Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema

Sadržaj:

Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema
Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema

Video: Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema

Video: Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema
Video: Mission über den Wolken (Spionage, Lockheed SR -71 BLACKBIRD, Gun camera, Originalaufnahmen, Spying) 2024, Marš
Anonim
Image
Image

Kad je američko ministarstvo obrane u svibnju ove godine odlučilo poslati diviziju Patriot na Bliski istok kako bi se suprotstavilo povećanoj prijetnji Irana, rasporedilo je osoblje koje je već bilo previše iscrpljeno periodičnim rotacijama.

"Što se tiče snaga protivraketne odbrane, mi smo se na Bliskom istoku redovno suočavali s ovim problemom mnogo prije raspoređivanja", rekao je tadašnji zamjenik ministra, ističući da su jedinice Patriota imale dužnost prema mirovanju manji od 1: 1 u maju. Početkom godine ukupni omjer borbene dužnosti i odmora iznosio je oko 1: 1, 4, dok je komanda postavila cilj da postigne omjer 1: 3.

Dok američka vojska traži načine da smanji broj kontinuiranih rotacija u dvije smjene i poveća nivo borbene gotovosti, jednako hitno pitanje je na dnevnom redu kako će buduća kombinacija kinetičkog i nekinetičkog oružja utjecati na njegovu borbu potrebe.

„Ako se morate boriti sa gotovo jednakim protivnikom, Patriot će biti efikasan, ali može li na kraju oslabiti ili neutralizirati prijetnju? Možda ne. Stoga ćete s vremenom vidjeti nove sposobnosti koje će biti uvedene u naš arsenal protivraketne odbrane,”

- rekao je on, dodajući da bi buduća velika ulaganja u razvoj oružja s usmjerenom energijom mogla promijeniti taktički model vojske.

"U suprotnom ćete nastaviti akumulirati Patriot baterije pokušavajući se boriti sa sve većim brojem prijetnji."

Pentagon već decenijama lovi tehnologije usmjerene energije i često se činilo da je ptica već u kavezu. Mnoge američke vojske vjeruju da se danas stanje stvari radikalno promijenilo, a nedavni napredak u ovoj oblasti daje oružanim snagama zemlje nadu u rano raspoređivanje pravih sistema naoružanja za različite borbene misije.

Iako je Pentagon naizgled optimističan u pogledu implementacije usmjerenih energetskih sistema u bliskoj budućnosti, posebno lasera velike snage, postoje mnoga neriješena pitanja. Od razlika u taktičkim i strateškim sposobnostima do pitanja koja se odnose na skalabilnost ili skalabilnost lasera i finansiranje konkurentnih projekata, vojska ima mnogo toga za prevladati.

Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema
Na pragu. Amerikanci su spremni za implementaciju usmjerenih energetskih sistema

Menjanje potreba

Prošlo je gotovo šest desetljeća od uvođenja lasera, a većinu tog vremena Ministarstvo obrane traži načine za razvoj ove tehnologije s ciljem stvaranja oružja sljedeće generacije. Za snage protuzračne obrane takvi sustavi obećavaju nižu cijenu po porazu i, istovremeno, smanjenje potrošnje municije. Na primjer, ako Kina lansira mnogo jeftinih projektila na američki brod, tada bi se u teoriji mogao upotrijebiti snažan laser za njihovo ciljanje i uništavanje.

Dr Robert Afzal, vodeći stručnjak za lasersku tehnologiju u Lockheed Martinu, vjeruje da su do sada dva faktora spriječavala implementaciju laserske tehnologije: početni naglasak Ministarstva obrane na razvoju strateškog naoružanja i njegovoj nerazvijenosti.

Vojska je u prošlosti dodjeljivala sredstva za usmjerena energetska istraživanja na projektima poput sada zatvorenog programa zračnih lasera YAL-1, koji zajedno vode američko ratno zrakoplovstvo i Agencija za protivraketnu odbranu. Kao dio ove inicijative, na modificiranom avionu Boeing 747-400F instaliran je hemijski laser za presretanje balističkih projektila tokom faze ubrzanja.

"U to vrijeme naglasak je uvijek bio na strateškom sukobu, koji je zahtijevao vrlo velike i vrlo moćne laserske sisteme." Danas je širenje bespilotnih letjelica i malih čamaca doprinijelo djelomičnom preusmjeravanju kratkoročnog naglaska Pentagona na taktičke sisteme. To pomaže vojsci da postupno poveća sisteme naoružanja s ciljem suočavanja s novim prijetnjama.

U aprilu 2019. godine održana je rasprava na Institutu Brookings u Washingtonu o ovom pitanju. "Imam malu viziju kratkoročnih i srednjoročnih izgleda za usmjerenu energiju,"

- napomenuo je viši istraživač instituta.

“Očigledno, usmjerena energija može nam pomoći u vrlo, vrlo specifičnom taktičkom okruženju. Ideja o stvaranju dovoljno velikog lasera koji bi osigurao teritorijalni sistem protivraketne obrane prilično je nerealna, dok je zaštita određenog vozila s aktivnim sustavom malo realnija."

Tadašnji sekretar američke vojske primijetio je da je napredak u usmjerenoj energiji "dalji nego što možete zamisliti", a odluka vojske da ponovo uspostavi manevarski sustav protuzračne obrane za svoje teške jedinice omogućuje razmještanje novog laserskog naoružanja.

“Na osnovu postojećih i novih prijetnji, ovo je za nas zaista velika stvar. Što se tiče napredovanja tehnologije, blizu smo posjedovanja sistema koji se može instalirati i koji može obarati bespilotne letjelice, male avione i slične objekte."

Image
Image

Tehnološke barijere

Za stvaranje laserskih sistema velike snage sposobnih za obaranje bespilotnih letjelica potrebne su tehnologije najšireg spektra. Osim osnovne platforme, radar se koristi za otkrivanje zračnih prijetnji i različiti senzori za zaključavanje cilja. Zatim se cilj prati, određuje ciljna točka, laser se aktivira i zadržava snop u ovoj točki sve dok bespilotna letjelica ne pretrpi neprihvatljiva oštećenja.

Tokom desetljeća, istraživači koji su razvijali ove lasere uspjeli su testirati brojne koncepte, uključujući velika ulaganja u hemijsko oružje, prije nego što su fokus preusmjerili na lasere za povećanje vlakana.

"Prednost lasera sa vlaknima je u tome što ih možete ugraditi u mnogo manju veličinu,"

- rekao je tokom sastanka s novinarima direktor Ureda DARPA (Agencija za napredne odbrambene projekte).

Na primjer, YAL-1 ABL sistem je koristio visokoenergetski hemijski laser kiseonik-jod i, iako je uspješno presreo testni cilj 2010. godine, njegov razvoj je prestao nakon skoro 15 godina finansiranja. Tada je tadašnji ministar odbrane Robert Gates javno doveo u pitanje operativnu spremnost ABL -a i kritikovao njegov efektivni domet.

Jedan od nedostataka hemijskih lasera je to što laser prestaje da radi kada se konzumiraju hemikalije. “U ovom slučaju imate ograničenu trgovinu, a cilj je uvijek bio stvoriti laser koji radi na električnu energiju. Uostalom, sve dok imate mogućnost stvaranja električne energije na svojoj platformi, bilo putem ugrađenog generatora ili baterije, vaš laser će raditi”, rekao je Afzal.

Posljednjih godina, Ministarstvo obrane povećalo je ulaganja u razvoj lasera od električnih vlakana, ali se suočilo i sa ozbiljnim izazovima, posebno u razvoj lasera sa smanjenom težinom, veličinom i karakteristikama potrošnje energije.

U prošlosti, svaki put kad su programeri pokušali povećati snagu lasera s vlaknima do nivoa potrebnog za borbene misije, gradili su lasere velikih dimenzija, što je posebno stvaralo probleme s prekomjernom proizvodnjom topline. Kada laserski sistem generira snop, stvara se i toplina, a ako sustav nije u mogućnosti odvratiti ga od instalacije, tada se laser počinje pregrijavati i kvaliteta snopa se pogoršava, što znači da se snop ne može fokusirati na cilj i efikasnost lasera se smanjuje.

Kako vojska nastoji povećati snagu električnih lasera, dok ograničava povećanje težine, veličine i karakteristika potrošnje energije sistema, efikasnost dolazi do izražaja; što je veća električna efikasnost, manje energije je potrebno za rad i hlađenje sistema.

Glasnogovornik američke vojske koji radi na laserima velike snage rekao je da, iako generatori obično mogu napajati sisteme od 10 kW bez problema, problemi počinju kada se poveća snaga laserskih sistema. "Kada se snaga borbenog lasera poveća na 50 kW ili više, već se moraju koristiti jedinstveni izvori energije, na primjer, baterije i slični sistemi."

Na primjer, ako uzmete laserski sistem od 100 kW, koji ima efikasnost od oko 30%, tada će mu trebati 300 kW snage. Međutim, ako platforma na kojoj je instaliran proizvodi samo 100 kW energije, korisniku su potrebne baterije kako bi pokrio razliku. Kad se baterije isprazne, laser prestaje raditi sve dok ih generator ponovno ne napuni.

"Sustav mora biti izuzetno efikasan, počevši od stvaranja energije i njegove daljnje transformacije u fotone, koji su usmjereni prema cilju,"

- rekao je predstavnik kompanije Lockheed Martin.

U međuvremenu, Rolls-Royce LibertyWorks je rekao da radi više od decenije na integraciji sistema za kontrolu energije i toplote koji se može koristiti u laserskim sistemima velike snage i da je nedavno "napravio značajne tehnološke pomake".

Rolls-Royce je rekao da otkrića uključuju područja kao što su "električna energija, upravljanje toplinom, kontrola i nadzor temperature, trenutna dostupnost energije i kontinuitet poslovanja". Dodali su da će testiranja sistema na lokaciji korisnika započeti krajem ove godine, a ako se uspješno završe, možda će biti moguće isporučiti modularna integrirana rješenja za regulaciju energije i uklanjanje topline za programe vojske i mornarice.

Image
Image

Tražite rješenja

DARPA i Lincoln Laboratory MIT-a uspješno su razvili laserski laser velike snage male snage koji je demonstriran u oktobru ove godine. Međutim, odbili su pojasniti detalje ovog projekta, uključujući nivo snage.

Dok su vojska i kompanije izvijestile o dosljednom uspjehu u razvoju vojnih lasera, Afzal je rekao da napori Lockheeda Martina da se pozabavi nekim od tehnoloških izazova uključuju "proces fuzije spektralnog snopa koji pomalo podsjeća na omot albuma" Dark Side of the Moon " "od Pink Floyda".

“Ne mogu napraviti laser od 100 kW vlakana ako postoje problemi s skaliranjem. Do otkrića je došlo zahvaljujući mogućnosti proširenja lasera velikih vlakana pomoću kombiniranja snopa, umjesto da se jednostavno pokuša izgraditi veći, snažniji laserski sistem."

“Laserski zraci iz nekoliko laserskih modula, svaki sa određenom valnom duljinom, prolaze kroz difrakcijsku rešetku koja izgleda kao prizma. Zatim, ako su sve valne duljine i kutovi točni, tada ne dolazi do međusobne apsorpcije, već do poravnanja valnih duljina u strogom slijedu jedna za drugom, uslijed čega snaga raste proporcionalno '', objasnio je Afzal. - Snagu lasera možete povećati dodavanjem modula ili povećanjem snage svakog modula, bez pokušaja samo izgradnje ogromnog lasera. To je više poput paralelnog računarstva nego superračunara."

Image
Image

Zajedno

Mnogo se pažnje pridaje potencijalu lasera velike snage, ali u isto vrijeme američka vojska i industrija vide potencijal za korištenje mikrovalnih frekvencija velike snage za obaranje rojeva bespilotnih letjelica ili njihovo kombiniranje s laserima.

"Konsolidacija tehnologije mogla bi biti dobro rješenje", rekao je novinarima general Neil Thurgood iz Ureda za kritičnu tehnologiju. - To jest, laserom možete pogoditi mnoge objekte. Ali mogu pogoditi više meta sa dva lasera, mogu pogoditi više metala pomoću lasera i mikrotalasa velike snage. Radovi u ovoj oblasti su već počeli."

Raytheonov stručnjak za energiju Don Sullivan, sa svoje strane, govorio je o radu u tom smjeru. Konkretno, rekao je da je Raytheon u vozilu Polaris MRZR kombinovao laser velike snage sa multispektralnim sistemom za osmatranje, dok je razvio mikrotalasni sistem velike snage koji je montiran u transportni kontejner. Raytheon je ove tehnologije zasebno demonstrirao tokom Integriranog eksperimenta vojske u manevrskim vatrama (MFIX) 2017. godine, a zajedno su radili 2018. godine tokom testova koje su provele američke zračne snage na poligonu White Sands.

Sullivan je rekao da je laserski sistem korišten za obaranje bespilotnih letjelica koje lete na velikim udaljenostima, dok su moćne mikrovalne pećnice korištene za zaštitu bliskog polja i sprječavanje napada od rojeva bespilotnih letjelica.

"Naravno, zračne snage vide i razumiju komplementarnost obje tehnologije u izvršavanju ne samo misija protiv bespilotnih letjelica, već i drugih."

Image
Image

U mornarici

Što se tiče pitanja mase, zapremine i energije, ratni brodovi velikih dimenzija imaju jasnu prednost u odnosu na kopnene i zračne platforme ovdje, što je omogućilo mornaričkom osoblju pokretanje nekoliko projekata odjednom.

Mornarica radi na Navy Laser Family of Systems (NLFoS), inicijativi za implementaciju pomorskih laserskih sistema velike snage u bliskoj budućnosti. Ova mornarička inicijativa uključuje: Program sazrijevanja laserske tehnologije čvrstog stanja (SSL-TM); RHEL (robusni laser visoke energije) 150 kW visokoenergetski laser; optički zasljepljujući laser Optical Dazzling Interdictor za razarače projekta Arleigh Burke; i projekat lasera visoke energije i integrisanog optičkog zasljepljivanja sa nadzorom (HELIOS).

Prema izvještaju Kongresne istraživačke službe, mornarica također provodi visokoenergetski laserski program protiv protubrodskih krstarećih raketa (HELCAP), koji posuđuje NLFoS tehnologiju za razvoj naprednog laserskog naoružanja za borbu protiv protubrodskih krstarećih raketa.

Program HELIOS ima za cilj pružiti površinskim ratnim brodovima i drugim platformama tri sistema: laser od 60 kW; opremu za nadzor, izviđanje i prikupljanje informacija velikog dometa i zasljepljujući uređaj za suprotstavljanje bespilotnim letjelicama. Za razliku od drugih lasera testiranih na brodovima američke mornarice, koji su instalirani na brodovima kao dodatni sistemi, HELIOS će postati integrirani dio borbenog sistema broda. Sustav naoružanja Aegis omogućit će kontrolu vatre za standardne projektile zajedno s gađanjem i gađanjem odgovarajućeg oružja.

U ožujku 2018. Lockheed Martin je dobio ugovor u iznosu od 150 miliona dolara (s dodatnih 943 miliona dolara u opcijama) za projektiranje, proizvodnju i isporuku dva sistema do kraja 2020. godine. U 2020. flota planira provesti analizu projekta HELIOS kako bi se osiguralo da ispunjava zahtjeve.

U izvještaju kongresne službe napominje se da integracija lasera na brodovima potencijalno donosi mnoge prednosti: kraće vrijeme kontakta, sposobnost nošenja s aktivnim manevarskim projektilima, precizno ciljanje i tačan odgovor, u rasponu od ciljeva upozorenja do reverzibilnog ometanja njihovih sistema. Međutim, napominje se da potencijalna ograničenja ostaju.

Prema izvještaju, ova ograničenja uključuju: samo gađanje iz vidnog polja; problemi s atmosferskom apsorpcijom, rasipanjem i turbulencijama; toplinsko širenje, kada laser zagrijava zrak, što može odmagliti laserski zrak; složenost odbijanja napada roja, gađanja okorjelih ciljeva i elektronskih sistema za suzbijanje; i rizik od kolateralnog oštećenja aviona, satelita i ljudskog vida.

Potencijalni nedostaci laserskog oružja visokog prinosa istaknuti u izvještaju nisu jedinstveni samo za mornaricu, a i drugi rodovi oružanih snaga također se suočavaju sa sličnim problemima.

Sa svoje strane, Marine Corps (ILC) je pojasnio taktiku, metode i metode borbene upotrebe laserskog sistema Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), koji je instaliran u transportnom kontejneru.

Glasnogovornik Boeinga rekao je da namjerava nadograditi CLWS sistem, povećavajući kapacitet sa 2 kW na 5 kW. Pritom je primijetio da bi povećanje snage smanjilo vrijeme potrebno za obaranje malih bespilotnih letjelica. “Mornarica želi vrlo brz sistem koji može pružiti sposobnosti koje želi. Oni su u procesu provjere karakteristika ovih sistema, pa su nam dali ugovor za njihovu modernizaciju i povećanje kapaciteta."

Image
Image

Želja za ulaganjem

Komanda vojske je tokom prve polovine ove godine bila angažovana na definisanju trenutnih usmjerenih energetskih programa i izradi dugoročnog plana za prebacivanje projekata iz faze razvoja u fazu praktične borbene upotrebe.

Kao dio ove aktivnosti, generalu Turgudu je dato 45 dana da pojasni i prikupi sve trenutne projekte u jedinstveni registar. To može dovesti do činjenice da će neki od njih biti odbijeni. “Nakon što smo osnovali Ured za kritične tehnologije, uložio sam poseban napor u pronalaženju svih konkurentskih usmjerenih energetskih projekata. Svi rade na onome što se naziva usmjerena energija, a ja pokušavam razumjeti šta to zapravo znači i šta se tamo zaista dešava”, rekao je Thurgood na saslušanju odbora za oružane snage.

Komanda vojske je krajem maja odobrila opsežan plan koji predviđa povećana ulaganja i ubrzani razvoj laserskih i mikrotalasnih tehnologija u različitim vojnim projektima. Na konferenciji za novinare Thurgood je najavio da je vojska odlučila ubrzati program MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), u kojem će laseri od 50 kW biti instalirani na oklopna vozila Stryker kao dio sistema protuzračne obrane kratkog dometa. Ako sve bude išlo po planu, do kraja 2021. godine vojska će usvojiti četiri vozila sa laserskim sistemima.

Još nije jasno koje će se inicijative spojiti ili zatvoriti, ali Thurgood je rekao da će se to svakako dogoditi. “Neki ljudi rade, recimo, na laseru od 150 kW koji će se na kraju instalirati na kamion, prikolicu ili brod. Ne treba nam naš vlastiti laserski program od 150 kW, možemo kombinirati takve projekte zajedno, ubrzati ovaj proces i uštedjeti resurse za našu zemlju."

U međuvremenu, brojne inicijative usmjerene energije ostaju u portfelju vojske. Na primjer, vojska je koristila laser MEHEL (pokretni eksperimentalni laser visoke energije) kako bi ubrzala razvoj obećavajućih laserskih sistema i razradila taktiku, metode i principe borbene upotrebe povezane s radom takvih sistema. Prema projektu MEHEL, vojska je na mašinu instalirala Stryker i testirala lasere snage do 10 kW.

U svibnju 2019. grupa predvođena Dynetics-om objavila je da je odabrana za razvoj sistema naoružanja od 100 kW i njegovu instalaciju na kamione FMTV (Porodica srednjih taktičkih vozila) u okviru programa za razvoj demonstracionog modela velike snage HEL laserska instalacija TVD (laserski taktički demonstrator vozila visoke energije). To se provodi u sklopu rada vojske na oružju usmjerene energije namijenjenom za borbu protiv projektila, topničkih granata i minobacačkih mina, kao i bespilotnih letjelica.

U okviru trogodišnjeg ugovora, vrijednog 130 miliona dolara, formiran je tročlani tim (američka vojska, Lockheed Martin i Rolls-Royce) koji će pripremiti kritički pregled projekta koji će odrediti konačni dizajn lasera, zatim izraditi sistem i instalirati ga na Kamion FMTV. 6x6 za testiranje na terenu na raketnom poligonu White Sands 2022. godine.

Trio planira povećati snagu laserskog lasera Lockheed Martina za koji Rolls-Royce razvija sistem napajanja. U isto vrijeme, Rolls-Royce je odbio otkriti hoće li koristiti svoj novi integrirani sistem upravljanja energijom i izmjenu topline.

Godine 2018, vojska je objavila da zasebno radi s Lockheed Martinom na opremanju bespilotnih letjelica snažnim mikrovalnim bacačem za obaranje drugih bespilotnih letjelica. Prema ugovoru od 12,5 miliona dolara, dvojac će razviti sistem protiv dronova u zraku. Potencijalni teret UAV -a uključivat će eksplozivne uređaje, mreže i mikrovalne instalacije.

Međutim, direktor Ureda DARPA rekao je novinarima da je, unatoč napretku na području usmjerene energije, vojska još daleko od integriranja tehnologije u zrakoplove, pa će stoga brodovi i kopnena vozila vjerojatno postati prve osnovne platforme.

Image
Image

Na nebu

Zračne snage Sjedinjenih Država također provode usmjerene energetske projekte, uključujući one razvijene u okviru prototipnog programa SHIELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator-Advanced Technology Demonstrator), koji predviđa ugradnju malog laserskog sistema velike snage na avione za zaštitu od projektila klase "zemlja-zrak" i "zrak-zrak".

Ranije ove godine, Istraživačka laboratorija Vazdušnih snaga objavila je da je postigla privremeni uspjeh kada je koristila kopneni uzorak za obaranje više projektila. Kako tehnologija napreduje, američko ratno zrakoplovstvo planira učiniti sistem manjim i lakšim te ga prilagoditi zrakoplovima.

Ambiciozniji plan Pentagona i Agencije za odbranu od projektila predstavlja uspomenu na Stratešku odbrambenu inicijativu predsjednika Ronalda Reagana, poznatu i kao Ratovi zvijezda, koja teoretski poziva na razmještanje sistema laserskog naoružanja u svemiru.

U siječnju ove godine, Trumpova administracija objavila je dugo očekivani pregled odbrane od projektila, koji je pohvalio rad Agencije za borbu protiv balističkih projektila na razvoju oružja usmjerene energije za presretanje balističkih projektila u fazi jačanja. Na primjer, 2017. godine Agencija je izdala zahtjev za informacijama o bespilotnim letjelicama velike udaljenosti koje bi imale nosivost za instaliranje moćnih lasera za uništavanje ICBM-a u fazi pojačanja. Zahtjev za podnošenje prijedloga, objavljen 2017. godine, predviđa da će bespilotna letjelica letjeti na nadmorskoj visini od najmanje 19.000 metara, nosivosti najmanje 2.286 kg i raspoložive snage od 140 kW do 280 kW. Kako bi stvorila obećavajuću instalaciju za takve dronove, Agencija radi s Boeingom, General Atomics-om i Lockheed Martinom, istražujući mogućnost implementacije laserske tehnologije velike snage na bespilotne letjelice.

"Što se nas tiče, poseban naglasak stavljamo na hvatanje, praćenje i ciljanje,"

- rekao je predstavnik kompanije Boeing.

“Ovo su zaista naše ključne kompetencije, koje smo razvili radeći s hemijskim laserima. Boeing je to pokazao u svim svojim sistemima i pokazao da pomoću postojećih tehnologija možete stvoriti kompaktan, visoko efikasan sistem za akviziciju, praćenje i ciljanje te ga bez problema integrirati u bilo koji laserski uređaj, čime značajno povećavaju njegove mogućnosti."

Preporučuje se: