Ricerca applicativa delle armi laser nel campo dell'anti-UAV

Essendo l'equipaggiamento principale delle armi a energia diretta, i sistemi di armi laser ottengono danni precisi attraverso l'emissione di raggi laser ad alta energia che agiscono continuamente sulla superficie del bersaglio e sfruttano effetti fisici come l'ablazione e le radiazioni. Possono eseguire efficacemente compiti di combattimento tra cui l'intercettazione di missili balistici, la difesa missilistica aria-aria/terra-aria e attacchi di precisione contro bersagli terrestri. Rispetto alle tradizionali armi a energia cinetica, le armi laser hanno acquisito un vantaggio generazionale caratterizzato da elevata precisione dei danni, risposta rapida ed eccellente rapporto costo-efficacia operativo, rendendole una delle direzioni principali nello sviluppo globale della tecnologia militare.

Allo stesso tempo, il rapido sviluppo e la diffusione della tecnologia UAV (Unmanned Aerial Vehicle) le hanno permesso di svolgere un ruolo importante in vari campi come la ricognizione militare, la sorveglianza del campo di battaglia, gli attacchi di precisione, la logistica civile e il rilevamento geografico. Tuttavia, ciò ha anche dato origine a minacce UAV sempre più importanti. Attualmente, più di 100 paesi in tutto il mondo hanno equipaggiato UAV militari, tra cui piccoli UAV commerciali che possono essere facilmente modificati in piattaforme di armi letali a basso costo. L’efficacia in combattimento asimmetrico degli UAV è stata pienamente dimostrata in hotspot regionali come il conflitto del Nagorno-Karabakh e il conflitto Russia-Ucraina. Particolarmente allarmante è l’emergere della modalità di combattimento a sciame di UAV. L’attacco a grappolo di 50 UAV suicidi nel conflitto del Nagorno-Karabakh del 2022 ha messo in luce direttamente il dilemma dello squilibrio costo-efficacia dei tradizionali sistemi di difesa aerea quando si risponde a tali attacchi saturi a basso costo. In questo contesto, la tecnologia anti-UAV è diventata un focus di ricerca nel campo della difesa nazionale di vari paesi. In quanto arma ad alto impatto, le armi laser, con i loro vantaggi unici, sono diventate i principali mezzi di intercettazione dei sistemi anti-UAV e la loro applicazione si è spostata dalla fase di dimostrazione tecnica alla fase di applicazione pratica.

Tuttavia, la rapida iterazione della tecnologia UAV ha portato anche nuove sfide, poiché la difficoltà di difesa di nuovi tipi di obiettivi come gli UAV FPV (First-Person View) e gli UAV in fibra ottica è aumentata in modo significativo. Per far fronte all’evoluzione delle minacce UAV e degli stili di combattimento, è urgente condurre un’analisi approfondita delle caratteristiche dei bersagli UAV e sviluppare sistemi laser anti-UAV adatti a diversi tipi di bersagli, scenari di combattimento e modalità di attacco, in modo da fornire una guida positiva per lo sviluppo e la progettazione delle apparecchiature. Concentrandosi sull'applicazione delle armi laser nel campo degli anti-UAV, questo documento analizza innanzitutto le basi tecniche e la storia dello sviluppo delle armi laser, discute i requisiti tecnici dell'anti-UAV laser e la composizione dei sistemi anti-UAV laser in combinazione con le caratteristiche del bersaglio UAV, analizza i vantaggi applicativi e infine guarda con interesse alla tendenza di sviluppo futura, fornendo riferimenti per la ricerca correlata.

2 Meccanismo operativo e stato di sviluppo delle armi laser

2.1 Meccanismo operativo delle armi laser

Il principio fondamentale del danno delle armi laser è quello di utilizzare raggi laser ad alta energia per irradiare la superficie del bersaglio, innescando complesse reazioni fisiche e chimiche, che causano cambiamenti come aumento della temperatura, ablazione e rottura dello stato strutturale del bersaglio e delle proprietà dei materiali, portando infine al guasto dei componenti elettronici o al danno strutturale. Il suo nucleo tecnico comprende tre collegamenti chiave: generazione laser, amplificazione dell'energia e messa a fuoco precisa.

Classificate in base al livello di potenza, le armi laser possono essere divise in due categorie: a bassa potenza e ad alta potenza. Le armi laser a bassa potenza mirano principalmente a bloccare e abbagliare i componenti chiave del bersaglio e sono attualmente equipaggiate nelle truppe. Le armi laser ad alta potenza, d'altra parte, mirano a sfondare la struttura del bersaglio e ottenere danni distruttivi. La loro tecnologia è diventata sempre più matura e in futuro giocheranno un ruolo chiave nella guerra moderna e nei conflitti locali. Classificati in base alla piattaforma di trasporto, i sistemi d'arma laser possono essere ulteriormente suddivisi in tipi navali, montati su veicoli, aerei, terrestri e spaziali, adattandosi alle esigenze di diversi scenari di combattimento.

2.2 Stato di sviluppo delle armi laser

La ricerca sulle armi laser iniziò negli anni '60. Non appena è emersa la tecnologia laser, i suoi vantaggi unici di alta direzionalità, alta densità di energia e propagazione alla velocità della luce hanno attirato rapidamente grande attenzione nel campo militare. Potenze militari come gli Stati Uniti e l’Unione Sovietica presero l’iniziativa di lanciare importanti programmi di ricerca, concentrandosi inizialmente sui test e sulla verifica tecnica delle armi laser a bassa potenza.

Dagli anni '70 agli anni '80, la ricerca sulle armi laser è entrata in una fase di approfondita esplorazione tecnica. Attraverso progetti chiave come l''High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)' e l''Airborne Laser Laboratory (ALL)', gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica verificarono sistematicamente la fattibilità tecnica e le caratteristiche di propagazione atmosferica delle armi laser. Tra la metà e la fine degli anni '80, l'attenzione della ricerca si spostò gradualmente sullo sviluppo di armi laser di media potenza. Tra questi, il progetto statunitense 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' ha verificato con successo il potenziale di adattamento delle armi laser su piattaforme aeree attraverso molteplici test aerei.

Negli anni ’90, le armi laser ad alta energia sono diventate la direzione principale della ricerca. Il progetto statunitense 'Tactical High Energy Laser (THEL)' ha completato con successo i test di intercettazione dei razzi, che per primi hanno confermato il potenziale di applicazione pratica delle armi laser. Sebbene la potenza delle armi laser in questa fase fosse ancora limitata, una serie di test ha gettato solide basi per lo sviluppo di armi laser ad alta energia nel 21° secolo e ha promosso la loro transizione dal laboratorio alle applicazioni sul campo di battaglia.

Dal 21° secolo, con i progressi rivoluzionari nella tecnologia laser ad alta energia, le armi laser aviotrasportate sono entrate in un periodo di rapido sviluppo. Vari paesi hanno ottenuto una serie di risultati importanti nella miniaturizzazione delle apparecchiature, nell’adattabilità delle piattaforme e nell’applicazione pratica. Nel 2002, la US Missile Defense Agency (MDA) ha lanciato il progetto 'Airborne Laser (ABL)', integrando un laser della classe megawatt su una piattaforma aerea Boeing 747, con l'obiettivo di ottenere l'intercettazione dei missili balistici nella fase di spinta. Sebbene il progetto ABL sia stato interrotto nel 2011 a causa dell’elevata complessità tecnica e del superamento dei costi, l’esperienza accumulata nell’adattamento della piattaforma aerea ha fornito un prezioso supporto per la ricerca successiva.

Allo stato attuale, molti paesi in tutto il mondo hanno raggiunto l’implementazione pratica o importanti scoperte tecnologiche nelle armi laser: il sistema d’arma laser russo ”Peresvet”, divulgato pubblicamente, ha completato l’implementazione pratica, svolgendo principalmente i compiti di UAV e intercettazione missilistica; Il sistema di difesa laser ad alta energia 'Iron Beam' sviluppato da Israele può intercettare efficacemente razzi, proiettili di artiglieria e UAV; la 'Stazione per armi laser ad alta energia (HELWS)' sviluppata dalla tedesca Rheinmetall ha una potenza di 50 kilowatt ed è stata verificata attraverso test per avere capacità affidabili di intercettazione missilistica e UAV. Inoltre, anche paesi come Francia, Giappone e India stanno esplorando attivamente il campo delle armi laser aviotrasportate.

Negli ultimi anni la Cina ha ottenuto risultati notevoli nella ricerca sulle armi laser aviotrasportate. Istituti di ricerca scientifica come l’Accademia Cinese di Ingegneria Fisica, l’Istituto di Ottica e Meccanica Fine di Shanghai dell’Accademia Cinese delle Scienze e l’Università Nazionale di Tecnologia della Difesa hanno sviluppato con successo una varietà di laser a stato solido e laser a fibra ad alta potenza e hanno fatto passi avanti in tecnologie chiave come la combinazione multi-raggio e l’ottica adattiva. China Electronics Technology Group e China North Industries Group hanno ottenuto risultati eccezionali nell'integrazione dei sistemi e nella verifica dei test. Attraverso molteplici test terrestri e aerei, hanno pienamente verificato la capacità pratica delle armi laser nell’intercettare UAV e missili. La Cina ha elencato le armi laser ad alta energia e la tecnologia di trasporto come direzioni chiave di sviluppo e promuove attivamente lo sviluppo integrato di tecnologie militari e civili. Attrezzature come il sistema di difesa aerea laser 'Low Altitude Guardian' e l'arma laser 'Silent Hunter' sono state esposte pubblicamente in mostre di difesa nazionali e internazionali, dimostrando la forza tecnica della Cina in questo campo.