Cách phổ biến nhất để vô hiệu hóa hoặc phá hủy bất kỳ hệ thống nào là tập trung đủ năng lượng vào nó … Và điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Cho đến nay, trong lĩnh vực quân sự, phổ biến nhất là tác động vật lý của một quả đạn, mà năng lượng và đặc tính cơ học của chúng đảm bảo gây ra sát thương đủ để tiêu diệt hoặc làm bất lực mục tiêu hoặc làm giảm đáng kể khả năng chiến đấu của nó
Một trong những nhược điểm của phương pháp này là để bắn trúng mục tiêu đang di chuyển, cần phải ước tính lượng chì cần thiết để đáp ứng đường đạn với mục tiêu, vì một thời gian nhất định sẽ trôi qua kể từ thời điểm bắn đến mục tiêu. đánh, tùy thuộc vào tốc độ ban đầu và khoảng cách. Nhưng sở hữu một vũ khí thực sự có thời gian bay bằng 0 là ước mơ của bất kỳ người lính nào.
Tuy nhiên, vũ khí này đã tồn tại và tên của nó là LASER (viết tắt của Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) - một phương pháp tập trung năng lượng vào mục tiêu do một chùm ánh sáng truyền đi một khoảng cách tới nó với tốc độ "ánh sáng ". Vì vậy, vấn đề dự đoán trong trường hợp này ban đầu không còn xuất hiện nữa.
Vì không có hệ thống hoàn hảo, có một số vấn đề cần được giải quyết để sử dụng "tia laser" làm vũ khí. Lượng năng lượng được giữ lại trên mục tiêu tỷ lệ với công suất của bức xạ laser và thời gian chùm tia được giữ lại trên mục tiêu. Do đó, theo dõi mục tiêu trở thành vấn đề chính. Ngoài ra, sức mạnh của hệ thống cũng mang lại những vấn đề riêng, liên quan trực tiếp đến kích thước và mức tiêu thụ điện năng, bởi vì quân đội, theo quy định, cần các hệ thống di động, tức là những "thiết bị lắp đặt laser" này phải được tích hợp vào nền tảng. Vũ khí laser công suất cực cao với mức tiêu thụ điện năng thấp và kích thước hạn chế vẫn là một giấc mơ, ít nhất là cho đến thời điểm hiện tại.
Đồng thời, thí nghiệm LFEX (Thí nghiệm đánh lửa nhanh) đã được thực hiện ở Nhật Bản vài năm trước. Nói cách khác, một chùm tia có công suất hai petawatts, một phần tư triệu (1015) watt, một khoảng thời gian siêu ngắn đã được kích hoạt, một pico giây (1012 giây). Theo các nhà khoa học Nhật Bản, năng lượng cần thiết cho quá trình kích hoạt này tương đương với năng lượng cần thiết để cung cấp năng lượng cho lò vi sóng trong hai giây. Lúc này, sẽ rất tốt nếu bạn hét lên “Eureka!” Là mọi vấn đề dường như đã được giải quyết. Nhưng nó không ở đó, sự phiền toái len lỏi đến đây từ phía kích thước, bởi vì để đạt được sức mạnh 2 petawatt, hệ thống LFEX cần một thùng máy dài 100 mét. Do đó, nhiều công ty hệ thống laser đang cố gắng giải phương trình kích thước năng lượng-năng lượng theo những cách khác nhau. Do đó, ngày càng có nhiều hệ thống vũ khí ra đời, trong khi tâm lý phản đối loại vũ khí quân sự mới này dường như ngày càng giảm.
Đức tại nơi làm việc
Ở châu Âu, hai nhóm chính, do Rheinmetall và MBDA đứng đầu, đang nghiên cứu tia laser HEL năng lượng cao (High Energy Laser), coi chúng như vũ khí phòng thủ và tấn công. Vào mùa thu năm 2013, nhóm nghiên cứu của Đức đã tổ chức một cuộc trình diễn rộng rãi tại bãi thử nghiệm Ochsenboden của Thụy Sĩ, trong đó các tia laser năng lượng cao được lắp đặt trên nhiều loại bệ khác nhau. Mobile HEL Effector Track V hạng 5 kW được lắp trên tàu sân bay bọc thép M113, Mobile HEL Effector Wheel XX loại 20 kW trên xe bọc thép đa năng GTK Boxer 8x8, và cuối cùng, Mobile HEL Effector Container L 50 kW đã được lắp đặt trong gia cố thùng Drehtainer trên khung gầm của xe tải Tatra 8x8.
Đặc biệt đáng chú ý là Trình trình diễn vũ khí laser cố định 30 kW được lắp đặt trên tháp súng Skyshield và đã chứng minh khả năng đẩy lùi nhiều cuộc tấn công từ các vật thể loại RAM (tên lửa không điều khiển, pháo và đạn cối) và máy bay không người lái. Bệ bánh lăn đã cho thấy khả năng vô hiệu hóa UAV ở khoảng cách lên tới 1500 mét, đồng thời cũng được sử dụng để kích nổ hộp đạn trong băng đạn với mục đích gây nhiễu "kỹ thuật" cho súng máy cỡ lớn. Nếu chúng ta nói về hệ thống theo dõi, thì nó được sử dụng để vô hiệu hóa IED và dọn sạch chướng ngại vật, chẳng hạn như đốt hàng rào thép gai từ một khoảng cách xa. Một hệ thống mạnh hơn trong thùng chứa đã được sử dụng để làm gián đoạn hoạt động của hệ thống quang điện tử ở khoảng cách lên đến 2 km.
Đồng thời, việc lắp đặt tháp pháo đứng yên có thể đốt cháy một quả đạn cối 82 ly ở khoảng cách một km, giữ chùm tia trên mục tiêu trong 4 giây. Hơn nữa, việc lắp đặt đã đánh trúng 90% các viên bi thép bằng thuốc nổ, bắt chước các viên đạn cối 82 ly, được bắn từng đợt một. Ngoài ra, việc lắp đặt đã thực hiện hộ tống và phá hủy ba UAV phản lực. Rheinmetall tiếp tục phát triển các hệ thống năng lượng định hướng và giới thiệu một số hệ thống và thiết bị mới tại IDEX 2017. Theo các chuyên gia của Rheinmetall, một số lượng đáng kể các hệ thống vũ khí laser đã gia nhập thị trường trong 5 năm qua. Tùy thuộc vào nền tảng, phương pháp kiểm tra đặc điểm kỹ thuật quân sự gần giống với phương pháp được sử dụng cho các hệ thống optocoupler. “Đối với hệ thống mặt đất, chúng tôi tin rằng chúng tôi đang ở giai đoạn TRL 5-6 (mẫu trình diễn công nghệ),” các chuyên gia lưu ý, nhấn mạnh rằng các nỗ lực hơn nữa cần hướng đến trọng lượng và kích thước và các đặc điểm tiêu thụ năng lượng, và công việc liên quan đến hệ thống an toàn. Tuy nhiên, tình hình đang thay đổi khá nhanh chóng và “trong tám năm qua, chúng tôi đã làm được những gì đã làm trong lĩnh vực súng trường hơn 600 năm qua,” công ty tin tưởng. Ngoài các ứng dụng trên đất liền, Rheinmetall cũng đang nghiên cứu các hệ thống hàng hải. Năm 2015, vũ khí laser đã được thử nghiệm trên một tàu ngừng hoạt động; đây là những thử nghiệm đầu tiên của tia laser ở châu Âu trong khuôn khổ các sứ mệnh đối hạm.
Trong khái niệm "Below Patriot" ("Bên dưới tổ hợp Patriot", một giải pháp để vô hiệu hóa các khí tài quân sự không thể bị ngăn chặn bởi các hệ thống phòng không lớn hơn dựa trên hệ thống tên lửa), Rheinmetall đang tích hợp, ngoài tên lửa và súng, một tia laser được lắp đặt. trong tháp Skyshield. Tia laser 30 kW có thể tùy chỉnh này được sử dụng để chống lại UAV và đặc biệt hiệu quả trước các cuộc tấn công lớn. Người ta tin rằng chùm tia 20 kW là đủ để sử dụng trên các máy bay như vậy, đặc biệt là các máy bay hạng nhẹ, có thể gây ra mối đe dọa lớn nhất theo khái niệm "Below Patriot". Quá trình tan chảy xảy ra ở khoảng cách xa, trong khi các mạch điện tử của máy bay không người lái bị vô hiệu hóa hoặc xảy ra thiệt hại nghiêm trọng đối với vật liệu. Độ chính xác cần thiết là 3 cm ở khoảng cách một km, theo Rheinmetall, có thể đạt được; nó dự đoán việc áp dụng cài đặt Lớp 1 trong vòng hai đến ba năm.
Một giá treo laser 10 kW đã được lắp trên đầu của bệ súng ổn định trên tàu Sea Snake-27 mới. Rheinmetall đã đề xuất một ứng dụng thực tế cho một tia laser như vậy - cắt xuyên qua các cột radar hoặc ăng ten vô tuyến của đối phương - một thứ giống như tia laser tương đương với một phát bắn cảnh báo từ một khẩu pháo. Một tia laser tương tự cũng được trình bày trên nguyên mẫu tháp điều khiển từ xa siêu nhẹ được làm hoàn toàn bằng sợi carbon, chỉ nặng 80 kg với bộ truyền động và quang điện tử và có khả năng chịu tải 150 kg. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, hệ thống laser nhỏ nhất trong triển lãm này với công suất 3 kW đã được trình bày trong một trạm vũ khí điều khiển từ xa gắn trên tháp pháo của xe tăng Leopard 2 hiện đại hóa (IED). Theo Rheinmetall, thị trường hiện đang chờ đợi các hệ thống laser loại 1. Công suất tối đa không phải là vấn đề ở đây, các hệ thống bổ sung có thể được kết hợp theo một khái niệm mô-đun, ví dụ: hai bộ phát 50 kW hoặc ba bộ phát 30 kW có thể được lắp đặt để đạt được mức công suất cao hơn …
Công ty cũng đang nghiên cứu các công nghệ có thể bù đắp một phần các tác động của thời tiết lên chùm tia. Công suất cao khoảng 100 kW được xem xét cho các nhiệm vụ chống tên lửa, đạn pháo và đạn cối, cũng như làm chói mắt các hệ thống quang điện tử ở phạm vi quan trọng. Đối với nhiệm vụ thứ hai, người ta tin rằng công suất đầu ra có thể điều chỉnh được là mong muốn, do đó tiết kiệm năng lượng cho việc “bắn” lặp lại. Rheinmetall đang hợp tác chặt chẽ với Đức Bundeswehr trong một chương trình phát triển một cơ sở laser năng lượng cao mới.
Vương quốc Anh cũng đang cố gắng
Vào tháng 1 năm 2017, Bộ Quốc phòng Anh thông báo rằng họ đã ký một thỏa thuận phát triển vũ khí laser trình diễn với một tập đoàn công nghiệp được tạo ra đặc biệt có tên Dragonfire. Nhóm Dragonfire, do MBDA lãnh đạo, được thành lập với sự hiểu biết rằng không công ty nào có thể thực hiện độc lập chương trình Phòng thí nghiệm Khoa học và Công nghệ Quốc phòng (DSTL). Do đó, giải pháp này tập hợp những thực tiễn tốt nhất của ngành công nghiệp Anh: MBDA sẽ cung cấp kiến thức chuyên môn về hệ thống vũ khí chính, hệ thống điều khiển vũ khí tiên tiến, hệ thống hình ảnh và phối hợp nỗ lực với QinetiQ (nghiên cứu nguồn laser và trình diễn công nghệ), Selex / Leonardo (quang học hiện đại, hệ thống chỉ định mục tiêu và theo dõi mục tiêu), GKN (công nghệ lưu trữ năng lượng sáng tạo), Hệ thống BAE và Hệ thống Marshall Land (tích hợp các nền tảng trên biển và đất liền) và Arke (bảo trì trong suốt thời gian sử dụng). Các cuộc thử nghiệm trình diễn dự kiến vào năm 2019 sẽ cho thấy vũ khí laser có khả năng đối phó với các mục tiêu điển hình ở khoảng cách xa, cả trên đất liền và trên biển.
Hợp đồng trị giá 35 triệu euro sẽ cho phép tập đoàn công nghiệp này sử dụng nhiều công nghệ khác nhau và kiểm tra khả năng của hệ thống để phát hiện, theo dõi và vô hiệu hóa các mục tiêu ở các khoảng cách khác nhau, trong điều kiện thời tiết thay đổi, trên mặt nước và trên bộ. Mục tiêu là cung cấp cho Vương quốc Anh những khả năng đáng kể trong các hệ thống vũ khí laser năng lượng cao. Điều này sẽ đặt nền tảng cho lợi thế hoạt động được cung cấp bởi công nghệ, cũng như xuất khẩu miễn phí các hệ thống như vậy để hỗ trợ chương trình Thịnh vượng được mô tả trong Đánh giá Chiến lược Quốc phòng và An ninh năm 2015 của Vương quốc Anh cho năm 2019, với việc đánh bại các mục tiêu điển hình trên đất liền và trên biển. Các cuộc trình diễn sẽ bao gồm lập kế hoạch ban đầu cho nhiệm vụ chiến đấu và phát hiện mục tiêu, truyền chùm tia laze tới thiết bị điều khiển, hướng dẫn và theo dõi thiết bị, đánh giá mức độ thiệt hại chiến đấu, cũng như chứng minh khả năng chuyển sang thiết bị tiếp theo xe đạp. Dự án sẽ không chỉ giúp quyết định tương lai của chương trình mà còn giúp DSTL thiết lập một kế hoạch vận hành, nếu được thử nghiệm thành công, dự kiến vào khoảng giữa những năm 2020. Ngoài chương trình Dragonfire, Phòng thí nghiệm DSTL của Anh đang triển khai một chương trình bổ sung nhằm kiểm tra tác động của vũ khí laser đối với các mục tiêu có thể xảy ra thuộc nhiều loại khác nhau; các cuộc thử nghiệm đầu tiên được thực hiện trên đạn cối 82 ly.
Đức một lần nữa
Nhà sản xuất tên lửa châu Âu, MBDA, đang tích cực hợp tác với chính phủ Đức và quân đội về vũ khí laser. Bắt đầu với một cuộc trình diễn công nghệ nguyên mẫu vào năm 2010, cô đã đi tiên phong trong một chùm tia công suất 5 kW và sau đó kết nối cơ học cả hai để tạo ra một chùm tia 10 kW. Năm 2012, một cơ sở thí nghiệm mới đã được trang bị 4 tia laser 10 kW để tiến hành các thí nghiệm đánh chặn tên lửa, đạn pháo và đạn cối. Thử nghiệm được thực hiện vào cuối năm 2012, các kỹ sư đã cố gắng tích hợp cài đặt này vào một số container trong một loạt thử nghiệm ở dãy núi Alps, nhưng chắc chắn rất khó để gọi hệ thống này là di động. Vì vậy, bước tiếp theo là phát triển một mẫu thử nghiệm có thể dễ dàng triển khai trên thực địa. Trong năm 2014-2016, các nhà khoa học và kỹ sư đã làm việc chăm chỉ tại bãi thử Schrobenhausen, nơi dẫn đến những thí nghiệm đầu tiên với hệ thống mới, được thực hiện vào tháng 10 năm ngoái.
Các cuộc thử nghiệm được thực hiện tại căn cứ huấn luyện Putlos ở Biển Baltic và trên hết là nhằm kiểm tra hệ thống dẫn đường và hiệu chỉnh chùm tia với các mục tiêu đánh trúng mô phỏng ở nhiều khoảng cách khác nhau; vì điều này, một chiếc quadcopter đã được sử dụng như một mục tiêu trên không. Việc lựa chọn địa điểm thử nghiệm này trước hết gắn liền với những cân nhắc về an ninh, cũng như thực tế là các hạm đội hiện đang tích cực tham gia nhất vào việc phát triển các hệ thống lắp đặt vũ khí laser. Bản trình diễn mới đã được cài đặt trong một vùng chứa ISO 20ft; lý do cho điều này là để giảm chi phí, vì trong trường hợp này, nó không đòi hỏi nhiều công việc tích hợp, trái ngược với việc cài đặt hệ thống trên một nền tảng quân sự. Trong trường hợp này, hệ thống laser không chiếm toàn bộ thể tích bên trong thùng chứa. Một biện pháp tiết kiệm chi phí khác là quyết định không tích hợp nguồn điện vào chính nhà máy thí điểm, mặc dù khối lượng dư thừa sẵn có sẽ cho phép thực hiện nếu cần thiết. Khối lượng tăng thêm cũng có thể cho phép thêm một cơ chế để hạ thấp phần trên của thiết bị dẫn đường bằng tia laser vào bên trong thùng vận chuyển. Tất cả các giải pháp này có thể được thực hiện trong hệ thống đã được sử dụng. MBDA Đức hiện đang chờ giai đoạn thử nghiệm tiếp theo, giai đoạn này sẽ thử nghiệm toàn bộ hệ thống, bao gồm cả việc tạo ra chùm tia laze mạnh. Điều này sẽ xảy ra vào cuối năm 2017-đầu năm 2018.
Thiết bị trình diễn mới dựa trên hệ thống tạo tia và thiết bị dẫn hướng, hai thiết bị được tách ra khỏi nhau về mặt cơ học. Nguồn hiện tại là một tia laser sợi quang 10 kW được tích hợp trong thùng chứa cùng với tất cả thiết bị, máy tính và hệ thống loại bỏ nhiệt, v.v. Chùm tia laze được chiếu qua một sợi quang vào một thiết bị dẫn đường. Kinh nghiệm đã có được bởi MBDA đã được sử dụng ở đây. Tuy nhiên, một số bộ phận đã được phát triển đặc biệt cho hệ thống laser này, giúp cải thiện đáng kể độ chính xác, vận tốc góc và gia tốc so với hệ thống tiêu chuẩn. Tách hai yếu tố cũng cho phép bao phủ phương vị liên tục 360 °, trong khi góc nâng nằm trong khoảng từ + 90 ° đến -90 °, do đó bao phủ một khu vực hơn 180 °. Để tối ưu hóa bộ phận ngắm chùm tia, một hệ thống quang học kính thiên văn cũng được tích hợp vào nó. Khả năng tăng tốc và tốc độ chệch hướng là yếu tố then chốt khi đối phó với các mục tiêu có khả năng cơ động cao như UAV siêu nhỏ và nhỏ cũng như khi đẩy lùi các cuộc tấn công lớn. Một yếu tố quan trọng khác là sức mạnh, bởi vì sức mạnh càng cao thì thời gian tiêu diệt / vô hiệu hóa mục tiêu càng ít. Về vấn đề này, các nhà phát triển đã cố gắng đảm bảo rằng thiết lập thử nghiệm mới có thể chấp nhận các nguồn laser khác nhau, khi kết hợp với nhau, có thể tăng công suất đầu ra. Ngoài ra, việc tách máy phát laser và thiết bị dẫn hướng sẽ cho phép trong tương lai chấp nhận các loại máy phát laser mới với mật độ năng lượng cao hơn, giúp có thể tích hợp nhiều năng lượng hơn trong một mô-đun nhỏ hơn. MBDA Đức đang theo dõi chặt chẽ sự phát triển của các nguồn cung cấp năng lượng, vì chất lượng chùm tia vẫn là yếu tố then chốt. Như với thiết lập phòng thí nghiệm trước đó, chỉ sử dụng gương có thể dễ dàng xử lý nhiều năng lượng hơn thấu kính, gương sau đã bị loại bỏ khỏi hệ thống do các vấn đề nhiệt. Do đó, thiết bị dẫn hướng có thể chịu được công suất lớn hơn 50 kW. Mặc dù giới hạn lý thuyết 120-150 kW có vẻ khá thực tế.
MBDA Đức cho rằng hệ thống chống UAV nên có công suất đầu ra từ 20 đến 50 kW; cùng một lượng năng lượng cần thiết để chống lại tàu cao tốc, mục tiêu ưa thích của hạm đội. Công ty đã đầu tư rất nhiều vào công nghệ theo dõi để đối phó với các máy bay không người lái có trọng lượng cất cánh dưới 50 kg. Đối với việc đánh chặn tên lửa, đạn pháo và đạn cối, vốn được coi là một trong những nhiệm vụ chính của việc lắp đặt laser, các khách hàng nhận thấy rằng việc phát triển các hệ thống này dựa trên laser vẫn còn khá nhiều vấn đề vào lúc này. Kết quả là, các ưu tiên của hầu hết quân đội đã thay đổi. Hệ thống mới đang được thử nghiệm ở mức độ sẵn sàng TRL-5 (Trình diễn công nghệ) - “công nghệ được chứng minh trong môi trường phù hợp”. Để có được một nguyên mẫu chính thức, hệ thống cần được tinh chỉnh theo hướng có thể thích ứng để hoạt động trong các điều kiện bất lợi, trong khi một số thành phần thương mại bán sẵn cần phải đủ tiêu chuẩn cho các nhiệm vụ quân sự.
MBDA Đức hiện đang phát triển một chương trình cho loạt bài kiểm tra tiếp theo sẽ hoàn thành vào cuối năm nay hoặc đầu năm sau; công việc này được thực hiện với sự liên hệ chặt chẽ với Bundeswehr, tổ chức tài trợ một phần cho chương trình này. Đã đến lúc hợp đồng thực tế để phát triển một hệ thống sẵn sàng theo lô, khả thi, không chỉ cung cấp kinh phí mà còn xác định các yêu cầu rõ ràng. MBDA Đức tin rằng khi nhận được hợp đồng như vậy, hệ thống sẽ sẵn sàng vào đầu những năm 2020.
Bên ngoài Châu Âu
Nhiều hệ thống laser đã được phát triển ở Hoa Kỳ. Năm 2014, hệ thống laser được lắp đặt trên tàu USS Ponce, đóng tại Vịnh Ba Tư, đã được thử nghiệm. Hệ thống laser LaWS (Laser Weapon System) công suất 33 kW do Kratos phát triển đã bắn thành công tàu thuyền và máy bay không người lái cỡ nhỏ. Lockheed Martin đã phát triển hệ thống ADAM (Phòng thủ khu vực chống đạn dược) trong cùng thời gian, nguyên mẫu vũ khí laser này được thiết kế để chiến đấu ở cự ly gần với tên lửa tự chế, máy bay không người lái và tàu thuyền. Anh thể hiện khả năng theo dõi mục tiêu ở khoảng cách hơn 5 km và tiêu diệt chúng ở khoảng cách lên đến 2 km. Vào cuối năm 2015, Lockheed đã công bố thiết bị Athena 30 kW mới dựa trên công nghệ ADAM. Người ta biết rất ít về các chương trình vũ khí laser của Nga. Vào tháng 1 năm 2017, Thứ trưởng Quốc phòng Yuri Borisov thông báo rằng nước này đang tham gia vào việc phát triển laser và các loại vũ khí công nghệ cao khác và các nhà khoa học Nga đã tạo ra một bước đột phá đáng kể trong lĩnh vực công nghệ laser. Và không có thêm chi tiết …
