Istraživanje primjene laserskog oružja u području protuUAV

Kao temeljna oprema usmjerenog energetskog oružja, sustavi laserskog oružja postižu precizno oštećenje emitiranjem visokoenergetskih laserskih zraka koje kontinuirano djeluju na površinu mete i iskorištavanjem fizičkih učinaka kao što su ablacija i zračenje. Mogu učinkovito obavljati borbene zadaće uključujući presretanje balističkih projektila, obranu od projektila zrak-zrak/zemlja-zrak i precizne napade na ciljeve na zemlji. U usporedbi s tradicionalnim oružjem kinetičke energije, lasersko oružje steklo je generacijsku prednost koju karakterizira visoka preciznost oštećenja, brzi odgovor i izvrsna operativna isplativost, što ga čini jednim od temeljnih pravaca u globalnom razvoju vojne tehnologije.

U isto vrijeme, brzi razvoj i popularizacija tehnologije UAV (Bespilotne letjelice) omogućili su joj da igra važnu ulogu u raznim područjima kao što su vojno izviđanje, nadzor bojnog polja, precizni udari, civilna logistika i zemljopisna izmjera. Međutim, to je također dovelo do sve izraženijih prijetnji bespilotnim letjelicama. Trenutno više od 100 zemalja diljem svijeta ima opremljene vojne bespilotne letjelice, među kojima se male komercijalne bespilotne letjelice mogu lako modificirati u jeftine platforme za smrtonosno oružje. Asimetrična borbena učinkovitost bespilotnih letjelica u potpunosti se pokazala u regionalnim žarištima kao što su sukob u Nagorno-Karabahu i sukob između Rusije i Ukrajine. Posebno je alarmantna pojava borbenog načina roja UAV-a. Grupni napad 50 samoubilačkih bespilotnih letjelica u sukobu u Nagorno-Karabahu 2022. izravno je razotkrio dilemu neravnoteže isplativosti tradicionalnih sustava protuzračne obrane kada se odgovara na tako jeftine zasićene napade. U tom kontekstu, anti-UAV tehnologija postala je fokus istraživanja u polju nacionalne obrane raznih zemalja. Kao teško ubojito oružje, lasersko oružje, sa svojim jedinstvenim prednostima, postalo je temeljno sredstvo presretanja protuUAV sustava, a njihova primjena prešla je iz faze tehničke demonstracije u fazu praktične primjene.

Međutim, brza iteracija UAV tehnologije također je donijela nove izazove, budući da su poteškoće obrane novih vrsta meta kao što su FPV (First-Person View) UAV-i i UAV-ovi s optičkim vlaknima značajno porasle. Kako bi se nosili s razvojem UAV prijetnji i stilova borbe, hitno je provesti dubinsku analizu karakteristika UAV ciljeva i razviti laserske protuUAV sustave prikladne za različite vrste ciljeva, borbene scenarije i načine napada, kako bi se pružile pozitivne smjernice za razvoj i dizajn opreme. Fokusirajući se na primjenu laserskog oružja u području protuUAV, ovaj rad najprije razvrstava tehničke temelje i povijest razvoja laserskog oružja, raspravlja o tehničkim zahtjevima laserskog protuUAV sustava i sastavu laserskih protuUAV sustava u kombinaciji s karakteristikama mete UAV, analizira prednosti njihove primjene i na kraju gleda naprijed prema budućem trendu razvoja, pružajući reference za povezana istraživanja.

2 Operativni mehanizam i status razvoja laserskog oružja

2.1 Radni mehanizam laserskog oružja

Temeljni princip oštećenja laserskog oružja je korištenje visokoenergetskih laserskih zraka za ozračivanje površine mete, pokrećući složene fizikalne i kemijske reakcije, koje uzrokuju promjene kao što su porast temperature, ablacija i kvar u strukturnom stanju mete i svojstvima materijala, što u konačnici dovodi do kvara elektroničkih komponenti ili strukturalnog oštećenja. Njegova tehnička jezgra uključuje tri ključne karike: lasersko generiranje, pojačanje energije i precizno fokusiranje.

Klasificirano prema razini snage, lasersko oružje može se podijeliti u dvije kategorije: male snage i velike snage. Lasersko oružje male snage uglavnom ima za cilj ometanje i zasljepljivanje ključnih komponenti mete, a trenutno je opremljeno u vojnim jedinicama. Lasersko oružje velike snage, s druge strane, cilja kako bi probilo ciljnu strukturu i postiglo razornu štetu. Njihova tehnologija postaje sve zrelija i oni će igrati ključnu ulogu u modernom ratovanju i lokalnim sukobima u budućnosti. Klasificirani prema platformi za nošenje, laserski oružani sustavi mogu se dalje podijeliti na vrste brodskih, montiranih na vozila, zračne, zemaljske i svemirske, prilagođavajući se potrebama različitih borbenih scenarija.

2.2 Status razvoja laserskog oružja

Istraživanje laserskog oružja počelo je 1960-ih. Čim se pojavila laserska tehnologija, njene jedinstvene prednosti visoke usmjerenosti, visoke gustoće energije i širenja brzine svjetlosti brzo su privukle veliku pozornost u vojnom polju. Vojne sile poput Sjedinjenih Američkih Država i Sovjetskog Saveza preuzele su vodstvo u pokretanju relevantnih istraživačkih programa, u početku usredotočujući se na testiranje i tehničku provjeru laserskog oružja male snage.

Od 1970-ih do 1980-ih, istraživanje laserskog oružja ušlo je u fazu dubinskog tehničkog istraživanja. Putem ključnih projekata kao što su 'High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)' i 'Airborne Laser Laboratory (ALL)', Sjedinjene Države i Sovjetski Savez sustavno su provjeravali tehničku izvedivost i karakteristike širenja laserskog oružja u atmosferi. Sredinom do kasnih 1980-ih, fokus istraživanja postupno se pomaknuo na razvoj laserskog oružja srednje snage. Među njima, američki projekt 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' uspješno je potvrdio potencijal prilagodbe laserskog oružja na zračnim platformama kroz više testova iz zraka.

U 1990-ima visokoenergetsko lasersko oružje postalo je glavni smjer istraživanja. Američki projekt 'Tactical High Energy Laser (THEL)' uspješno je dovršio testove presretanja raketa, čime je prvi potvrđen potencijal praktične primjene laserskog oružja. Iako je moć laserskog oružja u ovoj fazi još uvijek bila ograničena, niz testova postavio je čvrste temelje za razvoj visokoenergetskog laserskog oružja u 21. stoljeću i promicao njihov prijelaz iz laboratorija u primjene na bojnom polju.

Od 21. stoljeća, s revolucionarnim napretkom u visokoenergetskoj laserskoj tehnologiji, zračno lasersko oružje ušlo je u razdoblje brzog razvoja. Razne zemlje postigle su niz važnih rezultata u minijaturizaciji opreme, prilagodljivosti platformi i praktičnoj primjeni. Godine 2002. Agencija za raketnu obranu SAD-a (MDA) pokrenula je projekt 'Airborne Laser (ABL)', integrirajući laser megavatne klase na platformu zrakoplova Boeing 747, s ciljem postizanja presretanja balističkih projektila u fazi pojačanja. Iako je projekt ABL prekinut 2011. zbog visoke tehničke složenosti i prekoračenja troškova, iskustvo prilagodbe zračne platforme prikupljeno njime pružilo je dragocjenu podršku kasnijim istraživanjima.

Trenutačno su mnoge zemlje diljem svijeta postigle praktičnu primjenu ili ključne tehnološke pomake u laserskom oružju: ruski javno objavljeni laserski oružani sustav 'Peresvet' dovršio je praktičnu primjenu, uglavnom obavljajući zadatke bespilotnih letjelica i presretanja projektila; Izraelski visokoenergetski laserski obrambeni sustav 'Željezna zraka' može učinkovito presresti rakete, topničke granate i UAV-ove; 'High Energy Laser Weapon Station (HELWS)' koju je razvio njemački Rheinmetall ima snagu od 50 kilovata, a testiranjem je potvrđeno da ima pouzdane sposobnosti presretanja UAV-a i projektila. Osim toga, zemlje poput Francuske, Japana i Indije također aktivno istražuju polje laserskog oružja u zraku.

Kina je posljednjih godina postigla izvanredne rezultate u istraživanju laserskog oružja u zraku. Znanstveno-istraživačke institucije kao što su Kineska akademija inženjerske fizike, Šangajski institut za optiku i finu mehaniku Kineske akademije znanosti i Nacionalno sveučilište za obrambenu tehnologiju uspješno su razvile razne čvrste lasere velike snage i vlaknaste lasere te napravile napredak u ključnim tehnologijama kao što su kombinacija više zraka i adaptivna optika. China Electronics Technology Group i China North Industries Group postigle su izvanredne rezultate u integraciji sustava i provjeri testova. Kroz više zemaljskih i zračnih testova, u potpunosti su potvrdili praktičnu sposobnost laserskog oružja u presretanju bespilotnih letjelica i projektila. Kina je kao ključne smjerove razvoja navela visokoenergetsko lasersko oružje i tehnologiju nosača te aktivno promiče integrirani razvoj vojnih i civilnih tehnologija. Oprema poput laserskog protuzračnog obrambenog sustava 'Low Altitude Guardian' i laserskog oružja 'Silent Hunter' javno je prikazana na domaćim i međunarodnim obrambenim izložbama, demonstrirajući tehničku snagu Kine na ovom polju.