Quan el Departament de Defensa dels Estats Units va decidir el maig d’aquest any enviar una divisió Patriot a l’Orient Mitjà per contrarestar el que anomena l’amenaça de l’Iran, va desplegar personal que ja estava massa desgastat per rotacions periòdiques.
"Pel que fa a les forces de defensa contra míssils, a l'Orient Mitjà ens enfrontàvem regularment a aquest problema molt abans d'aquest desplegament", va dir el sotsministre de l'època als periodistes, tot assenyalant que les unitats Patriot tenien una relació deure-descans inferior a 1: 1 al maig. A principis d'any, la relació de treball i descans total era d'aproximadament 1: 1, 4, mentre que el comandament establia l'objectiu d'aconseguir una proporció d'1: 3.
Tot i que l’exèrcit dels Estats Units està buscant maneres de reduir el nombre de rotacions contínues de dos desplaçaments i augmentar el nivell de preparació al combat, hi ha un tema igualment urgent a l’agenda de com la futura combinació d’armes cinètiques i no cinètiques afectarà el seu combat necessitats.
Si heu de lluitar contra un oponent gairebé igual, el Patriot serà efectiu, però, en última instància, pot debilitar o neutralitzar l'amenaça? Potser no. Per tant, amb el pas del temps, veureu noves capacitats que s’introduiran al nostre arsenal de defensa antimíssils”.
- va dir, i va afegir que les futures inversions importants en el desenvolupament d'armes d'energia dirigida podrien canviar el model tàctic de l'exèrcit.
"En cas contrari, continuareu acumulant bateries Patriot, intentant combatre cada vegada més amenaces".
El Pentàgon ha estat buscant tecnologies energètiques dirigides durant dècades i sovint semblava que l’ocell ja estava dins una gàbia. Molts militars nord-americans creuen que avui l’estat de les coses ha canviat radicalment i els recents avenços en aquesta àrea donen esperança a les forces armades del país per al desplegament precoç de sistemes d’armes reals per a diverses missions de combat.
Tot i que el Pentàgon és optimista pel que fa al desplegament de sistemes d’energia dirigida en un futur pròxim, especialment els làsers d’alta potència, hi ha molts problemes sense resoldre. Des de diferències en les capacitats tàctiques i estratègiques fins a qüestions relacionades amb l’escalabilitat o escalabilitat dels làsers i el finançament per a projectes en competència, els militars tenen molt a superar.
Canviant les necessitats
Han passat gairebé sis dècades des que es va introduir el làser i, durant la major part d’aquest temps, el Departament de Defensa ha estat buscant maneres de desenvolupar aquesta tecnologia amb l’objectiu de crear la propera generació d’armes. Per a les forces de defensa aèria, aquests sistemes prometen un menor cost per derrota i, al mateix temps, una disminució del consum de municions. Per exemple, si la Xina llança molts míssils barats a un vaixell americà, en teoria es podria utilitzar un potent làser per atacar-los i destruir-los.
El doctor Robert Afzal, especialista en tecnologia làser líder a Lockheed Martin, creu que fins ara dos factors han impedit la implementació de la tecnologia làser: l’èmfasi inicial del Departament de Defensa en el desenvolupament d’armes estratègiques i el seu subdesenvolupament.
En el passat, l’exèrcit ha destinat fons per a la investigació energètica dirigida a projectes com ara el programa tancat amb làser YAL-1 Airborne Laser, dirigit conjuntament per la Força Aèria dels Estats Units i la Missile Defense Agency. Com a part d’aquesta iniciativa, es va instal·lar un làser químic en un avió Boeing 747-400F modificat per interceptar míssils balístics durant la fase d’acceleració.
"En aquell moment, l'èmfasi estava sempre en la confrontació estratègica, que requeria sistemes làser molt grans i molt potents". Avui en dia, la proliferació de vehicles aeris no tripulats i petites embarcacions ha contribuït a un canvi parcial de l’èmfasi a curt termini del Pentàgon cap als sistemes tàctics. Això ajuda els militars a augmentar gradualment els sistemes d’armes amb l’objectiu de fer front a noves amenaces.
L’abril de 2019 es va celebrar una discussió a la Brookings Institution de Washington sobre aquest tema. "Tinc una petita visió de les perspectives d'energia dirigida a curt i mig termini", - va assenyalar l'investigador sènior de l'institut.
“Aparentment, l’energia dirigida ens pot ajudar en un entorn tàctic molt, molt específic. La idea de crear un làser prou gran per proporcionar un sistema de defensa antimíssils territorial és bastant poc realista, mentre que la protecció d’un vehicle concret amb un sistema actiu és una mica més realista.
L'aleshores secretari de l'exèrcit nord-americà va assenyalar que el progrés en energia dirigida era "més lluny del que us podeu imaginar" i que la decisió de l'exèrcit de restablir un sistema de defensa antiaèria maniobrable per a les seves unitats pesades fa possible el desplegament de noves armes làser.
“Basant-nos en les amenaces existents i noves, això és molt important per a nosaltres. Quant a on va la tecnologia, estem a prop de tenir un sistema desplegable que pugui enderrocar drons, avions petits i objectes similars.
Barreres tecnològiques
Per crear sistemes làser d’alta potència capaços de disparar drons, es necessiten tecnologies de l’espectre més ampli. A més de la plataforma base, s’utilitza un radar per detectar amenaces aèries i diversos sensors per bloquejar un objectiu. A continuació, es fa un seguiment de l’objectiu, es determina el punt d’objectiu, s’activa el làser i manté el feix en aquest punt fins que l’UAV pateix danys inacceptables.
Al llarg de les dècades, els investigadors que han desenvolupat aquests làsers han estat capaços de provar una sèrie de conceptes, incloses inversions massives en armes químiques, abans de canviar el focus a l’escala dels làsers de fibra.
"L'avantatge dels làsers de fibra és que podeu adaptar-los a una mida molt més petita".
- va dir durant una reunió amb els periodistes el director de l’Oficina de DARPA (Defensa Advanced Research Projects Agency).
El sistema YAL-1 ABL, per exemple, va utilitzar un làser químic d’oxigen iodat d’alta energia i, tot i que va interceptar amb èxit un objectiu de prova el 2010, el seu desenvolupament va cessar després de gairebé 15 anys de finançament. En aquest moment, el llavors secretari de Defensa, Robert Gates, va qüestionar públicament la preparació operativa de l'ABL i va criticar el seu abast efectiu.
Un dels desavantatges dels làsers químics és que el làser deixa de funcionar quan es consumeixen productes químics. “En aquest cas, teniu una botiga limitada i l'objectiu sempre ha estat crear un làser que funcioni amb electricitat. Al cap i a la fi, sempre que tingueu la capacitat de generar electricitat a la vostra plataforma, ja sigui mitjançant un generador incorporat o un paquet de bateries, el làser funcionarà , va dir Afzal.
En els darrers anys, el Departament de Defensa ha augmentat la inversió en el desenvolupament d’un làser de fibra elèctrica, però també ha afrontat greus reptes, especialment en el desenvolupament d’un làser amb característiques de pes, mida i consum de potència reduïdes.
En el passat, cada vegada que els desenvolupadors intentaven augmentar la potència d'un làser de fibra fins al nivell necessari per a les missions de combat, construïen làsers de mides grans, que, en particular, creaven problemes amb una generació de calor excessiva. Quan el sistema làser genera un feix, també es genera calor i, si el sistema no és capaç de desviar-lo de la instal·lació, el làser comença a escalfar-se i la qualitat del feix es deteriora, cosa que significa que el feix no es pot enfocar objectiu i l'eficiència del làser disminueix.
A mesura que els militars s’esforcen per augmentar la potència dels làsers elèctrics, tot limitant l’augment de les característiques de pes, mida i consum de potència dels sistemes, l’eficiència passa a primer pla; com més alta sigui l’eficiència elèctrica, menys energia es necessita per operar i refredar el sistema.
Un portaveu de l'exèrcit nord-americà que treballava en làsers d'alta potència va dir que, tot i que els generadors solen alimentar sistemes de 10 kW sense problemes, els problemes comencen quan augmenta la potència dels sistemes làser. "Quan la potència del làser de combat augmenta a 50 kW o més, ja s'han d'utilitzar fonts d'energia úniques, per exemple, bateries i sistemes similars."
Per exemple, si preneu un sistema làser de 100 kW, que té una eficiència del 30% aproximadament, necessitarà 300 kW de potència. Tot i això, si la plataforma en què s’instal·la genera només 100 kW de potència, l’usuari necessita bateries per cobrir la diferència. Quan les bateries es descarreguen, el làser deixa de funcionar fins que el generador les torna a carregar.
"El sistema ha de ser extremadament eficient, a partir de la generació d'energia i la seva transformació posterior en fotons, que es dirigeixen cap a l'objectiu".
- va dir el representant de la companyia Lockheed Martin.
Mentrestant, Rolls-Royce LibertyWorks va dir que fa més d'una dècada que treballa per integrar un sistema de control de potència i calor que es pugui utilitzar en sistemes làser d'alta potència i recentment "ha fet importants avenços tecnològics".
Rolls-Royce va dir que els avenços inclouen àrees com "energia elèctrica, gestió tèrmica, control i control de temperatura, disponibilitat instantània d'energia i continuïtat del negoci". Van afegir que les proves del sistema al lloc del client començaran a finals d’aquest any i, si es completen amb èxit, pot ser possible subministrar solucions integrades modulars per a la regulació d’energia i l’eliminació de calor per als programes de l’exèrcit i la marina.
Buscant solucions
DARPA i el Lincoln Laboratory del MIT han desenvolupat amb èxit un làser de fibra d’alta potència de mida petita que es va demostrar a l’octubre d’aquest any. Tot i això, es van negar a aclarir els detalls d’aquest projecte, inclòs el nivell de potència.
Tot i que els militars i les empreses han informat d’un èxit constant en el desenvolupament de làsers militars, Afzal va dir que els esforços de Lockheed Martin per abordar alguns dels reptes tecnològics inclouen “un procés de fusió de feixos espectrals que recorda una mica la portada de l’àlbum Dark Side of the Moon "per Pink Floyd".
"No puc fer un làser de fibra de 100 kW si hi ha problemes d'escala. L’avenç va ser possible gràcies a la capacitat d’expandir làsers de fibra d’alta potència mitjançant la combinació de feixos en lloc d’intentar simplement construir un sistema làser més gran i potent ".
“Els feixos làser de diversos mòduls làser, cadascun amb una longitud d’ona específica, passen per una xarxa de difracció que sembla un prisma. Llavors, si totes les longituds d’ona i els angles són correctes, no es produeix l’absorció mútua, sinó l’alineació de les longituds d’ona en una seqüència estricta una rere l’altra, com a resultat de la qual la potència creix proporcionalment”, va explicar Afzal. - Podeu escalar la potència del làser afegint mòduls o augmentant la potència de cada mòdul, sense intentar construir un làser enorme. S’assembla més a la informàtica paral·lela que a un superordinador.
Junts
S’està prestant molta atenció al potencial dels làsers d’alta potència, però al mateix temps, l’exèrcit i la indústria nord-americana veuen el potencial d’utilitzar freqüències de microones d’alta potència per enderrocar eixams de drons o combinar-los amb làsers.
"La consolidació de la tecnologia pot ser una bona solució", va dir als periodistes el general Neil Thurgood, de l'Oficina de Tecnologia Crítica. - És a dir, podeu colpejar molts objectes amb un làser. Però puc assolir més objectius amb dos làsers, puc assolir més objectius amb làsers i microones d’alta potència. Les obres en aquesta àrea ja han començat ".
Don Sullivan, expert en energia dirigit per Raytheon, per la seva banda, va parlar del treball en aquesta direcció. En particular, va dir que Raytheon ha combinat un làser d'alta potència amb un sistema d'observació multiespectral en un vehicle Polaris MRZR, mentre desenvolupava un sistema de microones d'alta potència que es munta en un contenidor de transport. Raytheon va demostrar aquestes tecnologies per separat durant l’experiment integrat de maniobra de focs de l’exèrcit (MFIX) el 2017 i va treballar junts el 2018 durant les proves realitzades per la Força Aèria dels Estats Units al White Sands Proving Grounds.
Sullivan va dir que el sistema làser es feia servir per abatre avions no tripulats que volaven a llargues distàncies, mentre que es feien servir microones de gran abast per protegir el camp proper i frustrar els atacs dels UAV de l’eixam.
"Per descomptat, la Força Aèria veu i entén la naturalesa complementària d'ambdues tecnologies en la realització no només de missions contra drons, sinó també d'altres missions".
A la marina
Quan es tracta de problemes de massa, volum i energia, els vaixells de guerra amb les seves grans dimensions tenen un clar avantatge respecte a les plataformes terrestres i aèries, cosa que va permetre al personal naval llançar diversos projectes alhora.
La Marina està treballant en la família de sistemes làser de la Marina (NLFoS), una iniciativa per desplegar sistemes làsers navals d’alta potència en un futur proper. Aquesta iniciativa de la Marina inclou: programa de maduració de tecnologia làser d’estat sòlid (SSL-TM); Làser d'alta energia RHEL (Ruggedized High Energy) de 150 kW; Optical Dazzling Interdictor per a destructors del projecte Arleigh Burke; i el làser d’alta energia i l’òptic integrat amb vigilància (HELIOS).
Segons un informe del Servei d’Investigació del Congrés, la Marina també està implementant el programa de míssils de creuer contra-vaixells làser d’alta energia (HELCAP), que pren prestada tecnologia NLFoS per desenvolupar armes làser avançades per combatre míssils de creuer antivaques.
El programa HELIOS té com a objectiu proporcionar naus de guerra superficials i altres plataformes amb tres sistemes: un làser de 60 kW; equips de vigilància, reconeixement i recopilació d’informació a llarg abast, i un dispositiu encegador per contrarestar els UAV. A diferència d'altres làsers provats en vaixells de la Marina dels EUA, que s'instal·len en vaixells com a sistemes addicionals, HELIOS esdevindrà una part integrada del sistema de combat del vaixell. El sistema d'armes Aegis proporcionarà control de foc per a míssils estàndard juntament amb la focalització i l'objectiu d'armes adequades.
Al març de 2018, Lockheed Martin va rebre un contracte de 150 milions de dòlars (amb 943 milions de dòlars addicionals en opcions) per dissenyar, fabricar i subministrar dos sistemes a finals de 2020. El 2020, la flota té previst fer una anàlisi del projecte HELIOS per garantir que compleixi els requisits.
L’informe del servei del Congrés assenyala que la integració de làsers als vaixells pot proporcionar molts avantatges: un temps de contacte més curt, la capacitat de fer front a míssils de maniobra activa, un objectiu precís i una resposta precisa, que van des d’objectius d’avís fins a un embussament reversible dels seus sistemes. No obstant això, s’assenyala que es mantenen possibles limitacions.
Segons l'informe, aquestes restriccions inclouen: només disparar a la línia de visió; problemes d’absorció, dispersió i turbulències atmosfèriques; difusió tèrmica, quan el làser escalfa l’aire, que pot desenfocar el feix làser; la complexitat de repel·lir atacs d’eixam, colpejar objectius endurits i sistemes de supressió electrònica; i el risc de danys col·laterals en avions, satèl·lits i visió humana.
Els desavantatges potencials de les armes làser d’alt rendiment que es destaquen a l’informe no són exclusius de la Marina i altres branques de les forces armades també s’enfronten a problemes similars.
Per la seva banda, el Marine Corps (ILC) va aclarir les tàctiques, mètodes i mètodes d’ús de combat del sistema làser Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), que s’instal·la en un contenidor de transport.
Un portaveu de Boeing va dir que té la intenció d’actualitzar el sistema CLWS, augmentant la capacitat de 2 kW a 5 kW. En fer-ho, va assenyalar que l'augment de potència reduiria el temps que es triga a enderrocar petits drons. "La Marina vol un sistema molt ràpid que pugui oferir les capacitats que vol. Estan en procés de comprovació de les característiques d’aquests sistemes i, per tant, ens han donat un contracte per a la seva modernització i augment de la capacitat ".
Ganes d’invertir
El comandament de l'exèrcit durant la primera meitat d'aquest any es va dedicar a definir els programes actuals d'energia dirigida i a desenvolupar un pla a llarg termini per transferir projectes des de l'etapa de desenvolupament fins a l'ús pràctic de combat.
Com a part d’aquesta activitat, el general Turgud va rebre 45 dies per aclarir i recollir tots els projectes actuals en un registre únic. Això pot conduir al fet que alguns d’ells siguin rebutjats. “Un cop vam establir l’Oficina de Tecnologies Crítiques, vaig fer un esforç especial per trobar tots els projectes d’energia dirigida competidors. Tothom treballa en el que s’anomena energia dirigida i intento entendre què significa realment i què passa realment allà”, va dir Thurgood a les audiències del comitè de les forces armades.
A finals de maig, el comandament de l'exèrcit va aprovar un pla integral, que preveu una inversió més gran i un desenvolupament accelerat de tecnologies de làser i microones en diversos projectes de l'exèrcit. Durant una roda de premsa, Thurgood va anunciar que l'exèrcit ha decidit accelerar el programa MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), en el qual s'instal·laran làsers de 50 kW en vehicles blindats Stryker com a part d'un sistema de defensa antiaèria de curt abast. Si tot va segons el previst, a finals de 2021 l’exèrcit haurà adoptat quatre vehicles amb sistemes làser.
Encara no està clar quines iniciatives es fusionaran o es tancaran, però Thurgood va dir que això segurament passarà igualment. “Hi ha persones que treballen, per exemple, en un làser de 150 kW que finalment s’instal·larà en un camió, un remolc o un vaixell. No necessitem el nostre propi programa làser de 150 kW, podem combinar aquests projectes junts, accelerar aquest procés i estalviar recursos per al nostre país.
Mentrestant, diverses iniciatives energètiques dirigides continuen a la cartera de l'exèrcit. Per exemple, l’exèrcit va utilitzar el làser MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) per accelerar el desenvolupament de prometedors sistemes làser i per elaborar tàctiques, mètodes i principis d’ús de combat associats al funcionament d’aquests sistemes. Segons el projecte MEHEL, l'exèrcit va instal·lar un Stryker a la màquina i va provar làsers amb una potència de fins a 10 kW.
El maig de 2019, el grup dirigit per Dynetics va anunciar que havia estat seleccionat per desenvolupar un sistema d'armes de 100 kW i instal·lar-lo en camions FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) dins del programa per al desenvolupament d'un model de demostració d'un alt poder Instal·lació làser HEL TVD (demostrador de vehicles tàctics amb làser d'alta energia). Això s'està implementant com a part del treball de l'exèrcit sobre armes d'energia dirigida dissenyades per combatre míssils, obusos d'artilleria i mines de morter, així com drons.
Sota un contracte de tres anys i 130 milions de dòlars, es va formar un equip tripartit (exèrcit nord-americà, Lockheed Martin i Rolls-Royce) per preparar una revisió crítica del projecte que determinarà el disseny final del làser, fabricar el sistema i instal·lar-lo en un Camió FMTV 6x6 per a proves de camp a la gamma de míssils White Sands el 2022.
El trio té previst augmentar la potència del làser de fibra de Lockheed Martin, per al qual Rolls-Royce està desenvolupant un sistema d'alimentació. Al mateix temps, Rolls-Royce es va negar a revelar si utilitzarà el seu nou sistema integrat de control de l’energia i el control de l’intercanvi de calor.
El 2018, l'exèrcit va anunciar que treballava per separat amb Lockheed Martin per equipar els drons amb un potent llançador de microones per enderrocar altres drons. Amb un contracte de 12,5 milions de dòlars, el duo desenvoluparà un sistema antidrones aerotransportat. Les possibles càrregues útils dels UAV inclouran dispositius explosius, xarxes i instal·lacions de microones.
Tot i això, el director de l’oficina DARPA va dir als periodistes que, malgrat els progressos en el camp de l’energia dirigida, els militars encara estan lluny d’integrar la tecnologia a l’avió i, per tant, és probable que els vaixells i els vehicles terrestres esdevinguin les primeres plataformes bàsiques.
Al cel
La Força Aèria dels Estats Units també està implementant projectes d’energia dirigida, inclosos els desenvolupats sota el programa prototip SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator - Advanced Technology Demonstrator), que preveu la instal·lació d’un petit sistema làser d’alta potència en avions. per protegir contra míssils de classe "terra-aire" i "aire-aire".
A principis d’aquest any, el Laboratori de Recerca de la Força Aèria va anunciar que havia assolit l’èxit provisional quan va utilitzar una mostra de proves terrestres per disparar diversos míssils. A mesura que la tecnologia avança, la Força Aèria dels Estats Units té previst fer el sistema més petit i lleuger i adaptar-lo als avions.
El pla més ambiciós del Pentàgon i l’Agència de Defensa de Míssils és un flashback a la Iniciativa de Defensa Estratègica del president Ronald Reagan, també coneguda com a Star Wars, que teòricament demana el desplegament de sistemes d’armes làser a l’espai.
Al gener d’aquest any, l’administració Trump va publicar una esperada revisió de defensa antimíssils, que va elogiar la tasca de l’Agència Antimíssils Balístics per desenvolupar armes d’energia dirigida per interceptar míssils balístics en la fase d’impuls. El 2017, per exemple, l’Agència va emetre una sol·licitud d’informació sobre drons de gran abast de gran abast que tindrien capacitat de càrrega útil per instal·lar làsers potents per destruir els ICBM en la fase d’impuls. La sol·licitud de propostes, emesa el 2017, estableix que el dron volarà a 19.000 metres d’alçada com a mínim, tindrà una capacitat de càrrega útil de 2.286 kg com a mínim i una potència disponible de 140 kW a 280 kW. Per crear una instal·lació prometedora per a aquests drons, l'Agència està treballant amb Boeing, General Atomics i Lockheed Martin, explorant la possibilitat d'implementar tecnologia làser d'alta potència a bord dels UAV.
"Pel que fa a nosaltres, posem un èmfasi especial en la captura, el seguiment i l'orientació".
- va dir el representant de la companyia Boeing.
“Aquestes són realment les nostres competències bàsiques, que hem desenvolupat treballant amb làsers químics. Boeing ho ha demostrat en tots els seus sistemes i ha demostrat que, mitjançant les tecnologies existents, podeu crear un sistema d’adquisició, seguiment i orientació compacte i altament eficient i integrar-lo sense problemes en qualsevol dispositiu làser, augmentant així significativament les seves capacitats.
