Laserwapenstelsels is nog lank nie 'n nuwe konsep nie, maar daar is 'n paar belangrike probleme in hul daaglikse ontwikkeling.
Volgens David James van die Universiteit van Cranfield (VK) val sulke stelsels in twee breë kategorieë. Die eerste bevat wapens wat ontwerp is om die omvang en ander optiese sensors te gebruik, terwyl die tweede fokus op die stryd teen onbegeleide missiele en hommeltuie. Stelsels uit die tweede kategorie trek al hoe meer aandag van die weermag, namate laserwapens doeltreffender word en energiebronne afneem. James het opgemerk:
'Hierdie stelsels hou 'n aantal voordele in. Hulle bied byna oneindige ammunisie … as die kragtoevoer werk, sal die laserstelsel steeds funksioneer. Dit is relatief maklik om te gebruik, wat beteken dat die opleiding van personeel nie te ingewikkeld is nie."
Van see tot land
Soos James opgemerk het, is daar in die afgelope dekades 'n aansienlike hoeveelheid werk op hierdie gebied gedoen, veral in die maritieme sektor, waar 'n aantal programme die moontlikheid oorweeg om lasers te gebruik om bedreigings soos vloot -UAV's of klein bote te bekamp.
Skepgebaseerde stelsels was die eerste wat verskyn het, aangesien dit maklike toegang tot 'n kragbron met hoë krag het, terwyl die toename in die doeltreffendheid van laserwapens dit toenemend toeganklik maak vir die grondmagte. Dit word die duidelikste bewys deur die projek van die Amerikaanse weermag om 'n prototipe te skep en die eerste geveglaserstelsel in werking te stel. Stelsels met 'n kapasiteit van 50 kW sal in 2022 op vier gepantserde voertuie van Stryker geïnstalleer word om die take van mobiele kortafstand-lugverdediging te ondersteun, aangewys as M-SHORAD (Maneuver-Short-Range Air Defense) vir die beskerming van gevegsbrigades van UAV's, onbegeleide missiele, artillerie- en mortiervuur- en lugvaarthelikopter tipe.
'Dit is nou die tyd om die gerigte energie -wapens na die slagveld te bring,' het Neil Thurgood, direkteur van die Amerikaanse weermag se kantoor vir hipersoniese, gerigte energie en ruimtewapens, gesê tydens die toekenning van die kontrak. - Die weermag erken die behoefte aan gerigte energie -lasers, wat in die moderniseringsplan van die weermag voorsien word. Dit is nie meer navorsings- of demonstrasie -aktiwiteit nie. Dit is 'n strategiese gevegsvermoë en ons is op die regte pad wat dit in die hande van die soldate sal bring."
Soos deur James opgemerk is, kan sulke ontwikkelings die gaping in moontlike gevegsvermoëns help vul, veral met betrekking tot UAV's. As 'n groot aantal hommeltuie op die slagveld verskyn, moet grondtroepe die bedreiging kan hanteer. Tans word hierdie taak opgelos deur vuurwapens en masjiengewere van naby af te skiet, alhoewel dit duidelik is dat dit baie moeilik is om gerigte vuur hier uit te voer. 'N Kinetiese alternatief sou oppervlak-tot-lug-missiele wees. Anders as vuurpyle, is hommeltuie egter baie goedkoper om te vervaardig en te bedryf.
'Die ekonomiese voordele is dat dit nie winsgewend is om rakette teen 'n swerm drones te gebruik nie, aangesien die missiele dan baie vinnig sou opraak. U moet u vuurpylarsenaal hou vir belangriker doelwitte soos vliegtuie of helikopters."
'N Ander voordeel van lasers is hul spoed.
'Aangesien die' ammunisie 'teen die ligspoed beweeg, in werklikheid, as u die straal net 'n rukkie op die teiken plaas, tref u die hommeltuig … selfs al kruis dit met 'n verskriklike spoed u siglyn, rig die laser op die vyandelike platform - en die teiken is joune.
Ongeag die bedreiging
Craig Robin, hoof van die Amerikaanse leër se Directed Energy Project Office, stem saam en voeg by dat laserwapenstelsels ook ongevoelig is vir bedreigings.
'Die meeste materiale hou nie 'n hoë temperatuur nie; as u die laser op 'n myn of 'n hommeltuig fokus, sal u impak dodelik wees.'
Dit alles bied natuurlik voordele uit 'n finansiële oogpunt, maar terselfdertyd kan laserstelsels die hoeveelheid materiaal en tegniese voorraad vir die weermag verminder.
'Wat kinetiese middele betref, u moet vuurpyle maak, vuurpyle moet onderhou, dit moet afgeskryf word. Dit is duidelik nie van toepassing op wapenstelsels wat deur krag voorsien word nie, dit wil sê dat dit die logistieke las aansienlik verminder."
Robin se kantoor is deel van die Army's Rapid Capabilities and Critical Technologies Office (RCCTO). Onder leiding van Thurgood werk die organisasie daaraan om nuwe tegnologieë in te sluit in eksperimentele ontwikkelings wat die soldate kan bereik. Gerigte energie is die hooffokus van hierdie aktiwiteit.
In die werk aan die M-SHORAD-laser is die ontwikkelinge van die vorige MHHEL-projek (Multi-Mission High-Energy Laser) gebruik, wat ook voorsiening gemaak het vir die installering van 'n 50 kW laser op die Stryker-masjien en die vervaardiging van een prototipe in 2021. RCCTO het egter besluit om die omvang van die projek uit te brei, en daar word tans beplan om vier lasers te ontplooi. Raytheon en Northrop Grumman ding saam met die hoofkontrakteur Kord Technologies mee om hierdie projek met hul M-SHORAD-prototipes.
RCCTO is betrokke by ander gerigte energieprojekte. Die belangrikste klem val op beskerming teen indirekte vuur, wat deur die wapenstelsel wat op die Stryker -voertuig geïnstalleer is, verskaf word. Hierdie projek, wat bekend staan as die indirekte brandbeskermingsvermoë-hoë-energie-laser, is 'n verdere ontwikkeling van die hoë-energie laser taktiese voertuig demonstrasieprogram om van 'n 100 kW-stelsel na 'n 300 kW-laser te beweeg en dit teen 2024 aan die troepe te lewer.
Die weermag het voorheen 'n 10 kW-laser op die Stryker-masjien geïnstalleer as deel van die MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser) -projek, wat die basis gevorm het vir die werk aan die M-SHORAD.
Die besluit om die krag van die wapens te verhoog, was gebaseer op die suksesvolle ontwikkelingsproses. Soos Robin verduidelik: "In terme van tegnologiese volwassenheid, het beleggings in die bedryf gehelp om die hele proses te bespoedig en goeie resultate te behaal."
Veseloptika
Scott Schnorrenberg van Kord Technologies het gesê dat daar 'n verskuiwing was van lasers in vaste toestelle na spektraal gekombineerde veseltoestelle, "wat aansienlik meer doeltreffend en kleiner is." Hy het bygevoeg dat duidelike vooruitgang in batterye met hoë kapasiteit, kragopwekking en termiese bestuurstelsels 'n groot rol speel, sodat baie kragtige laserstelsels op relatief klein gevegsvoertuie geïnstalleer kan word.
Kord fokus tans op die ontwikkeling van die tegnologie in die R & D -fase en die gebruik daarvan in prototipe -ontwikkeling en daaropvolgende produksieprodukte. Schnorrenberg wys ook op die logistieke voordele van lasers en merk op dat "hulle ook toegerus is met kragtige sensors om bykomende inligting te versamel en te rig op die slagveld." Hy is van mening dat die omvang van lasers in die komende jare moet uitbrei na die implementering van stelsels vir die M-SHORAD-projek en ander programme.
'U sien dat lasers vinnig ontwikkel, na ander platforms uitbrei en die reeks missies wat hulle kan verrig, uitbrei, soos die verwydering van plofbare vuurwapens, teenmaatreëls teen verkenningsbates, akkuraatheidsgerigtheid, gekonsentreerde stralingsvermoë en hoëspoeddata-oordrag. Die groeiende reeks potensiële teikens sal ongetwyfeld bydra tot 'n toename in die reeks basiese platforms waarop laserstelsels geïnstalleer sal word."
Evan Hunt, hoof van hoëkraglasers by Raytheon, het ook kennis geneem van die moontlikheid van teikenopsporing met laserstelsels.
'Met 'n druk van 'n knoppie nadat u 'n hommeltuig as 'n bedreiging geïdentifiseer het, kan u dit onmiddellik afskiet, en dit sal so 'n kortstondige proses wees waar die hommeltuig begin val op dieselfde tyd as die knoppie ingedruk word. Dit is 'n revolusionêre manier om teikens te slaan in vergelyking met tradisionele ammunisie, wat heel moontlik in verskillende rigtings kan misloop en stukkend kan vlieg."
"Ons praat van 'n nuwe tipe tegnologie wat dit moontlik maak om onafhanklik teikens op te spoor, op te spoor, te identifiseer en te betrek op 'n manier wat moontlik in relatief naby die nywerheids- of woongebiede gebruik kan word sonder om groot vernietiging te veroorsaak."
Hommeltuie afskiet
Saam met die deelname aan die M-SHORAD-projek, gee Raytheon spesiale aandag aan die ontwikkeling van laserwapens om veral klein drones te bestry, veral in sy konsep van 'n 'laser duin buggy'-'n kragtige laser in kombinasie met 'n multispektrale waarneming sy eie ontwerp, geïnstalleer op 'n terreinvoertuig Polaris MRZR.
Die stelsel word vir die Amerikaanse lugmag vervaardig, en die aflewering van drie platforms word vir 2020 beplan. Aan die einde van dieselfde jaar sal hierdie drie mobiele eenhede oorsee ontplooi word vir operasionele evaluering.
Raytheon het meer as 100 hommeltuie uit sy karretjie geskiet tydens talle lugmag- en militêre vertonings. Die lugmag kan die stelsel vir 'n aantal take gebruik, byvoorbeeld, die motor kan aan die einde van die aanloopbaan geparkeer word om ongewenste UAV's wat die lugruim binnekom, te belemmer of te vernietig. Hunt het opgemerk:
'Lasers het werklik bewys dat dit die mees akkurate en effektiewe manier is om drones direk te tref. Met die 'magiese kombinasie' van eienskappe kan u verskillende drones tegelyk op 'n baie akkurate en goedkoop manier stil en diskreet deaktiveer, sodat hulle nie so vernietigend is as kinetiese wapens nie.
Voordat laserwapens in beduidende hoeveelhede diens doen, is dit nodig om 'n aantal dringende take op te los. Robin het opgemerk dat die laser self een van drie belangrike elemente van die wapeninstallasie is, saam met 'n balkbeheerder wat die balk akkuraat na die bedreiging rig en dit vergesel, en 'n subsisteem vir die opwekking en bestuur van energie. Laasgenoemde subsisteem moet kompak genoeg wees om in voertuie geïnstalleer te word, hoewel ontwikkelings uit die motorsektor in hierdie geval voordeel kan trek, veral die ontwikkeling van batterystelsels, wat bygedra het tot die vinnige ontwikkeling van elektriese voertuie. 'U wil u elektriese motor vir 'n lang tyd op dieselfde spoed ry, wat baie ooreenstem met die manier waarop u wil hê dat 'n laser moet werk,' vervolg Hunt. "Die vereistes vir hierdie tegnologie en lasers is soortgelyk en oorvleuel hier."
Volgens James is die vermindering in die grootte van die kragtoevoerstelsels die beperkende faktor. Hy verwag dat die Amerikaanse weermag en sy vennote die uitdagings die hoof moet bied om sulke toerusting in die Stryker te plaas. Daarbenewens het hy opgemerk dat nie alle teikens in die M-SHORAD-stelsel dieselfde is nie en dat daar vrae is oor die mate van skade wat nodig is vir verskillende soorte platforms.
'As dit net hommeltuie is wat u jag, dan verminder dit die omvang van die teikens in daardie sin, en verminder die omvang van materiale waaruit dit gemaak word. As dit 'n baie groot hommeltuig is, is dit die moeite werd om 'n oppervlak-tot-lug-missiel te gebruik."
Aan die ander kant, volgens James, is reikafstand die belangrikste faktor om in ag te neem: hoe meer afstand u skade wil aanrig, hoe meer krag is nodig. Hy het opgemerk dat die atmosfeer vol verskillende deeltjies is wat lig verstrooi, dit wil sê dat daar nooit honderd persent ligoordrag sal wees nie. Op 'n afstand van een kilometer kan die atmosfeer 85% deurlaatbaar wees, dit wil sê 15% van die lig sal nie die teiken bereik nie. Op 'n afstand van meer as 5 km kan verliese 50%wees, "dit wil sê, die helfte van die fotone gaan eenvoudig verlore, die laserstraal verloor sy krag en bereik nie die teiken nie."
Leer om te veg
"Die grootste uitdaging vir militêre gebruikers is opleiding in die hantering van 'n groeiende stel doelwitte," het Chris Frye, direkteur van nabye lugverdediging by Northrop Grumman, gesê, hoewel hy opgemerk het dat hulle van eksperimentele tegnologiedemonstrasies af wegbeweeg en na werklike uitbuiting oorgaan. deur 'n soldaat. "Sal toelaat om die tegnologie aan te neem, aan te pas en te verbeter." Benewens die M-SHORAD-projek, het Northrop Grumman saam met die Amerikaanse weermag gewerk aan 'n aantal ander gerigte energieprogramme, sowel as met die vloot se O & O-kantoor, DARPA, die lugmaglaboratorium en ander kliënte.
"Die fokus is op die bou van komplekse basisstelsels," het Fry bygevoeg. 'Dit gaan nie net oor die laser nie, maar oor die hele stelsel: radar-, bevel- en beheerstelsel, netwerk, platform, opwekking en kragbeheer. Die maksimum doeltreffendheid van al hierdie komponente en hoe dit saamwerk, is belangrik om die potensiaal van die stelsel te maksimeer.”
Northrop Grumman het gesê dat alhoewel die gewig, grootte en kragverbruik van stelsels die afgelope dekade aansienlik verminder is, hulle verwag om hierdie proses in die komende jare te versnel. Die vermoë van laserstelsels om bedreigings op te spoor en "fotone so lank as moontlik op die teiken te hou om die gewenste effek te verkry", het aansienlik toegeneem.
Skepping
Schnorrenberg het gesê dat die grootste uitdaging tans produksiebeperkings is. As gevolg van die beperkte aantal laserstelsels wat tot dusver ontwikkel is, is die produksiebasis onontwikkeld, dit wil sê die belangrikste komponente moet nog afgehandel word vir produksiescenario's met 'n groot volume.
'Die Amerikaanse regering belê in vervaardigingsfasiliteite om hierdie probleem op te los,' het hy bygevoeg. "Uiteindelik sal die bedryf uiteindelik die uitvoerende meganismes bied om hierdie basis te ontwikkel."
Dit is die sleutel tot die doelwitstelling van die Amerikaanse weermag vir die M-SHORAD-program. In die aankondiging van die kontrak is opgemerk dat die keuse van Northrop Grumman en Raytheon "mededinging sal bevorder en die industriële basis vir gerigte energiestelsels sal stimuleer."
James hoop dat die laser in die komende jare op sy eie manier as 'n oorlogswapen sal ontwikkel. Alhoewel hy twyfel of lasers as heeltemal aparte stelsels sal werk, glo hy dat dit beslis 'n belangrike toevoeging tot ander wapens sal word. Dit is onwaarskynlik dat lugafweerstelsels byvoorbeeld slegs uit lasers sal bestaan, maar dit sal deel word van 'n wyer stelsel wat missiele insluit. Boonop sal die weermag waarskynlik 'n aparte soldaat wil verlaat om teikens op ultra-kort afstande te bestry.
"Miskien sal lasers vir ewig deel wees van die kernsisteem."
'Om lasers werklik effektief en bruikbaar te maak vir die Amerikaanse weermag, moet hul koste daal,' het Robin gesê. Enige tegnologie wat uit 'n nismark ontstaan, sal egter mettertyd 'n meer prominente rol speel.
"Namate prototipes en demonstrasietoetse toeneem - nie net in die weermag nie, maar ook in ander soorte weermag - sal ons binnekort 'n uitbreiding van hierdie mark en 'n afname in die koste van laserwapenstelsels sien."
