Investigación de aplicaciones de armas láser en el campo de los anti-UAV

Como equipo principal de las armas de energía dirigida, los sistemas de armas láser logran daños precisos mediante la emisión de rayos láser de alta energía que actúan continuamente sobre la superficie del objetivo y aprovechan efectos físicos como la ablación y la radiación. Pueden realizar eficazmente tareas de combate, incluida la interceptación de misiles balísticos, la defensa antimisiles aire-aire/tierra-aire y ataques de precisión contra objetivos terrestres. En comparación con las armas tradicionales de energía cinética, las armas láser han obtenido una ventaja generacional caracterizada por una alta precisión de daño, una respuesta rápida y una excelente rentabilidad operativa, lo que las convierte en una de las direcciones centrales en el desarrollo global de la tecnología militar.

Al mismo tiempo, el rápido desarrollo y popularización de la tecnología UAV (vehículo aéreo no tripulado) le ha permitido desempeñar un papel importante en diversos campos, como el reconocimiento militar, la vigilancia del campo de batalla, los ataques de precisión, la logística civil y la topografía geográfica. Sin embargo, esto también ha dado lugar a amenazas cada vez más importantes de los vehículos aéreos no tripulados. Actualmente, más de 100 países de todo el mundo han equipado vehículos aéreos no tripulados militares, entre los cuales los pequeños vehículos aéreos no tripulados comerciales pueden modificarse fácilmente para convertirlos en plataformas de armas letales de bajo costo. La eficacia de combate asimétrica de los vehículos aéreos no tripulados ha quedado plenamente demostrada en puntos críticos regionales como el conflicto de Nagorno-Karabaj y el conflicto Rusia-Ucrania. Particularmente alarmante es la aparición del modo de combate enjambre de vehículos aéreos no tripulados. El ataque en racimo de 50 vehículos aéreos no tripulados suicidas en el conflicto de Nagorno-Karabaj de 2022 expuso directamente el dilema del desequilibrio costo-efectividad de los sistemas tradicionales de defensa aérea al responder a ataques saturados de bajo costo. En este contexto, la tecnología anti-UAV se ha convertido en un foco de investigación en el campo de la defensa nacional de varios países. Como arma de destrucción masiva, las armas láser, con sus ventajas únicas, se han convertido en el principal medio de interceptación de los sistemas anti-UAV, y su aplicación ha pasado de la etapa de demostración técnica a la etapa de aplicación práctica.

Sin embargo, la rápida iteración de la tecnología UAV también ha traído nuevos desafíos, ya que la dificultad de defensa de nuevos tipos de objetivos como los UAV FPV (visión en primera persona) y los UAV de fibra óptica ha aumentado significativamente. Para hacer frente a la evolución de las amenazas y los estilos de combate de los UAV, es urgente realizar un análisis en profundidad de las características de los objetivos de los UAV y desarrollar sistemas láser anti-UAV adecuados para diferentes tipos de objetivos, escenarios de combate y modos de ataque, a fin de proporcionar una orientación positiva para el desarrollo y diseño de equipos. Centrándose en la aplicación de armas láser en el campo de los anti-UAV, este artículo primero clasifica la base técnica y la historia del desarrollo de las armas láser, analiza los requisitos técnicos de los láser anti-UAV y la composición de los sistemas láser anti-UAV en combinación con las características del objetivo de los UAV, analiza sus ventajas de aplicación y, finalmente, espera la tendencia de desarrollo futura, proporcionando referencias para investigaciones relacionadas.

2 Mecanismo operativo y estado de desarrollo de las armas láser

2.1 Mecanismo operativo de las armas láser

El principio de daño central de las armas láser es utilizar rayos láser de alta energía para irradiar la superficie del objetivo, desencadenando reacciones físicas y químicas complejas, que provocan cambios como aumento de temperatura, ablación y degradación del estado estructural y las propiedades materiales del objetivo, lo que en última instancia conduce a la falla de los componentes electrónicos o daños estructurales. Su núcleo técnico incluye tres vínculos clave: generación de láser, amplificación de energía y enfoque preciso.

Clasificadas por nivel de potencia, las armas láser se pueden dividir en dos categorías: de baja potencia y de alta potencia. Las armas láser de baja potencia tienen como objetivo principal bloquear y deslumbrar componentes clave del objetivo, y actualmente han sido equipadas en tropas. Las armas láser de alta potencia, por otro lado, apuntan a atravesar la estructura del objetivo y lograr daños destructivos. Su tecnología se ha vuelto cada vez más madura y desempeñarán un papel clave en la guerra moderna y los conflictos locales en el futuro. Clasificados según la plataforma de transporte, los sistemas de armas láser se pueden dividir en tipos a bordo de barcos, montados en vehículos, aéreos, terrestres y espaciales, adaptándose a las necesidades de los diferentes escenarios de combate.

2.2 Estado de desarrollo de las armas láser

La investigación sobre armas láser comenzó en los años 1960. Tan pronto como surgió la tecnología láser, sus ventajas únicas de alta direccionalidad, alta densidad de energía y propagación a la velocidad de la luz atrajeron rápidamente gran atención en el campo militar. Potencias militares como Estados Unidos y la Unión Soviética tomaron la iniciativa en el lanzamiento de programas de investigación relevantes, centrándose inicialmente en las pruebas y la verificación técnica de armas láser de baja potencia.

Desde la década de 1970 hasta la de 1980, la investigación sobre armas láser entró en una etapa de exploración técnica en profundidad. A través de proyectos clave como la 'Instalación de prueba de sistemas láser de alta energía (HELSTF)' y el 'Laboratorio de láser aerotransportado (ALL)', los Estados Unidos y la Unión Soviética verificaron sistemáticamente la viabilidad técnica y las características de propagación atmosférica de las armas láser. A mediados y finales de la década de 1980, el foco de la investigación se desplazó gradualmente hacia el desarrollo de armas láser de potencia media. Entre ellos, el proyecto estadounidense 'Laboratorio de Láser Aerotransportado (ALL)' verificó con éxito el potencial de adaptación de las armas láser en plataformas aéreas mediante múltiples pruebas aéreas.

En la década de 1990, las armas láser de alta energía se convirtieron en la principal dirección de investigación. El proyecto estadounidense 'Láser táctico de alta energía (THEL)' completó con éxito las pruebas de interceptación de cohetes, lo que confirmó por primera vez el potencial de aplicación práctica de las armas láser. Aunque el poder de las armas láser en esta etapa todavía era limitado, una serie de pruebas sentaron una base sólida para el desarrollo de armas láser de alta energía en el siglo XXI y promovieron su transición del laboratorio a las aplicaciones en el campo de batalla.

Desde el siglo XXI, con los grandes avances en la tecnología láser de alta energía, las armas láser aerotransportadas han entrado en un período de rápido desarrollo. Varios países han logrado una serie de resultados importantes en miniaturización de equipos, adaptabilidad de plataformas y aplicaciones prácticas. En 2002, la Agencia de Defensa de Misiles de Estados Unidos (MDA) lanzó el proyecto 'Láser aerotransportado (ABL)', que integra un láser de clase megavatio en la plataforma de un avión Boeing 747, con el objetivo de lograr la interceptación de misiles balísticos en la fase de impulso. Aunque el proyecto ABL finalizó en 2011 debido a su alta complejidad técnica y sobrecostos, la experiencia acumulada en la adaptación de plataformas aéreas ha proporcionado un valioso apoyo para investigaciones posteriores.

En la actualidad, muchos países alrededor del mundo han logrado un despliegue práctico o avances tecnológicos clave en armas láser: el sistema de armas láser 'Peresvet' de Rusia, divulgado públicamente, ha completado su despliegue práctico, realizando principalmente las tareas de vehículos aéreos no tripulados y de interceptación de misiles; El sistema de defensa láser de alta energía 'Iron Beam' desarrollado por Israel puede interceptar eficazmente cohetes, proyectiles de artillería y vehículos aéreos no tripulados; La 'Estación de armas láser de alta energía (HELWS)' desarrollada por Rheinmetall de Alemania tiene una potencia de 50 kilovatios y se ha verificado mediante pruebas que tiene capacidades confiables de interceptación de misiles y vehículos aéreos no tripulados. Además, países como Francia, Japón e India también están explorando activamente el campo de las armas láser aerotransportadas.

China ha logrado resultados notables en la investigación de armas láser aerotransportadas en los últimos años. Instituciones de investigación científica como la Academia de Ingeniería Física de China, el Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghai de la Academia de Ciencias de China y la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa han desarrollado con éxito una variedad de láseres de fibra y estado sólido de alta potencia y han logrado avances en tecnologías clave como la combinación de haces múltiples y la óptica adaptativa. China Electronics Technology Group y China North Industries Group han logrado resultados sobresalientes en la integración de sistemas y verificación de pruebas. A través de múltiples pruebas terrestres y aéreas, han verificado plenamente la capacidad práctica de las armas láser para interceptar vehículos aéreos no tripulados y misiles. China ha incluido armas láser de alta energía y tecnología de portadores como direcciones clave de desarrollo y promueve activamente el desarrollo integrado de tecnologías militares y civiles. Equipos como el sistema de defensa aérea láser 'Low Altitude Guardian' y el arma láser 'Silent Hunter' se han exhibido públicamente en exposiciones de defensa nacionales e internacionales, lo que demuestra la fortaleza técnica de China en este campo.