La Marina dels Estats Units crea armes sobre nous principis físics
Sembla que avui la Marina dels Estats Units té un conjunt suficient de mitjans de protecció contra els míssils anti-vaixells (ASM) de creuers i balístics. No obstant això, alguns experts militars dubten que aquestes defenses siguin capaces de suportar la nova generació de míssils anti-vaixells alats i balístics que s'està desenvolupant en diversos països, principalment a la Xina.
Una volea per un milió
L'informe de setembre del Servei de Recerca del Congrés dels Estats Units es dedica a l'anàlisi del treball en el camp de la creació d'armes basat en nous principis físics. Aquest informe mostra clarament la preocupació dels experts militars que en diversos escenaris de combat durant atacs massius de vaixells de superfície per diversos mitjans d’atac aeri, la càrrega de munició existent dels mitjans de defensa tradicionals pot, en primer lloc, no ser suficient i, en segon lloc, El cost dels míssils guiats antiaeris navals (SAM) d'aquesta munició serà simplement incomparable amb el cost de l'arma atacant.
Se sap que els creuers de míssils de la Marina dels Estats Units porten 122 míssils, mentre que els destructors transporten de 90 a 96 míssils. No obstant això, una part del nombre total d'armes míssils són míssils creuer Tomahawk per a atacs contra objectius terrestres i armes antisubmarines. La quantitat restant són míssils dels quals pot haver fins a diverses dotzenes d’unitats. En aquest cas, cal tenir en compte: per augmentar la probabilitat de colpejar un objectiu aeri, es poden llançar dos míssils contra ell, cosa que augmenta la taxa de consum de municions. En els llançadors verticals universals (UVPU) de vaixells, s’instal·len armes de míssils de diversos tipus junts i, per tant, la recàrrega de la UVPU només és possible quan es torna a la base o en una parada.
Si analitzem el cost de mostres específiques de míssils de la Marina dels Estats Units, la defensa d’un vaixell de superfície és costosa. Per tant, el preu d’una unitat d’armes antimisils per a alguns tipus supera diversos milions de dòlars. Per exemple, els míssils RAM (Rolling Airframe Missile) que costen a la tresoreria 0,9 milions de dòlars per unitat i els míssils ESSM (Missile Evolved Sea Sparrow) per 1,1-1,5 milions. Per a la protecció a la zona mitjana contra míssils antiaeronaus i avions, així com contra míssils balístics antimoniós a la secció final de la trajectòria, s’utilitza el SM-6 Block 1 SAM "Standard" que costa 3,9 milions de dòlars. Els míssils "Standard" SM-3 Block 1B (14 milions de dòlars per unitat) i els míssils "Standard" SM-3 Block IIA (més de 20 milions) s'utilitzen per interceptar míssils balístics anti-vaixells al centre fora de l'atmosfera trajectòria.
Per millorar l’eficàcia de les defenses dels vaixells de superfície, la Marina dels Estats Units treballa actualment en armes làser, canons electromagnètics i projectils de projectils d’hipervelocitat (HPV). La disponibilitat d’aquests mitjans permetrà contrarestar els mitjans d’atac aeri i superficial.
Pel poder de la llum
El treball de la Marina en el desenvolupament de làsers militars d’alta potència ha assolit un nivell que li permet contrarestar determinats tipus de superfícies (NC) i objectius aeris (CC) a una distància d’uns 1, 6 quilòmetres i començar el seu desplegament el vaixells de guerra (BC) en pocs anys. Els làsers de transmissió més potents, que estaran preparats per al seu desplegament en els propers anys, donaran a la superfície de la Marina nord-americana BC la capacitat de contrarestar la NC i la CC a distàncies d’uns 16 quilòmetres. Aquests làsers proporcionaran, entre altres coses, una defensa antimíssils de darrera línia per a la BC contra certs tipus de míssils balístics, inclòs el nou míssil balístic antinàutic xinès (ASBM).
La Marina dels Estats Units i el Departament de Defensa dels Estats Units estan desenvolupant actualment tres tipus de làsers que, en principi, es poden utilitzar a la BC: un làser d’estat sòlid SSL (làser d’estat sòlid), un làser de fissura SSL i un làser d’electrons lliures (Làser FEL). Un dels experimentats demostradors de làser de fibra SSL va ser desenvolupat per la Marina sota el sistema d'armes làser LaWS (Laser Weapon System). Una altra variant del làser de fibra SSL de la Marina es va crear sota el programa Tactical Laser System (TLS). Entre diversos programes del Departament de Defensa dels Estats Units per desenvolupar un làser de fenedura SSL amb finalitats militars, apareix el programa làser marí MLD (Maritime Laser Demonstration).
L'Armada també ha desenvolupat un prototip de baixa potència FEL, un làser d'electrons lliure, i actualment està treballant en un prototip d'aquest làser de major potència.
L’informe subratlla que, tot i que la Marina desenvolupa tecnologies làser i prototips de làsers potencials a bord, i també té una visió generalitzada de les perspectives per al seu desenvolupament posterior, actualment no hi ha cap programa específic per a la compra de versions en sèrie d’aquests làsers o d’un programa que indicaria dates específiques per a la instal·lació de làsers per a certs tipus d'apostes.
Com s’indica a l’informe, les armes làser tenen certs avantatges i una sèrie de desavantatges en la lluita contra diversos tipus d’amenaces, inclosos els míssils balístics.
Làser: els avantatges
Entre els avantatges d'una arma làser hi ha la seva economia. El cost del combustible del vaixell per generar electricitat necessària per disparar un làser bombat elèctricament resulta ser inferior a un dòlar per tret, mentre que el cost d’un sistema de defensa antimíssils de curt abast és de 0,9-1,4 milions de dòlars, i els míssils de llarg abast són diversos milions de dòlars. L'ús de làsers pot donar a la BC una alternativa a l'hora de destruir objectius menys importants com els UAV, mentre que els míssils s'utilitzaran per assegurar la destrucció d'objectius més importants. El BK és un tipus d’equip naval molt car, mentre que l’enemic utilitza mitjans militars relativament barats, petites embarcacions, UAV, míssils antimarques, míssils balístics antimaterials. Per tant, mitjançant l’ús de làsers, és possible canviar la relació dels costos de defensa del vaixell. La BC té una càrrega limitada de municions per a armes de míssils i artilleria, l'ús de les quals requerirà una retirada temporal del vaixell de la batalla per reposar la càrrega de munició. Les armes làser no tenen cap restricció quant al nombre de trets i es poden utilitzar per destruir atracaments que s’utilitzen activament per consumir les municions del vaixell. Un vaixell prometedor amb armes làser i míssils resultarà ser més compacte i menys costós que un vaixell URO amb un gran nombre de míssils en llançadors verticals.
Les armes làser proporcionaran un cop gairebé instantani de l'objectiu, cosa que elimina la necessitat de calcular la trajectòria d'interceptar un objectiu atacant per un míssil antimíssil. L'objectiu es desactiva enfocant-hi un raig làser durant uns segons, després del qual el làser es pot tornar a orientar cap a un altre objecte. Això és especialment important quan una BC opera a la zona costanera, quan es pot disparar amb armes de míssils, artilleria i morter des de distàncies relativament curtes.
Les armes làser poden assolir objectius supermaniobrables superiors en característiques aerodinàmiques als míssils antimíssils del vaixell.
El làser proporciona un mínim dany col·lateral, especialment quan es lluita a la zona del port. A més de les funcions de colpejar objectius, el làser es pot utilitzar per detectar i rastrejar objectius i afectar-los de manera no letal, proporcionant supressió de sensors optoelectrònics a bord.
Inconvenients del làser
Aquests inclouen la implementació de la intercepció només dins de la línia de visió de l'objectiu i la impossibilitat de destruir objectius fora de l'horitzó. Restringir la capacitat d’interceptar objectes petits en alta mar, cosa que els amaga a les crestes de les ones.
La intensitat de la radiació làser en passar per l’atmosfera es veu debilitada per l’absorció en línies espectrals de diversos components atmosfèrics o per la dispersió de Rayleigh, així com per les inhomogeneïtats macroscòpiques associades a la turbulència atmosfèrica o al calentament de l’atmosfera pel mateix feix. Com a resultat de la dispersió per aquestes inhomogeneïtats, el feix làser es pot expandir, cosa que provocarà una disminució de la densitat d'energia, el paràmetre més important que caracteritza la letalitat de les armes làser.
Quan es repel·leix un atac massiu, és possible que un làser a la nau no sigui suficient a causa de la necessitat de tornar-lo a orientar repetidament en un període de temps limitat. En aquest sentit, caldrà col·locar diversos làsers a la BC del tipus de sistemes d’artilleria antiaèria (ZAK) per a la defensa personal a la darrera línia.
Els làsers de potència de potència baixa poden ser menys eficients que els làsers de megawatts de major potència quan s’orienten a objectius blindats (recobriment ablatiu, superfícies altament reflectants, rotació del cos, etc.). L’augment de la potència del làser augmentarà el seu cost i pes. L’exposició a un raig làser en cas d’error pot causar danys col·laterals no desitjats i danys a l’avió o als satèl·lits.
La mida importa
No obstant això, els objectius potencials per a armes làser poden ser sensors optoelectrònics, inclosos els que s'utilitzen en míssils anti-vaixells; petites embarcacions i embarcacions; míssils no guiats, obus, mines, UAV, avions tripulats, míssils anti-vaixells, míssils balístics, inclosos els míssils anti-vaixells balístics.
Els làsers amb una potència de sortida d’uns 10 quilowatts poden contrarestar els UAV a curt abast, amb una potència de desenes de kilowatts (UAV i embarcacions d’alguns tipus, potència de cent quilowatts): UAV, vaixells, NUR, projectils i mines, potència de centenars de quilowatts - tots els objectius anteriors, així com avions tripulats i alguns tipus de míssils guiats, amb una capacitat de diversos megawatts - a tots els objectius esmentats anteriorment, inclosos els míssils anti-vaixell supersònics i els míssils balístics a distàncies de fins a 18 quilòmetres.
BC amb làsers amb una potència de més de 300 quilowatts pot protegir-se no només a si mateixos, sinó també a altres vaixells de la seva àrea de responsabilitat quan, per exemple, formen part d’un grup d’atacs de portaavions.
Segons la Marina dels Estats Units, els creuers amb el sistema de defensa antimíssils Aegis i destructors (vaixells del tipus CG-47 i DDG-51), així com els vaixells de moll d’aterratge d’helicòpters (DVKD) del tipus San Antonio LPD-17 tenen nivell d'alimentació per a operacions de combat amb armes làser com LaWS.
Alguns vaixells de la Marina dels Estats Units podran utilitzar làsers de tipus SSL amb una potència de sortida de fins a 100 quilowatts en condicions de combat.
Fins ara, la Marina no disposa de sistemes de municions que tinguin un nivell suficient de subministrament d’energia o capacitats de refrigeració per garantir el funcionament dels làsers SSL amb una potència de sortida superior als 100 quilowatts. A causa de les grans dimensions dels làsers de tipus FEL, no es poden instal·lar en creuers o destructors existents. Les dimensions dels portaavions i els vaixells d’atac amfibi d’ús general (LHA / LHD) amb una gran plataforma de vol poden proporcionar espai suficient per allotjar un làser FEL, però no tenen la potència suficient per suportar un làser FEL de megawatt.
Basant-se en aquestes condicions, l'Armada haurà de determinar els propers anys els requisits per al disseny de naus espacials prometedores i les restriccions que se'ls imposin en el cas de la instal·lació de làsers navals, en particular làsers SSL amb una potència superior als 100 quilowatts., així com els làsers FEL.
Aquestes limitacions van conduir, per exemple, a la realització del programa de creuer CG (X), ja que aquest projecte preveia l'operació d'un làser SSL amb una potència superior a 100 quilowatts i / o un làser FEL de classe megawatt.
Després de completar el programa CG (X), la Marina no va anunciar cap futur pla per a l'adquisició d'un BC capaç d'operar un làser de tipus SSL amb una potència superior als 100 quilowatts o un làser FEL.
Portadors làser
No obstant això, tal com es destaca a l'informe, les opcions per als dissenys de vaixells que podrien ampliar la capacitat de la Marina d'instal·lar-hi làsers en els propers anys poden cobrir les següents opcions.
Dissenyar una nova variant del destructor DDG-51 Flight III, que la Marina té previst adquirir el 2016, amb capacitat d’espai, energia i refrigeració suficient per suportar un làser SSL amb una capacitat de 200 a 300 quilowatts o més. Això requerirà allargar la carcassa del DDG-51, així com proporcionar espai per a equips làser i generadors d’energia addicionals i unitats de refrigeració.
Disseny i adquisició d’un nou destructor, que és un desenvolupament addicional de la variant DDG-51 Flight III, que proporcionarà un làser SSL amb una potència de sortida de 200-300 quilowatts o més i / o un làser FEL de megawatt.
Modificació del disseny de l’UDC, que es comprarà els propers anys de manera que es garanteixi el funcionament d’un làser SSL amb una potència de 200-300 quilowatts o més i / o un làser FEL de classe megawatt.
Modificació, si cal, del disseny d'un nou portaavions del tipus "Ford" (CVN-78), de manera que un làser SSL amb una potència de 200-300 quilowatts o més i / o un làser FEL de classe megawatt es pot accionar.
L'abril de 2013, la Marina va anunciar que planejava instal·lar armes làser a l'USS Ponce, que s'havia convertit d'una nau de desembarcament en una experimental per al desenvolupament tecnològic d'armes làser contra atacar vaixells i UAV. L’agost de l’any passat es va instal·lar aquest làser de 30 quilowatts en aquest vaixell situat al golf Pèrsic. Segons el Comandament Central dels Estats Units, el làser del vaixell va destruir amb èxit un vaixell d'alta velocitat i un UAV durant les proves.
Com a part del programa per a la creació d’armes làser a bord, la Marina va iniciar un projecte per al refinament tecnològic d’una tecnologia làser d’estat sòlid SSL-TM (maduració de la tecnologia d’estat sòlid), dins del qual grups industrials liderats per BAE Systems, Northrop Grumman) i Raytheon competeixen pel desenvolupament d’un làser de nau amb una potència de 100 a 150 quilowatts, eficaç contra embarcacions petites i UAV.
El Departament d’I + D de la Marina dels Estats Units realitzarà una anàlisi exhaustiva dels resultats de les proves del làser a la Pons UDC per al seu posterior ús al programa SSL-TM, l’objectiu del qual és crear un prototip de làser amb una potència de 100 150 quilowatts per a proves marítimes el 2018. Es determinaran les regles d’intercepció i la tecnologia per utilitzar LaWS en condicions de combat, que se suposa que s’implementaran en armes làser més potents.
Un augment addicional de la potència del làser a 200-300 quilowatts permetrà que aquesta arma pugui contrarestar alguns tipus de míssils anti-vaixell amb ales, i un augment de la potència de sortida a diversos centenars de kilowatts, així com fins a un megawatt i més, pot fes que aquesta arma sigui efectiva contra tot tipus de míssils anti-vaixells alats i balístics.
Però, fins i tot si l’arma desenvolupada basada en làsers d’estat sòlid té prou potència per destruir petites embarcacions, vaixells i drones, però no pot contrarestar els míssils anti-vaixells alats o balístics, la seva aparició als vaixells augmentarà la seva efectivitat de combat. Les armes làser, per exemple, reduiran el consum de míssils per interceptar els UAV i augmentaran el nombre de míssils que es poden utilitzar per combatre míssils anti-vaixells.
Per la força de la inducció
A més dels làsers d’estat sòlid, la Marina desenvolupa des del 2005 una pistola electromagnètica, la idea de la qual és aplicar tensió des d’una font d’energia a dos carrils paral·lels (o coaxials) que transporten corrent. Quan el circuit es tanca, col·locant sobre les barres de bus, per exemple, un carro mòbil que condueix corrent i que té bons contactes amb les barres de bus, es genera un corrent elèctric que indueix un camp magnètic. Aquest camp crea una pressió que tendeix a separar els conductors que formen el circuit. Però com que els pneumàtics de rails massius estan fixats, l’únic element mòbil és el carretó que, sota la influència de la pressió, comença a moure’s pels rails de manera que augmenta el volum ocupat pel camp magnètic, és a dir, en la direcció de la font d’energia. La millora dels canons EM té com a objectiu augmentar la velocitat final fins als números M = 5, 9-7, 4 al nivell del mar.
Inicialment, la Marina va començar a desenvolupar un canó EM com a arma per al suport costaner directe del Cos de Marines durant les operacions amfíbies, però després va reorientar aquest programa per crear una arma EM que protegís contra míssils anti-vaixells. Actualment, la Marina està finançant el treball de BAe Systems i General Atomics per crear dos manifestants d’armes EM, que van començar a avaluar-se el 2012. Aquests dos prototips estan dissenyats per llançar projectils amb una energia de 20-32 MJ, que proporcionen un vol de projectils a un abast de 90-185 quilòmetres.
L'abril de 2014, la Marina va anunciar els plans per instal·lar un prototip de canó EM el fiscal 2016 a bord del vaixell d'assalt amfibi ràpid multiusos JHSV (Joint High Speed Vessel) de la classe Spiehead per a proves marítimes. Al gener de 2015, es va conèixer els plans de la Marina per adoptar la pistola EM en el període 2020-2025. A l'abril, es va informar que la Marina estava plantejant instal·lar un canó EM en un nou destructor de classe Zumwalt (DDG-1000) a mitjan anys 2020.
A finals de 2014, el comandament dels sistemes navals de la Marina dels Estats Units NAVSEA (Naval Sea Systems Command) va publicar accidentalment una sol·licitud d’informació RFI (Request for Information) per al programa per crear una potent pistola EM ferroviària. La sol·licitud es va emetre en nom de NAVSEA (PMS 405), l’Oficina d’Investigació Naval (ONR) i la secretaria de defensa. Va aparèixer al lloc web del govern FedBizOpps el 22 de desembre de 2014 i va ser cancel·lat quatre hores després. Qualsevol que hagi tingut temps de familiaritzar-se amb la RFI pot tenir una idea de les indicacions per al desenvolupament del programa d'armes de ferrocarril EM. En particular, es va convidar a la indústria i a les institucions acadèmiques a presentar les seves propostes per al desenvolupament d'una arma EM-sensor de control de foc (FCS) per detectar, rastrejar i colpejar objectius terrestres i aeris i míssils balístics.
Segons la RF, el sensor FCS de la futura pistola ferroviària EM hauria de tenir un camp de visió d’escaneig electrònic de més de 90 graus (en azimut i en el pla vertical), els objectius de la pista amb una petita superfície de dispersió efectiva (ESR) a de llarg abast, rastrejar i colpejar objectius balístics a l’atmosfera, bloquejar les interferències ambientals (temps, terreny i biologia), assegurar el processament de dades en repel·lir un atac de míssils balístics, proporcionar defensa aèria i colpejar objectius superficials, seguir simultàniament objectius d’atac i llançar projectils supersònics, i fer una avaluació qualitativa del grau de dany de combat. A més, el sensor FCS ha de demostrar el tancament ràpid del bucle de control d'incendi, una major resistència a les contramesures tècniques i tàctiques, un seguiment d'alta velocitat i la recopilació de dades, així com una preparació tecnològica suficient per crear un prototip durant el tercer trimestre de l'any fiscal 2018, i garantir la preparació operativa el 2020–2025.
La RFI va demanar a les empreses industrials i als instituts de recerca que descrivissin els elements clau i la preparació de les seves tecnologies FCS, que proporcionessin informació sobre la seva idoneïtat per a aplicacions polivalents, possibles problemes d’integració amb els sistemes de combat naval existents i l’impacte en la cadena de subministrament.
S'esperava que el Centre de Recerca de Guerra Superficial de NAVSEA a Dahlgren (Virgínia) acceptés propostes de la indústria entre el 21 i el 22 de gener de 2015 i emetés una resposta final el 6 de febrer. Però ara, naturalment, totes aquestes dates es desplacen cap a la dreta.
El Departament de R + D de la Marina dels Estats Units va iniciar un innovador programa per crear un prototip d'armes de ferrocarril EM el 2005. Com a part de la primera etapa del programa, es preveia crear un llançador amb una vida útil acceptable i una tecnologia de potència de pols fiable. El treball principal es va centrar en la creació del canó d’armes, l’alimentació elèctrica i la tecnologia ferroviària. El desembre de 2010, el sistema de demostració desenvolupat per la SIC a Dahlgren va assolir un rècord mundial d’energia de 33 MJ i suficient per llançar un projectil a una distància de 204 quilòmetres.
El primer demostrador de canons EM construït per una empresa industrial pertany a BAe Systems i té una capacitat de 32 MJ. Aquest manifestant va ser portat a Dahlgren el gener del 2012 i un prototip de General Atomics en competència va arribar pocs mesos després.
Basant-se en els assoliments de la primera etapa de treball, la segona etapa va començar el 2012, en el marc de la qual el treball es va centrar en el desenvolupament d’equips i mètodes que asseguressin la velocitat de foc al nivell de 10 rondes per minut. Per garantir una velocitat de foc constant, és necessari desenvolupar i implementar els mètodes més eficaços de termoregulació d'una pistola EM.
Les primeres proves d’un prototip de pistola EM desenvolupades per BAe Systems o General Atomics a la mar es realitzaran a bord del catamarà multiusos d’aterratge d’alta velocitat JHSV-3 Millinocket. Estan previstos per a l'exercici 2016 i són de tir únic. El tir en mode semiautomàtic mitjançant el canó EM totalment integrat està previst per al 2018.
Projectils d’Hiper Velocitat
El desenvolupament del canó EM també preveu la creació de projectils especials de velocitat HVP (projectil d’hipervelocitat) guiats, que també es podrien utilitzar com a canons terrestres navals de 127 mm i 155 mm. Els creuers de la Marina dels EUA, i n'hi ha 22, en tenen dos, i els destructors (69 unitats) tenen un canó de 127 mm. Tres nous destructors DDG-1000 Zumvolt de la classe en construcció tenen dos canons de 155 mm cadascun.
Segons BAe Systems, el projectil HVP té una longitud de 609 mil·límetres i una massa de 12,7 quilograms, incloent una càrrega útil que pesa 6,8 quilograms. La massa de tot el kit de llançament HVP és de 18,1 quilograms amb una longitud de 660 mil·límetres. Els experts de BAe Systems afirmen que la velocitat màxima de foc dels projectils HVP és de 20 cicles per minut des d’un canó Mk45 de 127 mm i 10 cicles per minut des d’un prometedor canó destructor DDG 1000 de 155 mm, designat AGS (sistema avançat de canons). La velocitat de foc del canó EM és de sis bales per minut.
El camp de tir dels projectils HVP del canó Mk 45 Mod 2 de 127 mm supera els 74 quilòmetres i, quan es dispara des del canó de 155 mm del destructor DDG-1000, 130 quilòmetres. Si aquestes obus es disparen des d’un canó EM, el camp de tir serà de més de 185 quilòmetres.
La sol·licitud de la Marina d’informació RFI enviada a la indústria el juliol de 2015 per a la fabricació d’un prototip de canó EM indicava que la massa del llançador de projectils HVP era d’uns 22 quilograms.
Quan es dispara des d’un canó d’artilleria de 127 mm, el projectil aconsegueix una velocitat corresponent al nombre M = 3, que és la meitat que quan es dispara des d’un canó EM, però més del doble de la velocitat d’un projectil convencional de 127 mm llançat des d’un canó del vaixell Mk 45. Aquesta velocitat, segons els experts, és suficient per interceptar almenys alguns tipus de míssils anti-vaixell alats.
L’avantatge del concepte d’utilitzar el canó de 127 mm i el projectil HVP és el fet que aquests canons ja estan instal·lats en creuers i destructors de la Marina dels Estats Units, cosa que crea les condicions prèvies per a la ràpida proliferació de nous projectils a la Marina. El desenvolupament de HVP s'ha completat i aquestes armes s'integren en els sistemes de combat dels vaixells dels tipus esmentats.
Per analogia amb les armes làser transportades pel vaixell, fins i tot si els projectils hiperspeed llançats amb canons d’artilleria de 127 mm no són capaços de contrarestar els míssils balístics anti-vaixell, no obstant això milloraran l’eficàcia de combat del vaixell. La presència d’aquests obus permetrà l’ús d’un menor nombre de míssils per contrarestar míssils de creuers anti-vaixells, alhora que augmentarà el nombre de míssils per interceptar míssils anti-vaixells balístics.
