Laser Rheinmetall 20 kW pada Boxer 8x8 yang dipersembahkan pada DSEI 2015
Kemajuan teknologi kini telah mencapai tonggak apabila sistem senjata laser yang dipasang pada kenderaan telah menjadi kenyataan. Mari kita lihat bagaimana sistem peningkatan pertempuran ini berkembang
Senjata yang dipasang di kenderaan adalah alat penambahbaikan tempur murah yang digunakan oleh tentera biasa dan formasi "asimetri" yang tidak teratur yang terlibat dalam hampir setiap konflik di dunia.
Sehingga baru-baru ini, pilihan untuk memasang senjata pada kenderaan tempur terhad kepada senapang mesin dan sistem artileri dari pelbagai bentuk. Namun, keadaan di sini mulai berubah dengan munculnya sistem laser atau sistem tenaga yang diarahkan dengan kekuatan yang cukup untuk membakar pesawat kecil dan peluru di udara.
Penempatan unit penyimpanan tenaga yang besar untuk sistem seperti ini selalu menjadi masalah serius, tetapi perkembangan terkini telah menyumbang kepada pengurangan laser ke ukuran yang memungkinkannya dipasang walaupun dalam jip besar.
Revolusi teknologi
Tahun 1990-an menyaksikan revolusi teknologi dalam komunikasi serat optik, mempercepat pengembangan laser keadaan pepejal berkuasa tinggi, yang satu dekad kemudian menemui aplikasi dalam pemprosesan industri seperti penjenamaan, pemotongan, pengelasan dan peleburan.
Laser ini sangat berkesan pada jarak dekat, tetapi ini adalah masa yang perlu bagi industri untuk mencari jalan untuk meningkatkan teknologi ini dan membuat senjata futuristik yang dapat memotong dan mencairkan sasaran pada jarak beberapa ratus bahkan ribuan meter.
Gergasi pertahanan Amerika, Lockheed Martin melakukan perkara itu. Berdasarkan teknologi baru untuk pembuatan semikonduktor, sel suria dan pengelasan automotif, syarikat ini telah mengembangkan mesin laser ketenteraan yang beratus-ratus kali lebih kuat daripada pendahulunya yang komersial.
Robert Afzal, penyelidik kanan syarikat ini, mengatakan: “Revolusi nyata sedang berlaku di daerah ini hari ini, yang disiapkan oleh kerja-kerja penyelidik bertahun-tahun yang sangat besar. Dan kami yakin teknologi laser akhirnya siap dalam arti bahawa kami sekarang dapat membuat laser yang cukup kuat dan cukup kecil untuk masuk ke dalam kenderaan taktikal."
"Laser sebelumnya terlalu besar - mereka keseluruhan stesen. Tetapi dengan munculnya teknologi laser gentian berkecekapan tinggi dengan sinar berkualiti tinggi, akhirnya kami mempunyai teka-teki terakhir yang sesuai dengan mesin ini."
Industri awam menggunakan laser dengan kadar beberapa kilowatt, tetapi Afzal menyatakan bahawa laser tentera harus mempunyai kekuatan 10-100 kW.
"Kami telah mengembangkan teknologi yang memungkinkan kami meningkatkan kekuatan laser serat, bukan hanya dengan membangun laser serat yang lebih besar, tetapi dengan menggabungkan beberapa modul kelas kilowatt untuk mencapai kekuatan yang diperlukan oleh tentera."
Dia mengatakan laser berdasarkan penggabungan rasuk, proses yang menggabungkan beberapa modul laser untuk membentuk satu pancaran berkekuatan tinggi dan berkualiti tinggi yang memberikan lebih banyak kecekapan dan mematikan daripada beberapa laser 10kW individu.
Rasuk berkolimasi putih
Menjelaskan proses melewati pancaran cahaya melalui prisma, membiaskan ke banyak aliran berwarna, dia menjelaskan: “Jika Anda memiliki beberapa sinar laser, masing-masing dengan warna yang sedikit berbeza, memasuki prisma ini pada sudut yang tepat, semuanya akan keluar prisma ini ditumpangkan dan akan membentuk sinar berkolim putih yang disebut."
"Ini pada dasarnya adalah apa yang kita lakukan, tetapi bukannya prisma, kita menggunakan elemen optik lain yang disebut kisi difraksi, yang melakukan fungsi yang sama. Maksudnya, kita membina modul laser berkuasa tinggi, masing-masing pada panjang gelombang yang sedikit berbeza, kemudian menggabungkannya, mencerminkan dari parutan difraksi, dan pada output kita mendapat satu sinar laser berkuasa tinggi."
Afzal mengatakan bahawa sebenarnya, penyelesaian seperti itu adalah teknologi multiplexing pembahagian panjang gelombang dari sektor telekomunikasi, digabungkan dengan laser gentian berkuasa tinggi dari pengeluaran industri.
"Laser gentian adalah laser paling cekap dan kuat yang pernah dikembangkan," katanya. - Maksudnya, kita bercakap mengenai kecekapan elektrik penuh melebihi 30%, yang bahkan tidak pernah diimpikan 10-15 tahun yang lalu, ketika kita mempunyai kecekapan 15-18%. Ini banyak berkaitan dengan kuasa dan penyejukan, jadi sistem ini sekarang mungkin semakin kecil. Laser sekarang diskalakan bukan dengan membangun laser yang besar, tetapi dengan menambahkan modul baru."
Tentera AS baru-baru ini merekrut Lockheed Martin untuk membuat sistem senjata laser berkuasa tinggi berdasarkan pemasangan ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), yang boleh dipasang pada salah satu kenderaan taktik ringan syarikat.
Semasa ujian tahun lalu, prototaip laser gentian 30 kW berjaya mematikan enjin trak pikap kecil, membakar gril dalam beberapa saat dari jarak satu batu. Untuk mensimulasikan keadaan operasi sebenar semasa ujian, pickup dipasang di platform dengan enjin berjalan dan gear terpasang.
Generasi Baru
Pada bulan Oktober 2015, Lockheed mengumumkan bahawa ia telah memulakan pengeluaran generasi baru laser modular berkuasa tinggi, yang pertama dengan kapasiti 60 kW akan dipasang pada kenderaan taktikal tentera Amerika.
Afzal mengatakan bahawa tentera ingin menggunakan laser yang dipasang di kenderaan untuk misi anti-pesawat, peluru berpandu balas, peluru artileri dan peluru mortar, dan UAV. "Kami melihat tahap pertahanan taktikal daripada pertahanan peluru berpandu dalam arti strategik."
Menurut Lockheed, penyelesaian modular membolehkan daya disesuaikan mengikut keperluan tugas dan ancaman tertentu. Tentera mempunyai kemampuan untuk menambah lebih banyak modul dan meningkatkan kekuatan dari 60 kW hingga 120 kW.
Afzal melanjutkan: "Senibina mengikut skala kehendak anda: adakah anda mahukan 30 kW, 50 kW atau 100 kW? Ia seperti modul pelayan di rak pelayan. Kami yakin ini adalah seni bina yang fleksibel - lebih sesuai untuk pengeluaran berskala penuh. Ini membolehkan anda memiliki modul yang dapat anda buat ulang berulang kali, yang memungkinkan anda untuk menyesuaikan sistem sesuai dengan keinginan anda."
"Sistem ini menyesuaikan diri dengan kenderaan apa pun yang anda ingin gunakan hari ini, dan itulah sebabnya teknologi ini sangat mengagumkan kerana akan memungkinkan fleksibiliti seni bina untuk menyesuaikan diri dengan kenderaan yang berbeza tanpa banyak mengubah apa yang anda putuskan untuk dimiliki. Ini memungkinkan untuk mendapatkan sistem untuk memberikan sokongan untuk brigade tempur dan pangkalan operasi yang maju, misalnya."
Sistem ini menggunakan laser gentian komersial yang dipasang dalam modul yang sangat boleh dihasilkan, menjadikannya sangat berpatutan. Penggunaan modul laser berbilang serat juga mengurangkan kemungkinan kerosakan kecil, serta kos dan ruang lingkup penyelenggaraan dan pembaikan.
Ketika ditanya kapan laser tempur yang terpasang pada kendaraan taktis mungkin muncul di medan perang, Afzal mencadangkan jangka waktu: “Kami berencana untuk menyampaikan laser kami pada akhir 2016. Selepas itu tentera akan melakukan tugasnya untuk beberapa waktu, dan kemudian kita akan melihat."
Daya tarikan laser
Terdapat beberapa ciri senjata tenaga yang diarahkan taktikal yang menjadikannya sangat menarik bagi kekuatan tentera moden, termasuk kos rendah "peluru" dan kelajuan, ketepatan dan kemudahan penggunaannya.
"Pertama sekali, ini adalah senjata yang sangat tepat dan kerosakan yang berpotensi sangat rendah, yang penting," tambah Afzal. "Kelajuan cahaya memungkinkan anda memancarkan sasaran dengan serta-merta, dan oleh itu anda dapat mencapai sasaran yang sangat bermanuver, iaitu, anda dapat menjaga sinar pada sasaran yang kadang-kadang tidak dapat ditangani oleh peluru kinetik."
Mungkin kelebihan yang paling penting adalah kos rendah satu "tembakan" yang berkesan.
"Pada ketika ini, Anda tidak mahu menghabiskan senjata kinetik pertahanan yang mahal dan kuat untuk pelbagai ancaman yang murah," lanjut Afzal. - Kami menganggap senjata laser sebagai tambahan kepada sistem kinetik. Kami menganggap bahawa anda akan menggunakan sistem laser untuk melawan sejumlah besar ancaman intensiti rendah intensiti rendah, meninggalkan majalah kinetik anda untuk ancaman kompleks, berperisai, jarak jauh yang menyerang."
Afzal menunjukkan bahawa senjata laser dapat dikerahkan di ruang pertempuran di rangkaian sensor kawalan operasi, yang akan memberikan penentuan sasaran awal untuknya.
Pertama sekali, sistem tertentu mesti memberitahu tentang munculnya ancaman, dan kemudian pengendali perintah dan kawalan memutuskan tindakan pencegahan yang akan digunakan, menentukan sasaran, melemparkan laser ke atasnya dan mengunci sasaran sesuai dengan data radar, selepas itu pengendali, melihat sasaran pada monitor, memutuskan untuk membawa sama ada laser sedang beraksi”.
"Banyak masalah terkumpul di daerah ini, kerana tentera di seluruh dunia telah berkhayal tentang senjata laser untuk diri mereka beberapa dekad yang lalu, dan persoalannya mengapa kita tidak memilikinya hari ini. Saya rasa alasan utamanya ialah kita tidak mempunyai teknologi untuk membuat komponen senjata laser yang cukup kecil dan cukup kuat untuk diletakkan di kenderaan taktikal."
Peringkat akhir
Sementara itu, Boeing juga telah menghabiskan beberapa tahun untuk mengerjakan Demonstrator Bergerak Laser Tenaga Tinggi (HEL MD) untuk Angkatan Darat AS, yang kini dalam peringkat akhir pembangunan. Dipasang pada casis trak, laser mengarahkan pancaran kekuatan tinggi pada ancaman yang mungkin ditangani oleh tentera, bertindak sebagai sistem pemintas untuk peluru berpandu tanpa pandang arah, peluru artileri, ranjau dan UAV. Sistem ini sejauh ini telah mencapai ketepatan sehingga dapat menghancurkan sensor pada drone, seperti yang ditunjukkan semasa demonstrasi laser 10 kW di White Sands Proving Ground pada tahun 2013 dan sekali lagi di Eglin AFB pada tahun 2014.
Menurut spesifikasi ketenteraan, sistem HEL MD yang lengkap akan terdiri daripada subsistem laser berkuasa tinggi dan tugas berat yang akan dipasang pada kenderaan tentera. Sistem ini dapat melakukan, bersama dengan cara pemusnahan lain, perlindungan zona tertentu, baik pangkalan maju, fasilitas angkatan laut, pangkalan udara dan struktur lain.
Boeing sedang mengembangkan beberapa sistem untuk diintegrasikan ke dalam prototaip terakhir yang akan dipasang pada Truck Tactical Mobility Expanded Heavy Expanded (HEMTT).
Subsistem ini merangkumi laser; kawalan rasuk; bekalan kuasa; sistem kawalan pertukaran haba dan sistem kawalan pertempuran.
Komando Pertahanan Angkasa Tentera Darat AS mengembangkan HEL MD secara berperingkat. Sistem laser, bekalan kuasa dan pertukaran haba akan diperbaiki dalam beberapa tahun ke depan dengan tujuan untuk meningkatkan daya dan pengembangan teknologi subsistem.
Apabila teknologi bertambah baik, sifat komponen yang modular akan memungkinkan pengenalan laser yang lebih kuat, yang disatukan dengan peningkatan kemampuan penargetan dan penjejakan.
Kitaran penuh
Menurut Boeing, panduan balok HEL MD memberikan liputan "seluruh langit" kerana berputar 360 ° dan dinaikkan di atas bumbung kenderaan untuk menangkap sasaran di luar cakrawala. Pemusnahan sasaran secara berterusan dipermudahkan oleh sistem pertukaran haba dan bekalan kuasa.
Keseluruhan sistem menggunakan bahan bakar diesel; iaitu, semua yang diperlukan untuk mengisi "peluru" senjata adalah pengisian bahan bakar yang cepat. Bateri lithium-ion sistem HEL MD diisi semula oleh penjana diesel 60 kW, oleh itu, selagi tentera mempunyai bahan bakar, ia dapat berfungsi selama-lamanya.
Sistem ini dikendalikan oleh pemandu kereta dan pengendali kilang menggunakan komputer riba dan set-top box jenis Xbox. Model demo semasa menggunakan laser kelas 10 kW. Walau bagaimanapun, dalam masa terdekat laser akan dipasang di kelas 50 kW, dan dalam dua tahun lagi kuasanya akan meningkat menjadi 100 kW.
Boeing sebelum ini mengembangkan pemasangan laser yang lebih kecil untuk tentera Amerika dan memasangnya di kereta perisai ANenger / ANQQ-1 Avenger, yang dijuluki sebagai Boeing Laser Avenger. Laser keadaan pepejal 1 kW digunakan untuk memerangi UAV dan meneutralkan alat letupan improvisasi (IED). Sistem ini berfungsi seperti ini: ia ditujukan kepada IED atau alat letupan yang tidak meletup di pinggir jalan dengan peningkatan daya pancaran laser secara beransur-ansur sehingga bahan letupan terbakar dalam proses letupan daya rendah. Semasa ujian pada tahun 2009, sistem Laser Avenger berjaya memusnahkan 50 peranti seperti itu, sama seperti yang ditemui di Iraq dan Afghanistan. Sebagai tambahan, satu lagi demonstrasi operasi sistem ini dilakukan, di mana ia menghancurkan beberapa drone kecil.
Boeing Laser Avenger
Rancangan tiga tahun
Menurut syarikat pertahanan Jerman Rheinmetall, dalam tiga tahun, ia akan menawarkan Laser Tenaga Tinggi (HEL) berkuasa tinggi sendiri, yang dipasang di kenderaan, di pasaran.
Selepas satu siri ujian yang dilakukan di Switzerland pada tahun 2013, syarikat ini berusaha untuk memperluas kemampuan perisian dari modul beamforming dan teknologi laser itu sendiri, setelah itu ia meramalkan bahawa sistem lasernya untuk memerangi sasaran darat, dan juga untuk tanah pertahanan udara mungkin sudah siap. pada tahun 2018.
Tiga mesin dipilih untuk beroperasi sebagai platform HEL mudah alih. Bersama dengan kenderaan berperisai Boxer, pembawa personel berperisai M113 yang diubah suai dengan laser 1-kW (Mobile HEL Effector Track V) dan trak Tatra 8x8 dengan dua laser 10-kW (Mobile HEL Effector Wheel XX) menunjukkan ciri-ciri mereka.
Ketiga-tiga platform laser
Laser 20 kW yang dipasang pada kenderaan perisai GTK Boxer dibezakan oleh modul eksekutif HEL, kelebihannya terletak pada prinsip reka bentuk modular. Rheinmetall mengatakan bahawa Boxer belum memiliki laser dengan kuasa lebih dari 20 kW, walaupun menggabungkan beberapa laser menggunakan teknologi penjajaran rasuk dapat meningkatkan kekuatan keseluruhannya. Sebagai tambahan, beberapa unit Boxer HEL dapat digabungkan untuk membuat sistem dengan output berkesan melebihi 100 kW.
Semasa ujian demo yang dijalankan pada tahun 2013, kru kenderaan Boxer mengesahkan kemampuan pemasangan laser HEL, melumpuhkan senapang mesin berat yang dipasang di trak pikap tanpa mengambil risiko penembak mesin itu sendiri (gambar di bawah). Sebagai tambahan, bekerja sama dengan stesen radar Skyguard, pemasangan trak Tatra Mobile Effector Wheel XX telah menunjukkan semua tahap peneutralan UAV jenis helikopter.
Peneutralan heliport dilakukan menggunakan radar SkyGuard, yang mengesan dan mengenal pasti sasarannya. Selanjutnya, pemasangan HEL Boxer menerima data darinya, melakukan penjejakan kasar dan tepat, dan kemudian menangkap sasaran untuk dimusnahkan.
Sistem laser HEL MD Boeing berada di bawah kontrak dengan Komando Pertahanan Roket dan Angkasa Amerika Syarikat
Penyelidikan laut
Pentadbiran Penyelidikan dan Pembangunan Angkatan Laut Amerika Syarikat (ONR) sedang menguji laser tempur keadaan pepejal yang dipasang di kenderaan sendiri, yang ditetapkan sebagai Tenaga Darat Bergerak Pertahanan Udara Berasaskan Darat (GBAD OTM). Sebenarnya, sistem ini adalah laser berkuasa tinggi yang dipasang pada kenderaan taktikal dan direka untuk melindungi pasukan ekspedisi dari UAV musuh.
Memandangkan pertambahan sistem udara tanpa pemandu yang semakin meningkat, Kor Marinir AS menunjukkan bahawa unit tempur akan semakin terpaksa mempertahankan diri dari lawan yang melakukan pengawasan dan pengintaian dari udara.
Sistem GBAD OTM direka untuk pemasangan pada kenderaan taktikal ringan seperti HMMWV dan JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). Menurut ONR, program GBAD OTM bertujuan mewujudkan alternatif kepada sistem tradisional yang dapat menjauhkan tentera laut dari pengintaian musuh dan menyerang drone. Komponen sistem GBAD OTM, termasuk laser, alat pencari sinar, bateri, radar, sistem penyejukan dan kawalan, dikembangkan bersama oleh ONR, Pusat Pembangunan Senjata Permukaan Dahlgren Angkatan Laut dan beberapa perusahaan industri.
Matlamat program ini adalah untuk menggabungkan semua komponen ini menjadi satu kompleks, yang akan cukup kecil untuk dipasang pada kenderaan perisai taktis ringan, tetapi cukup kuat untuk menangani ancaman yang dimaksudkan.
Aplikasi yang luas
Semasa persidangan Sea-Air-Space 2015 di Washington, ketua program untuk perlindungan pasukan di ONR, Lee Mastroiani, dalam perbualan dengan wartawan, menjelaskan bahawa laser dapat secara efektif menghancurkan ancaman di seluruh spektrum pertahanan udara, termasuk peluru berpandu, peluru artileri, peluru mortar, UAV, alat pengangkutan dan IED. "Namun, pertama-tama, sistem GBAD dirancang untuk memerangi UAV bersaiz kecil yang menimbulkan ancaman kepada unit tempur kami."
“Sistem GBAD OTM terdiri daripada tiga komponen utama: stesen penjejakan radar 3 paksi yang mengenal pasti ancaman; unit arahan dan kawalan yang mengenal pasti dan memutuskan cara meneutralkan ancaman sekiranya berlaku penggunaan peluru berpandu atau senjata artileri; dan platform sebenar dengan laser."
Mastroiani menyatakan bahawa dalam kes program GBAD, penekanannya adalah pada pengembangan laser berkuasa tinggi untuk pemusnahan UAV yang dipasang pada kenderaan tempur ringan.
"Ada argumen penting yang mendukung keputusan seperti itu, iaitu ancaman seperti itu adalah biaya rendah, yaitu, penggunaan peluru berpandu mahal dalam hal ini tidak sesuai dengan visi kita mengenai masalah ini. Oleh itu, dengan menggunakan laser yang memerlukan satu sen per nadi, anda dapat dengan selamat melawan ancaman yang murah dengan sistem senjata yang murah. Secara umum, inti dari program ini adalah untuk melawan sasaran-sasaran tersebut bahkan dalam perjalanan untuk mendukung operasi pertempuran Kor Marin."
Menurut Mastroiani, ONR menggunakan beberapa komponen dari pemasangan demonstrasi LaWS (Laser Weapon System) yang dipasang oleh Tentera Laut AS di atas kapal Ponce di Teluk Parsi.
"Kami menggunakan prinsip penghindaran yang dapat diramalkan, beberapa teknologi dan perisian utama, tetapi ada juga banyak masalah lain," tambah Mastroiani. - Untuk kapal USS Ponce, ada banyak ruang dan segala yang lain, sementara saya menghadapi banyak masalah mengenai berat badan, ukuran dan ciri penggunaan kuasa ketika sistem perlu dipasang pada kendaraan taktis ringan. Saya mempunyai peranti penunjuk rasuk, bekalan kuasa, sistem penyejukan, panduan dan penunjuk sasaran, dan semua ini harus berfungsi secara bersamaan dan tanpa "palam", jadi banyak masalah yang berbeza perlu diselesaikan dalam projek yang berasingan ini."
Menurut ONR, beberapa komponen sistem digunakan dalam ujian untuk mengesan dan melacak drone dari berbagai ukuran, dan seluruh sistem diuji dengan laser 10kW, yang merupakan penyelesaian antara ketika berpindah ke laser 30kW. Direncanakan bahawa ujian lapangan sistem 30 kW akan dilakukan pada tahun 2016, ketika program ini akan memulai ujian komprehensif dengan tujuan untuk beralih dari pengesanan dan pengesanan sederhana ke penembakan dari kenderaan tentera ringan.
