El programa LaWS de la Marina dels EUA va explorar la possibilitat d’utilitzar tecnologia làser de fibra barata com a base per a les armes làser que es podrien integrar a les instal·lacions existents de Falange.
Per primera vegada, la Marina dels Estats Units està totalment preparada per demostrar el funcionament de les armes làser d'alta energia i recentment va anunciar els seus plans per llançar un prototip de pistola electromagnètica de ferrocarril al mar. Penseu en el progrés de la propera generació d'armes de pols
Durant diverses dècades, la Marina dels Estats Units només ha estat parlant del desplegament de làsers, sistemes d'energia pulsada i armes elèctriques als vaixells. Una sèrie d’avantatges teòrics molt atractius (botigues gairebé il·limitades, municions econòmiques i impacte ràpid, etc.) van contribuir a la inversió significativa de la comunitat científica i tecnològica de la defensa en la creació, desenvolupament i demostració de tecnologies rellevants en aquell moment. Aquest procés ha donat lloc a una riuada de publicacions i patents, diversos prototips i una gran quantitat de registres mundials il·lustres.
No obstant això, des del punt de vista tècnic, aquestes armes van resultar ser massa difícils de dissenyar i fabricar. La tecnologia i els mitjans tècnics no sempre encaixaven bé amb el període de temps previst, i algunes solucions inicialment prometedores resultaven poc pràctiques o no funcionaven; les lleis de la física de vegades dificultaven el progrés.
Tot i això, l'Armada va mantenir la seva fe en la ciència bàsica i recentment s'ha començat a pagar dividends la prudent assignació de recursos de R + D per mitigar els riscos i desenvolupar tecnologies avançades clau. De fet, actualment la Marina està a punt de desplegar el seu primer làser operatiu d’alta energia (HEL); també està previst llançar al mar un prototip de pistola electromagnètica de ferrocarril al 2016.
El contralmirall Matthew Klunder, cap d'investigació naval, descriu aquesta arma d'alt rendiment com "el futur del combat naval", afegint que la Marina "està a l'avantguarda d'aquesta tecnologia única".
No obstant això, val la pena recordar que les armes d'energia dirigida, com ara làsers d'alta potència i microones d'alta potència, s'han estudiat durant més de quatre dècades. Per exemple, la Marina va obrir un departament sota el programa HEL el 1971 i va començar el desenvolupament, fabricació i proves d'un model de demostració militar d'un potent HEL (aproximadament un megawatt) sobre fluorur de deuteri.
La història recent del desenvolupament d’armes d’energia dirigida per a la Marina dels Estats Units va començar realment amb el restabliment al juliol del 2004 de l’oficina del programa (PMS 405) per als sistemes d’energia direccional i armes elèctriques del Comandament de Sistemes Navals. Aquest moviment va servir com un nou impuls per als desenvolupaments científics i tècnics, que van ser posposats durant aproximadament una dècada en una caixa anomenada "exòtica". No és que la investigació s’hagi suspès, sinó que la tecnologia no ha tingut un camí clar cap a l’èxit.
Durant l'última dècada, el PMS 405 ha servit de centre per a la transferència de tecnologia d'armes d'energia elèctrica i dirigida dels laboratoris a la marina. En aquest paper, va coordinar l'R + D entre centres d'investigació naval, laboratoris governamentals i indústria.
Aquí també cal destacar la contribució de l’ONR (Oficina d’Investigació Naval) i la Divisió Dahlgren (NSWCDD) del Establiment de la Guerra Naval de Superfície (NSWCDD), el Centre de Desenvolupament de la Guerra Naval de Superfície de Dahlgren. ONR ha supervisat la innovació en tecnologia làser d'alta velocitat i armes de ferrocarril, mentre que NSWCDD es va fundar com un "centre d'excel·lència" per a la investigació, el desenvolupament i la simulació d'energia direccional. Dins de l’Oficina de Recerca en Energia dirigida, l’Oficina de Guerra dirigida sobre l’energia (DEWO) està traslladant la tecnologia HEL de l’espai científic i tecnològic a la primera línia naval.
L’encant del làser
En resum, els sistemes d’armes amb un potent làser HEL ofereixen molts avantatges sobre els canons tradicionals i les municions guiades: lliurament d’un impacte a la velocitat de la llum i un temps d’irradiació objectiu curt; impacte escalable (que va des de letal a no letal); precisió de la línia de visió; guiatge d'alta precisió; readquisició súper ràpida de l'objectiu; una revista gran i renovable, lliure de perills i càrregues logístiques associades als artefactes explosius estàndard.
No obstant això, sobretot, la perspectiva d’un cost per tir molt baix –segons els càlculs d’ONR, significativament inferior a un dòlar per tret– va tenir un efecte fascinant sobre el comandament de la Marina dels Estats Units, que està buscant maneres de continuar finançant.
Al mateix temps, tot i que sovint parlen de les qualitats positives dels sistemes HEL, les tasques complexes de finalització de les armes làser desplegades als vaixells han perseguit físics i enginyers durant molt de temps. Centrar el poder en un objectiu és un dels principals reptes. Cal que una arma làser pugui enfocar un feix d’alta energia en un punt d’objectiu petit i clarament definit sobre un objectiu per tal de produir un impacte. No obstant això, atesos els nombrosos tipus d'objectius potencials, la quantitat d'energia i l'abast requerits per garantir la destrucció poden variar significativament.
El poder no és l’únic problema. La propagació tèrmica es pot produir quan un feix làser emès durant un període de temps prolongat al llarg de la mateixa línia de visió escalfa l’aire per on passa, provocant la dispersió i el desenfocament del feix. L’orientació també es fa més difícil gràcies a les propietats complexes i dinàmiques del medi marí circumdant.
A continuació, heu de tenir en compte diversos problemes d’integració amb la plataforma. Els dispositius prototips voluminosos tenen un gran factor de forma i els sistemes comercials necessiten una reducció important per integrar-se amb plataformes més petites. La integració d’armes HEL en vaixells de guerra també imposa nous requisits a la plataforma de transport en termes de generació d’energia, distribució d’energia, refrigeració i dissipació de calor.
L'ONR va identificar el làser d'electrons lliures (FEL) a mitjan anys 2000 com la millor solució a llarg termini per al sistema d'armes HEL del vaixell. Això es deu al fet que la longitud d'ona del feix FEL es pot ajustar finament a les condicions ambientals imperants per tal d'aconseguir la millor "permeabilitat atmosfèrica".
En aquest sentit, sota el lideratge d’ONR, es va llançar el programa Innovative Naval Prototype (INP) amb l’objectiu de desenvolupar un demostrador FEL de classe 100 kW amb una longitud d’ona operativa en el rang d’1,0-2,2 micres. A Boeing i Raytheon es van adjudicar contractes anuals paral·lels de la fase IA l'abril de 2009 per al seu disseny preliminar, i Boeing va ser seleccionada per continuar la fase IB el setembre de 2010, després de la qual cosa el projecte es va avançar a la fase de revisió crítica del disseny.
Després de completar una revisió crítica de la central elèctrica FEL, Boeing es va proposar construir i provar la següent demostració FEL de 100 kW, dissenyada per funcionar a tres longituds d'ona diferents. No obstant això, ONR va desfer l'INP el 2011 per canalitzar els recursos actuals cap al desenvolupament d'un làser d'estat sòlid (SSL). Actualment, el treball sobre FEL se centra en continuar treballant per reduir els riscos associats a aquest sistema.
El LaWS, designat AN / SEQ-3, es desplegarà a Ponce de la Marina dels Estats Units durant els propers mesos com a "vehicle de resposta ràpida". El dispositiu de guia LaWS s’instal·larà sobre el pont del vaixell Ponce
Aquesta redirecció de recursos és conseqüència de la major maduresa de la tecnologia SSL i de la perspectiva d’un desplegament accelerat d’armes HEL assequibles a la Marina dels Estats Units. ONR i PMS 405 van reconèixer aquest camí de desenvolupament per al següent període de temps a mitjan dècada de 2000.
Segons el contraalmirall Klander, el programa SSL "es troba entre els nostres programes científics i tecnològics de màxima prioritat". Va afegir que aquestes capacitats emergents són particularment convincents perquè ofereixen "una solució assequible al costós problema de protecció contra amenaces asimètriques. És possible que els nostres oponents ni tan sols apareguin sabent que podem dirigir un làser a un objectiu per menys d'un dòlar per tret ".
Durant els darrers sis anys, s'ha posat èmfasi en el desenvolupament de tecnologia d'estat sòlid, com ho demostren els desenvolupaments i demostracions en aquesta àrea. Un exemple és la demostració làser marítima (MLD). A l'abril de 2011, Northrop Grumman va instal·lar un prototip làser SSL en un vaixell de prova, que va deixar fora un petit vaixell objectiu amb el seu feix. Peter Morrison, gerent del programa HEL d'ONR, va dir que "era la primera vegada que un HEL amb aquests nivells de potència s'instal·lava en un vaixell de guerra, propulsat per aquest vaixell, i que es desplegava en un objectiu remot al mar".
La demostració de MLD va ser la culminació de dos anys i mig de disseny, desenvolupament, integració i proves. En el projecte MLD, juntament amb Indústria, la Divisió de Tecnologia d’Alta Energia i els Laboratoris de la Marina a Dahlgren, China Lake, Port Huenem i Point Mugu; aquest projecte també incorpora desenvolupaments extrets del programa general de làser d'estat sòlid d'alta potència.
Mentrestant, el març del 2007 es van iniciar els treballs en un prototip de sistema d'armes làser Sistema d'armes làser (LaWS), concebut com una addició al complex existent de 20 mm de curt abast Mk 15 Falange (CIWS). LaWS aprofitarà la tecnologia comercial de làser de fibra de vidre per proporcionar un tipus d’arma addicional que permetrà atacar un subconjunt d’objectius "asimètrics" de baix cost, com ara petits UAV i vaixells de combat ràpid.
El programa LaWS està gestionat per PMS 405 en col·laboració amb l’Oficina d’execució del programa de sistemes de combat integrats, DEWO Dahlgren i Raytheon Missile Systems (fabricant original de Phalanx). El programa preveu posar la tecnologia làser de fibra de vidre de baix cost al cor d’una arma làser que podria integrar-se en una instal·lació de Falange existent. Aquest requisit per a la integració del làser amb la instal·lació existent determina la seva massa fins a 1200-1500 kg. També seria desitjable que aquest armament addicional no afecti el funcionament de la instal·lació, l’angle d’azimut i elevació, la velocitat màxima de transferència o l’acceleració.
Límits de potència
Tenint en compte aquestes limitacions, la tecnologia comercial de làser de fibra comercial a la venda s'ha identificat com la solució més prometedora. Tot i que aquesta tecnologia SSL té algunes limitacions de potència (s’estan eliminant a mesura que la tecnologia millora), l’ús de làsers de fibra òptica ha permès reduir el cost no només de la tecnologia de les instal·lacions d’armes, sinó també de la modificació de sistema en instal·lacions existents.
Després d’un primer període d’anàlisi, avaluacions de mortalitat per amenaça, revisions de components crítics i compensacions, l’equip de LaWS va completar el disseny i implementació del sistema de prototips. Per tal d’aconseguir prou potència i, en conseqüència, letalitat a certa distància, aquest tipus de tecnologia requereix l’ús d’un nou combinador de feixos, que podria combinar sis làsers separats de fibra de vidre de 5,4 kW en espai lliure per obtenir una intensitat de radiació més alta a l’objectiu.
Per tal de reduir el cost d’aquest programa, es van recollir molts equips, prèviament desenvolupats i adquirits per a altres tasques de recerca. Això inclou el suport de seguiment L-3 Brashear KINETO K433, un telescopi de 500 mm i sensors d’infrarojos d’alt rendiment. Alguns dels components es van comprar a la venda, com ara els mateixos làsers de fibra.
Al març de 2009, un sistema LaWS (amb un làser de fibra) va destruir les closques de morter de la gamma White Sands. Al juny de 2009, es van provar al Centre de Sistemes de Combat d'Aviació Naval, durant els quals el prototip va rastrejar, capturar i destruir cinc UAV que exercien el "paper d'amenaça" durant el vol.
La següent sèrie de proves a gran escala va tenir lloc a mar obert el maig del 2010, on el sistema LaWS va destruir amb èxit quatre objectius UAV en escenaris "propers al combat" a una distància aproximada d'una milla nàutica en quatre intents. Aquest esdeveniment va ser anomenat significatiu a ONR: la primera destrucció d'objectius amb un cicle complet des de la guia fins a un tret en un entorn superficial.
No obstant això, la confiança de la Marina dels Estats Units en el seu desig d'avançar en un pla de desenvolupament accelerat va ser donada per les proves marítimes del destructor de míssils DDG-51 USS Dewey (DDG 105) al juliol de 2012. Durant les proves al destructor Dewey, el sistema LaWS (instal·lat temporalment a la coberta de vol del vaixell) va assolir amb èxit tres objectius UAV, establint el seu rècord de captura d'objectius 12 de 12.
Els plans per instal·lar LaWS, designat AN / SEQ-3 (XN-1), a bord de l’USS Ponce que servia de base flotant (intermedi) al golf Pèrsic, van ser anunciats pel comandant d’operacions navals, l’almirall Jonathan Greenert, a l’abril de 2013. de l'any. AN / SEQ-3 s'està desplegant com a "capacitat de resposta ràpida" que permetrà a la Marina dels EUA avaluar la tecnologia en l'espai operatiu. L’experiment està sent dirigit per la Direcció d’Investigació d’Operacions Navals en col·laboració amb el Comandament Central de la Marina / Cinquena Flota.
Voleu dirigir-vos als delegats del Symposium de la Surface Fleet Association el gener del 2014? El contralmirall Klunder va dir que era "el primer desplegament operatiu d'armes d'energia dirigida al món". Va afegir que el muntatge final del LaWS es va dur a terme al centre NSWCDD, al lloc de proves de Dahlgren, les proves del sistema complet es van completar abans de ser enviades al golf Pèrsic per instal·lar-les al vaixell Ponce. Les proves offshore estan previstes per al tercer trimestre del 2014.
LaWS s’instal·larà a la coberta de la part superior del pont de Ponce. "El sistema estarà totalment integrat amb el vaixell en termes de refrigeració, electricitat i energia", va dir Klander. També estarà totalment integrat amb el sistema de combat del vaixell i el sistema de curt abast Phalanx CIWS ".
NSWCDD va actualitzar el sistema i va demostrar la capacitat de Phalanx CIWS per rastrejar i transmetre objectius al sistema LaWS per a un seguiment i orientació posteriors. A bord del Ponce, el comandant de la ogiva de míssils i artilleria treballarà al tauler de control de LaWS.
Les dades recollides durant la demostració marítima es destinaran al programa SSL TM (SSL Technology Maturation) de l’ONR. L’objectiu principal del programa SSL TM, llançat el 2012, és alinear els llindars i objectius del programa de ciència i tecnologia amb les futures necessitats d’investigació, desenvolupament i adquisició.
Segons ONR, el programa SSL TM consisteix en "diversos esdeveniments de demostració amb sistemes prototips en un espai competitiu". Es van seleccionar tres grups industrials per desenvolupar projectes SSL TM, liderats per Northrop Grumman, BAE Systems i Raytheon; està previst que l’anàlisi dels esborranys de dissenys finalitzi a finals del segon trimestre del 2014. L'ONR decidirà l'any vinent quins són els adequats per a una demostració marina.
Pistola de ferrocarril al mar
Juntament amb el làser, la Marina dels Estats Units està considerant el canó electromagnètic de ferrocarril com un altre sistema d'armes transformadores que permet el lliurament de projectils d'ultraalta velocitat a rangs ampliats amb una precisió molt alta. La flota té previst aconseguir un abast inicial de 50 a 100 milles nàutiques, augmentant-la amb el pas del temps a 220 milles nàutiques.
Els canons electromagnètics superen les limitacions dels canons tradicionals (que utilitzen compostos pirotècnics químics per accelerar el projectil al llarg de tota la longitud del barril) i ofereixen distàncies ampliades, temps de vol curts i letalitat objectiu d’alta energia. En utilitzar el pas d’un corrent elèctric de molt alt voltatge, es creen potents forces electromagnètiques, per exemple, teòricament, un canó electromagnètic marí podria disparar projectils a una velocitat superior a Mach 7. El projectil assolirà molt ràpidament una trajectòria fora de l’atmosfera (vol sense arrossegament aerodinàmic), tornant a entrar a l’atmosfera per colpejar l’objectiu a una velocitat superior als 5 nombres Mach.
El programa per al canó electromagnètic del prototip de vaixell va ser llançat per ONR el 2005 com a component principal del treball científic i tecnològic, en el marc del qual és necessari refinar la tecnologia dels canons ferroviaris per posar en servei un sistema completament acabat amb la flota cap al 2030-2035.
Durant la fase 1 de l’innovador projecte INP, es va posar èmfasi en el desenvolupament de tecnologia de llançador amb una vida útil adequada, el desenvolupament de tecnologia d’energia pulsada i la reducció del risc per als components del projectil. BAE Systems i General Atomics han lliurat prototips de les seves armes de ferrocarril a NSWCDD per a proves i avaluacions.
Durant la fase 1 del programa de R + D sobre canons electromagnètics de la Marina, es posa èmfasi en el desenvolupament d’un llançador amb una vida útil suficient, el desenvolupament d’una potència pulsada fiable i la reducció del risc per al projectil. BAE Systems i General Atomics lliuren prototipus de pistoles de ferrocarril al centre de desenvolupament d’armes per a proves i avaluacions
A la fase 1, es va assolir l'objectiu de demostrar la configuració experimental, el desembre del 2010 es va obtenir una energia inicial de 32 MJ; un prometedor sistema d'armes amb aquest nivell d'energia serà capaç de llançar un projectil a una distància de 100 milles nàutiques.
BAE Systems va rebre un contracte de 34,5 milions de dòlars d’ONR per completar la fase 2 de l’INP a mitjan 2013 i va ser seleccionat primer, deixant enrere l’equip rival de General Atomics. A la fase 2, les tecnologies es finalitzaran a un nivell suficient per a la transició al programa de desenvolupament. El llançador i la potència del pols es milloraran, cosa que permetrà la transició des de les preses individuals a les capacitats de disparos múltiples. També es desenvoluparan tècniques de regulació tèrmica per al llançador i el sistema d’energia pulsada, que són necessàries per a un tret prolongat. Els primers prototips es lliuraran durant el 2014; el desenvolupament el realitza BAE Systems en col·laboració amb IAP Research i SAIC.
A finals de 2013, ONR va adjudicar a BAE Systems un contracte independent per valor de 33,6 milions de dòlars per al desenvolupament i demostració del projectil hipersònic Hyper Velocity Projectile (HVP). L'HVP es descriu com el projectil guiat de la següent generació. Serà un projectil modular amb baixa resistència aerodinàmica, compatible amb un canó electromagnètic, a més dels sistemes de canons existents de 127 i 155 mm.
La fase inicial del contracte d’HVP es va completar a mitjan 2014; el seu objectiu era desenvolupar un disseny conceptual i un pla de desenvolupament per demostrar un vol totalment controlat. BAE Systems realitzarà el desenvolupament en cooperació amb UTC Aerospace Systems i CAES.
El cost d'un projectil HVP que pesa 10,4 kg per a un canó electromagnètic s'estima en uns 25.000 dòlars per peça; segons l'almirall Klander, "el projectil costa aproximadament 1/100 del cost del sistema de míssils existent".
L’abril de 2014, la Marina va confirmar els seus plans de demostrar l’arma ferroviària a bord del seu vaixell d’alta velocitat Millinocket el 2016.
Segons el contraalmirall Bryant Fuller, enginyer en cap de NAVSEA Naval Systems Command, aquesta demostració al mar inclourà una pistola de ferrocarril de 20 MJ (la selecció INP de fase 1 es farà entre prototips fabricats per BAE Systems i General Atomics)..
"Al centre d'armes de superfície naval de Dahlgren, hem llançat centenars de petxines des d'una instal·lació costanera", va dir. "La tecnologia és prou madura a aquest nivell, de manera que volem portar-la al mar, posar-la en un vaixell, realitzar proves de ple dret, disparar diverses petxines i estudiar-la a partir de l'experiència adquirida".
"Com que el canó ferroviari no s'integrarà amb el vaixell Millinocket per a la demostració de 2016, aquest vaixell no sofrirà una modificació ampliada per proporcionar aquestes capacitats", va dir el contraalmirall Fuller.
Tota la pistola electromagnètica de ferrocarril consta de cinc parts: un accelerador, un sistema d’emmagatzematge i emmagatzematge d’energia, un modelador de polsos, un projectil d’alta velocitat i un muntatge de pistola rotativa.
Per a la demostració, el muntatge de pistola i el reforç s’instal·laran a la platja de vol del vaixell Millinocket, mentre que el magatzem, el sistema de manipulació de municions i el sistema d’emmagatzematge d’energia que consisteix en diverses bateries grans s’ubicaran a sota de la coberta, molt probablement als contenidors de la càrrega. compartiments.
La Marina dels Estats Units té la intenció de tornar al mar el 2018 amb l’objectiu de disparar des del vaixell esclats d’armes electromagnètiques. La integració completa amb el vaixell es podrà dur a terme el mateix 2018.
Com a part d’un desenvolupament independent, el laboratori d’investigació de la Marina dels Estats Units a principis del 2014 va provar una nova pistola de ferrocarril de calibre petit (una polzada de diàmetre). El primer tret es va disparar el 7 de març del 2014. Desenvolupat amb el suport d’ONR, aquesta petita pistola de ferrocarril és un sistema experimental que utilitza tecnologia avançada de bateries per disparar diversos llançaments per minut des d’una plataforma mòbil.
La Marina dels Estats Units té previst mostrar el funcionament del canó ferroviari al mar durant les proves al Millinocket (JHSV 3) el 2016.
