سیستم های تسلیحاتی لیزری با مفهوم جدیدی فاصله دارند ، اما برخی مشکلات مهم در توسعه روزانه آنها باقی است.
به گفته دیوید جیمز از دانشگاه کرانفیلد (انگلستان) ، چنین سیستم هایی به دو دسته گسترده تقسیم می شوند. اولی شامل سلاح هایی است که برای برخورد با محدوده و سایر حسگرهای نوری طراحی شده اند ، در حالی که دومی بر مبارزه با موشک های بدون هدایت و هواپیماهای بدون سرنشین تمرکز دارد. سیستم های دسته دوم توجه ارتش را بیشتر و بیشتر به خود جلب می کنند ، زیرا سلاح های لیزری م effectiveثرتر شده و حجم انرژی آنها کاهش می یابد. جیمز خاطرنشان کرد:
"این سیستم ها دارای مزایای متعددی هستند. آنها تقریباً بی نهایت مهمات ارائه می دهند … اگر منبع تغذیه کار می کند ، سیستم لیزری به کار خود ادامه می دهد. استفاده از آنها نسبتاً آسان است ، به این معنی که روند آموزش کارکنان چندان پیچیده نیست."
از دریا تا خشکی
همانطور که جیمز خاطرنشان کرد ، در دهه های گذشته ، کارهای قابل توجهی در این زمینه انجام شده است ، به ویژه در بخش دریایی ، جایی که تعدادی از برنامه ها امکان استفاده از لیزرها را برای مقابله با تهدیدهایی مانند پهپادهای دریایی یا قایق های کوچک در نظر گرفته اند.
سیستم های مبتنی بر کشتی اولین سیستم هایی بودند که ظاهر شدند ، زیرا آنها به آسانی به منبع قدرت قدرتمند دسترسی دارند ، در حالی که افزایش اثربخشی سلاح های لیزری باعث می شود که آنها به طور فزاینده ای در دسترس نیروهای زمینی قرار گیرند. این به وضوح توسط پروژه ارتش آمریکا برای ایجاد نمونه اولیه و استقرار اولین سیستم لیزری رزمی نشان داده می شود. سیستم هایی با ظرفیت 50 کیلووات در سال 2022 بر روی چهار خودروی زرهی Stryker نصب می شوند تا از وظایف پدافند هوایی کوتاه برد متحرک ، M-SHORAD (مانور-دفاع هوایی کوتاه برد) برای حفاظت از تیپ های رزمی ، پشتیبانی کنند. از پهپادها ، موشک های بدون هدایت ، آتش توپخانه و خمپاره و هلیکوپتر هوانوردی.
نیل تورگود ، مدیر دفتر سلاح های مافوق صوت ، انرژی و فضایی ارتش ایالات متحده ، در حین اعطای قرارداد گفت: "اکنون زمان آن است که سلاح های انرژی هدایت شده را به میدان جنگ بیاوریم." - ارتش نیاز به لیزرهای هدایت شده انرژی را که در طرح نوسازی ارتش پیش بینی شده است ، تشخیص می دهد. این دیگر فعالیت تحقیقاتی یا نمایشی نیست. این یک توانایی جنگی استراتژیک است و ما در مسیر درستی هستیم که آن را به دست سربازان می رساند."
همانطور که جیمز اشاره کرد ، چنین تحولاتی می تواند به پر کردن شکاف در توانایی های احتمالی جنگی ، به ویژه در مورد پهپادها کمک کند. وقتی تعداد زیادی هواپیماهای بدون سرنشین در میدان جنگ ظاهر می شوند ، نیروهای زمینی باید بتوانند با این تهدید مقابله کنند. در حال حاضر ، این کار با شلیک سلاح های کوچک و مسلسل از فاصله بسیار نزدیک حل می شود ، اگرچه واضح است که انجام آتش هدف در اینجا بسیار دشوار است. جایگزین جنبشی موشک های زمین به هوا خواهد بود. با این حال ، برخلاف موشک ها ، ساخت و کارکرد هواپیماهای بدون سرنشین بسیار ارزان تر است.
وی افزود: "مزایای اقتصادی این است که استفاده از موشک علیه گروهی از هواپیماهای بدون سرنشین برای شما سودآور نیست ، زیرا موشک ها در این صورت خیلی سریع تمام می شوند. شما باید زرادخانه موشکی خود را برای اهداف مهم تری مانند هواپیما یا هلیکوپتر حفظ کنید."
یکی دیگر از مزایای لیزرها سرعت آنهاست.
"از آنجا که" مهمات "با سرعت نور حرکت می کند ، در واقع ، اگر شما حتی یک لحظه پرتو را روی هدف بگذارید ، به پهپاد ضربه می زنید … حتی اگر با سرعت وحشتناکی از دید شما عبور کند ، شما به سادگی لیزر را به سمت سکوی دشمن نشانه بگیرید - و هدف شما است ".
صرف نظر از تهدید
کریگ رابین ، رئیس دفتر پروژه انرژی مستقیم ارتش ایالات متحده ، موافق است و می افزاید که سیستم های تسلیحاتی لیزری نیز در برابر تهدیدها حساس نیستند.
"اکثر مواد دمای بالایی ندارند ، اگر لیزر را روی مین یا پهپاد متمرکز کنید ، ضربه شما کشنده خواهد بود."
همه اینها البته از نظر مالی مزایایی را به همراه دارد ، اما در عین حال ، سیستم های لیزری می توانند میزان منابع مادی و فنی ارتش را کاهش دهند.
"در مورد ابزارهای جنبشی ، شما باید موشک بسازید ، باید موشک ها را نگهداری کنید ، آنها را باید حذف کنید. این به وضوح در مورد سیستم های تسلیحاتی عرضه شده توسط برق صدق نمی کند ، یعنی آنها بار لجستیکی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند."
دفتر رابین بخشی از دفتر قابلیت های سریع ارتش و فناوری فناوری های مهم (RCCTO) است. تحت رهبری تورگود ، این سازمان در تلاش است تا فناوریهای جدیدی را در توسعه تجربی که ممکن است به سربازان برسد ، ترکیب کند. انرژی هدایت شده تمرکز اصلی این فعالیت است.
در کار بر روی لیزر M-SHORAD ، از پیشرفتهای پروژه قبلی MHHEL (لیزر پرانرژی چند منظوره) استفاده شد ، که همچنین نصب لیزر 50 کیلووات بر روی دستگاه Stryker و تولید یک نمونه اولیه را فراهم می آورد. در سال 2021 با این حال ، RCCTO تصمیم گرفت دامنه پروژه را گسترش دهد ، بنابراین چهار لیزر در حال حاضر برای استقرار برنامه ریزی شده است. با همکاری پیمانکار اصلی Kord Technologies ، Raytheon و Northrop Grumman با نمونه های اولیه M-SHORAD خود در این پروژه رقابت می کنند.
RCCTO در سایر پروژه های انرژی جهت دار مشارکت دارد. تأکید اصلی بر حفاظت از آتش غیر مستقیم است که توسط سیستم تسلیحاتی نصب شده بر روی وسیله نقلیه Stryker ارائه می شود. این پروژه که به عنوان قابلیت محافظت در برابر آتش غیر مستقیم-لیزر پرانرژی شناخته می شود ، توسعه ای بیشتر از برنامه نمایش دهنده تاکتیکی وسایل نقلیه با لیزر پرانرژی است که از یک سیستم 100 کیلو واتی به یک لیزر 300 کیلوواتی منتقل شده و تا سال 2024 به سربازان تحویل داده می شود.
ارتش قبلاً یک لیزر 10 کیلو واتی را بر روی دستگاه Stryker به عنوان بخشی از پروژه MEHEL (لیزر تجربی موبایل با انرژی بالا) نصب کرده بود ، که مبنایی برای کار بر روی M-SHORAD بود.
تصمیم برای افزایش قدرت سلاح ها بر اساس روند موفقیت آمیز توسعه بود. همانطور که رابین توضیح داد ، "از نظر بلوغ فناوری ، سرمایه گذاری در صنعت به تسریع کل روند و دستیابی به نتایج خوب کمک کرده است."
فیبرهای نوری
اسکات اسنورنبرگ از Kord Technologies گفت که از لیزرهای حالت جامد به دستگاههای فیبر ترکیبی طیفی تغییر کرده است "که به طور قابل توجهی کارآمدتر هستند و اندازه آنها کاهش می یابد." وی افزود پیشرفت های آشکار در باتری های با ظرفیت بالا ، تولید نیرو و سیستم های مدیریت حرارتی نقش بزرگی را ایفا می کند و اجازه می دهد تا سیستم های لیزری بسیار قوی بر روی خودروهای رزمی نسبتاً کوچک نصب شوند.
Kord در حال حاضر بر توسعه فناوری در مرحله تحقیق و توسعه و استفاده از آن در توسعه نمونه اولیه و محصولات تولیدی بعدی تمرکز دارد. شنورنبرگ همچنین به مزیت های لجستیکی لیزرها اشاره کرد و خاطرنشان کرد: "آنها همچنین مجهز به سنسورهای قدرتمندی هستند تا قابلیت های جمع آوری اطلاعات بیشتر و هدف گیری در میدان نبرد را فراهم کنند." او معتقد است که پس از استقرار سیستم هایی برای پروژه M-SHORAD و سایر برنامه ها ، محدوده لیزرها باید در سال های آینده گسترش یابد.
وی افزود: لیزرها به سرعت در حال تکامل هستند و روی سکوهای دیگر گسترش می یابند و محدوده ماموریت هایی را که می توانند انجام دهند ، گسترش می دهند ، مانند دفع مواد منفجره ، اقدامات متقابل در برابر دارایی های شناسایی ، هدف گیری دقیق ، قدرت تابشی متمرکز و انتقال سریع اطلاعات.گسترش دامنه اهداف بالقوه بدون شک به افزایش دامنه سکوهای اساسی که سیستم های لیزری بر روی آنها نصب می شود کمک خواهد کرد."
ایوان هانت ، رئیس لیزرهای قدرتمند در Raytheon ، همچنین به امکان ردیابی هدف با سیستم های لیزری اشاره کرد.
با فشردن یک دکمه پس از شناسایی یک هواپیمای بدون سرنشین به عنوان یک تهدید ، می توانید آن را فوراً سرنگون کنید و این یک پروسه کوتاه مدت خواهد بود که در آن همزمان با فشردن دکمه ، پهپاد شروع به سقوط می کند. این یک روش انقلابی برای ضربه زدن به اهداف در مقایسه با مهمات سنتی است که ممکن است در جهات مختلف از بین برود و تکه تکه شود."
"ما در مورد نوع جدیدی از فناوری صحبت می کنیم که به طور مستقل می تواند اهداف را شناسایی ، ردیابی ، شناسایی و درگیر کند به نحوی که حتی در مجاورت نسبتاً نزدیک به مناطق صنعتی یا مسکونی بدون ایجاد تخریب بزرگ مورد استفاده قرار گیرد."
سرنگونی هواپیماهای بدون سرنشین
همراه با مشارکت در پروژه M-SHORAD ، Raytheon توجه ویژه ای به توسعه سلاح های لیزری برای مبارزه با هواپیماهای بدون سرنشین کوچک دارد ، به ویژه در مفهوم "buggy dune laser"-یک لیزر قدرتمند در ترکیب با یک دید چند طیفی. سیستم طراحی خاص خود ، نصب شده بر روی وسیله نقلیه همه جانبه Polaris MRZR.
این سیستم برای نیروی هوایی ایالات متحده در حال ساخت است و تحویل سه سکو برای سال 2020 برنامه ریزی شده است. در پایان همان سال ، این سه واحد متحرک برای ارزیابی عملیاتی در خارج از کشور مستقر می شوند.
Raytheon بیش از 100 هواپیمای بدون سرنشین را در حین نمایش های متعدد نیروی هوایی و نظامی از باگی خود سرنگون کرد. نیروی هوایی می تواند از این سیستم برای تعدادی از وظایف استفاده کند ، به عنوان مثال ، ماشین می تواند در انتهای باند پارک شود تا پهپادهای ناخواسته ای که وارد حریم هوایی می شوند را مسدود یا نابود کند. هانت خاطرنشان کرد:
لیزرها واقعاً ثابت کرده اند که دقیق ترین و م effectiveثرترین وسیله برای حمله مستقیم به هواپیماهای بدون سرنشین هستند. "ترکیب جادویی" ویژگی ها به شما این امکان را می دهد که چندین هواپیمای بدون سرنشین را به طور بی سر و صدا و بصورت همزمان و با روش بسیار دقیق و ارزان قیمت غیرفعال کنید ، بنابراین آنها به اندازه سلاح های جنبشی مخرب نیستند."
قبل از اینکه سلاح های لیزری به مقدار قابل توجهی وارد خدمت شوند ، لازم است تعدادی از کارهای فوری را حل کنید. رابین خاطرنشان کرد که لیزر به خودی خود یکی از سه عنصر مهم نصب سلاح است ، به همراه یک کنترل کننده پرتو که پرتو را به طور دقیق به سمت تهدید هدایت می کند و با آن همراه است و یک زیرسیستم برای تولید و مدیریت انرژی است. زیر سیستم دوم باید به اندازه کافی جمع و جور برای نصب در وسایل نقلیه باشد ، اگرچه در این مورد ، می توان از پیشرفت های بخش خودرو استفاده کرد ، به ویژه توسعه سیستم های باتری ، که به توسعه سریع وسایل نقلیه برقی کمک کرد. هانت ادامه داد: "شما می خواهید اتومبیل برقی خود را برای مدت زمان طولانی با همان سرعت رانندگی کنید ، که بسیار شبیه به نحوه عملکرد لیزر است." "شرایط مورد نیاز برای این فناوری و لیزرها مشابه است و در اینجا همپوشانی دارد."
به گفته جیمز ، کاهش اندازه سیستم های منبع تغذیه عامل محدود کننده است. او انتظار دارد که ارتش ایالات متحده و شرکای آن با چالش های استقرار چنین تجهیزاتی در استرایکر روبرو شوند. علاوه بر این ، وی خاطرنشان کرد که همه اهداف در سیستم M-SHORAD یکسان نیستند و سوالاتی در مورد میزان آسیب به انواع سیستم عامل ها وجود دارد.
اگر اینها فقط هواپیماهای بدون سرنشین هستند که شما در حال شکار آنها هستید ، در این صورت محدوده اهداف را باریک می کند ، و محدوده موادی را که از آنها ساخته شده اند کاهش می دهد. اگر این هواپیمای بدون سرنشین بسیار بزرگ است ، ارزش استفاده از موشک زمین به هوا را دارد."
از طرف دیگر ، به گفته جیمز ، برد مهمترین فاکتوری است که باید در نظر بگیرید: هرچه بیشتر بخواهید فاصله ایجاد کنید ، به قدرت بیشتری نیاز دارید. او متوجه شد که جو مملو از ذرات مختلفی است که نور را پراکنده می کنند ، یعنی هیچ گاه صددرصد انتقال نور وجود نخواهد داشت. در فاصله یک کیلومتری ، جو می تواند 85٪ نفوذپذیر باشد ، یعنی 15٪ نور به هدف نمی رسد. در فاصله بیش از 5 کیلومتر ، تلفات می تواند 50 be باشد ، "یعنی نیمی از فوتون ها به سادگی از بین می روند ، پرتو لیزر قدرت خود را از دست می دهد و به هدف نمی رسد."
جنگیدن را بیاموزید
کریس فرای ، مدیر پدافند هوایی نزدیک نورثروپ گرومن گفت: "چالش اصلی کاربران نظامی آموزش برخورد با مجموعه گسترده ای از اهداف خواهد بود" ، اگرچه وی خاطرنشان کرد که آنها از تظاهرات فناوری تجربی فاصله گرفته و به سمت بهره برداری واقعی حرکت می کنند. توسط یک سرباز. "اجازه می دهد تا فناوری را پذیرفته ، سازگار و بهبود بخشد." علاوه بر پروژه M-SHORAD ، نورثروپ گرومن با ارتش ایالات متحده در تعدادی دیگر از برنامه های انرژی جهت دار و همچنین با دفتر تحقیق و توسعه نیروی دریایی ، دارپا ، آزمایشگاه نیروی هوایی و سایر مشتریان همکاری کرده است.
فرای افزود: "تمرکز بر ایجاد سیستم های پایه پیچیده است." این تنها مربوط به لیزر نیست ، بلکه کل سیستم است: رادار ، سیستم فرمان و کنترل ، شبکه ، پلت فرم ، تولید و کنترل قدرت. حداکثر کارایی همه این اجزا و نحوه همکاری آنها برای به حداکثر رساندن پتانسیل سیستم مهم است."
نورثروپ گرومن گفت اگرچه وزن ، اندازه و توان مصرفی سیستم ها در یک دهه گذشته به میزان قابل توجهی کاهش یافته است ، اما آنها انتظار دارند این روند را در سال های آینده تسریع کنند. همچنین ، توانایی سیستم های لیزری برای ردیابی تهدیدها و "نگه داشتن فوتون ها در هدف تا زمانی که لازم است برای ارائه اثر مورد نظر" به میزان قابل توجهی افزایش یافته است.
ایجاد
شنورنبرگ گفت بزرگترین چالش در حال حاضر محدودیت های تولید است. با توجه به تعداد محدود سیستم های لیزری که تا به امروز توسعه یافته است ، پایه تولید توسعه نیافته است ، یعنی مهمترین اجزا هنوز باید برای سناریوهای تولید با حجم بالا نهایی شوند.
وی افزود: "دولت آمریکا برای تأمین این مشکل در تأسیسات تولید سرمایه گذاری می کند." "در نهایت ، صنعت در نهایت مکانیزم های اجرایی را برای توسعه این پایگاه ارائه می دهد."
این کلید تعیین هدف ارتش ایالات متحده برای برنامه M-SHORAD است. در اعلامیه قرارداد ذکر شد که انتخاب نورثروپ گرومن و رایتون "رقابت را تقویت می کند و پایه صنعتی سیستم های انرژی هدایت شده را تحریک می کند."
جیمز امیدوار است که لیزر به عنوان یک سلاح جنگی در راه خود در سالهای آینده تکامل یابد. اگرچه او تردید دارد که لیزرها به عنوان سیستم های کاملاً جداگانه کار کنند ، اما معتقد است که آنها مطمئناً به یک افزودنی قابل توجه برای سایر سلاح ها تبدیل خواهند شد. بعید است که سیستم های پدافند هوایی ، به عنوان مثال ، تنها از لیزر تشکیل شده باشند ، اما آنها بخشی از یک سیستم گسترده تر که شامل موشک می شود ، خواهند شد. علاوه بر این ، ارتش برای مقابله با اهداف در فاصله های بسیار کوتاه ، به احتمال زیاد می خواهد یک سرباز جداگانه ترک کند.
شاید لیزرها برای همیشه بخشی از سیستم اصلی باشند."
رابین گفت: "برای اینکه لیزرها واقعاً م effectiveثرتر و مفیدتر برای ارتش آمریکا باشند ، هزینه آنها باید کاهش یابد." با این حال ، هر فناوری که از بازار طاقچه بیرون می آید ، به مرور نقش برجسته تری را ایفا می کند.
"با افزایش تعداد نمونه های اولیه و آزمایش های نمایشی - نه تنها در ارتش ، بلکه در سایر انواع نیروهای مسلح - به زودی شاهد گسترش این بازار و کاهش هزینه سیستم های تسلیحاتی لیزری خواهیم بود."
