Lézerfegyverek alkalmazási kutatása az UAV elleni küzdelem területén

Az irányított energiájú fegyverek alapfelszereltségeként a lézerfegyver-rendszerek nagy energiájú lézersugarak kibocsátásával érnek el precíz sebzést, amelyek folyamatosan hatnak a célfelületre, és kihasználják a fizikai hatásokat, például ablációt és sugárzást. Hatékonyan hajthatnak végre harci feladatokat, beleértve a ballisztikus rakéták elfogását, a levegő-levegő/föld-levegő rakétavédelmet és a földi célok elleni precíziós csapásokat. A hagyományos kinetikus energiájú fegyverekhez képest a lézerfegyverek generációs előnyre tettek szert, amelyet nagy sebzési pontosság, gyors reagálás és kiváló műveleti költséghatékonyság jellemez, így a haditechnika globális fejlesztésének egyik fő irányvonalává vált.

Ugyanakkor az UAV (unmanned Aerial Vehicle) technológia gyors fejlődése és népszerűsítése lehetővé tette, hogy olyan fontos szerepet töltsön be különböző területeken, mint a katonai felderítés, a harctéri megfigyelés, a precíziós csapások, a polgári logisztika és a földrajzi felmérés. Ez azonban egyre hangsúlyosabb UAV-fenyegetésekre is adott okot. Jelenleg a világ több mint 100 országa rendelkezik katonai UAV-kkal, amelyek között a kis kereskedelmi UAV-k könnyen átalakíthatók olcsó halálos fegyverplatformokká. Az UAV-ok aszimmetrikus harci hatékonysága teljes mértékben bebizonyosodott olyan regionális hotspotokban, mint a hegyi-karabahi és az orosz-ukrán konfliktus. Különösen riasztó az UAV raj harci mód megjelenése. A 2022-es hegyi-karabahi konfliktusban 50 öngyilkos UAV által végrehajtott fürttámadás közvetlenül feltárta a hagyományos légvédelmi rendszerek költséghatékonysági egyensúlyhiányának dilemmáját, amikor az ilyen alacsony költségű, telített támadásokra reagálnak. Ennek fényében az UAV-ellenes technológia a kutatás fókuszává vált a különböző országok honvédelmi területén. Hard-kill fegyverként a lézerfegyverek egyedülálló előnyeikkel az UAV-elhárító rendszerek alapvető lehallgatási eszközeivé váltak, és alkalmazásuk a technikai bemutató szakaszból a gyakorlati alkalmazási szakaszba került.

Az UAV technológia gyors iterációja azonban új kihívásokat is hozott, mivel az új típusú célpontok, például az FPV (First-Person View) UAV-k és az optikai szálas UAV-k védekezési nehézsége jelentősen megnőtt. A fejlődő UAV-fenyegetésekkel és harci stílusokkal való megbirkózás érdekében sürgősen el kell végezni az UAV-célpontok jellemzőinek mélyreható elemzését, és a különböző céltípusokhoz, harci forgatókönyvekhez és támadási módokhoz megfelelő lézeres UAV-rendszereket kell kifejleszteni, hogy pozitív útmutatást adhassanak a berendezések fejlesztéséhez és tervezéséhez. A lézerfegyverek anti-UAV területén való alkalmazására fókuszálva ez a cikk először a lézerfegyverek műszaki megalapozását és fejlesztési történetét veszi sorra, tárgyalja a lézeres anti-UAV műszaki követelményeit és a lézeres anti-UAV rendszerek összetételét az UAV célpontjellemzőivel kombinálva, elemzi alkalmazásuk előnyeit, végül pedig várakozással tekint a jövőbeli fejlesztési trendek elé, referenciákat adva a kapcsolódó kutatásokhoz.

2 A lézerfegyverek működési mechanizmusa és fejlesztési állapota

2.1 A lézerfegyverek működési mechanizmusa

A lézerfegyverek alapvető sebzési elve az, hogy nagy energiájú lézersugarat használnak a célfelület besugárzására, összetett fizikai és kémiai reakciókat indítva el, amelyek olyan változásokat idéznek elő, mint például a hőmérséklet emelkedése, abláció és a cél szerkezeti állapotának és anyagi tulajdonságainak károsodása, ami végső soron az elektronikai alkatrészek meghibásodásához vagy szerkezeti károsodáshoz vezet. Technikai magja három kulcsfontosságú elemet foglal magában: lézergenerálást, energiaerősítést és precíz fókuszálást.

A teljesítményszint szerint osztályozva a lézerfegyverek két kategóriába sorolhatók: kis teljesítményű és nagy teljesítményű. Az alacsony teljesítményű lézerfegyverek főként a célpont kulcsfontosságú alkatrészeinek megzavarását és elkápráztatását célozzák, és jelenleg csapatokban vannak felszerelve. A nagy teljesítményű lézerfegyverek ezzel szemben arra irányulnak, hogy áttörjék a célszerkezetet és pusztító sebzést érjenek el. Technológiájuk egyre érettebbé vált, és a jövőben kulcsszerepet fognak játszani a modern hadviselésben és a helyi konfliktusokban. A szállítóplatform szerint osztályozva a lézerfegyver-rendszerek tovább oszthatók hajóra szerelt, járműre szerelt, légi, földi és űralapú típusokra, a különböző harci forgatókönyvek igényeihez igazodva.

2.2 A lézerfegyverek fejlesztési állapota

A lézerfegyverek kutatása az 1960-as években kezdődött. Amint a lézertechnológia megjelent, egyedülálló előnyei, a nagy irányultság, a nagy energiasűrűség és a fénysebességű terjedés gyorsan felkeltették a figyelmet a katonai területen. Az olyan katonai hatalmak, mint az Egyesült Államok és a Szovjetunió, átvették a vezetést a vonatkozó kutatási programok elindításában, kezdetben a kis teljesítményű lézerfegyverek tesztelésére és műszaki ellenőrzésére összpontosítva.

Az 1970-es évektől az 1980-as évekig a lézerfegyverekkel kapcsolatos kutatás a mélyreható műszaki feltárás szakaszába lépett. Az Egyesült Államok és a Szovjetunió olyan kulcsfontosságú projekteken keresztül, mint a 'High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)' és az 'Airborne Laser Laboratory (ALL)', az Egyesült Államok és a Szovjetunió szisztematikusan ellenőrizte a lézerfegyverek műszaki megvalósíthatóságát és légköri terjedési jellemzőit. Az 1980-as évek közepén-végén a kutatás fókusza fokozatosan a közepes teljesítményű lézerfegyverek fejlesztésére helyeződött át. Közülük az amerikai 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' projekt több légi teszten keresztül sikeresen igazolta a lézerfegyverek adaptációs potenciálját légi alapú platformokon.

Az 1990-es években a nagy energiájú lézerfegyverek váltak a kutatás fő irányává. Az amerikai 'Tactical High Energy Laser (THEL)' projekt sikeresen befejezte a rakétaelfogási teszteket, amelyek először erősítették meg a lézerfegyverek gyakorlati alkalmazási lehetőségeit. Bár a lézerfegyverek ereje ebben a szakaszban még korlátozott volt, számos teszt szilárd alapot teremtett a 21. századi nagy energiájú lézerfegyverek kifejlesztéséhez, és elősegítette a laboratóriumból a harctéri alkalmazásokba való áttérést.

A 21. század óta, a nagy energiájú lézertechnológia áttörő fejlődésével a légi lézerfegyverek a gyors fejlődés időszakába léptek. Különböző országok számos fontos eredményt értek el a berendezések miniatürizálása, a platformok adaptálhatósága és gyakorlati alkalmazása terén. 2002-ben az Egyesült Államok Rakétavédelmi Ügynöksége (MDA) elindította az 'Airborne Laser (ABL)' projektet, megawatt-osztályú lézert integrálva egy Boeing 747-es repülőgép-platformba, célja a ballisztikus rakéták elfogása a gyorsító fázisban. Bár az ABL projekt 2011-ben a nagy műszaki bonyolultság és a költségtúllépések miatt leállt, az általa felhalmozott levegő alapú platform adaptációs tapasztalatok értékes támogatást nyújtottak a későbbi kutatásokhoz.

Jelenleg a világ számos országa ért el gyakorlati telepítést vagy kulcsfontosságú technológiai áttörést a lézerfegyverek terén: Oroszország nyilvánosan nyilvánosságra hozott 'Pereszvet' lézerfegyver-rendszere befejezte a gyakorlati telepítést, főként az UAV és a rakétaelfogás feladatait vállalva; Izrael kifejlesztett 'Iron Beam' nagy energiájú lézeres védelmi rendszere hatékonyan képes elkapni rakétákat, tüzérségi lövedékeket és UAV-kat; A német Rheinmetall által kifejlesztett 'High Energy Laser Weapon Station (HELWS)' 50 kilowatt teljesítményű, és tesztek során igazolták, hogy megbízható UAV és rakétaelfogó képességei vannak. Emellett olyan országok, mint Franciaország, Japán és India is aktívan kutatják a légi lézerfegyverek területét.

Kína figyelemre méltó eredményeket ért el a légi lézerfegyverek kutatásában az elmúlt években. A tudományos kutatóintézetek, mint például a Kínai Műszaki Fizikai Akadémia, a Kínai Tudományos Akadémia Sanghaji Optikai és Finommechanikai Intézete és a Nemzeti Védelmi Műszaki Egyetem sikeresen fejlesztettek ki nagy teljesítményű szilárdtestlézereket és szálas lézereket, és áttörést értek el olyan kulcsfontosságú technológiák terén, mint a többsugaras kombináció és az adaptív optika. A China Electronics Technology Group és a China North Industries Group kiemelkedő eredményeket ért el a rendszerintegráció és a tesztellenőrzés terén. Számos földi és légi teszten keresztül teljes mértékben igazolták a lézerfegyverek gyakorlati képességét az UAV-k és rakéták elfogására. Kína kiemelt fejlesztési irányok közé sorolta a nagy energiájú lézerfegyvereket és a hordozótechnológiát, és aktívan támogatja a katonai és polgári technológiák integrált fejlesztését. Az olyan berendezések, mint a 'Low Altitude Guardian' lézeres légvédelmi rendszer és a 'Silent Hunter' lézerfegyver nyilvánosan bemutatásra kerültek hazai és nemzetközi védelmi kiállításokon, demonstrálva Kína technikai erejét ezen a téren.