Các thí nghiệm lắp đặt vũ khí laser trên tàu của Liên Xô đã được thực hiện từ những năm 70 của thế kỷ XX.
Năm 1976, các điều khoản tham chiếu (TOR) cho việc chuyển đổi tàu đổ bộ Project 770 SDK-20 thành tàu thí nghiệm Foros (Dự án 10030) với tổ hợp laser Aquilon đã được phê duyệt. Năm 1984, con tàu mang tên OS-90 "Foros" gia nhập Hạm đội Biển Đen của Liên Xô và tại bãi thử Feodosiya; lần đầu tiên trong lịch sử Hải quân Liên Xô bắn thử nghiệm từ pháo laser "Aquilon" đã được thực hiện. Trận bắn thành công, tên lửa bay thấp đã bị tia laze phát hiện và tiêu diệt kịp thời.
Sau đó, tổ hợp "Aquilon" được lắp đặt trên một tàu pháo cỡ nhỏ, được chế tạo theo đề án sửa đổi 12081. Sức mạnh của tổ hợp bị giảm xuống, mục đích của nó là vô hiệu hóa các phương tiện quang điện tử và làm hỏng mắt các nhân viên phòng thủ chống đổ bộ của đối phương.
Đồng thời, dự án Aydar đang được thực hiện để tạo ra hệ thống lắp đặt laser trên tàu mạnh nhất ở Liên Xô. Năm 1978, tàu chở gỗ Vostok-3 được chuyển đổi thành tàu sân bay vũ khí laser - tàu Dixon (dự án 05961). Ba động cơ phản lực từ một chiếc máy bay Tu-154 đã được lắp đặt trên tàu để làm nguồn năng lượng cho việc lắp đặt tia laser Aydar.
Trong các cuộc thử nghiệm vào năm 1980, một chiếc salvo laser đã được bắn vào một mục tiêu ở khoảng cách 4 km. Mục tiêu đã bị bắn trúng lần đầu tiên, nhưng không ai trong số những người có mặt nhìn thấy chính chùm tia và sự tàn phá mục tiêu có thể nhìn thấy được. Vụ va chạm được ghi lại bởi một cảm biến nhiệt lắp trên mục tiêu, hiệu suất chùm tia là 5%, có lẽ một phần đáng kể năng lượng chùm tia đã bị hấp thụ bởi sự bốc hơi ẩm từ mặt biển.
Tại Mỹ, việc nghiên cứu chế tạo vũ khí laser chiến đấu cũng đã được thực hiện từ những năm 70 của thế kỷ trước, khi chương trình ASMD (Phòng thủ tên lửa chống hạm) bắt đầu. Ban đầu, công việc được thực hiện trên laser động khí, nhưng sau đó sự chú trọng chuyển sang laser hóa học.
Năm 1973, TRW bắt đầu làm việc trên một mô hình trình diễn thử nghiệm của một laser deuterium florua liên tục NACL (Navy ARPA Chemical Laser), với công suất khoảng 100 kW. Công việc nghiên cứu và phát triển (R&D) về tổ hợp NACL được thực hiện cho đến năm 1976.
Năm 1977, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ khởi động chương trình Sea Light, nhằm phát triển hệ thống lắp đặt laser năng lượng cao với công suất lên đến 2 MW. Kết quả là, một lắp đặt đa giác cho laser hóa học florua-deuterium "MIRACL" (Mid-IniaRed Advanced Chemical Laser) đã được tạo ra, hoạt động trong chế độ phát bức xạ liên tục, với công suất đầu ra tối đa là 2,2 MW ở bước sóng 3,8 μm, các thử nghiệm đầu tiên của nó được tiến hành vào tháng 9 năm 1980.
Năm 1989, tại trung tâm thử nghiệm White Sands, các thí nghiệm đã được thực hiện bằng cách sử dụng tổ hợp laser MIRACL để đánh chặn các mục tiêu được điều khiển bằng sóng vô tuyến kiểu BQM-34, mô phỏng đường bay của tên lửa chống hạm (ASM) ở tốc độ cận âm. Sau đó, các tên lửa phá hoại siêu thanh (M = 2) được thực hiện, mô phỏng một cuộc tấn công bằng tên lửa chống hạm ở độ cao thấp. Trong các cuộc thử nghiệm được thực hiện từ năm 1991 đến năm 1993, các nhà phát triển đã làm rõ các tiêu chí tiêu diệt tên lửa thuộc nhiều lớp khác nhau, đồng thời tiến hành đánh chặn thực tế các máy bay không người lái (UAV), mô phỏng việc sử dụng tên lửa chống hạm của đối phương.
Vào cuối những năm 1990, việc sử dụng laser hóa học làm vũ khí trên tàu biển đã bị bỏ rơi do nhu cầu lưu trữ và sử dụng các thành phần độc hại.
Trong tương lai, Hải quân Hoa Kỳ và các nước NATO khác tập trung vào tia laser, được cung cấp năng lượng điện.
Là một phần của chương trình SSL-TM, Raytheon đã tạo ra một tổ hợp laser demo 33 kW LaWS (Hệ thống vũ khí laser). Trong lần thử nghiệm vào năm 2012, tổ hợp LaWS, từ tàu khu trục Dewey (EM) (thuộc lớp Arleigh Burke), đã bắn trúng 12 mục tiêu BQM-I74A.
Phức hợp LaWS là mô-đun, năng lượng được thu thập bằng cách tổng hợp các chùm tia laser hồng ngoại trạng thái rắn có công suất thấp hơn. Các tia laser được đặt trong một khối duy nhất. Từ năm 2014, tổ hợp laser LaWS đã được lắp đặt trên tàu chiến USS Ponce (LPD-15) để đánh giá ảnh hưởng của điều kiện hoạt động thực tế đối với khả năng hoạt động và hiệu quả của vũ khí. Đến năm 2017, công suất của khu liên hợp được nâng lên 100 kW.
Trình diễn laser LaWS
Hiện tại, một số công ty của Mỹ, bao gồm Northrop Grumman, Boeing và Locheed Martin, đang phát triển các hệ thống tự vệ bằng laser cho tàu dựa trên trạng thái rắn và laser sợi quang. Để giảm thiểu rủi ro, Hải quân Mỹ đang đồng thời triển khai một số chương trình nhằm thu được vũ khí laser. Do việc thay đổi tên như một phần của việc chuyển nhượng dự án từ công ty này sang công ty khác, hoặc sáp nhập các dự án nên có thể có sự trùng lặp về tên gọi.
Theo báo chí Mỹ, dự án chế tạo khinh hạm đầy hứa hẹn FFG (X) của Hải quân Mỹ bao gồm yêu cầu lắp đặt laser chiến đấu 150 kW (hoặc đặt trước một vị trí), dưới sự điều khiển của hệ thống chiến đấu COMBATSS-21.
Ngoài Hoa Kỳ, mối quan tâm lớn nhất đến tia laser trên biển được thể hiện bởi "người thống trị biển cả" - Anh. Việc thiếu ngành công nghiệp laser không cho phép dự án tự triển khai, liên quan đến việc, vào năm 2016, Bộ Quốc phòng Anh đã thông báo đấu thầu phát triển một thiết bị trình diễn công nghệ LDEW (Laser Directed Energy Weapon), đã được giành bởi công ty MBDA Deutschland của Đức. Vào năm 2017, tập đoàn đã công bố một nguyên mẫu kích thước đầy đủ của laser LDEW.
Trước đó vào năm 2016, MBDA Deutschland đã giới thiệu hiệu ứng Laser, có thể được lắp đặt trên các tàu sân bay trên bộ và trên biển và được thiết kế để tiêu diệt UAV, tên lửa và đạn cối. Tổ hợp cung cấp khả năng phòng thủ trong khu vực 360 độ, có thời gian phản ứng tối thiểu và có khả năng đẩy lùi các cuộc tấn công đến từ các hướng khác nhau. Công ty cho biết tia laser của họ có tiềm năng phát triển rất lớn.
“Gần đây, MBDA Deutschland đã đầu tư rất nhiều từ ngân sách của mình vào công nghệ laser. Chúng tôi đã đạt được những kết quả đáng kể so với các công ty khác , - người đứng đầu công ty phụ trách bán hàng và phát triển kinh doanh Peter Heilmeyer cho biết.
Các công ty Đức ngang bằng và có thể vượt qua các công ty Mỹ trong cuộc chạy đua vũ trang laser, và hoàn toàn có khả năng trở thành người đầu tiên trình làng các hệ thống laser không chỉ trên đất liền mà còn trên biển
Tại Pháp, dự án Advansea đầy hứa hẹn của DCNS đang được xem xét sử dụng công nghệ đẩy hoàn toàn bằng điện. Dự án Advansea được lên kế hoạch trang bị một máy phát điện 20 megawatt có khả năng đáp ứng các nhu cầu, bao gồm cả vũ khí laser đầy hứa hẹn.
Ở Nga, theo các phương tiện truyền thông đưa tin, vũ khí laser có thể được triển khai trên tàu khu trục hạt nhân đầy triển vọng Leader. Một mặt, nhà máy điện hạt nhân cho phép chúng ta giả định rằng có đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho vũ khí laser, mặt khác, dự án này đang ở giai đoạn thiết kế sơ bộ, và rõ ràng là còn quá sớm để nói về một cái gì đó cụ thể..
Riêng biệt, cần nêu bật dự án của Mỹ về laser điện tử tự do - Free Electron Laser (FEL), được phát triển vì lợi ích của Hải quân Mỹ. Vũ khí laser loại này có những điểm khác biệt đáng kể so với các loại laser khác.
Bức xạ trong laser electron tự do được tạo ra bởi một chùm electron đơn năng chuyển động trong một hệ thống tuần hoàn làm lệch hướng điện trường hoặc từ trường. Bằng cách thay đổi năng lượng của chùm điện tử, cũng như cường độ của từ trường và khoảng cách giữa các nam châm, có thể thay đổi tần số của bức xạ laze trên một phạm vi rộng, nhận bức xạ ở đầu ra trong phạm vi từ X. -Xung vào lò vi sóng.
Các tia laser điện tử tự do có kích thước lớn, điều này gây khó khăn cho việc đặt chúng trên các hạt tải điện nhỏ. Theo nghĩa này, các tàu mặt nước lớn là vật mang tối ưu của loại tia laser này.
Boeing đang phát triển laser FEL cho Hải quân Hoa Kỳ. Một nguyên mẫu laser FEL 14 kW đã được trình diễn vào năm 2011. Hiện tại, vẫn chưa rõ tình trạng hoạt động của tia laser này, người ta đã lên kế hoạch tăng dần công suất bức xạ lên đến 1 MW. Khó khăn chính là việc tạo ra một bộ phun điện tử có công suất cần thiết.
Mặc dù thực tế là kích thước của laser FEL sẽ vượt quá kích thước của laser có công suất tương đương dựa trên các công nghệ khác (trạng thái rắn, sợi quang), khả năng thay đổi tần số bức xạ của nó trong một phạm vi rộng sẽ cho phép bạn chọn bước sóng trong phù hợp với điều kiện thời tiết và loại mục tiêu cần đánh. Rất khó để mong đợi sự xuất hiện của các tia laser FEL đủ công suất trong tương lai gần, nhưng đúng hơn nó sẽ xảy ra sau năm 2030.
So với các loại hình lực lượng vũ trang khác, việc bố trí vũ khí laser trên tàu chiến có cả ưu điểm và nhược điểm.
Trên các tàu hiện có, sức mạnh của vũ khí laser có thể được lắp đặt trong quá trình hiện đại hóa bị hạn chế bởi khả năng của máy phát điện. Các tàu mới nhất và hứa hẹn nhất đang được phát triển trên cơ sở công nghệ động cơ điện, sẽ cung cấp đủ điện cho vũ khí laser.
Trên tàu có nhiều không gian hơn so với các tàu sân bay trên mặt đất và trên không, do đó không có vấn đề gì với việc bố trí các thiết bị cỡ lớn. Cuối cùng, có các cơ hội để cung cấp khả năng làm mát hiệu quả thiết bị laser.
Mặt khác, tàu đang ở trong môi trường xâm thực - nước biển, sương muối. Độ ẩm cao trên mặt biển sẽ làm giảm đáng kể sức mạnh của bức xạ laser khi mục tiêu bị bắn trúng trên mặt nước, và do đó, công suất tối thiểu của vũ khí laser phù hợp để triển khai trên tàu có thể ước tính là 100 kW.
Đối với tàu, nhu cầu đánh bại các mục tiêu "rẻ tiền", chẳng hạn như mìn và tên lửa không điều khiển, không quá quan trọng; những vũ khí như vậy chỉ có thể gây ra mối đe dọa hạn chế trong khu vực căn cứ của chúng. Ngoài ra, mối đe dọa do các tàu nhỏ gây ra không thể được coi là lý do biện minh cho việc triển khai vũ khí laser, mặc dù trong một số trường hợp, chúng có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng.
Các UAV cỡ nhỏ gây ra mối đe dọa nhất định đối với tàu, vừa là phương tiện trinh sát, vừa là phương tiện tiêu diệt các điểm dễ bị tấn công của tàu, ví dụ như radar. Việc đánh bại các UAV như vậy bằng vũ khí tên lửa và pháo có thể rất khó khăn, và trong trường hợp này, sự hiện diện của vũ khí phòng thủ laser trên tàu sẽ giải quyết triệt để vấn đề này.
Tên lửa chống hạm (ASM), chống lại loại vũ khí laser có thể được sử dụng, có thể được chia thành hai nhóm nhỏ:
- tên lửa chống hạm cận âm và siêu thanh bay thấp;
- Tên lửa chống hạm siêu thanh và siêu thanh, tấn công từ trên cao, bao gồm cả dọc theo quỹ đạo khí cầu.
Đối với tên lửa chống hạm bay thấp, một trở ngại đối với vũ khí laser sẽ là độ cong của bề mặt trái đất, giới hạn tầm bắn trực tiếp và độ bão hòa của bầu khí quyển thấp hơn với hơi nước, làm giảm sức mạnh của chùm tia.
Để tăng diện tích bị ảnh hưởng, các phương án đang được xem xét để đặt các phần tử phát ra của vũ khí laser trên cấu trúc thượng tầng. Sức mạnh của tia laser thích hợp để tiêu diệt các tên lửa chống hạm bay thấp hiện đại rất có thể sẽ là 300 kW hoặc hơn.
Khu vực bị ảnh hưởng của tên lửa chống hạm tấn công dọc theo quỹ đạo độ cao sẽ chỉ bị giới hạn bởi sức mạnh của bức xạ laser và khả năng của các hệ thống dẫn đường.
Mục tiêu khó khăn nhất sẽ là tên lửa chống hạm siêu thanh, do thời gian tối thiểu ở khu vực bị ảnh hưởng, và do sự hiện diện của lớp bảo vệ nhiệt tiêu chuẩn. Tuy nhiên, lớp bảo vệ nhiệt được tối ưu hóa để làm nóng thân tên lửa chống hạm trong quá trình bay, và các kilowatt tăng thêm rõ ràng sẽ không có lợi cho tên lửa.
Nhu cầu đảm bảo tiêu diệt tên lửa chống hạm siêu thanh sẽ đòi hỏi việc bố trí các tia laser trên tàu có công suất lớn hơn 1 MW, giải pháp tốt nhất sẽ là laser điện tử tự do. Ngoài ra, vũ khí laser của sức mạnh này có thể được sử dụng để chống lại tàu vũ trụ quỹ đạo thấp.
Đôi khi, trong các ấn phẩm về chủ đề quân sự, bao gồm cả trên Tạp chí Quân sự, thông tin được thảo luận về khả năng bảo vệ yếu của tên lửa chống hạm có đầu hỗ trợ radar (RL seeker), chống nhiễu điện tử và màn che được sử dụng từ tàu. Giải pháp cho vấn đề này được coi là sử dụng thiết bị tìm kiếm đa phương diện, bao gồm các kênh truyền hình và hình ảnh nhiệt. Sự hiện diện của vũ khí laser trên tàu, ngay cả với công suất tối thiểu khoảng 100 kW, có thể vô hiệu hóa lợi thế của hệ thống tên lửa chống hạm với thiết bị tìm kiếm đa phương diện, do liên tục hoặc tạm thời làm mù các ma trận nhạy cảm.
Tại Hoa Kỳ, các biến thể của súng laser âm thanh đang được phát triển, giúp tái tạo các rung động âm thanh cường độ cao ở một khoảng cách đáng kể so với nguồn bức xạ. Có lẽ, dựa trên những công nghệ này, tia laser trên tàu có thể được sử dụng để tạo nhiễu âm thanh hoặc mục tiêu giả cho các sonars và ngư lôi của đối phương.
Như vậy, có thể cho rằng sự xuất hiện của vũ khí laser trên tàu chiến sẽ làm tăng khả năng chống chịu của chúng trước mọi loại vũ khí tấn công
Trở ngại chính của việc đặt vũ khí laser trên tàu là thiếu nguồn điện cần thiết. Về vấn đề này, sự xuất hiện của một loại vũ khí laser thực sự hiệu quả rất có thể sẽ chỉ bắt đầu với việc đưa vào trang bị những con tàu đầy hứa hẹn với công nghệ động cơ điện hoàn toàn.
Một số lượng hạn chế laser có công suất khoảng 100-300 kW có thể được lắp đặt trên các tàu hiện đại hóa.
Trên tàu ngầm, việc bố trí vũ khí laser có công suất từ 300 kW trở lên với đầu ra bức xạ thông qua thiết bị đầu cuối đặt trên kính tiềm vọng sẽ cho phép tàu ngầm giao tranh với vũ khí chống ngầm của đối phương từ độ sâu của kính tiềm vọng - phòng thủ chống tàu ngầm (ASW) máy bay và trực thăng.
Việc tăng thêm công suất laser, từ 1 MW trở lên, sẽ cho phép gây sát thương hoặc phá hủy hoàn toàn tàu vũ trụ quỹ đạo thấp, theo chỉ định mục tiêu bên ngoài. Những lợi thế của việc bố trí các loại vũ khí này trên tàu ngầm: khả năng tàng hình cao và tầm hoạt động toàn cầu của tàu sân bay. Khả năng di chuyển trong Đại dương Thế giới với phạm vi không giới hạn sẽ cho phép tàu ngầm - vật mang vũ khí laser đạt đến điểm tối ưu để tiêu diệt vệ tinh không gian, có tính đến đường bay của nó. Và việc giữ bí mật sẽ khiến đối phương khó trình bày yêu sách (à, tàu vũ trụ đã mất trật tự, làm sao chứng minh được ai đã bắn hạ nó, nếu rõ ràng là lực lượng vũ trang không có mặt ở khu vực này).
Nhìn chung, ở giai đoạn đầu, hải quân sẽ cảm nhận được những lợi ích từ việc trang bị vũ khí laser ở mức độ thấp hơn so với các loại lực lượng vũ trang khác. Tuy nhiên, trong tương lai, khi các tên lửa chống hạm tiếp tục được cải tiến, các hệ thống laser sẽ trở thành một phần không thể thiếu trong lực lượng phòng không / phòng thủ tên lửa của các tàu nổi, và có thể là cả tàu ngầm.
