Laserrelvade rakendusuuringud UAV-vastase võitluse valdkonnas

Suunatud energiaga relvade põhivarustusena saavutavad laserrelvade süsteemid täpseid kahjustusi suure energiaga laserkiirte kiirgamise kaudu, mis toimivad pidevalt sihtmärgi pinnal ja võimendades füüsilisi mõjusid, nagu ablatsioon ja kiirgus. Nad suudavad tõhusalt täita lahinguülesandeid, sealhulgas ballistiliste rakettide pealtkuulamist, õhk-õhk/maa-õhk raketitõrjet ja täppislööke maapealsete sihtmärkide vastu. Võrreldes traditsiooniliste kineetilise energia relvadega on laserrelvad saavutanud põlvkondade kaupa eelise, mida iseloomustavad suur kahjustuste täpsus, kiire reageerimine ja suurepärane operatiivne kuluefektiivsus, mis teeb neist sõjatehnoloogia ülemaailmse arengu üheks põhisuunaks.

Samal ajal on UAV (Unmanned Aerial Vehicle) tehnoloogia kiire areng ja populariseerimine võimaldanud sellel mängida olulist rolli erinevates valdkondades nagu sõjaline luure, lahinguvälja seire, täppislöögid, tsiviillogistika ja geograafiline mõõdistamine. See on aga tekitanud ka üha suuremaid mehitamata õhusõidukite ohte. Praegu on enam kui 100 riiki üle maailma varustanud sõjalisi UAV-sid, mille hulgas on väikeseid kaubanduslikke UAV-sid võimalik hõlpsasti muuta odavateks surmavateks relvaplatvormideks. UAV-de asümmeetriline lahingutõhusus on täielikult demonstreeritud sellistes piirkondlikes levialades nagu Mägi-Karabahhi konflikt ja Venemaa-Ukraina konflikt. Eriti murettekitav on UAV-i sülemlahingurežiimi ilmumine. 2022. aasta Mägi-Karabahhi konfliktis toimunud 50 enesetapu UAV-i kobarrünnak paljastas otseselt traditsiooniliste õhutõrjesüsteemide kulutõhususe tasakaalustamatuse dilemma sellistele odavatele küllastunud rünnakutele reageerimisel. Selle taustal on UAV-vastasest tehnoloogiast saanud erinevate riikide riigikaitsevaldkonna uurimistöö fookus. Hariliku taparelvana on laserrelvad oma ainulaadsete eelistega muutunud UAV-vastaste süsteemide peamisteks pealtkuulamisvahenditeks ja nende rakendamine on liikunud tehnilise demonstratsiooni etapist praktilise rakendamise etappi.

UAV-tehnoloogia kiire iteratsioon on aga toonud kaasa ka uusi väljakutseid, kuna uut tüüpi sihtmärkide, nagu FPV (First-Person View) UAV-de ja optiliste kiududega UAV-de kaitseraskus on oluliselt suurenenud. UAV-ohtude ja võitlusstiilide arenemiseks tuleb kiiresti läbi viia UAV-i sihtmärkide omaduste põhjalik analüüs ning töötada välja erinevatele sihtmärkidele, lahingustsenaariumitele ja ründeviisidele sobivad laservastased UAV-süsteemid, et anda positiivseid juhiseid seadmete arendamiseks ja disainimiseks. Keskendudes laserrelvade kasutamisele anti-UAV valdkonnas, käsitletakse käesolevas artiklis esmalt laserrelvade tehnilist alust ja arengulugu, käsitletakse laser-UAV-i tehnilisi nõudeid ja laser-UAV-vastaste süsteemide koostist koos UAV-sihtmärkide omadustega, analüüsitakse nende kasutamise eeliseid ja lõpuks vaadatakse huviga edasist arengutrendi, pakkudes viiteid vastavate uuringute jaoks.

2 Laserrelvade töömehhanism ja arendusstaatus

2.1 Laserrelvade töömehhanism

Laserrelvade kahjustuste põhiprintsiip on suure energiaga laserkiirte kasutamine sihtmärgi pinna kiiritamiseks, käivitades keerulisi füüsikalisi ja keemilisi reaktsioone, mis põhjustavad muutusi, nagu temperatuuri tõus, ablatsioon ja sihtmärgi struktuurse seisundi ja materjali omaduste lagunemine, mis lõpuks põhjustab elektrooniliste komponentide rikke või struktuurikahjustusi. Selle tehniline tuum sisaldab kolme peamist lüli: lasergenereerimine, energia võimendamine ja täpne teravustamine.

Võimsuse taseme järgi klassifitseeritud laserrelvad võib jagada kahte kategooriasse: väikese võimsusega ja suure võimsusega. Madala võimsusega laserrelvade eesmärk on peamiselt sihtmärgi põhikomponentide segamine ja pimestamine ning praegu on need varustatud vägedega. Suure võimsusega laserrelvad aga sihivad sihtstruktuurist läbi murda ja hävitavat kahju saavutada. Nende tehnoloogia on muutunud üha küpsemaks ning neil on tulevikus võtmeroll kaasaegses sõjapidamises ja kohalikes konfliktides. Kandeplatvormi järgi klassifitseeritud laserrelvade süsteeme saab jaotada edasi laevadel, sõidukitele paigaldatavateks, õhus asuvateks, maapealseteks ja kosmosetüüpideks, kohandades neid erinevate lahingustsenaariumide vajadustega.

2.2 Laserrelvade arengustaatus

Laserrelvade uurimine algas 1960. aastatel. Niipea kui lasertehnoloogia esile kerkis, äratasid selle ainulaadsed eelised – kõrge suundumus, kõrge energiatihedus ja valguse kiirusega levimine – sõjalises valdkonnas kiiresti suurt tähelepanu. Sõjalised riigid, nagu USA ja Nõukogude Liit, asusid juhtrolli asjakohaste uurimisprogrammide käivitamisel, keskendudes esialgu väikese võimsusega laserrelvade katsetamisele ja tehnilisele kontrollimisele.

Alates 1970. aastatest kuni 1980. aastateni jõudis laserrelvade uurimine põhjaliku tehnilise uurimise etappi. Ameerika Ühendriigid ja Nõukogude Liit kontrollisid süstemaatiliselt laserrelvade tehnilist teostatavust ja atmosfääris levimise omadusi selliste võtmeprojektide kaudu nagu 'High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)' ja 'Airborne Laser Laboratory (ALL)'. 1980. aastate keskpaigas ja lõpus nihkus uurimistöö järk-järgult keskmise võimsusega laserrelvade arendamisele. Nende hulgas kontrollis USA projekt 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' edukalt laserrelvade kohanemispotentsiaali õhupõhistel platvormidel mitmete õhutestide abil.

1990. aastatel said suure energiatarbega laserrelvad uurimistöö põhisuunaks. USA projekt 'Tactical High Energy Laser (THEL)' lõpetas edukalt rakettide pealtkuulamise katsed, mis kinnitasid esmalt laserrelvade praktilist rakenduspotentsiaali. Kuigi laserrelvade võimsus selles etapis oli veel piiratud, panid mitmed katsed tugeva aluse suure energiatarbega laserrelvade väljatöötamisele 21. sajandil ja soodustasid nende üleminekut laborist lahinguvälja rakendustele.

Alates 21. sajandist, koos läbimurdelise eduga suure energiatarbega lasertehnoloogias, on õhulaserrelvad jõudnud kiire arengu perioodi. Erinevad riigid on saavutanud mitmeid olulisi tulemusi seadmete miniaturiseerimise, platvormi kohandatavuse ja praktilise rakendamise vallas. 2002. aastal käivitas USA raketitõrjeagentuur (MDA) projekti 'Airborne Laser (ABL)', integreerides megavatt-klassi laseri Boeing 747 lennukiplatvormile, eesmärgiga saavutada ballistiliste rakettide pealtkuulamine võimendusfaasis. Kuigi ABL-projekt lõpetati 2011. aastal suure tehnilise keerukuse ja kulude ületamise tõttu, on selle kaudu kogutud õhupõhise platvormi kohandamise kogemus pakkunud väärtuslikku tuge edasisteks uuringuteks.

Praeguseks on paljud riigid üle maailma saavutanud laserrelvade praktilise kasutuselevõtu või olulisi tehnoloogilisi läbimurdeid: Venemaa avalikult avalikustatud 'Peresvet' laserrelvade süsteem on lõpetanud praktilise kasutuselevõtu, täites peamiselt UAV ja rakettide pealtkuulamise ülesandeid; Iisraeli välja töötatud 'Iron Beam' suure energiaga laserkaitsesüsteem suudab tõhusalt kinni pidada rakette, suurtükimürske ja mehitamata õhusõidukeid; Saksamaa Rheinmetalli välja töötatud 'High Energy Laser Weapon Station (HELWS)' võimsus on 50 kilovatti ning katsetega on tõestatud, et sellel on usaldusväärne UAV ja rakettide pealtkuulamise võime. Lisaks uurivad sellised riigid nagu Prantsusmaa, Jaapan ja India aktiivselt ka õhudessantrelvade valdkonda.

Hiina on viimastel aastatel saavutanud märkimisväärseid tulemusi õhus lendavate laserrelvade uurimisel. Teaduslikud uurimisasutused, nagu Hiina Tehnikafüüsika Akadeemia, Hiina Teaduste Akadeemia Shanghai Optika ja Peenmehaanika Instituut ja Riiklik Kaitsetehnoloogia Ülikool, on edukalt välja töötanud mitmesuguseid suure võimsusega tahkislasereid ja kiudlasereid ning teinud läbimurdeid võtmetehnoloogiates, nagu mitmekiireline kombinatsioon ja adaptiivne optika. China Electronics Technology Group ja China North Industries Group on saavutanud suurepäraseid tulemusi süsteemi integreerimisel ja testimise kontrollimisel. Mitmete maapealsete ja õhukatsetuste abil on nad täielikult kontrollinud laserrelvade praktilist võimet UAV-de ja rakettide pealtkuulamisel. Hiina on nimetanud suure energiatarbega laserrelvad ja kandetehnoloogia peamiste arengusuundadena ning edendab aktiivselt sõjaliste ja tsiviiltehnoloogiate integreeritud arendamist. Selliseid seadmeid nagu 'Low Altitude Guardian' laserõhutõrjesüsteem ja 'Silent Hunter' laserrelv on avalikult eksponeeritud kodumaistel ja rahvusvahelistel kaitsenäitustel, demonstreerides Hiina tehnilist tugevust selles valdkonnas.