Свет и полутени на пути американцев к лазерному оружию
Недавние испытания лазерных систем для задач ПВО и борьбы с беспилотниками, разрабатываемых в ряде проектов, свидетельствуют о том, что их применение в предстоящем десятилетии будет только расширяться.
Лазерные системы вооружения представляют собой далеко не новую концепцию, но некоторые существенные проблемы в их повседневном развитии остаются.
По словам Дэвида Джеймса из Кренфильдского университета (Великобритания), подобные системы делятся на две большие категории. В первую входит оружие, предназначенное для поражения прицелов и других оптических сенсоров, в то время как вторая сосредоточена на борьбе с неуправляемыми ракетами и беспилотниками. Системы из второй категории приковывают всё большее внимание военных, поскольку лазерное оружие становится более эффективным, а источники энергии уменьшаются в размерах. Джеймс отметил:
«У таких систем есть ряд преимуществ. Они предлагают почти бесконечный боезапас... если система энергоснабжения работает, тогда лазерная система будет продолжать функционировать. Они относительно просты в обращении, то есть процесс обучения персонала не слишком сложный».
С моря на землю
Как заметил Джеймс, в прошедшие десятилетия в этой сфере был проделан значительный объем работы, особенно на морском направлении, где в ряде программ рассматривается целесообразность применения лазеров для борьбы с такими угрозами, как например, морские БЛА или малые катера.
Системы корабельного базирования начали появляться первыми, поскольку имеют легкий доступ к источнику энергоснабжения большой мощности, при этом повышение эффективности лазерного оружия делает его все более доступным для сухопутных войск. Это нагляднее всего демонстрирует проект американской армии по созданию опытного образца и развертыванию первой боевой лазерной системы. Системы мощностью 50 кВт будут установлены на четыре бронемашины Stryker в 2022 году с целью поддержки задач мобильной ближней ПВО, получившей обозначение M-SHORAD (Maneuver — Short-Range Air Defence) no защите боевых бригад от БЛА, неуправляемых ракет, артиллерийского и минометного огня и авиации вертолетного типа.
«Настало время доставить вооружение направленной энергии на поле боя, — сказал во время выдачи контракта Нейл Тергуд, директор Управления по гиперзвуковому, направленной энергии и космическому оружию в армии США. — В армии признают потребность в лазерах направленной энергии, что предусмотрено модернизационным планом армии. Это больше не исследовательская или демонстрационная деятельность. Это стратегическая боевая возможность и мы на правильном пути, который приведет ее прямо в руки солдат».
Лазеры могли бы сыграть ключевую роль в противостоянии БЛА на будущем поле боя
Как отметил Джеймс, подобные разработки могли бы помочь заполнить пробел в потенциальных боевых возможностях, особенно в отношении БЛА. При появлении большого количества дронов на поле боя наземные войска должны быть способны справляться с угрозой. В настоящее время эта задача решается за счет ведения огня из стрелкового оружия и пулеметов с очень близкой дистанции, хотя очевидно, что вести прицельный огонь здесь очень сложно. Кинетической альтернативой могли бы ракеты класса «земля-воздух». Впрочем, в отличие от ракет дроны значительно дешевле в производстве и эксплуатации.
«Экономический аргумент "за" состоит в том, что вам не выгодно использовать ракеты по рою дронов, поскольку ракеты в таком случае закончатся очень быстро. Вы должны сохранить ваш арсенал ракет для более важных целей, например, самолетов или вертолетов».
Еще одно преимущество лазеров связано с их скоростью.
«Поскольку «боеприпас» движется со скоростью света, фактически, если вы даже на мгновение разместите луч на цели, то вы попадаете в дрон... даже если он пересекает вашу линию взгляда со страшной скоростью, вы просто наводите лазер на платформу противника — и цель ваша».
Независимо от угрозы
С этой точкой зрения согласен руководитель офиса по проекту направленной энергии в армии США Крейг Робин, который добавил, что системы лазерного оружия также безразличны к угрозам.
«Большинство материалов не держат высокую температуру, если сфокусируете лазер на мине или беспилотнике, ваше воздействие окажется фатальным».
Всё это, понятно, дает преимущества с финансовой точки зрения, но вместе с тем лазерные системы могут сократить для военных объем материально-технического снабжения.
«Что касается кинетических средств, то вы должны делать ракеты, вы должны обслуживать ракеты, вы должны списывать их. Это явно не относится к системам вооружения с энергоснабжением, то есть с ними значительно сокращается логистическая нагрузка».
Офис Робина является частью армейского офиса по быстрым возможностям и критическим технологиям RCCTO (Rapid Capabilities and Critical Technologies Office). Под руководством Тергуда организация работает над внедрением новых технологий в экспериментальные разработки, которые могут попасть к солдатам. Направленная энергия является основным направлением в этой деятельности.
В работе над лазером M-SHORAD использованы наработки предыдущего проекта MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), которым также предусматривалась установка лазера мощностью 50 кВт на машину Stryker и изготовление одного прототипа в 2021 году. Впрочем, в RCCTO решили расширить рамки проекта, поэтому в настоящее время планируется развернуть четыре лазера. Работая совместно с головным подрядчиком Kord Technologies, компании Raytheon и Northrop Grumman являются конкурентами в этом проекте, предлагая свои прототипы M-SHORAD.
RCCTO участвует и в других проектах в области направленной энергии. Основной акцент делается на защиту от огня непрямой наводкой, которую обеспечит система вооружения, установленная на машину Stryker. Целью этого проекта, известного как Indirect Fire Protection Capability — High-Energy Laser и представляющего собой дальнейшее развитие программы High-Energy Laser Tactical Vehicle Demonstrator, является переход от системы мощностью 100 кВт к лазеру мощностью 300 кВт и поставка его в войска к 2024 году.
Армия ранее устанавливала 10-кВт лазер на машину Stryker в рамках проекта MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), который лег в основу работ по М-SHORAD.
Решение по увеличению мощности вооружения основывалось на успешном ходе разработки. Как пояснил Робин: «Что касается отработанности технологии, то инвестиции промышленности помогли значительно ускорить весь процесс и добиться неплохих результатов».
Волоконная оптика
Скот Шнорренберг из Kord Technologies сказал, что произошел переход от твердотельных лазеров к спектрально комбинированным волоконным устройствам, «которые отличаются существенно большее высокой эффективностью, что позволило уменьшить их размеры». Он добавил, что очевидный прогресс в области аккумуляторов большой емкости, систем выработки энергии и терморегулирования играет большую роль, позволяя очень мощные лазерные установки устанавливать на относительно небольшие боевые машины.
Компания Kord в настоящее время сосредоточена на развитии технологии в рамках этапа НИОКР и ее использовании при отработке опытного образца и в последующих серийных изделиях. Шнорренберг также указал на преимущества лазеров касательно логистики, отметив при этом, что «они также оснащаются мощными сенсорами для получения на поле боя дополнительных возможностей по сбору информации и целеуказанию». Он считает, что после развертывания систем по проекту M-SHORAD и другим программам сфера применения лазеров в предстоящие годы должна расшириться.
В ближайшем будущем военные пользователи должны будут освоить принципы боевого применения лазерных систем вооружения
«Вы видите, что лазеры быстро развиваются, захватывая другие платформы и расширяя диапазон выполняемых задач, например, уничтожение взрывоопасных предметов, противодействие разведывательным средствам, высокоточное прицеливание, концентрированная мощность излучения и высокоскоростная передача данных. Расширяющийся спектр потенциальных целей несомненно будет способствовать увеличению номенклатуры базовых платформ, на которые будут устанавливаться лазерные системы».
Эван Хант, руководитель департамента высокомощных лазеров в компании Raytheon, также отметил возможности сопровождения цели лазерными установками.
«Одним нажатием кнопки после идентификации дрона как угрозы, вы можете мгновенно сбить его, и это будет такой скоротечный процесс, когда падение дрона начинается одновременно с нажатием кнопки. Это революционный способ поражения целей по сравнению с традиционными боеприпасами, которые вполне могут не попасть и разлететься на осколки в разные стороны».
«Мы говорим о новом типе технологии, которая позволяет довольно независимо обнаруживать, сопровождать, идентифицировать и поражать цели таким образом, что потенциально может использоваться даже в относительной близости от промышленных или жилых районов, не нанося больших разрушений».
«Мы говорим о новом типе технологии, которая позволяет довольно независимо обнаруживать, сопровождать, идентифицировать и поражать цели таким образом, что потенциально может использоваться даже в относительной близости от промышленных или жилых районов, не нанося больших разрушений».
Сбивание дронов
Наряду с участием в проекте M-SHORAD компания Raytheon особое внимание уделяет разработке лазерного оружия для борьбы с малоразмерными дронами, в частности, в своей концепции «лазерного барханного багги» — мощного лазера в комбинации с мультиспектральной прицельной системой собственной разработки, установленный на автомобиль повышенной проходимости Polaris MRZR.
Система изготавливается для ВВС США, на 2020 год запланирована поставка трех платформ. В конце этого же года эти три мобильные установки будут развернуты за рубежом для эксплуатационной оценки.
Во время многочисленных показов для ВВС и армии компания Raytheon сбила более 100 дронов со своего багги. Военно-воздушные силы могли бы использовать систему в ряде задач, например, машина может быть запаркована в конце взлетно-посадочной полосы для создания помех или уничтожения нежелательных БЛА, входящих в воздушное пространство. Хант отметил:
«Лазеры действительно подтвердили, что они являются самым точным и эффективным средством прямого поражения дронов. «Волшебная комбинация» характеристик позволяет бесшумно и незаметно вывести из строя сразу несколько дронов очень точным и недорогим способом, поэтому они не так деструктивны как кинетическое оружие».
Прежде чем лазерное оружие поступит на вооружение в значительных количествах, необходимо решить ряд неотложных задач. Робин заметил, что собственно сам лазер является одним из трех важных элементов установки вооружения наряду с контроллером луча, который точно направляет луч на угрозу и сопровождает ее, и подсистемой выработки и управления энергией. Последняя подсистема должна быть достаточно компактной для установки на транспортные средства, хотя в этом случае можно воспользоваться разработками из автомобильной сферы, в частности разработками аккумуляторных систем, которые способствовали быстрому развитию электромобилей. «Вы хотите вести свой электромобиль с одной скоростью продолжительное время, что очень похоже на то, как вы хотите, чтобы работал лазер, — продолжил Хант. — Требования к этой технологии и лазерам похожи и здесь они перекрываются».
По мнению Джеймса, уменьшение размеров систем энергоснабжения является ограничивающим фактором. Он ожидает, что американская армия и ее партнеры окажутся перед проблемами размещения подобного оборудования в машине Stryker. Кроме того, он отметил, что не все цели в системе M-SHORAD одинаковы и есть вопросы по поводу того, какой уровень повреждений будет необходим для платформ разного типа.
«Если это просто дроны, за которыми вы охотитесь, то это сужает спектр целей в том плане, уменьшается номенклатура материалов, из которых они изготовлены. Если это очень большой дрон, то, возможно, стоит использовать ракету класса поверхность-воздух».
С другой стороны, по мнению Джеймса, дальность действия является важнейшим фактором, который стоит учитывать: чем на большей дистанции вы хотите нанести ущерб, тем большая мощность необходима. Он заметил, что атмосфера полна различных частиц, которые рассеивают свет, то есть стопроцентного светопропускания никогда не будет. На дистанции один километр атмосфера может быть проницаема на 85%, то есть 15% света не достигнет цели. На расстоянии более 5 км потери могут составлять 50%, «то есть половина фотонов просто теряется, луч лазера теряет свою силу и не достигает цели».
Учиться воевать
«Основной проблемой для военных пользователей станет обучение борьбе с расширяющимся набором целей», — сказал директор профильного подразделения по системам ближней ПВО в компании Northrop Grumman Крис Фрай, хотя отметил, что они уходят от экспериментально-технологических демонстраций и переходят к реальной эксплуатации солдатом, что «позволит принять на вооружение, адаптировать и совершенствовать технологию». Помимо проекта M-SHORAD, компания Northrop Grumman работала с армией США в ряде других программ по направленной энергии, а также с научно-исследовательским управлением ВМС, DARPA, лабораторией ВВС и другими заказчиками.
Разработка и развертывание прототипа M-SHORAD для армии США базируется на работах по проекту MMHEL
«Основной акцент уделяется созданию комплексных базовых систем, — добавил Фрай. — Речь идет не только о лазере, но и всей системе: радар, система командования и управления, сеть, платформа, генерация и управление мощностью. Максимальная эффективность всех этих компонентов и то, как они работают вместе, важны для максимизации потенциала системы».
В компании Northrop Grumman сообщили, что хотя за прошедшее десятилетие значительно были снижены массогабаритные и энергопотребительские характеристики систем, они ожидают ускорения этого процесса в ближайшие годы. Также существенно повысилась способность лазерных систем по сопровождению угроз и «удержанию фотонов на цели столько времени, сколько необходимо для оказания желаемого воздействия».
Созидание
Шнорренберг сказал, что самым большим вызовом на данный момент являются производственные ограничения. В связи с ограниченным количеством лазерных систем, разработанных на сегодняшний день, производственная база неразвита, то есть важнейшие компоненты еще необходимо дорабатывать под сценарии крупносерийного производства.
«Правительство США инвестирует средства в развитие производственной базы с целью решения этой проблемы, — добавил он. — В конечном счете, промышленность со временем предоставит исполнительные механизмы для развития этой базы».
Это является ключевым в целеполагании американской армии касательно программы M-SHORAD. В объявлении о выдаче контракта отмечено, что выбор компаний Northrop Grumman и Raytheon «будет способствовать конкуренции и простимулирует промышленную основу создания систем направленной энергии».
Джеймс надеется, что в предстоящие годы лазер будет развиваться как боевое оружие по своему собственному пути. Хотя он сомневается, что лазеры будут работать в качестве полностью отдельных систем, но считает, что они безусловно станут существенным дополнением другого вооружения. Маловероятно, что комплексы воздушной обороны, например, будут состоять из одних лишь лазеров, но они станут частью более широкой системы, в составе которой будут и ракеты. Кроме того, для борьбы с целями на сверхмалых дистанциях военные скорее всего пожелают оставить отдельного солдата.
«Возможно, лазеры навсегда станут частью базовой системы».
«Чтобы сделать лазеры действительно эффективными и более полезными для американской армии, их стоимость должна снижаться», — заметил Робин. Впрочем, любая технология, появляющаяся из нишевого рынка, со временем начинает играть более заметную роль.
«Поскольку прототипов и демонстрационных испытаний становится всё больше — не только в армии, но и в других видах ВС, — скоро мы станем свидетелями расширения этого рынка и снижения стоимости систем лазерного оружия».
Информация