Rheinmetall -ov laser od 20 kW na Boxeru 8x8 predstavljen na DSEI 2015
Tehnološki napredak sada je dostigao prekretnicu kada su sistemi laserskog naoružanja ugrađena u vozilo postali stvarnost. Pogledajmo kako se ovi sistemi za poboljšanje borbe razvijaju
Oružje na vozilima jeftino je oruđe za poboljšanje borbe, koje koriste i regularne vojske i nepravilne "asimetrične" formacije uključene u gotovo svaki sukob u svijetu.
Donedavno su mogućnosti ugradnje oružja u borbena vozila bile ograničene na mitraljeze i artiljerijske sustave različitih oblika. Međutim, situacija se ovdje počela mijenjati pojavom laserskih sistema ili usmjerenih energetskih sistema dovoljne snage za spaljivanje malih aviona i municije u zraku.
Postavljanje glomaznih jedinica za skladištenje energije za takve sisteme oduvijek je bio ozbiljan problem, ali nedavni razvoj doprinio je smanjenju lasera na veličinu koja im omogućava da se instaliraju čak i u veliki džip.
Tehnološka revolucija
Devedesetih godina prošlog stoljeća došlo je do tehnološke revolucije u optičkim komunikacijama, ubrzavajući razvoj lasera velike čvrstoće, koji su deceniju kasnije pronašli primjenu u industrijskoj obradi, kao što su žigosanje, rezanje, zavarivanje i taljenje.
Ovi laseri bili su izuzetno učinkoviti na bliskoj udaljenosti, ali bilo je pitanje vremena kada će industrija pronaći način da poveća ovu tehnologiju i stvori futurističko oružje koje bi moglo rezati i topiti mete na udaljenosti od nekoliko stotina ili čak hiljada metara.
Američki odbrambeni gigant Lockheed Martin učinio je upravo to. Nadovezujući se na novu tehnologiju za proizvodnju poluvodiča, solarnih ćelija i zavarivanje automobila, kompanija je razvila vojnu lasersku mašinu koja je stotine puta snažnija od svojih komercijalnih prethodnika.
Robert Afzal, stariji istraživač u ovoj kompaniji, kaže: „Danas se na ovom području događa prava revolucija, pripremljena dugogodišnjim ogromnim radom istraživača. I vjerujemo da je laserska tehnologija konačno spremna u smislu da smo sada u mogućnosti stvoriti laser dovoljno snažan i dovoljno mali da se uklopi u taktička vozila.”
“Prethodni laseri jednostavno su bili preveliki - bile su to cijele stanice. No, pojavom visokoefikasne laserske tehnologije s vlaknima s visokokvalitetnim snopom, konačno imamo posljednji dio slagalice koji odgovara ovim mašinama."
Civilna industrija koristila je lasere reda veličine nekoliko kilovata, ali Afzal je napomenuo da bi vojni laseri trebali imati snagu od 10-100 kW.
"Razvili smo tehnologiju koja nam omogućava da povećamo snagu lasera sa vlaknima, ne samo izgradnjom većeg lasera od vlakana, već kombiniranjem nekoliko modula klase kilovata kako bi se postigla snaga potrebna vojsci."
Rekao je da se laser temelji na kombiniranju snopa, procesu koji kombinira više laserskih modula u jedan visokokvalitetni snop velike snage koji pruža veću učinkovitost i ubojitost od nekoliko pojedinačnih lasera od 10 kW.
Bijeli kolimirani snop
Opisujući proces prolaska svjetlosnog snopa kroz prizmu, prelamajući se u mnogostruke obojene struje, objasnio je: “Ako imate nekoliko laserskih zraka, svaki s nešto drugačijom bojom, koji ulaze u ovu prizmu pod pravim kutom, svi će izaći ove prizme superponirane i formirat će takozvani bijeli kolimirani snop."
„Ovo u suštini i radimo, ali umjesto prizme, koristimo drugi optički element koji se naziva difrakcijska rešetka, koji obavlja istu funkciju. Odnosno, gradimo laserske module velike snage, svaki na malo drugačijoj valnoj duljini, zatim ih kombiniramo, reflektirajući se od difrakcijske rešetke, a na izlazu dobivamo jedan laserski snop velike snage."
Afzal je rekao da je u stvari takvo rješenje tehnologija multipleksiranja s valnom podjelom iz telekomunikacijskog sektora, u kombinaciji s laserskim vlaknima velike snage iz industrijske proizvodnje.
"Laser sa vlaknima je najefikasniji i najsnažniji laser ikada razvijen", rekao je. -Odnosno, govorimo o punoj električnoj efikasnosti koja prelazi 30%, o čemu se nije ni sanjalo prije 10-15 godina, kada smo imali efikasnost od 15-18%. Ovo ima mnogo veze s napajanjem i hlađenjem, pa bi se ovi sistemi sada mogli smanjiti. Laser se sada ne skalira izgradnjom velikog lasera, već dodavanjem novih modula."
Američka vojska je nedavno angažovala Lockheed Martin da stvori laserski sistem naoružanja velike snage zasnovan na instalaciji ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), koja se može postaviti na jedno od lakih taktičkih vozila kompanije.
Tokom prošlogodišnjih testova, prototip laserskog vlakna snage 30 kW uspješno je izbacio motor malog kamioneta, spalivši rešetku za nekoliko sekundi od milje udaljenosti. Kako bi se simulirali stvarni radni uvjeti tokom ispitivanja, pikap je instaliran na platformu s upaljenim motorom i uključenom brzinom.
Nova generacija
U oktobru 2015. godine Lockheed je objavio da je započeo proizvodnju nove generacije modularnih lasera velike snage, od kojih će prvi snage 60 kW biti instaliran na taktičkom vozilu američke vojske.
Afzal je rekao da vojska želi upotrijebiti laser montiran na vozilo za protuavionske misije, protivrakete, artiljerijske granate i minobacačku municiju i bespilotne letjelice. "Mi gledamo na taktički nivo odbrane, a ne na raketnu odbranu u strateškom smislu."
Prema Lockheedu, modularno rješenje omogućava podešavanje snage prema potrebama određenog zadatka i prijetnje. Vojska ima mogućnost dodavanja novih modula i povećanja snage sa 60 kW na 120 kW.
Afzal je nastavio: „Arhitektura se prilagođava vašim zahtjevima: želite li 30 kW, 50 kW ili 100 kW? To je poput serverskih modula u serverskom racku. Vjerujemo da je ovo fleksibilna arhitektura - prikladnija za proizvodnju u punom opsegu. Omogućava vam da imate modul koji možete iznova i iznova stvarati, što vam omogućava da prilagodite sistem prema svojim željama."
“Sustav se prilagođava vozilima koja danas želite koristiti, i zato je ova tehnologija toliko impresivna jer će omogućiti fleksibilnost arhitekture da se prilagodi različitim vozilima bez mnogo prilagođavanja onoga što odlučite imati. To omogućava dobijanje sistema za podršku i borbene brigade i napredne operativne baze, na primjer."
Sistem koristi komercijalne lasere sa vlaknima sastavljene u visoko ponovljivim modulima, što ga čini vrlo pristupačnim. Korištenje više laserskih laserskih modula također smanjuje vjerojatnost manjih kvarova, kao i troškove i opseg održavanja i popravaka.
Na pitanje kada bi se borbeni laser instaliran na taktičkom vozilu mogao pojaviti na bojnom polju, Afzal je predložio približan vremenski okvir: „Planiramo isporučiti naš laser krajem 2016. godine. Nakon čega će vojska neko vrijeme raditi svoj posao, pa ćemo vidjeti."
Privlačnost lasera
Postoji nekoliko karakteristika taktički usmjerenog energetskog oružja koje ga čini vrlo privlačnim za moderne vojne snage, uključujući niske cijene "municije" i njihovu brzinu, točnost i jednostavnost uporabe.
"Prije svega, ovo je vrlo precizno oružje s potencijalno vrlo niskom kolateralnom štetom, što je važno", dodao je Afzal. "Brzina svjetlosti omogućuje vam trenutno ozračivanje cilja, pa stoga možete pogoditi visoko upravljive ciljeve, odnosno možete držati snop na meti s kojom kinetička municija ponekad ne može izaći na kraj."
Možda je najvažnija prednost niska cijena jednog efektivnog "hica".
"U ovom trenutku ne želite trošiti skupo i moćno odbrambeno kinetičko oružje na jeftine višestruke prijetnje", nastavio je Afzal. - Lasersko oružje smatramo dodatkom kinetičkim sistemima. Pretpostavljamo da ćete laserski sistem koristiti protiv velikog broja prijetnji niskog intenziteta niskog intenziteta, ostavljajući svoj kinetički časopis za napadačke složene, oklopljene prijetnje dugog dometa."
Afzal predlaže da se lasersko oružje može rasporediti u borbenom prostoru u mreži senzora operativne kontrole, što će mu dati početnu oznaku cilja.
“Prije svega, određeni sistem mora obavijestiti o pojavi prijetnje, a zatim operater komande i upravljanja odlučuje koju će protumjeru upotrijebiti, određuje cilj, baca laser na njega i zaključava cilj prema radarskim podacima, nakon čega operater, vidjevši cilj na monitoru, odlučuje donijeti je li laser u akciji”.
„Nakupili su se mnogi problemi na ovom području, budući da je vojska u cijelom svijetu već prije nekoliko desetljeća maštala o laserskom oružju, a pitanje je zašto ga danas nemamo. Mislim da je glavni razlog to što nismo imali tehnologiju za stvaranje komponente laserskog oružja koja je bila dovoljno mala i dovoljno snažna da se postavi na taktička vozila.”
Završne faze
U međuvremenu, Boeing je također proveo nekoliko godina radeći na laserskom mobilnom demonstratoru visoke energije (HEL MD) za američku vojsku, koji je trenutno u završnoj fazi razvoja. Postavljen na šasiju kamiona, laser usmjerava snop velike snage na prijetnje s kojima će se vojska vjerovatno nositi, djelujući kao sistem za presretanje nevođenih projektila, artiljerijskih granata, mina i bespilotnih letjelica. Ovaj sistem je do sada postigao takvu preciznost da može uništiti senzore na bespilotnim letjelicama, što je pokazano tokom demonstracije lasera od 10 kW na poligonu White Sands 2013. i ponovo na Eglin AFB -u 2014. godine.
Prema vojnim specifikacijama, kompletni HEL MD sistem sastojat će se od lasera velike snage i podsistema za velika opterećenja koji će se instalirati na vojno vozilo. Sustav će moći, zajedno s drugim sredstvima uništavanja, provoditi zaštitu određenih zona, bilo da se radi o isturenim bazama, pomorskim objektima, zračnim bazama i drugim strukturama.
Boeing razvija nekoliko sistema za integraciju u konačni prototip koji će biti instaliran na modifikovanom teškom kamionu sa proširenom mobilnošću (HEMTT).
Ovi podsistemi uključuju laser; kontrola snopa; napajanje; sistem kontrole izmjene topline i sistem kontrole bitke.
Zapovjedništvo svemirske odbrane američke vojske razvija HEL MD u fazama. Laser, sistem napajanja i izmjene topline bit će poboljšani u narednih nekoliko godina s ciljem povećanja snage i tehnološkog razvoja podsistema.
Kako se tehnologija poboljšava, modularna priroda komponenti omogućit će uvođenje snažnijih lasera, integriranih s poboljšanim mogućnostima ciljanja i praćenja.
Puni ciklus
Prema Boeingu, HEL-ov vodič snopa pruža pokrivenost "cijelim nebom" jer se okreće za 360 ° i podiže iznad krova vozila za hvatanje ciljeva iznad horizonta. Kontinuirano uništavanje ciljeva pojednostavljeno je sustavima izmjene topline i napajanja.
Čitav sistem radi na dizel gorivo; odnosno sve što je potrebno za dopunu "municije" oružja je brzo punjenje gorivom. Litijum-jonske baterije HEL MD sistema pune se dizel generatorom od 60 kW, pa sve dok vojska ima goriva, može da funkcioniše neograničeno dugo.
Sistemom upravljaju vozač automobila i operater pogona koristeći prijenosno računalo i set-top box uređaj tipa Xbox. Trenutni demo model koristi laser klase 10 kW. Međutim, u bliskoj budućnosti laser će biti instaliran u klasi 50 kW, a za još dvije godine njegova će se snaga povećati na 100 kW.
Boeing je prethodno razvio manju lasersku instalaciju za američku vojsku i instalirao je na oklopni automobil AN / TWQ-1 Avenger, nazvan Boeing Laser Avenger. Solid-state laser snage 1 kW koristi se za borbu protiv bespilotnih letjelica i neutraliziranje improviziranih eksplozivnih naprava (IED). Sistem funkcionira ovako: usmjeren je na IED ili neeksplodirana ubojna sredstva uz bok ceste s postepenim povećanjem snage laserskog snopa sve dok eksploziv ne izgori u procesu detonacije male snage. Tokom testiranja 2009. godine, sistem Laser Avenger uspješno je uništio 50 takvih uređaja, sličnih onima u Iraku i Afganistanu. Osim toga, izvedena je još jedna demonstracija rada ovog sistema, tijekom koje je uništeno nekoliko malih bespilotnih letjelica.
Boeing Laser Avenger
Trogodišnji plan
Prema njemačkoj odbrambenoj kompaniji Rheinmetall, za tri godine će na tržište ponuditi vlastiti laser velike energije (HEL) velike snage (HEL), koji je instaliran na vozilu.
Nakon niza testova provedenih u Švicarskoj 2013. godine, kompanija je radila na proširenju softverskih mogućnosti modula za oblikovanje snopa i tehnologije samog lasera, nakon čega je predvidjela da će svoj laserski sistem za borbu protiv zemaljskih ciljeva, kao i za kopno PVO može biti već spremna 2018. godine.
Tri mašine su odabrane za rad kao mobilne HEL platforme. Zajedno sa oklopnim vozilom Boxer, svoje karakteristike su pokazale i modifikovani oklopni transporter M113 sa laserom od 1 kW (Mobile HEL Effector Track V) i kamion Tatra 8x8 sa dva lasera od 10 kW (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Sve tri laserske platforme
Laser snage 20 kW instaliran na oklopnom vozilu GTK Boxer odlikuje se izvršnim modulom HEL, čija prednost leži u modularnom principu dizajna. Rheinmetall kaže da Boxer još nije imao laser snage veće od 20 kW, iako bi kombiniranje više lasera pomoću tehnologije poravnanja snopa moglo povećati njegovu ukupnu snagu. Osim toga, nekoliko Boxer HEL jedinica može se kombinirati kako bi se stvorio sistem sa efektivnom snagom većom od 100 kW.
Tokom demo testiranja provedenih 2013. godine, posada vozila Boxer potvrdila je mogućnosti laserske instalacije HEL, onemogućivši teški mitraljez instaliran na kamionetu bez rizika za samog mitraljezaca (fotografija dolje). Osim toga, radeći zajedno s radarskom stanicom Skyguard, instalacija na kamionu Tatra Mobile Effector Wheel XX pokazala je sve faze neutraliziranja bespilotne letjelice tipa helikopter.
Neutralizacija helidroma izvedena je pomoću radara SkyGuard, koji je otkrio i identificirao cilj. Nadalje, HEL Boxer instalacija je od njega primila podatke, izvršila grubo i precizno praćenje, a zatim snimila metu radi uništenja.
Boeing -ov laserski sistem HEL MD potpisan je sa Komandom američke raketne i svemirske odbrane
Morska istraživanja
Uprava za istraživanje i razvoj mornarice Sjedinjenih Država (ONR) testira vlastiti čvrsti borbeni laser montiran na vozilo, označen kao zemaljska protuzračna odbrana usmjerena energija u pokretu (GBAD OTM). Zapravo, sustav je laser velike snage postavljen na taktičko vozilo i dizajniran za zaštitu ekspedicijskih snaga od neprijateljskih bespilotnih letjelica.
S obzirom na sve veće širenje bespilotnih zračnih sistema, američki korpus marinaca sugerira da će borbene jedinice biti sve prisiljenije braniti se od protivnika koji vrše nadzor i izviđanje iz zraka.
GBAD OTM sistem je dizajniran za ugradnju na laka taktička vozila kao što su HMMWV i JLTV (zajedničko lagano taktičko vozilo). Prema ONR -u, GBAD OTM program ima za cilj stvaranje alternative tradicionalnim sistemima koji mogu spriječiti marince od neprijateljskog izviđanja i napada bespilotnih letjelica. Komponente GBAD OTM sistema, uključujući laser, uređaj za usmjeravanje zraka, baterije, radar, sistem za hlađenje i upravljanje, zajedno su razvili ONR, Mornarički centar za razvoj površinskog naoružanja Dahlgren i nekoliko industrijskih preduzeća.
Cilj programa je kombinirati sve ove komponente u jedan kompleks, koji će biti dovoljno mali da se instalira na laka taktička oklopna vozila, ali dovoljno snažan da se nosi sa predviđenim prijetnjama.
Široka primjena
Tokom konferencije Sea-Air-Space 2015 u Washingtonu, šef programa zaštite trupa u ONR-u Lee Mastroiani u razgovoru s novinarima objasnio je da laseri mogu učinkovito uništiti prijetnje u čitavom spektru protuzračne obrane, uključujući rakete, artiljerijske granate, minobacačku municiju, bespilotne letelice, transportna sredstva i IED. "Međutim, prije svega, GBAD sistem je dizajniran za borbu protiv malih bespilotnih letjelica koje predstavljaju prijetnju našim borbenim jedinicama."
„GBAD OTM sistem sastoji se od tri glavne komponente: troosne radarske stanice za praćenje koja identificira prijetnju; jedinica za upravljanje i upravljanje koja identificira i odlučuje kako neutralizirati prijetnju u slučaju upotrebe projektila ili topničkog naoružanja; i stvarnu platformu s laserom."
Mastroiani je primijetio da je u slučaju programa GBAD naglasak na razvoju lasera velike snage za uništavanje bespilotnih letjelica instaliranih na lakom borbenom vozilu.
“Postoji značajan argument u prilog takve odluke, a to je da su takve prijetnje niske cijene, odnosno da se upotreba skupih projektila u ovom slučaju ne uklapa u našu viziju problema. Stoga, koristeći laser koji košta peni po impulsu, možete se sigurno boriti protiv jeftinih prijetnji sa jeftinim sistemom naoružanja. Općenito, suština programa je borba protiv takvih ciljeva čak i u pokretu kako bi se podržale borbene operacije Marinskog korpusa."
Prema Mastroianiju, ONR je koristio nekoliko komponenti iz demonstracijske instalacije LaWS (Laser Weapon System) koju je američka mornarica instalirala na brod Ponce u Perzijskom zaljevu.
"Koristimo princip predvidivog izbjegavanja, neke od ključnih tehnologija i softvera, ali postoje i mnogi drugi problemi", dodao je Mastroiani. - Što se tiče broda USS Ponce, ima dosta mjesta i svega ostalog, dok imam mnogo problema u vezi s težinom, veličinom i karakteristikama potrošnje energije kada sistem treba instalirati na lagano taktičko vozilo. Imam uređaj za usmjeravanje snopa, napajanje, sisteme za hlađenje, navođenje i označavanje mete, a sve bi to trebalo raditi zajedno i bez "utikača", pa je u ovom zasebnom projektu potrebno riješiti puno različitih problema."
Prema ONR -u, neke komponente sistema korištene su u testovima za otkrivanje i praćenje bespilotnih letjelica različitih veličina, a cijeli sistem je testiran laserom od 10 kW, što je srednje rješenje pri prelasku na laser od 30 kW. Planirano je da se terenska ispitivanja sistema snage 30 kW održe 2016. godine, kada će program započeti opsežna ispitivanja s ciljem prelaska s jednostavnog otkrivanja i praćenja na pucanje iz lakih vojnih vozila.
