Toe die Amerikaanse departement van verdediging in Mei vanjaar besluit het om 'n Patriot -afdeling na die Midde -Ooste te stuur om die bedreiging van Iran teë te werk, het hy personeel ontplooi wat reeds te verslete was deur periodieke rotasies.
"Wat raketafweermagte betref, het ons in die Midde-Ooste gereeld hierdie probleem teëgekom lank voor hierdie ontplooiing," het die destydse adjunkminister aan verslaggewers gesê en opgemerk dat Patriot-eenhede 'n plig-tot-rus-verhouding van minder as 1: 1 het in Mei. Aan die begin van die jaar was die totale bestrydings- en rusverhouding ongeveer 1: 1, 4, terwyl die bevel 'n doelwit gestel het om 'n verhouding van 1: 3 te bereik.
Terwyl die Amerikaanse weermag maniere soek om die aantal deurlopende rotasies in twee skofte te verminder en die gevegsgereedheid te verhoog, is 'n ewe dringende kwessie op die agenda van hoe die toekomstige kombinasie van kinetiese en nie-kinetiese wapens sy geveg sal beïnvloed. behoeftes.
'As u teen 'n byna gelyke teenstander moet veg, sal die Patriot effektief wees, maar kan dit uiteindelik die bedreiging verswak of neutraliseer? Miskien nie. Daarom sal u mettertyd nuwe vermoëns sien wat in ons raketverdedigingsarsenaal ingebring sal word,”
- het hy gesê en bygevoeg dat toekomstige groot beleggings in die ontwikkeling van gerigte energiewapens die taktiese model van die weermag kan verander.
'Andersins sal u voortgaan om Patriot -batterye op te vang en probeer om meer en meer bedreigings te beveg.'
Die Pentagon het al dekades lank gesoek na gerigte energietegnologieë en dit het dikwels gelyk asof die voël reeds in 'n hok was. Baie Amerikaanse weermagte glo dat die stand van sake vandag radikaal verander het, en onlangse vordering op hierdie gebied gee die land se weermag hoop op die vroeë implementering van werklike wapensisteme vir verskillende gevegsopdragte.
Alhoewel die Pentagon skynbaar optimisties is oor die implementering van gerigte energiestelsels in die nabye toekoms, veral lasers met hoë krag, is daar baie onopgeloste probleme. Van verskille in taktiese en strategiese vermoëns tot kwessies wat verband hou met die skaalbaarheid of skaalbaarheid van lasers en befondsing vir mededingende projekte, die weermag moet baie oorkom.
Veranderende behoeftes
Dit is bykans ses dekades sedert die laser bekendgestel is, en die departement van verdediging het die meeste van die tyd gesoek na maniere om hierdie tegnologie te ontwikkel met die doel om die volgende generasie wapens te skep. Vir lugweermagte beloof sulke stelsels 'n laer koste per nederlaag en terselfdertyd 'n afname in ammunisieverbruik. As China byvoorbeeld baie goedkoop missiele na 'n Amerikaanse skip lanseer, kan 'n kragtige laser in teorie gebruik word om dit te teiken en te vernietig.
Dr Robert Afzal, 'n toonaangewende spesialis in lasertegnologie by Lockheed Martin, meen dat tot dusver twee faktore die implementering van lasertegnologie verhinder het: die aanvanklike klem van die departement van verdediging op die ontwikkeling van strategiese wapens en die onderontwikkeling daarvan.
In die verlede het die weermag fondse bewillig vir gerigte energie-navorsing oor projekte soos die nou geslote YAL-1 Airborne Laser-program, gesamentlik bestuur deur die Amerikaanse lugmag en die missielverdedigingsagentskap. As deel van hierdie inisiatief is 'n chemiese laser op 'n aangepaste Boeing 747-400F-vliegtuig geïnstalleer om ballistiese missiele tydens die versnellingsfase te onderskep.
"Destyds was die klem altyd op strategiese konfrontasie, wat baie groot en baie kragtige laserstelsels vereis." Vandag het die verspreiding van onbemande vliegtuie en klein bote bygedra tot 'n gedeeltelike verskuiwing in die Pentagon se korttermynklem na taktiese stelsels. Dit help die weermag om geleidelik wapensisteme op te skaal met die oog op die hantering van nuwe bedreigings.
In April 2019 is 'n bespreking by die Brookings Institution in Washington gehou oor hierdie kwessie. "Ek het 'n klein idee van die vooruitsigte vir gerigte energie op kort en medium termyn,"
- neem kennis van die senior navorser van die instituut.
'Gerigte energie kan ons blykbaar help in 'n baie, baie spesifieke taktiese omgewing. Die idee om 'n groot genoeg laser te skep om 'n territoriale missielverdedigingstelsel te bied, is nogal onrealisties, terwyl die beskerming van 'n spesifieke voertuig met 'n aktiewe stelsel 'n bietjie meer realisties is."
Die destydse sekretaris van die Amerikaanse weermag het opgemerk dat die vordering in gerigte energie 'verder is as wat u u kan voorstel', en die besluit van die weermag om 'n manoeuvreerbare lugverdedigingstelsel vir sy swaar eenhede weer in te stel, maak dit moontlik om nuwe laserwapens te ontplooi.
'Op grond van bestaande en nuwe bedreigings, is dit 'n groot probleem vir ons. Wat die tegnologie betref, is ons naby 'n beskikbare stelsel wat drones, klein vliegtuie en soortgelyke voorwerpe kan afskiet."
Tegnologiese hindernisse
Tegnologieë van die breedste spektrum is nodig om laserstelsels met 'n hoë krag te skep wat drones kan afskiet. Benewens die basisplatform word 'n radar gebruik om lugbedreigings op te spoor en verskillende sensors om 'n teiken te sluit. Vervolgens word die teiken opgespoor, die mikpunt bepaal, die laser geaktiveer en hou die straal op hierdie punt totdat die UAV onaanvaarbare skade ly.
Deur die dekades kon die navorsers wat hierdie lasers ontwikkel het, 'n aantal konsepte toets, waaronder massiewe beleggings in chemiese wapens, voordat hulle die fokus verskuif na vesellasers.
"Die voordeel van vesellasers is dat u hierdie lasers in 'n baie kleiner grootte kan inpas,"
- sê tydens 'n vergadering met verslaggewers die direkteur van die kantoor van DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).
Die YAL-1 ABL-stelsel het byvoorbeeld 'n hoë-energie chemiese suurstof-jodiumlaser gebruik, en hoewel dit 'n toetsdoelwit in 2010 suksesvol onderskep het, het die ontwikkeling daarvan na bykans 15 jaar se finansiering opgehou. Op daardie stadium het die destydse minister van verdediging, Robert Gates, die operasionele gereedheid van die ABL in die openbaar bevraagteken en die effektiewe omvang daarvan gekritiseer.
Een van die nadele van chemiese lasers is dat die laser ophou werk as chemikalieë verbruik word. 'In hierdie geval het u 'n beperkte winkel, en die doel was nog altyd om 'n laser te maak wat op elektrisiteit werk. Immers, solank u die vermoë het om elektrisiteit op u platform op te wek, hetsy deur 'n boordgenerator of 'n battery, werk u laser, het Afzal gesê.
Die afgelope paar jaar het die departement van verdediging meer beleggings in die ontwikkeling van 'n elektriese vesellaser toegeneem, maar het ook ernstige uitdagings ondervind, veral in die ontwikkeling van 'n laser met 'n verminderde gewig, grootte en kragverbruikseienskappe.
In die verlede het ontwikkelaars elke keer as hulle probeer om die krag van 'n vesellaser tot die vlak wat nodig is vir gevegsopdragte te verhoog, lasers van groot groottes gebou, wat veral probleme veroorsaak met oormatige hitteopwekking. As die lasersisteem 'n straal genereer, word hitte ook opgewek, en as die stelsel dit nie van die installasie kan aflei nie, begin die laser oorverhit en die kwaliteit van die straal versleg, wat beteken dat die straal nie op die fokus kan fokus nie doelwit en die doeltreffendheid van die laser neem af.
Terwyl die weermag daarna streef om die krag van elektriese lasers te verhoog, terwyl die toename in gewig, grootte en kragverbruikseienskappe van stelsels beperk word, kom die doeltreffendheid sterk na vore; hoe hoër die elektriese doeltreffendheid, hoe minder energie is nodig om die stelsel te bestuur en af te koel.
'N Woordvoerder van die Amerikaanse weermag wat aan lasers met 'n hoë krag werk, het gesê dat terwyl kragopwekkers gewoonlik 10 kW -stelsels sonder probleme kan dryf, probleme begin wanneer die laserstelsels se krag verhoog word. "As die krag van die veglaser tot 50 kW of meer verhoog word, moet daar reeds gebruik gemaak word van unieke energiebronne, byvoorbeeld batterye en soortgelyke stelsels."
As u byvoorbeeld 'n laserstelsel van 100 kW gebruik, met 'n doeltreffendheid van ongeveer 30%, benodig dit 300 kW krag. As die platform waarop dit geïnstalleer is, egter slegs 100 kW krag lewer, benodig die gebruiker batterye om die verskil te dek. As die batterye leeg is, hou die laser op om te werk totdat die kragopwekker dit weer herlaai.
"Die stelsel moet uiters doeltreffend wees, vanaf die opwekking van energie en die verdere transformasie daarvan in fotone wat na die doel gerig is,"
- sê die verteenwoordiger van die Lockheed Martin -onderneming.
Intussen het Rolls-Royce LibertyWorks gesê dat dit al meer as 'n dekade lank werk om 'n krag- en hittebeheerstelsel te integreer wat in laserstelsels met hoë krag gebruik kan word, en het onlangs 'beduidende tegnologiese deurbrake gemaak'.
Rolls-Royce het gesê dat die deurbrake gebiede insluit soos "elektriese krag, termiese bestuur, temperatuurbeheer en -monitering, onmiddellike beskikbaarheid van energie en kontinuïteit van die onderneming." Hulle het bygevoeg dat toetse van die stelsel aan die einde van hierdie jaar by die klant se webwerf begin, en as dit suksesvol afgehandel is, kan dit moontlik wees om modulêre geïntegreerde oplossings vir kragregulering en hitteverwydering vir weermag- en vlootprogramme te bied.
Opsoek na oplossings
DARPA en MIT se Lincoln Laboratory het suksesvol 'n klein vesellaser van groot grootte ontwikkel wat in Oktober vanjaar gedemonstreer is. Hulle wou egter nie die besonderhede van hierdie projek verduidelik nie, insluitend die kragvlak.
Alhoewel die weermag en maatskappye konstante sukses in die ontwikkeling van militêre lasers aangemeld het, het Afzal gesê Lockheed Martin se pogings om sommige van die tegnologiese uitdagings die hoof te bied, sluit in '' 'n spektrale bundelsmeltingsproses wat ietwat herinner aan die omslag van die album Dark Side of the Moon. "deur Pink Floyd".
'Ek kan nie 'n vesellaser van 100 kW maak as daar probleme met skaal is nie. Die deurbraak is moontlik gemaak deur die vermoë om vesellasers met 'n hoë krag uit te brei deur middel van balkkombinasie eerder as om net 'n groter, kragtiger laserstelsel te probeer bou."
“Laserstrale van verskeie lasermodules, elk met 'n spesifieke golflengte, gaan deur 'n diffraksierooster wat soos 'n prisma lyk. As alle golflengtes en hoeke korrek is, vind daar nie wedersydse absorpsie plaas nie, maar die golflengtes in 'n streng volgorde ineenvolgend, waardeur die krag proporsioneel groei, '' verduidelik Afzal. - U kan die krag van die laser skaal deur modules by te voeg of die krag van elke module te verhoog, sonder om net 'n groot laser te probeer bou. Dit is meer soos parallelle rekenaar as 'n superrekenaar."
Saam
Daar word baie aandag gegee aan die potensiaal van lasers met 'n hoë krag, maar terselfdertyd sien die Amerikaanse weermag en die industrie die potensiaal om mikrogolffrekwensies met 'n hoë krag te gebruik om swerms drones af te skiet of met lasers te kombineer.
'Konsolidasie van tegnologie kan 'n goeie oplossing wees,' het generaal Neil Thurgood van die Office of Critical Technology aan verslaggewers gesê. Dit wil sê, jy kan baie voorwerpe met 'n laser tref. Maar ek kan meer teikens tref met twee lasers, ek kan meer teikens tref met lasers en mikrogolwe met 'n hoë krag. Werk in hierdie gebied het reeds begin."
Donthe Sullivan, die energiekenner van Raytheon, het op sy beurt gepraat oor die werk in hierdie rigting. Hy het veral gesê dat Raytheon 'n hoë-kraglaser met 'n multispektrale waarnemingstelsel in 'n Polaris MRZR-voertuig gekombineer het, terwyl hy 'n hoë-krag mikrogolfstelsel ontwikkel het wat in 'n vraghouer gemonteer is. Raytheon het hierdie tegnologieë afsonderlik gedemonstreer tydens die Army's Maneuver Fires Integrated Experiment (MFIX) in 2017, en het in 2018 saamgewerk tydens toetse wat die Amerikaanse lugmag op die White Sands Proving Grounds uitgevoer het.
Sullivan het gesê dat die laserstelsel gebruik is om hommeltuie oor lang afstande af te skiet, terwyl kragtige mikrogolwe gebruik is om die nabye veld te beskerm en aanvalle van swerm UAV's te stuit.
"Natuurlik sien en verstaan die Lugmag die aanvullende aard van beide tegnologieë om nie net teen-drone-missies uit te voer nie, maar ook ander missies."
In die vloot
As dit kom by die kwessies van massa, volume en energie, het oorlogskepe met hul groot omvang hier 'n duidelike voordeel bo grond- en lugplatforms, wat vlootpersoneel in staat gestel het om verskeie projekte tegelyk te loods.
Die vloot werk aan die Navy Laser Family of Systems (NLFoS), 'n inisiatief om in die nabye toekoms hoë lasersisteme in die see te implementeer. Hierdie Navy-inisiatief sluit in: Solid-State Laser Technology Maturation (SSL-TM) program; RHEL (Ruggedized High Energy Laser) 150 kW hoë-energie laser; optiese skitterende laser Optiese skitterende interdiktor vir vernietigers van die Arleigh Burke -projek; en die High Energy Laser en Integrated Optical-dazzler with Surveillance (HELIOS) -projek.
Volgens 'n verslag van die Congressional Research Service, implementeer die vloot ook die High Energy Laser Counter-Anti-Ship Cruise Missile Program (HELCAP), wat NLFoS-tegnologie leen om gevorderde laserwapens te ontwikkel vir die bestryding van kruisraketten teen skepe.
Die HELIOS -program het ten doel om drie oorlogstelsels en ander platforms aan die oppervlakte te verskaf: 'n laser van 60 kW; langafstand-toesig, toerusting vir verkenning en inligtingversameling en 'n verblindingsapparaat om UAV's te bestry. Anders as ander lasers wat op Amerikaanse vlootskepe getoets is, wat as ekstra stelsels op skepe geïnstalleer word, sal HELIOS 'n geïntegreerde deel van die skip se gevegstelsel word. Die Aegis -wapenstelsel bied vuurbeheer vir standaardmissiele, sowel as die regte wapens wat daarop gemik is.
In Maart 2018 het Lockheed Martin 'n kontrak van $ 150 miljoen (met 'n ekstra $ 943 miljoen aan opsies) toegeken om twee stelsels teen die einde van 2020 te ontwerp, vervaardig en te voorsien. In 2020 beplan die vloot om 'n ontleding van die HELIOS -projek uit te voer om te verseker dat dit aan die vereistes voldoen.
In die kongresdiensverslag word opgemerk dat die integrasie van lasers op skepe moontlik baie voordele bied: korter kontaktyd, die vermoë om aktief te reageer met missiele, akkurate doelwitte en akkurate reaksie, wat wissel van waarskuwingsteikens tot omkeer van hul stelsels. Daar word egter opgemerk dat moontlike beperkings nog steeds bestaan.
Luidens die verslag sluit hierdie beperkings in: slegs skietery; probleme met atmosferiese absorpsie, verstrooiing en turbulensie; termiese verspreiding, wanneer die laser die lug verhit, wat die laserstraal kan fokus; die kompleksiteit om swermaanvalle af te weer, geharde teikens en elektroniese onderdrukkingstelsels te tref; en die risiko van kollaterale skade aan vliegtuie, satelliete en menslike visie.
Die moontlike nadele van laserwapens met 'n hoë opbrengs wat in die verslag uitgelig word, is nie uniek aan die vloot nie, en ander takke van die weermag het ook soortgelyke probleme.
Die Marine Corps (ILC) het sy taktiek, metodes en metodes vir die bestryding van die Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System) laserstelsel, wat in 'n vervoerhouer geïnstalleer is, verduidelik.
'N Boeing -woordvoerder het gesê hy is van plan om die CLWS -stelsel op te gradeer, wat die kapasiteit van 2 kW tot 5 kW verhoog. Daardeur het hy opgemerk dat die toename in krag die tyd wat dit neem om klein hommeltuie neer te skiet, sal verminder. 'Die vloot wil 'n baie vinnige stelsel hê wat die nodige funksies kan lewer. Hulle is besig om die eienskappe van hierdie stelsels na te gaan, en daarom het hulle ons 'n kontrak gegee vir hul modernisering en toename in kapasiteit."
Verlange om te belê
Die weermagbevel gedurende die eerste helfte van hierdie jaar was besig met die definisie van huidige gerigte energieprogramme en die ontwikkeling van 'n langtermynplan vir die oordrag van projekte van die ontwikkelingsfase na die stadium van praktiese gevegsgebruik.
As deel van hierdie aktiwiteit het generaal Turgud 45 dae tyd gekry om alle huidige projekte in 'n enkele register op te klaar en te versamel. Dit kan daartoe lei dat sommige van hulle verwerp sal word. 'Toe ons die Critical Technologies Office gestig het, het ek 'n spesiale poging aangewend om alle mededingende gerigte energieprojekte te vind. Almal werk aan wat gerigte energie genoem word, en ek probeer verstaan wat dit werklik beteken en wat werklik daar aangaan,”het Thurgood gesê tydens die verhore van die komitee oor die weermag.
Einde Mei het die weermagbevel 'n omvattende plan goedgekeur, wat voorsiening maak vir verhoogde investering en versnelde ontwikkeling van laser- en mikrogolftegnologieë in verskillende weermagprojekte. Tydens 'n perskonferensie het Thurgood aangekondig dat die weermag besluit het om die MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser) -program te versnel, waarin lasers van 50 kW op gepantserde voertuie van Stryker geïnstalleer sal word as deel van 'n kortafstand-lugverdedigingstelsel. As alles volgens plan verloop, het die weermag teen die einde van 2021 vier voertuie met laserstelsels aangeneem.
Dit is nog nie duidelik watter inisiatiewe saamgesmelt of gesluit sal word nie, maar Thurgood het gesê dat dit beslis in elk geval sal gebeur. 'Sommige mense werk aan 'n laser van 150 kW wat uiteindelik op 'n vragmotor en sleepwa of skip geïnstalleer sal word. Ons het nie ons eie laserprogram van 150 kW nodig nie; ons kan sulke projekte saamvoeg, hierdie proses bespoedig en hulpbronne vir ons land bespaar."
'N Aantal gerigte energie -inisiatiewe bly intussen in die weermag se portefeulje. Die weermag het byvoorbeeld die MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) laser gebruik om die ontwikkeling van belowende laserstelsels te versnel en taktiek, metodes en beginsels van gevegsgebruik wat verband hou met die werking van sulke stelsels uit te werk. Volgens die MEHEL -projek het die weermag 'n Stryker op die masjien geïnstalleer en lasers met 'n krag tot 10 kW getoets.
In Mei 2019 kondig die groep onder leiding van Dynetics aan dat dit gekies is om 'n wapenstelsel van 100 kW te ontwikkel en dit op FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) vragmotors te installeer onder die program vir die ontwikkeling van 'n demonstrasiemodel van 'n hoë-krag HEL laser installasie TVD (High Energy Laser Tactical Vehicle Demonstrator). Dit word geïmplementeer as deel van die weermag se werk oor gerigte energiewapens wat ontwerp is om missiele, artilleriedoppies en mortiermyne, sowel as hommeltuie, te bestry.
Ingevolge 'n kontrak van $ 130 miljoen vir drie jaar is 'n drieparty-span saamgestel (die Amerikaanse weermag, Lockheed Martin en Rolls-Royce) om 'n kritiese projekoorsig voor te berei wat die finale laserontwerp bepaal, en dan die stelsel vervaardig en op 'n FMTV -vragmotor. 6x6 vir veldtoetse by White Sands Missile Range in 2022.
Die drietal beplan om die krag van Lockheed Martin se vesellaser te verhoog, waarvoor Rolls-Royce 'n kragstelsel ontwikkel. Terselfdertyd wou Rolls-Royce nie bekend maak of hy sy nuwe geïntegreerde energiebestuur- en hitte-uitruilbeheerstelsel gaan gebruik nie.
In 2018 het die weermag aangekondig dat hy afsonderlik met Lockheed Martin saamwerk om hommeltuie toe te rus met 'n kragtige mikrogolflanseerder om ander hommeltuie af te skiet. Ingevolge 'n kontrak van $ 12,5 miljoen, sal die duo 'n lug-teen-hommeltuigstelsel ontwikkel. Potensiële UAV -vragte sal plofbare toestelle, netwerke en mikrogolfinstallasies insluit.
Die direkteur van die DARPA -kantoor het egter aan verslaggewers gesê dat ondanks die vordering op die gebied van gerigte energie, die weermag nog ver van die integrering van tegnologie in die vliegtuig is, en daarom sal skepe en grondvoertuie waarskynlik die eerste basiese platforms word.
In die lug
Die Amerikaanse lugmag implementeer ook gerigte energieprojekte, insluitend projekte wat ontwikkel is onder die SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator-Advanced Technology Demonstrator) prototipe-program, wat voorsiening maak vir die installering van 'n klein hoëkraglaserstelsel op vliegtuie om te beskerm teen missiele, klas "grond-tot-lug" en "lug-tot-lug".
Vroeër vanjaar het die Air Force Research Laboratory aangekondig dat dit tussentydse sukses behaal het toe dit 'n grondtoetsmonster gebruik het om verskeie missiele af te skiet. Namate tegnologie vorder, beplan die Amerikaanse lugmag om die stelsel kleiner en ligter te maak en aan te pas vir vliegtuie.
Die meer ambisieuse plan van die Pentagon en die missielverdedigingsagentskap is 'n terugblik op president Ronald Reagan se strategiese verdedigingsinisiatief, ook bekend as Star Wars, wat teoreties 'n beroep op laserwapenstelsels in die ruimte wil plaas.
In Januarie van hierdie jaar het die Trump-administrasie 'n langverwagte oorsig van missielverdediging gepubliseer, wat die lof van die Anti-Ballistic Missile Agency geprys het om wapens met 'n gerigte energie te ontwikkel om ballistiese missiele in die hupstootfase te onderskep. In 2017 het die agentskap byvoorbeeld 'n versoek ingedien vir inligting oor langafstand-drones op groot afstande wat die vragvermoë het om kragtige lasers te installeer om ICBM's in die hupstootfase te vernietig. Die versoek om voorstelle, wat in 2017 uitgereik is, bepaal dat die hommeltuig op 'n hoogte van minstens 19 000 meter sal vlieg, 'n laaivermoë van minstens 2,286 kg en 'n beskikbare krag van 140 kW tot 280 kW sal hê. Om 'n belowende installasie vir sulke drones te skep, werk die Agentskap saam met Boeing, General Atomics en Lockheed Martin en ondersoek die moontlikheid om lasertegnologie aan boord van UAV's te implementeer.
'Wat ons betref, lê ons 'n spesiale klem op vaslegging, opsporing en doelwit,'
- het die verteenwoordiger van die Boeing -onderneming gesê.
'Dit is eintlik ons kernvaardighede wat ons ontwikkel het terwyl ons met chemiese lasers werk. Boeing het dit in al sy stelsels getoon en het getoon dat u met behulp van bestaande tegnologie 'n kompakte, hoogs doeltreffende verkrygings-, opsporings- en teikensisteem kan skep en dit naatloos in enige laserapparaat kan integreer en sodoende die vermoëns aansienlik kan verhoog."
