian suuria - ne olivat kokonaisia asemia. Mutta korkean hyötysuhteen kuitulasertekniikan ja korkealaatuisen keilan myötä meillä on vihdoin viimeinen palapeli, joka sopii näihin koneisiin."
Siviiliteollisuus käytti usean kilowatin luokan lasereita, mutta Afzal totesi, että sotilaslaserien tehon tulisi olla 10-100 kW.
"Olemme kehittäneet tekniikkaa, jonka avulla voimme skaalata kuitulaserien tehoa, ei vain rakentamalla suurempaa kuitulaseria, vaan yhdistämällä useita kilowattiluokan moduuleja armeijan tarvitseman tehon saavuttamiseksi."
Hän sanoi, että laser perustuu säteen yhdistämiseen, prosessiin, joka yhdistää useita lasermoduuleja yhdeksi suuritehoiseksi ja korkealaatuiseksi sädeksi, joka tuottaa enemmän tehokkuutta ja tappavuutta kuin muutama yksittäinen 10 kW: n laser.
Valkoinen kollimoitu palkki
Hän selitti prosessin, jossa valonsäde kulkee prisman läpi ja taittuu useiksi värillisiksi virroiksi, ja hän selitti:”Jos sinulla on useita lasersäteitä, joista jokaisella on hieman eri väri, jotka tulevat tähän prismaan täsmälleen oikeassa kulmassa, ne kaikki tulevat ulos tämän prisman päälle ja muodostaa ns. valkoisen kollimoidun säteen."
"Tämä on lähinnä se, mitä teemme, mutta prisman sijasta käytämme toista optista elementtiä, nimeltään diffraktiohilan, joka suorittaa saman tehtävän. Toisin sanoen rakennamme suuritehoisia lasermoduuleja, kumpikin hieman eri aallonpituudella, yhdistämme ne sitten heijastamalla diffraktiohilan, ja tuotoksessa saamme yhden suuritehoisen lasersäteen."
Afzal sanoi, että itse asiassa tällainen ratkaisu on televiestintäalan aallonpituusjakoinen multipleksointitekniikka yhdistettynä teollisuustuotannon suuritehoisiin kuitulasereihin.
"Kuitulaser on tehokkain ja tehokkain koskaan kehitetty laser", hän sanoi. -Eli puhumme yli 30%: n täydestä sähköhyötysuhteesta, josta ei edes unelmoitu 10–15 vuotta sitten, kun hyötysuhde oli 15–18%. Tällä on paljon tekemistä virran ja jäähdytyksen kanssa, joten nämä järjestelmät voivat nyt pienentyä. Laseria ei skaalata nyt rakentamalla suurta laseria, vaan lisäämällä uusia moduuleja."
Yhdysvaltain armeija värväsi äskettäin Lockheed Martinin luomaan ATHENA (Advanced Test High Energy Asset) -asennukseen perustuvan suuritehoisen laserasejärjestelmän, joka voidaan asentaa johonkin yhtiön kevyisiin taktisiin ajoneuvoihin.
Viime vuoden testien aikana 30 kW: n kuitulaserprototyyppi sammutti onnistuneesti pienen kuorma -auton moottorin ja poltti säleikön sekunneissa mailin päässä. Todellisten käyttöolosuhteiden simuloimiseksi testin aikana noukin asennettiin lavalle moottorin käydessä ja vaihteella.
Uusi sukupolvi
Lokakuussa 2015 Lockheed ilmoitti aloittaneensa uuden sukupolven suuritehoisten modulaaristen laserien tuotannon, joista ensimmäinen, jonka kapasiteetti on 60 kW, asennetaan Yhdysvaltain armeijan taktiseen ajoneuvoon.
Afzal sanoi, että armeija haluaa käyttää ajoneuvoon asennettua laseria ilmatorjuntaoperaatioihin, ohjusten torjuntaan, tykistökuoriin ja laastiampumatarvikkeisiin sekä UAV-koneisiin. "Tarkastelemme taktista puolustustasoa pikemminkin kuin ohjuspuolustusta strategisessa mielessä."
Lockheedin mukaan modulaarinen ratkaisu mahdollistaa virran säätämisen tietyn tehtävän ja uhan tarpeiden mukaan. Armeijalla on mahdollisuus lisätä moduuleja ja lisätä tehoa 60 kW: sta 120 kW: iin.
Afzal jatkoi:”Arkkitehtuuri skaalautuu tarpeidesi mukaan: haluatko 30 kW, 50 kW vai 100 kW? Se on kuin palvelinmoduulit palvelintelineessä. Uskomme, että tämä on joustava arkkitehtuuri - sopii paremmin täysimittaiseen tuotantoon. Sen avulla sinulla on moduuli, jonka voit luoda uudelleen ja uudelleen, jolloin voit muokata järjestelmää mieleiseksesi."
”Järjestelmä mukautuu mihin tahansa ajoneuvoon, jota haluat käyttää tänään, ja siksi tämä tekniikka on niin vaikuttava, koska se mahdollistaa arkkitehtuurin joustavuuden mukautua eri ajoneuvoihin muuttamatta paljon sitä, mitä päätät hankkia. Tämä mahdollistaa sellaisen järjestelmän hankkimisen, joka tukee esimerkiksi taistelubrigadeja ja kehittyneitä operatiivisia tukikohtia."
Järjestelmä käyttää kaupallisia kuitulasereita, jotka on koottu erittäin toistettaviin moduuleihin, mikä tekee siitä erittäin edullisen. Useiden kuitulasermoduulien käyttö pienentää myös pienten toimintahäiriöiden todennäköisyyttä sekä ylläpidon ja korjauksen kustannuksia ja laajuutta.
Kun kysyttiin, milloin taktiseen ajoneuvoon asennettu taistelulaser saattaa ilmestyä taistelukentälle, Afzal ehdotti likimääräistä aikataulua:”Suunnittelemme laserimme toimittamista vuoden 2016 lopussa. Sen jälkeen armeija tekee tehtävänsä jonkin aikaa, ja sitten näemme."
Laserin vetovoima
Taktisesti suunnatuilla energia -aseilla on useita ominaisuuksia, jotka tekevät niistä erittäin houkuttelevia nykyaikaisille sotilasvoimille, mukaan lukien "ammusten" alhaiset kustannukset ja niiden nopeus, tarkkuus ja helppokäyttöisyys.
"Ensinnäkin nämä ovat erittäin tarkkoja aseita, joilla on mahdollisesti erittäin alhaiset sivuvahingot, mikä on tärkeää", Afzal lisäsi. "Valon nopeuden avulla voit säteillä kohteen välittömästi, ja siksi voit osua erittäin ohjattaviin kohteisiin, eli voit pitää säteen kohde, jota kineettiset ammukset eivät joskus pysty käsittelemään."
Ehkä tärkein etu on yhden tehokkaan "laukauksen" alhainen hinta.
"Tässä vaiheessa et halua käyttää kalliita ja tehokkaita puolustavia kineettisiä aseita halpoihin useisiin uhkiin", Afzal jatkoi. - Pidämme laseraseita kineettisten järjestelmien lisäyksenä. Oletamme, että käytät laserjärjestelmää monia pienitehoisia matalan intensiteetin uhkia vastaan, jättäen kineettisen lehden hyökkääviin monimutkaisiin, panssaroituihin, pitkän kantaman uhkiin."
Afzal ehdottaa, että laserase voidaan käyttää taistelutilassa operatiivisen ohjauksen anturiverkossa, mikä antaa sille alkuperäisen kohteen.
”Ensinnäkin tietyn järjestelmän on ilmoitettava uhan esiintymisestä, ja sitten komento -ohjaaja päättää, mitä vastatoimia käytetään, määrittää kohteen, heittää laserin ja lukitsee kohteen tutkatietojen mukaan, minkä jälkeen käyttäjä, joka näkee kohteen monitorista, päättää tuodaanko laser toimintaan”.
”Tällä alueella on kertynyt monia ongelmia, koska armeija kaikkialla maailmassa on jo fantasioinut laseraseista itselleen vuosikymmeniä sitten, ja kysymys on, miksi meillä ei ole niitä tänään. Luulen, että suurin syy on se, että meillä ei ollut tekniikkaa luoda riittävän pieniä ja riittävän tehokkaita laseraseaseosia, jotta ne voitaisiin sijoittaa taktisiin ajoneuvoihin.”
Viimeiset vaiheet
Samaan aikaan Boeing on myös työskennellyt useita vuosia Yhdysvaltain armeijan High Energy Laser Mobile Demonstrator (HEL MD) -laitteen parissa, joka on tällä hetkellä kehitysvaiheessa. Kuorma-auton runkoon asennettu laser ohjaa suuritehoisen säteen uhkille, joita armeija todennäköisesti käsittelee. Tämä järjestelmä on toistaiseksi saavuttanut sellaisen tarkkuuden, että se voi tuhota droonien antureita, kuten osoitettiin 10 kW: n laser -esittelyssä White Sands Proving Groundissa vuonna 2013 ja uudelleen Eglin AFB: ssä vuonna 2014.
Sotilaallisten eritelmien mukaan koko HEL MD -järjestelmä koostuu suuritehoisesta tehokkaasta laserista ja raskaisista osajärjestelmistä, jotka asennetaan sotilasajoneuvoon. Järjestelmä pystyy yhdessä muiden tuhoamiskeinojen kanssa suojaamaan tiettyjä vyöhykkeitä, olivatpa ne sitten tukikohtia, laivastotiloja, lentotukikohtia ja muita rakenteita.
Boeing kehittää useita järjestelmiä integroitavaksi lopulliseen prototyyppiin, joka asennetaan muunnettuun raskaan laajennetun liikkuvuuden taktiseen kuorma -autoon (HEMTT).
Näihin osajärjestelmiin kuuluu laser; säteen ohjaus; virtalähde; lämmönvaihdon ohjausjärjestelmä ja taistelujärjestelmä.
Yhdysvaltain armeijan avaruuspuolustuskomento kehittää HEL MD: tä vaiheittain. Laser-, virtalähde- ja lämmönvaihtojärjestelmää parannetaan seuraavien vuosien aikana, ja tavoitteena on lisätä osajärjestelmien tehoa ja teknologista kehitystä.
Tekniikan kehittyessä komponenttien modulaarinen luonne mahdollistaa tehokkaampien laserien käyttöönoton, jotka on integroitu parannettuihin kohdistus- ja seurantaominaisuuksiin.
Koko sykli
Boeingin mukaan HEL MD -palkkiohjain tarjoaa kattavan kattavuuden, kun se pyörii 360 ° ja nostetaan ajoneuvon katon yläpuolelle horisontin yli olevien kohteiden vangitsemiseksi. Lämmönsiirto- ja virtalähdejärjestelmät yksinkertaistavat kohteiden jatkuvaa tuhoamista.
Koko järjestelmä toimii dieselpolttoaineella; toisin sanoen kaikki mitä tarvitaan aseen "ampumatarvikkeiden" täydentämiseen, on nopea tankkaus. HEL MD -järjestelmän litiumioniakut ladataan 60 kW: n dieselgeneraattorilla, joten niin kauan kuin armeijalla on polttoainetta, se voi toimia loputtomiin.
Auton kuljettaja ja laitoksen käyttäjä ohjaavat järjestelmää kannettavan tietokoneen ja Xbox-tyyppisen digisovittimen avulla. Nykyinen demomalli käyttää 10 kW: n luokan laseria. Lähitulevaisuudessa laser asennetaan kuitenkin 50 kW: n luokkaan, ja kahden vuoden kuluttua sen teho nousee 100 kW: iin.
Boeing kehitti aiemmin pienemmän laserlaitteiston amerikkalaiselle armeijalle ja asensi sen panssaroituun autoon AN / TWQ-1 Avenger, nimeltään Boeing Laser Avenger. 1 kW: n puolijohdelaseria käytetään torjumaan UAV-laitteita ja neutraloimaan improvisoituja räjähteitä. Järjestelmä toimii näin: se on suunnattu IED-räjähdykseen tai räjähtämättömiin taistelulaitteisiin tien reunassa ja lasersäteen teho kasvaa asteittain, kunnes räjähde palaa pienitehoisen räjähdyksen aikana. Vuoden 2009 testien aikana Laser Avenger -järjestelmä tuhosi onnistuneesti 50 tällaista laitetta, samanlaisia kuin Irakissa ja Afganistanissa. Lisäksi suoritettiin toinen esittely tämän järjestelmän toiminnasta, jonka aikana se tuhosi useita pieniä droneja.
Boeing Laser Avenger
Kolmen vuoden suunnitelma
Saksalaisen puolustusyhtiö Rheinmetallin mukaan se tarjoaa kolmen vuoden kuluttua markkinoille oman suuritehoisen suuritehoisen laserin (HEL), joka asennetaan ajoneuvoon.
Sveitsissä vuonna 2013 tehtyjen testisarjojen jälkeen yhtiö työskenteli säteenmuodostusmoduulien ohjelmistokykyjen ja itse laserin teknologian laajentamisen jälkeen, minkä jälkeen se ennusti, että sen laserjärjestelmä torjuu maata ja maata ilmapuolustus voi olla jo valmiina vuonna 2018.
Kolme konetta valittiin toimimaan liikkuvina HEL -alustoina. Boxer-panssaroidun ajoneuvon ohella ominaisuuksiltaan esiteltiin modifioitu panssaroitu M113-kuljettaja 1 kW: n laserilla (Mobile HEL Effector Track V) ja Tatra 8x8 -kuorma-auto, jossa oli kaksi 10 kW: n laseria (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Kaikki kolme laserlavaa
GTK Boxer -panssariajoneuvoon asennettu 20 kW: n laser erottuu HEL -johtomoduulista, jonka etu on modulaarinen rakenne. Rheinmetall sanoo, että Boxerilla ei ole vielä ollut yli 20 kW: n tehoa tuottavaa laseria, vaikka useiden laserien yhdistäminen säteen kohdistustekniikalla voisi lisätä sen kokonaistehoa. Lisäksi useita Boxer HEL -yksiköitä voidaan yhdistää, jolloin saadaan järjestelmä, jonka tehollinen teho on yli 100 kW.
Vuonna 2013 tehdyissä demotesteissä Boxer -ajoneuvon miehistö vahvisti HEL -laser -asennuksen kyvyt ja poisti noutoajoneuvoon asennetun raskaan konekiväärin vaarantamatta itse konekivääriä (kuva alla). Lisäksi yhdessä Skyguard-tutka-aseman kanssa asennettu Tatra Mobile Effector Wheel XX -kuorma-autoon on osoittanut kaikki helikopterityyppisen UAV: n neutraloinnin vaiheet.
Helikopterikenttien neutralointi suoritettiin SkyGuard -tutkan avulla, joka havaitsi ja tunnisti kohteen. Lisäksi HEL Boxer -asennus vastaanotti häneltä tietoja, seurasi karkeasti ja tarkasti ja otti sitten kohteen tuhottavaksi.
Boeingin HEL MD -laserjärjestelmä on sopimuksen kanssa Yhdysvaltain raketti- ja avaruuspuolustuskomennon kanssa
Meritutkimus
Yhdysvaltain laivaston tutkimus- ja kehityshallinto (ONR) testaa omaa ajoneuvoon asennettua SSD-taistelulaseria, joka on nimetty GAD-pohjaiseksi ilmapuolustukseksi suunnatuksi energiaksi liikkeellä (GBAD OTM). Itse asiassa järjestelmä on suuritehoinen laser, joka on asennettu taktiseen ajoneuvoon ja suunniteltu suojaamaan retkikuntajoukkoja vihollisen ilma-aluksilta.
Koska miehittämättömät ilmajärjestelmät lisääntyvät, Yhdysvaltain merijalkaväki ehdottaa, että taisteluyksiköt joutuvat yhä enemmän puolustamaan vastustajia, jotka suorittavat valvontaa ja tiedustelua ilmasta.
GBAD OTM -järjestelmä on suunniteltu asennettavaksi kevyisiin taktisiin ajoneuvoihin, kuten HMMWV ja JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). ONR: n mukaan GBAD OTM -ohjelman tavoitteena on luoda vaihtoehto perinteisille järjestelmille, jotka voivat estää merijalkaväen vihollisen tiedustelusta ja hyökkäyksistä. GBR OTM -järjestelmän komponentit, mukaan lukien laser, säteen kohdistuslaite, akut, tutka, jäähdytys- ja ohjausjärjestelmä, ovat yhdessä ONR: n, laivaston Dahlgren -pintaseurankehityskeskuksen ja useiden teollisuusyritysten kehittämiä.
Ohjelman tavoitteena on yhdistää kaikki nämä komponentit yhdeksi kokonaisuudeksi, joka on riittävän pieni asennettavaksi kevyisiin taktisiin panssaroituihin ajoneuvoihin, mutta riittävän tehokas selviytymään suunnitelluista uhista.
Laaja sovellus
Washingtonissa järjestetyn Sea-Air-Space 2015 -konferenssin aikana ONR: n joukkojen suojeluohjelmien johtaja Lee Mastroiani selitti keskustelussa toimittajien kanssa, että laserit voivat tehokkaasti tuhota uhkat koko ilmapuolustuksen, mukaan lukien ohjuksia, tykinkuulia, laasti -ammuksia, UAV -laitteita, kuljetusvälineitä ja IED -laitteita. "Ensinnäkin GBAD-järjestelmä on suunniteltu torjumaan pienikokoisia UAV-laitteita, jotka muodostavat uhan taistelulaitteillemme."
”GBAD OTM -järjestelmä koostuu kolmesta pääkomponentista: 3-akselinen tutkanseuranta-asema, joka tunnistaa uhan; komento- ja valvontayksikkö, joka tunnistaa ja päättää miten neutralisoida uhka, jos käytetään ohjuksia tai tykistöaseita; ja varsinainen alusta laserilla."
Mastroiani totesi, että GBAD-ohjelman tapauksessa painopiste on suuritehoisen laserin kehittämisessä kevyeen taisteluajoneuvoon asennettujen UAV-laitteiden tuhoamiseen.
”Tällaisen päätöksen puolesta on merkittävä argumentti, jonka mukaan tällaiset uhat ovat edullisia, eli kalliiden ohjusten käyttö tässä tapauksessa ei sovi näkemykseemme ongelmasta. Siksi käyttämällä pennin per pulssi maksavaa laseria voit taistella turvallisesti halpoja uhkia vastaan halvalla asejärjestelmällä. Yleensä ohjelman ydin on taistella tällaisia kohteita vastaan myös liikkeellä, jotta voidaan tukea merijalkaväen taistelutoimintaa."
Mastroianin mukaan ONR käytti useita komponentteja LaWS (Laser Weapon System) -esittelylaitteistosta, jonka Yhdysvaltain laivastot asensivat Ponce -alukselle Persianlahdelle.
"Käytämme ennustettavan välttämisen periaatetta, joitakin keskeisiä tekniikoita ja ohjelmistoja, mutta on myös monia muita ongelmia", lisäsi Mastroiani. - Mitä tulee USS Ponce -alukseen, siellä on paljon tilaa ja kaikkea muuta, kun taas minulla on monia ongelmia painon, koon ja virrankulutusominaisuuksien suhteen, kun järjestelmä on asennettava kevyeen taktiseen ajoneuvoon. Minulla on säteenohjauslaite, virtalähde, jäähdytysjärjestelmät, opastus ja kohteen nimeäminen, ja tämän kaiken pitäisi toimia yhdessä ja ilman "pistokkeita", joten monet eri ongelmat on ratkaistava tässä erillisessä projektissa."
ONR: n mukaan joitain järjestelmän komponentteja käytettiin testeissä erikokoisten droneiden havaitsemiseen ja seurantaan, ja koko järjestelmä testattiin 10 kW: n laserilla, joka on väliratkaisu siirryttäessä 30 kW: n laseriin. On suunniteltu, että 30 kW: n järjestelmän kenttäkokeet suoritetaan vuonna 2016, jolloin ohjelmassa aloitetaan kattavat testit, joiden tarkoituksena on siirtyä yksinkertaisesta havaitsemisesta ja seurannasta kevyiden sotilasajoneuvojen polttamiseen.
