Έρευνα Εφαρμογών Όπλων Λέιζερ στον Πεδίο των Αντι-UAV

Ως βασικός εξοπλισμός των όπλων κατευθυνόμενης ενέργειας, τα οπλικά συστήματα λέιζερ επιτυγχάνουν ακριβή ζημιά μέσω της εκπομπής ακτίνων λέιζερ υψηλής ενέργειας που δρουν συνεχώς στην επιφάνεια του στόχου και αξιοποιώντας φυσικές επιδράσεις όπως η κατάλυση και η ακτινοβολία. Μπορούν να εκτελούν αποτελεσματικά καθήκοντα μάχης, όπως αναχαίτιση βαλλιστικών πυραύλων, πυραυλική άμυνα αέρος-αέρος/εδάφους-αέρος και χτυπήματα ακριβείας κατά επίγειων στόχων. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά όπλα κινητικής ενέργειας, τα όπλα λέιζερ έχουν αποκτήσει ένα γενεαλογικό πλεονέκτημα που χαρακτηρίζεται από υψηλή ακρίβεια βλάβης, ταχεία απόκριση και εξαιρετική επιχειρησιακή σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας, καθιστώντας τα μια από τις βασικές κατευθύνσεις στην παγκόσμια ανάπτυξη της στρατιωτικής τεχνολογίας.

Ταυτόχρονα, η ταχεία ανάπτυξη και διάδοση της τεχνολογίας UAV (Unmanned Aerial Vehicle) της επέτρεψε να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο σε διάφορους τομείς όπως η στρατιωτική αναγνώριση, η επιτήρηση πεδίου μάχης, τα χτυπήματα ακριβείας, η πολιτική επιμελητεία και η γεωγραφική έρευνα. Ωστόσο, αυτό έχει επίσης προκαλέσει ολοένα και πιο εμφανείς απειλές UAV. Επί του παρόντος, περισσότερες από 100 χώρες σε όλο τον κόσμο διαθέτουν στρατιωτικά UAV, μεταξύ των οποίων τα μικρά εμπορικά UAV μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν σε πλατφόρμες φονικών όπλων χαμηλού κόστους. Η ασύμμετρη αποτελεσματικότητα μάχης των UAV έχει αποδειχθεί πλήρως σε περιφερειακά hotspots όπως η σύγκρουση του Ναγκόρνο-Καραμπάχ και η σύγκρουση Ρωσίας-Ουκρανίας. Ιδιαίτερα ανησυχητική είναι η εμφάνιση της λειτουργίας μάχης σμήνος UAV. Η επίθεση διασποράς από 50 UAV αυτοκτονίας στη σύγκρουση του Ναγκόρνο-Καραμπάχ το 2022 εξέθεσε άμεσα το δίλημμα ανισορροπίας κόστους-αποτελεσματικότητας των παραδοσιακών συστημάτων αεράμυνας όταν ανταποκρίνονται σε τέτοιες κορεσμένες επιθέσεις χαμηλού κόστους. Σε αυτό το πλαίσιο, η τεχνολογία αντι-UAV έχει γίνει το επίκεντρο της έρευνας στον τομέα της εθνικής άμυνας διαφόρων χωρών. Ως όπλο σκληρής δολοφονίας, τα όπλα λέιζερ, με τα μοναδικά τους πλεονεκτήματα, έχουν γίνει το βασικό μέσο αναχαίτισης των συστημάτων αντι-UAV και η εφαρμογή τους έχει περάσει από το στάδιο της τεχνικής επίδειξης στο στάδιο της πρακτικής εφαρμογής.

Ωστόσο, η ταχεία επανάληψη της τεχνολογίας UAV έφερε επίσης νέες προκλήσεις, καθώς η αμυντική δυσκολία νέων τύπων στόχων όπως τα UAV FPV (First-Person View) και τα UAV οπτικών ινών έχει αυξηθεί σημαντικά. Για την αντιμετώπιση των εξελισσόμενων απειλών και στυλ μάχης UAV, είναι επείγουσα η διεξαγωγή εις βάθος ανάλυσης των χαρακτηριστικών στόχων UAV και η ανάπτυξη συστημάτων laser anti-UAV κατάλληλα για διαφορετικούς τύπους στόχων, σενάρια μάχης και τρόπους επίθεσης, ώστε να παρέχεται θετική καθοδήγηση για την ανάπτυξη και το σχεδιασμό του εξοπλισμού. Εστιάζοντας στην εφαρμογή των όπλων λέιζερ στον τομέα των αντι-UAV, αυτή η εργασία ταξινομεί πρώτα την τεχνική θεμελίωση και την ιστορία ανάπτυξης των όπλων λέιζερ, συζητά τις τεχνικές απαιτήσεις των αντι-UAV λέιζερ και τη σύνθεση των συστημάτων laser anti-UAV σε συνδυασμό με τα χαρακτηριστικά στόχου UAV, αναλύει τα πλεονεκτήματα εφαρμογής τους και τέλος προσβλέπει στη μελλοντική τάση ανάπτυξης, παρέχοντας αναφορές για σχετική έρευνα.

2 Λειτουργικός Μηχανισμός και Κατάσταση Ανάπτυξης Όπλων Λέιζερ

2.1 Λειτουργικός Μηχανισμός Όπλων Λέιζερ

Η βασική αρχή της βλάβης των όπλων λέιζερ είναι η χρήση ακτίνων λέιζερ υψηλής ενέργειας για την ακτινοβολία της επιφάνειας στόχου, προκαλώντας σύνθετες φυσικές και χημικές αντιδράσεις, οι οποίες προκαλούν αλλαγές όπως αύξηση θερμοκρασίας, κατάλυση και καταστροφή της δομικής κατάστασης και των ιδιοτήτων του στόχου, οδηγώντας τελικά σε αστοχία ηλεκτρονικών εξαρτημάτων ή δομική βλάβη. Ο τεχνικός πυρήνας του περιλαμβάνει τρεις βασικούς κρίκους: παραγωγή λέιζερ, ενίσχυση ενέργειας και ακριβή εστίαση.

Ταξινομημένα ανά επίπεδο ισχύος, τα όπλα λέιζερ μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: χαμηλής ισχύος και υψηλής ισχύος. Τα όπλα λέιζερ χαμηλής ισχύος στοχεύουν κυρίως στο να μπλοκάρουν και να θαμπώνουν βασικά εξαρτήματα του στόχου και επί του παρόντος έχουν εξοπλιστεί σε στρατεύματα. Τα όπλα λέιζερ υψηλής ισχύος, από την άλλη πλευρά, στοχεύουν να σπάσουν τη δομή του στόχου και να πετύχουν καταστροφική ζημιά. Η τεχνολογία τους έχει γίνει ολοένα και πιο ώριμη και θα διαδραματίσουν βασικό ρόλο στο σύγχρονο πόλεμο και τις τοπικές συγκρούσεις στο μέλλον. Ταξινομημένα με βάση την πλατφόρμα μεταφοράς, τα οπλικά συστήματα λέιζερ μπορούν περαιτέρω να χωριστούν σε τύπους πλοίων, οχημάτων, αερομεταφερόμενων, επίγειων και διαστημικών τύπων, προσαρμοσμένα στις ανάγκες διαφορετικών σεναρίων μάχης.

2.2 Κατάσταση ανάπτυξης όπλων λέιζερ

Η έρευνα για τα όπλα λέιζερ ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960. Μόλις εμφανίστηκε η τεχνολογία λέιζερ, τα μοναδικά της πλεονεκτήματα της υψηλής κατευθυντικότητας, της υψηλής ενεργειακής πυκνότητας και της διάδοσης με ταχύτητα φωτός τράβηξαν γρήγορα μεγάλη προσοχή στο στρατιωτικό πεδίο. Στρατιωτικές δυνάμεις όπως οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Σοβιετική Ένωση πρωτοστάτησαν στην έναρξη σχετικών ερευνητικών προγραμμάτων, εστιάζοντας αρχικά στη δοκιμή και την τεχνική επαλήθευση όπλων λέιζερ χαμηλής ισχύος.

Από τη δεκαετία του 1970 έως τη δεκαετία του 1980, η έρευνα για τα όπλα λέιζερ εισήλθε σε ένα στάδιο εις βάθος τεχνικής εξερεύνησης. Μέσω βασικών έργων όπως το «High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)» και το «Airborne Laser Laboratory (ALL)», οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Σοβιετική Ένωση επαλήθευσαν συστηματικά την τεχνική σκοπιμότητα και τα χαρακτηριστικά ατμοσφαιρικής διάδοσης των όπλων λέιζερ. Στα μέσα έως τα τέλη της δεκαετίας του 1980, η ερευνητική εστίαση μετατοπίστηκε σταδιακά στην ανάπτυξη όπλων λέιζερ μέσης ισχύος. Μεταξύ αυτών, το έργο των ΗΠΑ «Airborne Laser Laboratory (ALL)» επαλήθευσε με επιτυχία τη δυνατότητα προσαρμογής των όπλων λέιζερ σε πλατφόρμες που βασίζονται στον αέρα μέσω πολλαπλών εναέριων δοκιμών.

Στη δεκαετία του 1990, τα όπλα λέιζερ υψηλής ενέργειας έγιναν η βασική ερευνητική κατεύθυνση. Το έργο των ΗΠΑ «Tactical High Energy Laser (THEL)» ολοκλήρωσε με επιτυχία τις δοκιμές αναχαίτισης πυραύλων, οι οποίες επιβεβαίωσαν για πρώτη φορά τις δυνατότητες πρακτικής εφαρμογής των όπλων λέιζερ. Αν και η ισχύς των όπλων λέιζερ σε αυτό το στάδιο ήταν ακόμα περιορισμένη, μια σειρά δοκιμών έθεσε μια γερή βάση για την ανάπτυξη όπλων λέιζερ υψηλής ενέργειας τον 21ο αιώνα και προώθησε τη μετάβασή τους από το εργαστήριο σε εφαρμογές στο πεδίο της μάχης.

Από τον 21ο αιώνα, με την επαναστατική πρόοδο στην τεχνολογία λέιζερ υψηλής ενέργειας, τα αερομεταφερόμενα όπλα λέιζερ έχουν εισέλθει σε μια περίοδο ταχείας ανάπτυξης. Διάφορες χώρες έχουν επιτύχει μια σειρά από σημαντικά αποτελέσματα στη σμίκρυνση του εξοπλισμού, την προσαρμοστικότητα της πλατφόρμας και την πρακτική εφαρμογή. Το 2002, η Υπηρεσία Πυραυλικής Άμυνας των ΗΠΑ (MDA) ξεκίνησε το έργο «Airborne Laser (ABL)», ενσωματώνοντας ένα λέιζερ κλάσης μεγαβάτ σε μια πλατφόρμα αεροσκάφους Boeing 747, με στόχο την επίτευξη αναχαίτισης βαλλιστικών πυραύλων στη φάση ώθησης. Αν και το έργο ABL ολοκληρώθηκε το 2011 λόγω υψηλής τεχνικής πολυπλοκότητας και υπερβάσεων κόστους, η εμπειρία προσαρμογής της πλατφόρμας με βάση τον αέρα που συσσωρεύτηκε από αυτό παρείχε πολύτιμη υποστήριξη για μετέπειτα έρευνα.

Επί του παρόντος, πολλές χώρες σε όλο τον κόσμο έχουν επιτύχει πρακτική ανάπτυξη ή βασικές τεχνολογικές ανακαλύψεις στα όπλα λέιζερ: το δημοσίως αποκαλυφθέν σύστημα όπλων λέιζερ 'Peresvet' της Ρωσίας έχει ολοκληρώσει την πρακτική ανάπτυξη, αναλαμβάνοντας κυρίως τα καθήκοντα της αναχαίτισης UAV και πυραύλων. Το ανεπτυγμένο αμυντικό σύστημα λέιζερ υψηλής ενέργειας «Iron Beam» του Ισραήλ μπορεί να αναχαιτίσει αποτελεσματικά ρουκέτες, βλήματα πυροβολικού και UAV. ο «Σταθμός όπλων λέιζερ υψηλής ενέργειας (HELWS)» που αναπτύχθηκε από τη γερμανική Rheinmetall έχει ισχύ 50 κιλοβάτ και έχει επαληθευτεί μέσω δοκιμών ότι διαθέτει αξιόπιστες δυνατότητες αναχαίτισης UAV και πυραύλων. Επιπλέον, χώρες όπως η Γαλλία, η Ιαπωνία και η Ινδία εξερευνούν επίσης ενεργά τον τομέα των αερομεταφερόμενων όπλων λέιζερ.

Η Κίνα έχει επιτύχει αξιοσημείωτα αποτελέσματα στην έρευνα αερομεταφερόμενων όπλων λέιζερ τα τελευταία χρόνια. Επιστημονικά ερευνητικά ιδρύματα όπως η China Academy of Engineering Physics, το Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και το National University of Defense Technology έχουν αναπτύξει επιτυχώς μια ποικιλία λέιζερ υψηλής ισχύος στερεάς κατάστασης και λέιζερ ινών και έχουν κάνει καινοτομίες σε βασικές τεχνολογίες όπως ο συνδυασμός πολλαπλών ακτίνων και η προσαρμοστική οπτική. Η China Electronics Technology Group και η China North Industries Group έχουν επιτύχει εξαιρετικά αποτελέσματα στην ενοποίηση συστήματος και την επαλήθευση δοκιμών. Μέσω πολλαπλών επίγειων και εναέριων δοκιμών, έχουν επαληθεύσει πλήρως την πρακτική ικανότητα των όπλων λέιζερ στην αναχαίτιση UAV και πυραύλων. Η Κίνα έχει καταχωρίσει τα όπλα λέιζερ υψηλής ενέργειας και την τεχνολογία φορέων ως βασικές κατευθύνσεις ανάπτυξης και προωθεί ενεργά την ολοκληρωμένη ανάπτυξη στρατιωτικών και μη στρατιωτικών τεχνολογιών. Εξοπλισμός όπως το σύστημα αεράμυνας λέιζερ 'Low Altitude Guardian' και το όπλο λέιζερ 'Silent Hunter' έχουν παρουσιαστεί δημόσια σε εγχώριες και διεθνείς αμυντικές εκθέσεις, καταδεικνύοντας την τεχνική δύναμη της Κίνας σε αυτόν τον τομέα.