Búsqueda de láser
El láser 20 de kW de Rheinmetall instalado en el Boxer 8x8 se presentó en DSEI 2015
Los avances tecnológicos ahora han alcanzado un hito cuando los sistemas de armas montados con láser se han convertido en una realidad. Veamos cómo estos sistemas mejoran las capacidades de combate.
Las armas montadas en vehículos son una herramienta económica para mejorar las capacidades de combate, utilizadas tanto por ejércitos regulares como por formaciones "asimétricas" irregulares que participan en casi todos los conflictos del mundo.
Hasta hace poco, las opciones para instalar armas en vehículos de combate se limitaban a ametralladoras y sistemas de artillería de diversas formas. Sin embargo, la situación aquí comenzó a cambiar con el advenimiento de los sistemas láser o sistemas de energía dirigida, que tienen suficiente energía para quemar pequeños aviones y municiones en el aire.
Colocar bloques voluminosos de almacenamiento de energía para tales sistemas siempre ha sido un problema serio, pero los desarrollos recientes han ayudado a reducir el tamaño de los láseres, permitiendo que se instalen incluso en un jeep grande.
Revolución tecnologica
En 90, se produjo una revolución tecnológica en las comunicaciones de fibra óptica, que aceleró el desarrollo de láseres de estado sólido de alta potencia, que una década más tarde encontró aplicación en el procesamiento industrial: marcado, corte, soldadura y fusión.
Estos láseres fueron extremadamente efectivos en una distancia corta, pero era una cuestión de tiempo para que la industria encontrara la manera de escalar esta tecnología y crear una tecnología futurista. оружиеque podría cortar y derretir objetivos a una distancia de varios cientos o incluso miles de metros.
El gigante de la defensa estadounidense Lockheed Martin hizo precisamente eso. Basada en la nueva tecnología de producción de semiconductores, células solares y soldadura automotriz, la compañía ha desarrollado una instalación de láser diseñada para propósitos militares, que es cientos de veces más poderosa que sus predecesoras comerciales.
Robert Afzal, investigador principal de esta compañía, dice: “En esta área, hoy se está produciendo una verdadera revolución, preparada por muchos años de trabajo de investigación gigantesco. Y creemos que la tecnología láser finalmente está lista en el sentido de que ahora podemos crear un láser lo suficientemente poderoso y pequeño como para instalarlo en máquinas tácticas ".
“Los láseres anteriores eran demasiado grandes, eran estaciones enteras. Pero con la llegada de la tecnología láser de fibra de alto rendimiento con un haz de alta calidad, finalmente obtuvimos la última pieza del rompecabezas para instalarlo en tales máquinas ".
La industria civil usó láseres del orden de varios kilovatios, pero Afzal observó que los láseres militares deberían tener una potencia de 10-100 kW.
"Desarrollamos una tecnología que nos permite escalar la potencia de los láseres de fibra, no solo construyendo un láser de fibra más grande, sino combinando varios módulos de kilovatios de clase para lograr la potencia militar necesaria".
Dijo que el láser se basa en la adición de rayos, un proceso que combina varios módulos láser y le permite formar un haz de alta potencia y alta calidad que proporciona eficiencia y letalidad superiores a varios láseres individuales con 10 kW.
Viga blanca colimada
Al describir el proceso de pasar un rayo de luz a través de un prisma, refractado en muchos flujos de color, explicó: "Si tiene varios rayos láser, cada uno con un color ligeramente diferente, ingresando este prisma exactamente en el ángulo requerido, todos saldrán de este prisma con imposición y formará la llamada viga colimada blanca ".
“Esencialmente lo hacemos, pero en lugar de un prisma, usamos otro elemento óptico, llamado rejilla de difracción, que realiza las mismas funciones. Es decir, construimos módulos de láseres de alta potencia, cada uno con una longitud de onda ligeramente diferente, luego los combinamos, reflejándonos desde la rejilla de difracción, y en la salida obtenemos un rayo láser de alta potencia ".
Afzal dijo que, de hecho, tal solución es una tecnología de compactación espectral del sector de telecomunicaciones, combinada con láseres de fibra óptica de alta potencia de producción industrial.
"Un láser de fibra es el láser más eficiente y poderoso jamás desarrollado", dijo. - Es decir, estamos hablando de una eficiencia eléctrica total superior al 30%, que no era el sueño de 10-15 hace años cuando teníamos la eficiencia de 15-18%. Esto influyó en gran medida en la potencia y el enfriamiento, por lo que estos sistemas ahora pueden reducirse. El láser ahora no se escala mediante la creación de un láser grande, sino mediante la adición de nuevos módulos ".
El Ejército de los Estados Unidos recientemente "reclutó" a Lockheed Martin para crear un sistema de armas láser de alta potencia basado en su sistema ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), que se puede instalar en una de las máquinas tácticas ligeras de la compañía.
Durante las pruebas del año pasado, un prototipo de láser de fibra con una potencia de 30 kW inhabilitó con éxito un pequeño motor de recolección: de una milla en unos pocos segundos, se quemó a través de la rejilla. Para simular las condiciones de operación reales durante la prueba, la recolección se instaló en la plataforma con el motor en marcha y el engranaje puesto.
Nueva generación
En octubre, Lockheed anunció que estaba lanzando la producción de láseres modulares de alta potencia de una nueva generación, el primero de los cuales con una potencia de 2015 kW se instalaría en una máquina táctica del ejército estadounidense.
Afzal dijo que el ejército quiere desplegar un láser montado en un vehículo para tareas antiaéreas, misiles de combate, proyectiles de artillería y municiones de mortero, así como UAV. "Estamos mirando más al nivel táctico de defensa que a la defensa de misiles en un sentido estratégico".
Según Lockheed, la solución modular le permite cambiar la potencia de acuerdo con las necesidades de una tarea específica y la amenaza. El ejército tiene la capacidad de agregar más módulos y aumentar la potencia de 60 kW a 120 kW.
Afzal continuó: “La arquitectura se adapta a sus necesidades: ¿desea 30 kW, 50 kW o 100 kW? Es como módulos de servidor en un rack de servidores. Creemos que esta es una arquitectura flexible, es más adecuada para la producción a gran escala. Te permite obtener un módulo que puedes volver a crear una y otra vez, esto te permite personalizar el sistema para ti ".
“El sistema se adapta a cualquier vehículo que desee utilizar en este momento, y es por eso que esta tecnología es tan impresionante, ya que permite personalizar la flexibilidad de la arquitectura para diferentes automóviles sin modificaciones importantes a lo que decidió tener. Esto le permite obtener un sistema que admita tanto a la brigada de combate como a la base operativa avanzada, por ejemplo ".
El sistema utiliza láseres de fibra comercial ensamblados en módulos fácilmente reproducibles, lo que lo hace muy asequible. El uso de varios módulos de láser de fibra también reduce la probabilidad de fallas menores, así como el costo y el volumen de mantenimiento y reparación.
Cuando se le preguntó cuándo podría aparecer un láser de batalla montado en una máquina táctica en el campo de batalla, Afzal sugirió un marco de tiempo aproximado: “Planeamos instalar nuestro láser al final de 2016. Después de eso, el ejército hará su trabajo por un tiempo, y luego veremos ".
Atractivo laser
Existen varias características de las armas de energía dirigidas tácticamente que lo hacen muy atractivo para las fuerzas armadas modernas, incluido el bajo costo de la "munición" y su velocidad, precisión y facilidad de uso.
"En primer lugar, es un arma muy precisa con un daño colateral potencialmente muy bajo, lo que es importante", agregó Afzal. "La velocidad de la luz te permite irradiar instantáneamente un objetivo, y por lo tanto puedes golpear objetivos altamente maniobrables, es decir, puedes mantener el rayo en un objetivo que a veces las municiones cinéticas no pueden hacer frente".
Quizás la ventaja más importante es el bajo costo de un "disparo" efectivo.
"En este momento no desea gastar costosas y poderosas armas cinéticas defensivas en amenazas múltiples y baratas", continuó Afzal. - Consideramos las armas láser como una adición a los sistemas cinéticos. Suponemos que utilizará el sistema láser contra una gran cantidad de amenazas baratas de baja intensidad, dejando a su tienda de cinética para atacarle con amenazas complejas, blindadas y con una gran variedad de amenazas ".
Afzal sugiere que las armas láser pueden desplegarse en el espacio de combate en la red de sensores de gestión operativa, lo que le proporcionará la designación de objetivo inicial.
"En primer lugar, un determinado sistema debe informar la aparición de una amenaza, y luego el operador de control de combate decide qué contramedidas usar, determina el objetivo, le transfiere el láser y captura el objetivo según el radar, después de lo cual el operador, viendo el objetivo en el monitor, decide ¿Un láser entra en acción? "
"Se han acumulado muchos problemas en esta área, porque los militares de todo el mundo ya se imaginaban armas láser hace una década y la pregunta es por qué no los tenemos hoy. Creo que la razón principal es que no contamos con la tecnología para crear un componente láser de armas que sea lo suficientemente pequeño y potente como para colocarlo en máquinas tácticas ".
Etapas finales
Mientras tanto, Boeing también ha pasado varios años trabajando en el Demostrador Móvil Láser de Alta Energía (HEL MD) del Ejército de EE. UU., que actualmente se encuentra en las etapas finales de desarrollo. Un láser montado en un camión dispara un haz de alta potencia a las amenazas que probablemente enfrentará el ejército, actuando como un sistema para interceptar cohetes, proyectiles de artillería, minas y vehículos aéreos no tripulados. Este sistema ahora ha alcanzado tal precisión que puede destruir sensores en drones, que se mostró durante una demostración de láser de 10 kW en White Sands en 2013 y nuevamente en Eglin AFB en 2014.
De acuerdo con los requisitos técnicos del ejército, el sistema HEL MD completo consistirá en un láser eficiente de alta potencia y subsistemas adaptados para operar en condiciones adversas que se instalarán en un vehículo de tropa. El sistema podrá llevar a cabo, junto con otros medios de destrucción, la protección de ciertas zonas, ya sean bases avanzadas, instalaciones navales, bases aéreas y otras estructuras.
Boeing está desarrollando varios sistemas para integrarse en el prototipo final, que se instalará en un camión de terreno pesado modificado Camión táctica de movilidad pesada (HEMTT).
Estos subsistemas incluyen un láser; control de haz fuente de alimentación; Sistema de control de transferencia de calor y sistema de control de lucha.
El comando de la defensa espacial y de cohetes del ejército estadounidense desarrolla HEL MD en etapas. El láser, el sistema de suministro de energía y el sistema de intercambio de calor se mejorarán en los próximos años para aumentar la potencia y la sofisticación tecnológica de los subsistemas.
A medida que avanza la tecnología, la naturaleza modular de los componentes permitirá la introducción de láseres más potentes integrados con capacidades mejoradas de seguimiento y orientación.
Ciclo completo
Según Boeing, el dispositivo de guía de haz HEL MD brinda cobertura al "cielo entero" porque gira a través de todos los 360 ° y se eleva sobre el techo del vehículo para capturar objetivos en el horizonte. La destrucción continua de objetivos se simplifica mediante el intercambio de calor y los sistemas de suministro de energía.
Todo el sistema funciona con diesel; es decir, todo lo que se necesita para reponer la "munición" de un arma es un reabastecimiento rápido. Las baterías de iones de litio del sistema HEL MD se recargan con un generador diésel para 60 kW, por lo tanto, mientras haya combustible en el ejército, puede funcionar indefinidamente.
El sistema está controlado por el controlador de la máquina y el operador de la instalación mediante una computadora portátil y una consola tipo Xbox. El modelo de demostración actual utiliza un láser de clase 10-kW. Sin embargo, en un futuro próximo, el láser se instalará en la clase 50 kW, y en otros dos años su potencia aumentará a 100 kW.
Boeing había desarrollado previamente una máquina láser más pequeña para el ejército estadounidense y la había instalado en un vehículo blindado A / TWQ-1 Avenger, llamado Boeing Laser Avenger. Se utiliza un láser de estado sólido con una potencia de 1 kW para combatir los UAV y neutralizar los dispositivos explosivos improvisados (IED). El sistema funciona así: está dirigido a un IED o artillería sin explotar en el costado de la carretera con un aumento gradual en la potencia del rayo láser hasta que el explosivo se quema en el proceso de detonación de baja potencia. Durante las pruebas en 2009, el sistema Laser Avenger destruyó con éxito 50 para tales dispositivos, similares a los encontrados en Irak y Afganistán. Además, hubo otra demostración del sistema, durante la cual destruyó varios UAV de pequeño tamaño.
Instalacion laser Boeing Laser Avenger
Plan de tres años
De acuerdo con la compañía de defensa alemana Rheinmetall, en tres años ofrecerá en el mercado su propio láser de alta energía (HEL) láser de alta potencia montado en un vehículo.
Después de una serie de pruebas realizadas en Suiza en 2013, la compañía trabajó en la expansión de las capacidades del software de los módulos de formación de haz y la tecnología del láser, después de lo cual predijo que su sistema láser para combatir objetivos en tierra y para defensa en tierra podría estar listo. en 2018 año.
Para trabajar como plataforma móvil se seleccionaron tres autos HEL. Junto con el vehículo blindado Boxer, su rendimiento se demostró con el M113 BTR modificado con láser 1-kW (Mobile HEL Effector Track V) y el camión Tatra 8x8 con dos láseres 10-kW (Mobile HEL Effector Wheel XX).
Los tres son tres plataformas con láser.
El láser 20 kW, montado en un vehículo blindado GTK Boxer, se distingue por un módulo ejecutivo HEL, cuya ventaja es su principio de construcción modular. Rheinmetall dice que el Boxer aún no ha instalado un láser con una potencia superior a 20 kW, aunque una combinación de varios láseres que usan tecnología de igualación de rayos podría aumentar su potencia total. Además, es posible combinar varias unidades Boxer HEL, que crearán un sistema con una potencia efectiva superior a 100 kW.
Durante las pruebas de demostración realizadas en 2013, el equipo de Boxer confirmó las capacidades de la máquina láser HEL, desactivando la ametralladora de gran calibre montada en la camioneta sin riesgo para el artillero (foto de abajo). Además, al trabajar en conjunto con el radar Skyguard, la instalación en un camión Tatra Mobile Effector Wheel XX demostró todas las etapas de la neutralización de un UAV tipo helicóptero.
La neutralización del helipuerto se realizó utilizando el radar SkyGuard, que detectó e identificó el objetivo. A continuación, la instalación de HEL Boxer recibió datos de la misma, realizó un mantenimiento basto y preciso y luego capturó el objetivo para su destrucción.
El sistema láser HEL MD de Boeing se está desarrollando bajo un contrato con el Comando de Misiles y Defensa Espacial de los Estados Unidos
Investigación marina
La Administración de Investigación de la Armada de los EE. UU. (ONR) está probando su propio láser de combate de estado sólido montado en un vehículo, designado como Energía en movimiento dirigida por tierra (GBAD OTM). De hecho, el sistema es un láser de alta potencia montado en una máquina táctica, diseñado para proteger las fuerzas expedicionarias del UAV del enemigo.
Dada la creciente proliferación de vehículos no tripulados aviación sistemas, el comando de la Infantería de Marina de los EE. UU. sugiere que las unidades de combate se verán obligadas cada vez más a defenderse de los oponentes que realicen vigilancia y reconocimiento desde el aire.
El sistema GBAD OTM está diseñado para su instalación en vehículos tácticos ligeros, como HMMWV y JLTV (Vehículo táctico ligero conjunto). De acuerdo con la Oficina ONR, el programa GBAD OTM está dirigido a crear una alternativa a los sistemas tradicionales que pueden proteger a la infantería del reconocimiento enemigo y atacar a los drones. ONR, el Centro Dalgren para el desarrollo de armas navales y varias empresas industriales están desarrollando conjuntamente los componentes del sistema GBAD OTM, que incluyen un láser, una guía de haz, baterías, un radar, un sistema de enfriamiento y control.
El objetivo del programa es unir todos estos componentes en un solo complejo, que será lo suficientemente pequeño como para ser instalado en vehículos blindados tácticos ligeros, pero lo suficientemente poderoso como para combatir las amenazas previstas.
Uso generalizado
Como parte de la conferencia Sea-Air-Space 2015 en Washington, el jefe de los programas para la protección de tropas en la Oficina de la ONR, Lee Mastroiani, en una conversación con periodistas, explicó que los láseres pueden destruir las amenazas en todo el espectro de la defensa aérea, incluidos misiles, artillería, municiones de mortero, UAVs. Medios y IEDs. "Sin embargo, en primer lugar, el sistema GBAD está diseñado para combatir los UAV de pequeño tamaño que representan una amenaza para nuestras unidades de combate".
“El sistema GBAD OTM consta de tres componentes principales: una estación de radar de seguimiento de tres coordenadas que identifica una amenaza; la unidad de comando y control, que identifica y decide cómo neutralizar la amenaza en caso de uso de misiles o armas de artillería; y la propia plataforma láser ”.
Mastroyanni observó que en el caso del programa GBAD, el énfasis está en desarrollar un láser de alta potencia para destruir un UAV instalado en un vehículo de combate ligero.
“Existe un argumento sustancial a favor de tal solución, que es que tales amenazas tienen un costo bajo, es decir, el uso de misiles caros en este caso no encaja en nuestra visión del problema. Por lo tanto, utilizando un láser que cuesta un centavo por un solo impulso, puede lidiar con amenazas baratas con un sistema de armas barato. En general, la esencia del programa es luchar contra objetivos similares incluso en movimiento, para apoyar las operaciones de combate de los marines ".
Según Mastroiani, ONR usó varios componentes de la instalación de demostración LaWS (Sistema de Armas Láser), que la Armada de los EE. UU. Instaló a bordo del barco Ponce en el Golfo Pérsico.
"Utilizamos el principio de evitación predecible, algunas de las tecnologías y el software clave, pero también hay muchos otros problemas", agregó Mastroiani. - En cuanto a la nave USS Ponce, hay mucho espacio y todo lo demás, mientras que tengo muchos problemas relacionados con el peso y el tamaño y las características de consumo de energía cuando el sistema se debe colocar en un vehículo táctico ligero. Tengo un dispositivo de guía de haz, fuente de alimentación, sistemas de refrigeración, orientación y designación de objetivos, y todo esto debería funcionar en concierto y sin huecos, por lo que el mar de varios problemas debe resolverse en este proyecto en particular ".
De acuerdo con el control ONR, algunos de los componentes del sistema se usaron en pruebas para detectar y rastrear drones de diversos tamaños, y todo el sistema se probó con un láser 10 kW, que es una solución intermedia cuando se cambia a un láser 30 kW. Se planea que las pruebas de campo del sistema de potencia 30 kW se realicen en el año 2016, cuando el programa comenzará pruebas exhaustivas para pasar de la detección y el seguimiento simples al disparo con vehículos ligeros de tropas.
Materiales utilizados:
www.lockheedmartin.com
www.boeing.com
www.rheinmetall.com
www.onr.navy.mil
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
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