Hệ thống vũ khí laser không còn là một khái niệm mới, nhưng một số vấn đề quan trọng vẫn còn trong quá trình phát triển hàng ngày của chúng.
Theo David James của Đại học Cranfield (Anh), các hệ thống như vậy được chia thành hai loại lớn. Loại thứ nhất bao gồm các loại vũ khí được thiết kế để tham gia vào phạm vi và các cảm biến quang học khác, trong khi loại thứ hai tập trung vào cuộc chiến chống lại tên lửa không điều khiển và máy bay không người lái. Các hệ thống thuộc loại thứ hai đang ngày càng thu hút nhiều sự chú ý của quân đội, khi vũ khí laser trở nên hiệu quả hơn và các nguồn năng lượng giảm kích thước. James lưu ý:
“Những hệ thống này có một số ưu điểm. Họ cung cấp đạn dược gần như vô hạn … nếu nguồn điện hoạt động, thì hệ thống laser sẽ tiếp tục hoạt động. Chúng tương đối dễ sử dụng, có nghĩa là quá trình đào tạo nhân viên không quá phức tạp."
Từ biển vào đất liền
Như James đã lưu ý, trong những thập kỷ qua, một số lượng lớn công việc đã được thực hiện trong lĩnh vực này, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng hải, nơi một số chương trình đang xem xét tính khả thi của việc sử dụng tia laser để chống lại các mối đe dọa như UAV hải quân hoặc tàu thuyền nhỏ.
Các hệ thống trên tàu là hệ thống đầu tiên xuất hiện, vì chúng dễ dàng tiếp cận với nguồn năng lượng cao, trong khi sự gia tăng hiệu quả của vũ khí laser khiến chúng ngày càng dễ tiếp cận với lực lượng mặt đất. Điều này được thể hiện rõ ràng nhất qua dự án chế tạo mẫu thử nghiệm và triển khai hệ thống laser chiến đấu đầu tiên của quân đội Mỹ. Hệ thống có công suất 50 kW sẽ được lắp đặt trên bốn xe bọc thép Stryker vào năm 2022 để hỗ trợ các nhiệm vụ phòng không tầm ngắn di động, được chỉ định là M-SHORAD (Cơ động - Phòng không tầm ngắn) để bảo vệ các lữ đoàn chiến đấu. từ UAV, tên lửa không điều khiển, pháo và súng cối và loại trực thăng hàng không.
Neil Thurgood, giám đốc Văn phòng vũ khí siêu thanh, năng lượng định hướng và vũ trụ của quân đội Mỹ, cho biết: “Bây giờ là lúc để đưa vũ khí năng lượng trực tiếp ra chiến trường. - Quân đội nhận thấy sự cần thiết của laser năng lượng định hướng, được cung cấp trong kế hoạch hiện đại hóa quân đội. Đây không còn là hoạt động nghiên cứu hoặc trình diễn. Đây là một khả năng chiến đấu chiến lược và chúng tôi đang đi đúng hướng sẽ đưa nó vào ngay trong tay của những người lính."
Như James đã lưu ý, những phát triển như vậy có thể giúp lấp đầy khoảng trống về khả năng chiến đấu tiềm năng, đặc biệt là đối với UAV. Khi một số lượng lớn máy bay không người lái xuất hiện trên chiến trường, quân đội mặt đất phải có khả năng đối phó với mối đe dọa. Hiện tại, nhiệm vụ này đang được giải quyết bằng cách bắn các loại vũ khí nhỏ và súng máy từ cự ly rất gần, mặc dù rõ ràng là rất khó để tiến hành bắn nhằm vào đây. Một giải pháp thay thế động năng sẽ là tên lửa đất đối không. Tuy nhiên, không giống như tên lửa, máy bay không người lái rẻ hơn nhiều để sản xuất và vận hành.
“Lợi ích kinh tế là bạn không có lợi khi sử dụng tên lửa chống lại một đám máy bay không người lái, vì tên lửa sau đó sẽ cạn kiệt rất nhanh. Bạn phải giữ kho vũ khí tên lửa của mình cho các mục tiêu quan trọng hơn như máy bay hoặc trực thăng."
Một ưu điểm khác của laser là tốc độ của chúng.
“Vì“đạn dược”di chuyển với tốc độ ánh sáng, trên thực tế, nếu bạn đặt chùm tia vào mục tiêu trong giây lát, thì bạn đã bắn trúng mục tiêu giả … ngay cả khi nó vượt qua tầm nhìn của bạn với tốc độ khủng khiếp, bạn chỉ cần nhắm tia laser vào nền tảng của kẻ thù - và mục tiêu là của bạn.
Bất chấp mối đe dọa
Craig Robin, người đứng đầu Văn phòng Dự án Năng lượng Chỉ đạo của Quân đội Hoa Kỳ, đồng ý và nói thêm rằng các hệ thống vũ khí laser cũng không nhạy cảm với các mối đe dọa.
"Hầu hết các vật liệu không giữ nhiệt độ cao, nếu bạn tập trung tia laser vào mìn hoặc máy bay không người lái, tác động của bạn sẽ gây tử vong."
Tất nhiên, tất cả những điều này mang lại lợi thế về mặt tài chính, nhưng đồng thời, các hệ thống laser có thể làm giảm lượng cung cấp vật chất và kỹ thuật cho quân đội.
“Về phương tiện động năng, bạn phải chế tạo tên lửa, bạn phải bảo dưỡng tên lửa, bạn phải xóa sổ chúng. Điều này rõ ràng không áp dụng cho các hệ thống vũ khí được cung cấp năng lượng, tức là chúng giảm đáng kể gánh nặng hậu cần.
Văn phòng của Robin là một phần của Văn phòng công nghệ quan trọng và năng lực nhanh của quân đội (RCCTO). Dưới sự lãnh đạo của Thurgood, tổ chức đang làm việc để kết hợp các công nghệ mới vào các phát triển thử nghiệm có thể tiếp cận với những người lính. Năng lượng định hướng là trọng tâm chính của hoạt động này.
Trong nghiên cứu về laser M-SHORAD, dự án MHHEL trước đó (Laser năng lượng cao đa nhiệm vụ) đã được sử dụng, dự án này cũng cung cấp cho việc lắp đặt laser 50 kW trên máy Stryker và sản xuất một nguyên mẫu. vào năm 2021. Tuy nhiên, RCCTO đã quyết định mở rộng phạm vi của dự án, vì vậy bốn tia laser hiện đang được lên kế hoạch triển khai. Hợp tác với nhà thầu chính Kord Technologies, Raytheon và Northrop Grumman đang cạnh tranh trong dự án này với các nguyên mẫu M-SHORAD của họ.
RCCTO tham gia vào các dự án năng lượng được chỉ đạo khác. Điểm nhấn chính là bảo vệ khỏi hỏa lực gián tiếp, sẽ được cung cấp bởi hệ thống vũ khí được lắp đặt trên xe Stryker. Được biết đến với tên gọi Khả năng chống cháy gián tiếp - Laser năng lượng cao, dự án này là sự phát triển tiếp theo của chương trình Trình diễn phương tiện chiến thuật bằng laser năng lượng cao để chuyển từ hệ thống 100 kW sang laser 300 kW và cung cấp cho quân đội vào năm 2024.
Trước đây, quân đội đã lắp đặt một tia laser 10 kW trên cỗ máy Stryker như một phần của dự án MEHEL (Di động thí nghiệm năng lượng cao Laser), dự án này đã hình thành cơ sở cho công việc trên M-SHORAD.
Quyết định tăng sức mạnh của vũ khí dựa trên quá trình phát triển thành công. Như Robin giải thích, "Về mặt công nghệ, đầu tư vào ngành đã giúp đẩy nhanh toàn bộ quá trình và đạt được kết quả tốt."
Sợi quang học
Scott Schnorrenberg của Kord Technologies cho biết đã có sự thay đổi từ laser trạng thái rắn sang các thiết bị sợi quang kết hợp quang phổ, "hiệu quả hơn đáng kể và kích thước giảm xuống". Ông nói thêm rằng những tiến bộ rõ ràng về pin dung lượng cao, hệ thống phát điện và quản lý nhiệt đóng một vai trò lớn, cho phép lắp đặt hệ thống laser rất mạnh trên các phương tiện chiến đấu tương đối nhỏ.
Kord hiện đang tập trung vào việc phát triển công nghệ trong giai đoạn R & D và sử dụng nó trong quá trình phát triển nguyên mẫu và các sản phẩm sản xuất tiếp theo. Schnorrenberg cũng chỉ ra những lợi thế về hậu cần của laser, lưu ý rằng "chúng cũng được trang bị các cảm biến mạnh mẽ để cung cấp thêm khả năng thu thập thông tin và xác định mục tiêu trên chiến trường." Ông tin rằng sau khi triển khai các hệ thống cho dự án M-SHORAD và các chương trình khác, phạm vi của laser sẽ mở rộng trong những năm tới.
“Bạn có thể thấy laser đang phát triển nhanh chóng, mở rộng sang các nền tảng khác và mở rộng phạm vi nhiệm vụ mà chúng có thể thực hiện, chẳng hạn như xử lý vật liệu nổ, các biện pháp đối phó với tài sản do thám, nhắm mục tiêu chính xác, công suất bức xạ tập trung và truyền dữ liệu tốc độ cao. Phạm vi mở rộng của các mục tiêu tiềm năng chắc chắn sẽ góp phần làm tăng phạm vi các nền tảng cơ bản mà trên đó các hệ thống laser sẽ được lắp đặt."
Evan Hunt, Trưởng bộ phận Laser công suất cao tại Raytheon, cũng lưu ý khả năng theo dõi mục tiêu bằng hệ thống laser.
“Chỉ cần nhấn một nút sau khi xác định máy bay không người lái là mối đe dọa, bạn có thể bắn hạ nó ngay lập tức, và đó sẽ là một quá trình ngắn ngủi mà máy bay không người lái bắt đầu rơi cùng lúc khi nhấn nút. Đây là một cách đánh mục tiêu mang tính cách mạng so với các loại đạn truyền thống, loại đạn này có thể bắn trượt và bay thành từng mảnh theo các hướng khác nhau."
"Chúng ta đang nói về một loại công nghệ mới cho phép phát hiện, theo dõi, xác định và tham gia các mục tiêu một cách khá độc lập theo cách có thể được sử dụng ngay cả ở những nơi tương đối gần khu công nghiệp hoặc khu dân cư mà không gây ra sự hủy diệt lớn."
Bắn hạ máy bay không người lái
Cùng với việc tham gia vào dự án M-SHORAD, Raytheon đặc biệt chú trọng đến việc phát triển vũ khí laser để chống lại các máy bay không người lái cỡ nhỏ, đặc biệt, trong khái niệm về "lỗi cồn cát" - một tia laser mạnh mẽ kết hợp với khả năng nhìn thấy đa kính. hệ thống thiết kế riêng, lắp đặt trên xe địa hình Polaris MRZR.
Hệ thống này đang được sản xuất cho Không quân Hoa Kỳ và dự kiến sẽ giao ba hệ thống vào năm 2020. Vào cuối năm đó, ba đơn vị di động này sẽ được triển khai ở nước ngoài để đánh giá hoạt động.
Raytheon đã bắn hạ hơn 100 máy bay không người lái từ lỗi của nó trong nhiều cuộc triển lãm của lực lượng không quân và quân sự. Lực lượng Không quân có thể sử dụng hệ thống này cho một số nhiệm vụ, chẳng hạn như ô tô có thể đậu ở cuối đường băng để gây nhiễu hoặc tiêu diệt các UAV không mong muốn xâm nhập không phận. Hunt lưu ý:
“Tia laser đã thực sự được chứng minh là phương tiện chính xác và hiệu quả nhất để đánh trực tiếp vào máy bay không người lái. "Sự kết hợp kỳ diệu" của các đặc tính cho phép bạn vô hiệu hóa một cách âm thầm và kín đáo một số máy bay không người lái cùng một lúc một cách rất chính xác và rẻ tiền, vì vậy chúng không có sức hủy diệt như vũ khí động năng."
Trước khi vũ khí laser đi vào hoạt động với số lượng đáng kể, cần phải giải quyết một số nhiệm vụ cấp bách. Robin lưu ý rằng bản thân tia laser là một trong ba yếu tố quan trọng của việc lắp đặt vũ khí, cùng với bộ điều khiển chùm tia hướng chính xác chùm tia tới mối đe dọa và đi kèm với nó, và một hệ thống phụ để tạo và quản lý năng lượng. Hệ thống phụ thứ hai phải đủ nhỏ gọn để lắp đặt trên xe, mặc dù trong trường hợp này, những phát triển từ lĩnh vực ô tô có thể được tận dụng, đặc biệt là sự phát triển của hệ thống pin, góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của xe điện. Hunt tiếp tục: “Bạn muốn lái chiếc ô tô điện của mình với tốc độ tương tự trong một khoảng thời gian dài, tương tự như cách bạn muốn tia laser hoạt động. "Các yêu cầu đối với công nghệ này và laser là tương tự và chồng chéo ở đây."
Theo James, việc giảm kích thước của hệ thống cung cấp điện là yếu tố hạn chế. Ông hy vọng Quân đội Hoa Kỳ và các đối tác của họ sẽ phải đối mặt với những thách thức khi đặt các thiết bị như vậy vào Stryker. Ngoài ra, ông cũng lưu ý rằng không phải tất cả các mục tiêu trong hệ thống M-SHORAD đều giống nhau và có những câu hỏi về mức độ sát thương sẽ được yêu cầu đối với các loại nền tảng khác nhau.
“Nếu đây chỉ là những chiếc máy bay không người lái mà bạn đang săn lùng, thì nó sẽ thu hẹp phạm vi mục tiêu theo nghĩa đó, giảm phạm vi vật liệu tạo ra chúng. Nếu nó là một máy bay không người lái rất lớn, thì nó có thể đáng sử dụng một tên lửa đất đối không."
Mặt khác, theo James, tầm bắn là yếu tố quan trọng nhất cần xem xét: bạn muốn gây sát thương ở khoảng cách càng xa thì càng cần nhiều sức mạnh. Ông nhận thấy rằng bầu khí quyển chứa đầy các hạt khác nhau làm tán xạ ánh sáng, tức là sẽ không bao giờ có sự truyền ánh sáng một trăm phần trăm. Ở khoảng cách một km, bầu khí quyển có thể bị thấm tới 85%, tức là 15% ánh sáng sẽ không đến được mục tiêu. Ở khoảng cách xa hơn 5 km, tổn thất có thể là 50%, "tức là, một nửa số photon bị mất một cách đơn giản, chùm tia laze mất sức mạnh và không đến được mục tiêu."
Học cách chiến đấu
Chris Frye, giám đốc phòng không thân cận của Northrop Grumman, cho biết: “Thách thức chính đối với những người sử dụng quân sự sẽ là huấn luyện đối phó với một loạt các mục tiêu đang mở rộng, mặc dù ông lưu ý rằng họ đang rời bỏ các cuộc trình diễn công nghệ thử nghiệm và chuyển sang khai thác thực bởi một người lính. "Sẽ cho phép áp dụng, thích ứng và cải tiến công nghệ." Ngoài dự án M-SHORAD, Northrop Grumman đã làm việc với Quân đội Hoa Kỳ về một số chương trình năng lượng chỉ đạo khác, cũng như với Văn phòng R&D của Hải quân, DARPA, Phòng thí nghiệm Không quân và các khách hàng khác.
Fry nói thêm: “Trọng tâm là xây dựng các hệ thống cơ sở phức tạp. “Đây không chỉ là về tia laser, mà là toàn bộ hệ thống: radar, hệ thống chỉ huy và điều khiển, mạng, nền tảng, điều khiển phát điện và năng lượng. Hiệu quả tối đa của tất cả các thành phần này và cách chúng hoạt động cùng nhau rất quan trọng để tối đa hóa tiềm năng của hệ thống”.
Northrop Grumman cho biết mặc dù trọng lượng, kích thước và mức tiêu thụ điện năng của các hệ thống đã giảm đáng kể trong thập kỷ qua, nhưng họ kỳ vọng sẽ đẩy nhanh quá trình này trong những năm tới. Ngoài ra, khả năng của hệ thống laser theo dõi các mối đe dọa và "giữ các photon trên mục tiêu càng lâu càng tốt để mang lại hiệu quả mong muốn" đã tăng lên đáng kể.
Sự sáng tạo
Schnorrenberg cho biết thách thức lớn nhất hiện nay là hạn chế về sản xuất. Do số lượng hệ thống laser được phát triển hạn chế cho đến nay, cơ sở sản xuất chưa phát triển, tức là, các thành phần quan trọng nhất vẫn cần được hoàn thiện cho các kịch bản sản xuất số lượng lớn.
Ông nói thêm: “Chính phủ Mỹ đang đầu tư vào các cơ sở sản xuất để giải quyết vấn đề này. "Cuối cùng, ngành công nghiệp cuối cùng sẽ cung cấp các cơ chế điều hành để phát triển cơ sở này."
Đây là chìa khóa để Quân đội Hoa Kỳ thiết lập mục tiêu cho chương trình M-SHORAD. Thông báo hợp đồng lưu ý rằng việc lựa chọn Northrop Grumman và Raytheon "sẽ thúc đẩy cạnh tranh và kích thích cơ sở công nghiệp cho các hệ thống năng lượng định hướng."
James hy vọng rằng tia laser sẽ phát triển như một vũ khí chiến tranh theo cách riêng của nó trong những năm tới. Mặc dù ông nghi ngờ rằng tia laser sẽ hoạt động như những hệ thống hoàn toàn riêng biệt, nhưng ông tin rằng chúng chắc chắn sẽ trở thành một bổ sung đáng kể cho các loại vũ khí khác. Chẳng hạn như các hệ thống phòng không chỉ bao gồm laser, nhưng chúng sẽ trở thành một phần của hệ thống rộng lớn hơn bao gồm tên lửa. Ngoài ra, để chống lại các mục tiêu ở khoảng cách cực ngắn, quân đội rất có thể sẽ muốn để lại một binh sĩ riêng biệt.
"Có lẽ laser sẽ mãi mãi là một phần của hệ thống lõi."
Robin nói: “Để làm cho laser thực sự hiệu quả và hữu ích hơn cho quân đội Mỹ, chi phí của chúng phải giảm xuống. Tuy nhiên, bất kỳ công nghệ nào xuất hiện từ một thị trường ngách sẽ đóng một vai trò nổi bật hơn theo thời gian.
"Khi các nguyên mẫu và thử nghiệm trình diễn ngày càng tăng - không chỉ trong quân đội mà còn ở các lực lượng vũ trang khác - chúng ta sẽ sớm chứng kiến sự mở rộng của thị trường này và giảm chi phí của các hệ thống vũ khí laser."
