Ánh sáng và sự ngu xuẩn trên con đường sử dụng vũ khí laser của người Mỹ
Các thử nghiệm gần đây về hệ thống laser để phòng không và phòng không máy bay không người lái, đang được phát triển trong một số dự án, cho thấy ứng dụng của chúng sẽ chỉ mở rộng trong thập kỷ tới.
Các hệ thống vũ khí laser không phải là một khái niệm mới, nhưng vẫn còn một số thách thức đáng kể trong quá trình phát triển hàng ngày của chúng.
Theo David James từ Đại học Cranfield (Anh), những hệ thống như vậy được chia thành hai loại lớn. Cái đầu tiên bao gồm vũ khí, được thiết kế để phá hủy các điểm ngắm và các cảm biến quang học khác, trong khi chiếc thứ hai tập trung vào cuộc chiến chống tên lửa và máy bay không người lái không điều khiển. Các hệ thống thuộc loại thứ hai đang thu hút nhiều sự chú ý của quân đội hơn khi vũ khí laze trở nên hiệu quả hơn và các nguồn năng lượng thu nhỏ kích thước. James lưu ý:
“Những hệ thống như vậy có một số lợi thế. Chúng cung cấp một lượng đạn gần như vô hạn... nếu hệ thống năng lượng hoạt động, thì hệ thống laser sẽ tiếp tục hoạt động. Chúng tương đối dễ xử lý, có nghĩa là quá trình đào tạo nhân viên không quá phức tạp.”
Từ biển vào đất liền
Như James đã lưu ý, một lượng lớn công việc đã được thực hiện trong lĩnh vực này trong những thập kỷ qua, đặc biệt là trong lĩnh vực hàng hải, nơi một số chương trình đang xem xét tính khả thi của việc sử dụng laser để chống lại các mối đe dọa như UAV trên biển hoặc tàu thuyền nhỏ.
Các hệ thống đặt trên tàu là hệ thống đầu tiên xuất hiện, vì chúng dễ dàng tiếp cận với nguồn năng lượng công suất cao, trong khi hiệu quả ngày càng tăng của vũ khí laser khiến chúng dễ tiếp cận hơn với lực lượng mặt đất. Điều này được thể hiện rõ nhất qua dự án chế tạo nguyên mẫu và triển khai hệ thống laser chiến đấu đầu tiên của Quân đội Mỹ. Các hệ thống 50kW sẽ được lắp đặt trên bốn xe bọc thép Stryker vào năm 2022 để hỗ trợ các nhiệm vụ phòng không tầm ngắn di động được chỉ định là M-SHORAD (Cơ động - Phòng không tầm ngắn) để bảo vệ các đội chiến đấu khỏi UAV, tên lửa không điều khiển, pháo và hỏa lực súng cối và hàng không loại trực thăng.
Neil Thurgood, Giám đốc Văn phòng Vũ khí Siêu thanh, Năng lượng Định hướng và Vũ khí Không gian của Quân đội Hoa Kỳ, cho biết: “Bây giờ là lúc để cung cấp vũ khí năng lượng định hướng cho chiến trường. - Quân đội nhận thấy sự cần thiết của laser năng lượng định hướng, được cung cấp bởi kế hoạch hiện đại hóa quân đội. Đây không còn là một hoạt động nghiên cứu hay trình diễn nữa. Đây là khả năng tác chiến chiến lược và chúng tôi đang đi đúng hướng để đưa nó vào tay những người lính”.
Laser có thể đóng vai trò then chốt trong việc đối đầu với UAV trên chiến trường tương lai
Như James lưu ý, những phát triển như vậy có thể giúp lấp đầy khoảng trống về khả năng chiến đấu tiềm năng, đặc biệt là liên quan đến máy bay không người lái. Khi một số lượng lớn xuất hiện máy bay không người lái trên chiến trường, bộ binh phải có khả năng đối phó với mối đe dọa. Hiện tại, nhiệm vụ này được giải quyết bằng cách bắn vũ khí nhỏ và súng máy ở cự ly rất gần, mặc dù rõ ràng là rất khó tiến hành bắn có chủ đích ở đây. Một giải pháp thay thế động học sẽ là tên lửa đất đối không. Tuy nhiên, không giống như tên lửa, máy bay không người lái rẻ hơn nhiều để sản xuất và vận hành.
“Lập luận kinh tế cho rằng việc sử dụng tên lửa chống lại một đàn máy bay không người lái sẽ không mang lại lợi nhuận cho bạn, vì trong trường hợp này, tên lửa sẽ hết rất nhanh. Bạn phải để dành kho vũ khí tên lửa của mình cho những mục đích quan trọng hơn, chẳng hạn như máy bay hoặc trực thăng."
Một ưu điểm khác của laser là tốc độ của chúng.
“Bởi vì 'đạn dược' di chuyển với tốc độ ánh sáng, trên thực tế, nếu bạn đặt chùm tia vào mục tiêu dù chỉ trong giây lát, thì bạn đã bắn trúng mục tiêu ... ngay cả khi nó vượt qua tầm nhìn của bạn với tốc độ khủng khiếp, bạn chỉ cần chiếu tia laser vào bệ của kẻ thù - và mục tiêu của bạn."
Bất kể mối đe dọa
Craig Robin, người đứng đầu Văn phòng Dự án Năng lượng Chỉ đạo của Quân đội Hoa Kỳ, đồng ý với quan điểm này, đồng thời cho biết thêm rằng các hệ thống vũ khí laser cũng thờ ơ với các mối đe dọa.
“Hầu hết các vật liệu không giữ nhiệt, nếu bạn tập trung tia laze vào một quả mìn hoặc máy bay không người lái, sự tiếp xúc của bạn sẽ gây tử vong.”
Tất nhiên, tất cả những điều này mang lại lợi thế về mặt tài chính, nhưng đồng thời, các hệ thống laser có thể giảm khối lượng hậu cần cho quân đội.
“Đối với phương tiện động học, bạn phải chế tạo tên lửa, bạn phải bảo dưỡng tên lửa, bạn phải ngừng hoạt động của chúng. Điều này rõ ràng không áp dụng cho các hệ thống vũ khí có nguồn cung cấp năng lượng, tức là chúng giảm đáng kể gánh nặng hậu cần.
Văn phòng của Robin là một phần của Văn phòng Công nghệ Quan trọng và Khả năng Nhanh của Quân đội (RCCTO). Dưới sự lãnh đạo của Thurgood, tổ chức này đang nỗ lực kết hợp các công nghệ mới vào các thiết kế thử nghiệm có thể tiếp cận với binh lính. Định hướng năng lượng là hướng chính trong hoạt động này.
Công việc trên tia laser M-SHORAD đã sử dụng những thành tựu của dự án MHHEL (Laser năng lượng cao đa nhiệm vụ) trước đó, dự án này cũng cung cấp khả năng lắp đặt tia laser 50 kW trên máy Stryker và sản xuất một nguyên mẫu vào năm 2021. Tuy nhiên, RCCTO đã quyết định mở rộng phạm vi của dự án, vì vậy bốn tia laser hiện đang được lên kế hoạch triển khai. Làm việc với nhà thầu chính Kord Technologies, Raytheon và Northrop Grumman đang cạnh tranh trong dự án này với các nguyên mẫu M-SHORAD của họ.
RCCTO cũng tham gia vào các dự án năng lượng trực tiếp khác. Điểm nhấn chính là khả năng phòng cháy chữa cháy gián tiếp, sẽ được cung cấp bởi hệ thống vũ khí được lắp đặt trên xe Stryker. Mục tiêu của dự án này, được gọi là Khả năng Phòng cháy Chữa cháy Gián tiếp - Laser Năng lượng Cao và đại diện cho sự phát triển hơn nữa của chương trình Trình diễn Phương tiện Chiến thuật Laser Năng lượng Cao, là chuyển đổi từ hệ thống 100 kW sang hệ thống laser 300 kW và cung cấp nó cho quân đội vào năm 2024.
Quân đội trước đây đã cài đặt một tia laser 10 kW trên máy Stryker như một phần của dự án MEHEL (Laser năng lượng cao thử nghiệm di động), tạo cơ sở cho công việc M-SHORAD.
Quyết định tăng sức mạnh của vũ khí dựa trên tiến độ phát triển thành công. Như Robin giải thích: “Xét về mức độ trưởng thành của công nghệ, khoản đầu tư từ ngành đã giúp tăng tốc đáng kể toàn bộ quá trình và đạt được kết quả tốt.”
sợi quang học
Scot Schnorrenberg của Kord Technologies cho biết đã có sự chuyển dịch từ laser trạng thái rắn sang các thiết bị sợi quang kết hợp, "hiệu quả hơn và kích thước nhỏ hơn nhiều". Ông nói thêm rằng tiến bộ rõ ràng trong lĩnh vực pin dung lượng cao, hệ thống phát điện và quản lý nhiệt đóng vai trò lớn, cho phép lắp đặt các hệ thống laser cực mạnh trên các phương tiện chiến đấu tương đối nhỏ.
Kord hiện đang tập trung phát triển công nghệ thông qua giai đoạn R&D và sử dụng nó trong quá trình phát triển nguyên mẫu và các sản phẩm sản xuất tiếp theo. Schnorrenberg cũng trích dẫn những lợi ích hậu cần của laser, lưu ý rằng "chúng cũng được trang bị các cảm biến mạnh mẽ để cung cấp thêm khả năng thu thập thông tin và nhắm mục tiêu trên chiến trường." Ông tin rằng sau khi triển khai các hệ thống thuộc dự án M-SHORAD và các chương trình khác, phạm vi sử dụng laser sẽ được mở rộng trong những năm tới.
Trong tương lai gần, những người sử dụng quân sự sẽ phải nắm vững các nguyên tắc sử dụng hệ thống vũ khí laser trong chiến đấu.
“Bạn thấy rằng laser đang phát triển nhanh chóng, tiếp quản các nền tảng khác và mở rộng phạm vi nhiệm vụ được thực hiện, chẳng hạn như phá hủy các vật thể nổ, chống lại các thiết bị trinh sát, nhắm mục tiêu có độ chính xác cao, năng lượng bức xạ tập trung và truyền dữ liệu tốc độ cao. Phạm vi mở rộng của các mục tiêu tiềm năng chắc chắn sẽ góp phần làm tăng phạm vi của các nền tảng cơ sở mà các hệ thống laser sẽ được lắp đặt trên đó”.
Evan Hunt, trưởng bộ phận laser công suất cao tại Raytheon, cũng lưu ý khả năng theo dõi mục tiêu bằng hệ thống laser.
“Chỉ với một lần nhấn nút sau khi xác định máy bay không người lái là mối đe dọa, bạn có thể bắn hạ nó ngay lập tức và đó sẽ là một quá trình thoáng qua đến mức máy bay không người lái bắt đầu rơi cùng lúc với nút được nhấn. Đây là một cách mang tính cách mạng để bắn trúng mục tiêu so với loại đạn truyền thống, loại đạn này có thể bắn trượt và phân tán thành các mảnh theo các hướng khác nhau.
“Chúng tôi đang nói về một loại công nghệ mới cho phép phát hiện, theo dõi, nhận dạng và tham gia các mục tiêu khá độc lập theo cách có thể được sử dụng ngay cả ở những nơi tương đối gần khu công nghiệp hoặc khu dân cư mà không gây ra thiệt hại lớn.”
“Chúng tôi đang nói về một loại công nghệ mới cho phép phát hiện, theo dõi, nhận dạng và tham gia các mục tiêu khá độc lập theo cách có thể được sử dụng ngay cả ở những nơi tương đối gần khu công nghiệp hoặc khu dân cư mà không gây ra thiệt hại lớn.”
bắn rơi máy bay không người lái
Cùng với việc tham gia vào dự án M-SHORAD, Raytheon đặc biệt chú trọng đến việc phát triển vũ khí laser để chống lại các máy bay không người lái nhỏ, đặc biệt, trong khái niệm về "lỗ hổng laser" - một loại laser cực mạnh kết hợp với hệ thống ngắm đa phổ của thiết kế riêng, gắn trên xe địa hình Polaris MRZR.
Hệ thống này đang được sản xuất cho Không quân Hoa Kỳ và việc giao ba nền tảng được lên kế hoạch vào năm 2020. Vào cuối năm đó, ba đơn vị di động này sẽ được triển khai ở nước ngoài để đánh giá hoạt động.
Raytheon đã bắn hạ hơn 100 máy bay không người lái từ xe lôi của mình trong nhiều cuộc biểu tình của lực lượng không quân và quân sự. Lực lượng Không quân có thể sử dụng hệ thống này theo một số cách, chẳng hạn như đỗ ở cuối đường băng để gây nhiễu hoặc tiêu diệt các UAV không mong muốn xâm nhập không phận. Hunt lưu ý:
“Laser thực sự đã được chứng minh là cách chính xác và hiệu quả nhất để đối đầu trực tiếp với máy bay không người lái. "Sự kết hợp kỳ diệu" của các đặc điểm cho phép bạn vô hiệu hóa một cách âm thầm và không thể nhận thấy một số máy bay không người lái cùng một lúc theo cách rất chính xác và rẻ tiền, vì vậy chúng không có sức hủy diệt như vũ khí động năng.
Trước khi vũ khí laser được đưa vào sử dụng với số lượng đáng kể, một số nhiệm vụ cấp bách phải được giải quyết. Robin lưu ý rằng bản thân tia laze là một trong ba yếu tố quan trọng của thiết lập vũ khí, cùng với bộ điều khiển chùm tia, hướng chính xác chùm tia vào mối đe dọa và đi kèm với nó, cùng với hệ thống con điều khiển và phát điện. Hệ thống con thứ hai phải đủ nhỏ gọn để lắp đặt trên xe, mặc dù nó có thể tận dụng sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là sự phát triển của hệ thống pin, vốn đã góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của xe điện. Hunt tiếp tục: “Bạn muốn lái chiếc ô tô điện của mình với cùng tốc độ trong một thời gian dài, điều này rất giống với cách bạn muốn tia laser hoạt động. “Các yêu cầu đối với công nghệ này và laser là tương tự nhau, và ở đây chúng chồng chéo lên nhau.”
Theo James, việc giảm quy mô của hệ thống cung cấp điện là một yếu tố hạn chế. Ông hy vọng Quân đội Hoa Kỳ và các đối tác của họ sẽ đối mặt với những thách thức khi lắp thiết bị như vậy vào Stryker. Ngoài ra, ông lưu ý rằng không phải tất cả các mục tiêu trong hệ thống M-SHORAD đều giống nhau và có những câu hỏi về mức độ sát thương sẽ cần thiết cho các loại nền tảng khác nhau.
“Nếu đây chỉ là những chiếc máy bay không người lái mà bạn đang tìm kiếm, thì điều này sẽ thu hẹp phạm vi mục tiêu về phạm vi vật liệu mà chúng được tạo ra. Nếu đó là một máy bay không người lái rất lớn, thì nó có thể đáng để sử dụng tên lửa đất đối không."
Mặt khác, theo James, phạm vi là yếu tố quan trọng nhất cần xem xét: bạn muốn gây sát thương càng xa, bạn càng cần nhiều sức mạnh. Ông nhận thấy rằng bầu khí quyển chứa đầy các hạt khác nhau tán xạ ánh sáng, tức là sẽ không bao giờ có sự truyền ánh sáng một trăm phần trăm. Ở khoảng cách một km, bầu khí quyển có thể thẩm thấu 85%, nghĩa là 15% ánh sáng sẽ không chiếu tới mục tiêu. Ở khoảng cách hơn 5 km, tổn thất có thể là 50%, "nghĩa là một nửa số photon bị mất đơn giản, chùm tia laze mất đi cường độ và không đến được mục tiêu."
Học cách chiến đấu
Chris Fry, giám đốc bộ phận hệ thống phòng không tầm gần của Northrop Grumman, cho biết: “Thách thức chính đối với những người sử dụng quân sự là huấn luyện để chống lại một loạt mục tiêu đang mở rộng. hướng tới hoạt động thực sự của một người lính, điều này “sẽ cho phép áp dụng, thích ứng và cải tiến công nghệ.” Ngoài dự án M-SHORAD, Northrop Grumman đã làm việc với Quân đội Hoa Kỳ trong một số chương trình năng lượng trực tiếp khác, cũng như với Văn phòng Nghiên cứu và Phát triển Hải quân, DARPA, Phòng thí nghiệm Không quân và các khách hàng khác.
Việc phát triển và triển khai nguyên mẫu M-SHORAD cho Quân đội Hoa Kỳ dựa trên công việc của dự án MMHEL.
“Trọng tâm là xây dựng các hệ thống cơ sở phức tạp,” Fry nói thêm. “Không chỉ là về laser, mà là toàn bộ hệ thống: radar, hệ thống chỉ huy và điều khiển, mạng lưới, nền tảng, phát điện và điều khiển. Hiệu quả tối đa của tất cả các thành phần này và cách chúng hoạt động cùng nhau là rất quan trọng để tối đa hóa tiềm năng của hệ thống.”
Northrop Grumman cho biết mặc dù quy mô hệ thống và mức tiêu thụ điện năng đã giảm đáng kể trong thập kỷ qua, nhưng họ kỳ vọng quá trình này sẽ tăng tốc trong những năm tới. Khả năng của các hệ thống laser theo dõi các mối đe dọa và "giữ các photon trên mục tiêu trong thời gian cần thiết để mang lại hiệu quả mong muốn" cũng đã tăng lên đáng kể.
sự sáng tạo
Schnorrenberg cho biết thách thức lớn nhất hiện nay là hạn chế sản xuất. Do số lượng hệ thống laser được phát triển cho đến nay còn hạn chế nên cơ sở sản xuất chưa phát triển, nghĩa là các thành phần quan trọng vẫn cần được phát triển cho các kịch bản sản xuất số lượng lớn.
“Chính phủ Mỹ đang đầu tư phát triển cơ sở sản xuất để giải quyết vấn đề này,” ông nói thêm. “Cuối cùng, ngành công nghiệp cuối cùng sẽ cung cấp các bộ truyền động để phát triển cơ sở này.”
Đây là chìa khóa để thiết lập mục tiêu của Quân đội Hoa Kỳ cho chương trình M-SHORAD. Thông báo hợp đồng lưu ý rằng việc lựa chọn Northrop Grumman và Raytheon "sẽ thúc đẩy cạnh tranh và kích thích cơ sở công nghiệp để tạo ra các hệ thống năng lượng định hướng."
James hy vọng rằng trong những năm tới, tia laser sẽ phát triển như một loại vũ khí quân sự theo cách riêng của nó. Trong khi ông nghi ngờ rằng laser sẽ hoạt động như những hệ thống hoàn toàn riêng biệt, ông tin rằng chúng chắc chắn sẽ trở thành một bổ sung quan trọng cho các loại vũ khí khác. Ví dụ, không có khả năng các hệ thống phòng không sẽ chỉ bao gồm các tia laser, nhưng chúng sẽ trở thành một phần của hệ thống lớn hơn bao gồm cả tên lửa. Ngoài ra, để chiến đấu với các mục tiêu ở khoảng cách cực ngắn, quân đội có thể muốn để lại một người lính.
"Có lẽ laser sẽ mãi mãi là một phần của hệ thống cơ sở."
Robin nói: “Để làm cho laser thực sự hiệu quả và hữu ích hơn cho quân đội Hoa Kỳ, giá thành của chúng phải giảm xuống. Tuy nhiên, bất kỳ công nghệ nào xuất hiện từ một thị trường ngách đều trở nên nổi bật hơn theo thời gian.
“Khi các nguyên mẫu và các cuộc trình diễn tiếp tục phát triển, không chỉ trong quân đội mà còn ở các loại máy bay khác, chúng ta sẽ sớm chứng kiến sự mở rộng của thị trường này và giảm chi phí của các hệ thống vũ khí laser.”
tin tức