Els sistemes d’armes làser estan lluny d’un concepte nou, però queden alguns problemes significatius en el seu desenvolupament diari.
Segons David James de la Universitat de Cranfield (Regne Unit), aquests sistemes es divideixen en dues grans categories. El primer inclou armes dissenyades per incloure mires i altres sensors òptics, mentre que el segon se centra en la lluita contra míssils i drons no guiats. Els sistemes de la segona categoria criden cada vegada més l'atenció dels militars, a mesura que les armes làser es fan més eficaces i les fonts d'energia disminueixen de mida. James va assenyalar:
“Aquests sistemes tenen una sèrie d'avantatges. Ofereixen municions quasi infinites … si la font d’alimentació funciona, el sistema làser continuarà funcionant. Són relativament fàcils d’utilitzar, cosa que significa que el procés de formació del personal no és massa complicat.
Del mar a la terra
Com va assenyalar James, en les darreres dècades s’ha realitzat una important tasca en aquesta àrea, especialment en el sector marítim, on diversos programes estan considerant la viabilitat d’utilitzar làsers per combatre amenaces com ara drones navals o petites embarcacions.
Els sistemes basats en vaixells van ser els primers a aparèixer, ja que tenen fàcil accés a una font d'energia d'alta potència, mentre que l'augment de l'eficàcia de les armes làser els fa cada vegada més accessibles a les forces terrestres. Ho demostra clarament el projecte de l'exèrcit nord-americà de crear un prototip i desplegar el primer sistema làser de combat. Els sistemes amb una capacitat de 50 kW s’instal·laran en quatre vehicles blindats Stryker el 2022 per tal de donar suport a les tasques de defensa antiaèria mòbil de curt abast, designada M-SHORAD (Maneuver - Short-Range Air Defense) per a la protecció de les brigades de combat des de vehicles UAV, míssils no guiats, tipus d'artilleria i foc de morter i helicòpter d'aviació.
"Ara és el moment de portar l'arma d'energia dirigida al camp de batalla", va dir Neil Thurgood, director de l'Oficina d'Armes Hipersòniques, d'Energia Dirigida i Espacials de l'Exèrcit dels Estats Units, durant l'adjudicació del contracte. - L'exèrcit reconeix la necessitat de làsers d'energia dirigida, que es preveu en el pla de modernització de l'exèrcit. Això ja no és activitat de recerca o demostració. Es tracta d'una capacitat de combat estratègic i anem pel bon camí que el portarà directament a les mans dels soldats ".
Com va assenyalar James, aquests desenvolupaments podrien ajudar a omplir la bretxa en les capacitats potencials de combat, especialment pel que fa als UAV. Quan apareix un gran nombre de drons al camp de batalla, les tropes terrestres han de poder fer front a l'amenaça. Actualment, aquesta tasca es resol resolent disparant armes petites i metralladores des d’una distància molt propera, tot i que és obvi que és molt difícil fer foc dirigit aquí. Una alternativa cinètica serien els míssils terra-aire. No obstant això, a diferència dels coets, els drons són molt més barats de fabricar i operar.
"Els avantatges econòmics són que no és rendible utilitzar míssils contra un eixam de drons, ja que els míssils s'esgotarien molt ràpidament. Heu de mantenir el vostre arsenal de coets per aconseguir objectius més importants com avions o helicòpters ".
Un altre avantatge dels làsers és la seva velocitat.
"Com que la" munició "es mou a la velocitat de la llum, de fet, si fins i tot col·loqueu momentàniament el feix sobre l'objectiu, toqueu el dron … fins i tot si creua la vostra línia de visió a una velocitat terrible, simplement apunteu el làser cap a la plataforma enemiga i l'objectiu és vostre ".
Independentment de l'amenaça
Craig Robin, cap de l’Oficina del Projecte Energètic Dirigit de l’exèrcit nord-americà, està d’acord i afegeix que els sistemes d’armes làser també són insensibles a les amenaces.
"La majoria dels materials no suporten temperatures elevades, si enfoqueu el làser en una mina o un dron, el vostre impacte serà fatal".
Tot això, per descomptat, proporciona avantatges des del punt de vista financer, però al mateix temps, els sistemes làser poden reduir la quantitat de material i subministrament tècnic per als militars.
“Pel que fa als mitjans cinètics, heu de fer coets, heu de mantenir coets, heu de cancel·lar-los. Això clarament no s'aplica als sistemes d'armes subministrats amb energia, és a dir, redueixen significativament la càrrega logística.
L'oficina de Robin forma part de l'oficina de capacitats ràpides i tecnologies crítiques de l'exèrcit (RCCTO). Sota el lideratge de Thurgood, l'organització treballa per incorporar les noves tecnologies als desenvolupaments experimentals que puguin arribar als soldats. L’energia dirigida és el focus principal d’aquesta activitat.
En els treballs sobre el làser M-SHORAD, s’han utilitzat els desenvolupaments de l’anterior projecte MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), que també preveia la instal·lació d’un làser de 50 kW a la màquina Stryker i la producció d’un prototip el 2021. Tot i això, RCCTO va decidir ampliar l’abast del projecte, de manera que actualment està previst desplegar quatre làsers. Treballant conjuntament amb el contractista principal Kord Technologies, Raytheon i Northrop Grumman competeixen en aquest projecte amb els seus prototips M-SHORAD.
RCCTO participa en altres projectes d’energia dirigida. L’èmfasi principal es posa en la protecció contra el foc indirecte, que proporcionarà el sistema d’armes instal·lat al vehicle Stryker. Conegut com a capacitat de protecció contra incendis indirectes: làser d'alta energia, aquest projecte és un desenvolupament més del programa demostrador de vehicles tàctics amb làser d'alta energia per passar d'un sistema de 100 kW a un làser de 300 kW i lliurar-lo a les tropes el 2024.
L’exèrcit va instal·lar prèviament un làser de 10 kW a la màquina Stryker com a part del projecte MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), que va constituir la base del treball a l’M-SHORAD.
La decisió d'augmentar el poder de les armes es va basar en l'èxit del procés de desenvolupament. Com va explicar Robin, "En termes de maduresa tecnològica, la inversió de la indústria ha ajudat a accelerar tot el procés i a obtenir bons resultats".
Fibra òptica
Scott Schnorrenberg, de Kord Technologies, va dir que hi ha hagut un canvi de làsers d'estat sòlid a dispositius de fibra combinats espectralment, "que són significativament més eficients i tenen una mida reduïda". Va afegir que els avenços evidents en bateries d'alta capacitat, generació d'energia i sistemes de gestió tèrmica tenen un gran paper, cosa que permet instal·lar sistemes làser molt potents en vehicles de combat relativament petits.
Actualment, Kord se centra en el desenvolupament de la tecnologia en la fase d’R + D i en el seu ús en el desenvolupament de prototips i productes de producció posteriors. Schnorrenberg també va assenyalar els avantatges logístics dels làsers, tot assenyalant que "també estan equipats amb potents sensors per proporcionar capacitats addicionals de recopilació d'informació i orientació al camp de batalla". Creu que després del desplegament de sistemes per al projecte M-SHORAD i altres programes, l'abast dels làsers s'hauria d'ampliar en els propers anys.
“Veu que els làsers evolucionen ràpidament, s’expandeixen a altres plataformes i amplien la gamma de missions que poden realitzar, com ara eliminació d’articles explosius, contramesures contra recursos de reconeixement, orientació de precisió, potència radiant concentrada i transmissió de dades a alta velocitat. L’ampli ventall de possibles objectius contribuirà sens dubte a augmentar la gamma de plataformes bàsiques sobre les quals s’instal·laran sistemes làser.
Evan Hunt, cap de làsers d'alta potència de Raytheon, també va assenyalar la possibilitat de fer un seguiment de l'objectiu amb sistemes làser.
"Amb només prémer un botó després d'identificar un avió no tripulat com una amenaça, podeu disparar-lo a l'instant i serà un procés tan breu on el dron comença a caure al mateix temps que es prem el botó. Aquesta és una manera revolucionària de copejar objectius en comparació amb les municions tradicionals, que pot fallar i trossejar-se en diferents direccions ".
"Estem parlant d'un nou tipus de tecnologia que permet detectar, rastrejar, identificar i involucrar objectius d'una manera que sigui potencialment independent fins i tot en una proximitat relativament propera a zones industrials o residencials sense causar grans destruccions".
Abatre drons
Juntament amb la participació en el projecte M-SHORAD, Raytheon presta una atenció especial al desenvolupament d'armes làser per combatre els drons de mida petita, en particular, en el seu concepte de "duna làser" - un potent làser combinat amb un observament multiespectral sistema de disseny propi, instal·lat en un vehicle tot terreny Polaris MRZR.
El sistema es fabrica per a la Força Aèria dels Estats Units i es preveu el lliurament de tres plataformes per al 2020. A finals del mateix any, aquestes tres unitats mòbils es desplegaran a l'estranger per a l'avaluació operativa.
Raytheon va abatre més de 100 drons del seu buggy durant nombrosos espectacles de la força aèria i militars. La Força Aèria podria utilitzar el sistema per a diverses tasques, per exemple, el cotxe es podria estacionar al final de la pista per encallar o destruir els UAV no desitjats que entren a l'espai aeri. Hunt va assenyalar:
“Els làsers han demostrat ser el mitjà més precís i eficaç per colpejar drons directament. La "combinació màgica" de característiques permet desactivar silenciosament i discretament diversos drons alhora d'una manera molt precisa i econòmica, de manera que no són tan destructius com les armes cinètiques."
Abans que les armes làser entrin en servei en quantitats importants, és necessari resoldre una sèrie de tasques urgents. Robin va assenyalar que el mateix làser és un dels tres elements importants de la instal·lació de l'arma, juntament amb un controlador de feix que dirigeix amb precisió el feix cap a l'amenaça i l'acompanya, i un subsistema per generar i gestionar l'energia. Aquest darrer subsistema hauria de ser prou compacte per a la instal·lació en vehicles, tot i que en aquest cas es pot aprofitar l’evolució del sector de l’automòbil, en particular el desenvolupament de sistemes de bateries, que van contribuir al ràpid desenvolupament dels vehicles elèctrics. "Voleu conduir el vostre cotxe elèctric a la mateixa velocitat durant un període de temps prolongat, cosa que és molt similar a com voleu que funcioni un làser", va continuar Hunt. "Els requisits d'aquesta tecnologia i làsers són similars i es superposen aquí".
Segons James, la reducció de la mida dels sistemes d’alimentació és el factor limitant. Espera que l'exèrcit nord-americà i els seus socis s'enfrontin als reptes de col·locar aquest equipament al Stryker. A més, va assenyalar que no tots els objectius del sistema M-SHORAD són els mateixos i hi ha preguntes sobre quin nivell de danys caldrà per als diferents tipus de plataformes.
“Si només es tracta de drons que esteu buscant, redueix la gamma d'objectius en aquest sentit i disminueix la gamma de materials a partir dels quals estan fabricats. Si es tracta d'un dron molt gran, potser val la pena utilitzar un míssil terra-aire.
D'altra banda, segons James, l'abast és el factor més important a tenir en compte: com més distància es vulgui causar danys, més potència es necessita. Va observar que l’atmosfera està plena de diverses partícules que dispersen la llum, és a dir, que mai no hi haurà transmissió al cent per cent de llum. A una distància d’un quilòmetre, l’atmosfera pot ser permeable al 85%, és a dir, el 15% de la llum no arribarà a l’objectiu. A una distància de més de 5 km, les pèrdues poden ser del 50%, "és a dir, la meitat dels fotons simplement es perden, el feix làser perd la seva força i no arriba a l'objectiu".
Aprèn a lluitar
"El principal repte per als usuaris militars serà la formació per fer front a un conjunt d'objectius en expansió", va dir Chris Frye, director de defensa aèria propera de Northrop Grumman, tot i que va assenyalar que s'estan apartant de les demostracions experimentals de tecnologia i passant a l'explotació real. per un soldat. "Permetrà adoptar, adaptar i millorar la tecnologia". A més del projecte M-SHORAD, Northrop Grumman ha treballat amb l'exèrcit nord-americà en diversos altres programes d'energia dirigits, així com amb l'oficina de R + D de la Marina, DARPA, el laboratori de la força aèria i altres clients.
"L'enfocament està en la construcció de sistemes base complexos", va afegir Fry. “No només es tracta del làser, sinó de tot el sistema: radar, sistema de comandament i control, xarxa, plataforma, generació i control de potència. La màxima eficiència de tots aquests components i com funcionen junts és important per maximitzar el potencial del sistema ".
Northrop Grumman va dir que, tot i que el pes, la mida i el consum d'energia dels sistemes s'han reduït significativament en l'última dècada, esperen accelerar aquest procés en els propers anys. A més, ha augmentat significativament la capacitat dels sistemes làser per rastrejar amenaces i "mantenir fotons en l'objectiu el temps que sigui necessari per proporcionar l'efecte desitjat".
Creació
Schnorrenberg va dir que el major repte en aquest moment són les restriccions de producció. A causa del nombre limitat de sistemes làser desenvolupats fins ara, la base de producció no està desenvolupada, és a dir, els components més importants encara s’han de finalitzar per als escenaris de producció de gran volum.
"El govern dels Estats Units inverteix en fàbriques per solucionar aquest problema", va afegir. "En última instància, la indústria finalment proporcionarà els mecanismes executius per desenvolupar aquesta base".
Això és clau per a la fixació d'objectius de l'exèrcit nord-americà per al programa M-SHORAD. L'anunci del contracte assenyalava que la selecció de Northrop Grumman i Raytheon "promourà la competència i estimularà la base industrial dels sistemes d'energia dirigits".
James espera que el làser evolucioni com a arma de guerra a la seva manera en els propers anys. Tot i que dubta que els làsers funcionin com sistemes completament separats, creu que segur que es convertiran en una addició significativa a altres armes. És poc probable que els sistemes de defensa antiaèria, per exemple, estiguin formats només per làsers, però passaran a formar part d’un sistema més ampli que inclourà míssils. A més, per combatre objectius a distàncies ultra curtes, el més probable és que els militars vulguin deixar un soldat separat.
"Potser els làsers formaran part del sistema bàsic per sempre".
"Per fer que els làsers siguin realment efectius i més útils per a l'exèrcit nord-americà, el seu cost ha de baixar", va dir Robin. No obstant això, qualsevol tecnologia que surti d’un nínxol de mercat tindrà un paper més destacat amb el pas del temps.
"A mesura que els prototips i proves de demostració creixin en nombre, no només en l'exèrcit, sinó també en altres tipus de forces armades, aviat assistirem a una expansió d'aquest mercat i a una disminució del cost dels sistemes d'armes làser".
