Penyelidikan Aplikasi Senjata Laser Dalam Bidang Anti-UAV

Sebagai peralatan teras senjata tenaga terarah, sistem senjata laser mencapai kerosakan yang tepat melalui pancaran laser tenaga tinggi yang bertindak secara berterusan pada permukaan sasaran dan memanfaatkan kesan fizikal seperti ablasi dan radiasi. Mereka boleh melaksanakan tugas tempur dengan berkesan termasuk pemintasan peluru berpandu balistik, pertahanan peluru berpandu udara-ke-udara/darat-ke-udara, dan serangan ketepatan terhadap sasaran darat. Berbanding dengan senjata tenaga kinetik tradisional, senjata laser telah memperoleh kelebihan generasi yang dicirikan oleh ketepatan kerosakan yang tinggi, tindak balas pantas, dan keberkesanan kos operasi yang sangat baik, menjadikannya salah satu hala tuju teras dalam pembangunan global teknologi ketenteraan.

Pada masa yang sama, perkembangan pesat dan popularisasi teknologi UAV (Unmanned Aerial Vehicle) telah membolehkannya memainkan peranan penting dalam pelbagai bidang seperti peninjauan ketenteraan, pengawasan medan perang, serangan ketepatan, logistik awam dan ukur geografi. Walau bagaimanapun, ini juga telah menimbulkan ancaman UAV yang semakin menonjol. Pada masa ini, lebih daripada 100 negara di seluruh dunia telah dilengkapi UAV tentera, antaranya UAV komersial kecil boleh diubah suai dengan mudah menjadi platform senjata maut kos rendah. Keberkesanan pertempuran asimetri UAV telah ditunjukkan sepenuhnya di kawasan panas serantau seperti Konflik Nagorno-Karabakh dan Konflik Rusia-Ukraine. Terutama membimbangkan ialah kemunculan mod pertempuran kawanan UAV. Serangan kelompok oleh 50 UAV berani mati dalam Konflik Nagorno-Karabakh 2022 secara langsung mendedahkan dilema ketidakseimbangan keberkesanan kos sistem pertahanan udara tradisional apabila bertindak balas terhadap serangan tepu kos rendah sedemikian. Dengan latar belakang ini, teknologi anti-UAV telah menjadi tumpuan penyelidikan dalam bidang pertahanan negara di pelbagai negara. Sebagai senjata bunuh keras, senjata laser, dengan kelebihan uniknya, telah menjadi cara pemintasan teras sistem anti-UAV, dan aplikasinya telah beralih dari peringkat demonstrasi teknikal ke peringkat aplikasi praktikal.

Walau bagaimanapun, lelaran pesat teknologi UAV juga telah membawa cabaran baharu, kerana kesukaran pertahanan jenis sasaran baharu seperti UAV FPV (First-Person View) dan UAV gentian optik telah meningkat dengan ketara. Untuk menghadapi ancaman UAV dan gaya tempur yang semakin berkembang, adalah penting untuk menjalankan analisis mendalam tentang ciri sasaran UAV, dan membangunkan sistem anti-UAV laser yang sesuai untuk jenis sasaran, senario pertempuran dan mod serangan yang berbeza, supaya dapat memberikan panduan positif untuk pembangunan dan reka bentuk peralatan. Memfokuskan pada aplikasi senjata laser dalam bidang anti-UAV, makalah ini mula-mula menyusun asas teknikal dan sejarah pembangunan senjata laser, membincangkan keperluan teknikal anti-UAV laser dan komposisi sistem anti-UAV laser dalam kombinasi dengan ciri sasaran UAV, menganalisis kelebihan aplikasinya, dan akhirnya menantikan trend pembangunan masa depan, menyediakan rujukan untuk penyelidikan berkaitan.

2 Mekanisme Operasi dan Status Pembangunan Senjata Laser

2.1 Mekanisme Operasi Senjata Laser

Prinsip kerosakan teras senjata laser adalah menggunakan pancaran laser bertenaga tinggi untuk menyinari permukaan sasaran, mencetuskan tindak balas fizikal dan kimia yang kompleks, yang menyebabkan perubahan seperti kenaikan suhu, ablasi, dan kerosakan dalam keadaan struktur dan sifat bahan sasaran, yang akhirnya membawa kepada kegagalan komponen elektronik atau kerosakan struktur. Teras teknikalnya merangkumi tiga pautan utama: penjanaan laser, penguatan tenaga dan pemfokusan yang tepat.

Dikelaskan mengikut tahap kuasa, senjata laser boleh dibahagikan kepada dua kategori: kuasa rendah dan kuasa tinggi. Senjata laser berkuasa rendah terutamanya bertujuan untuk menyekat dan mempesonakan komponen utama sasaran, dan kini telah dilengkapi dalam pasukan. Senjata laser berkuasa tinggi, sebaliknya, menyasarkan untuk menembusi struktur sasaran dan mencapai kerosakan yang merosakkan. Teknologi mereka telah menjadi semakin matang, dan mereka akan memainkan peranan penting dalam peperangan moden dan konflik tempatan pada masa hadapan. Dikelaskan mengikut platform pembawa, sistem senjata laser boleh dibahagikan lagi kepada jenis bawaan kapal, kenderaan dipasang, udara, berasaskan darat dan berasaskan angkasa, menyesuaikan diri dengan keperluan senario pertempuran yang berbeza.

2.2 Status Pembangunan Senjata Laser

Penyelidikan mengenai senjata laser bermula pada tahun 1960-an. Sebaik sahaja teknologi laser muncul, kelebihan uniknya dari segi arah yang tinggi, ketumpatan tenaga yang tinggi, dan penyebaran kelajuan cahaya dengan cepat menarik perhatian besar dalam bidang ketenteraan. Kuasa ketenteraan seperti Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet mendahului dalam melancarkan program penyelidikan yang berkaitan, pada mulanya memberi tumpuan kepada ujian dan pengesahan teknikal senjata laser berkuasa rendah.

Dari tahun 1970-an hingga 1980-an, penyelidikan mengenai senjata laser memasuki peringkat penerokaan teknikal yang mendalam. Melalui projek utama seperti 'Kemudahan Ujian Sistem Laser Tenaga Tinggi (HELSTF)' dan 'Makmal Laser Bawaan Udara (SEMUA)', Amerika Syarikat dan Kesatuan Soviet secara sistematik mengesahkan kebolehlaksanaan teknikal dan ciri penyebaran atmosfera bagi senjata laser. Pada pertengahan hingga akhir 1980-an, tumpuan penyelidikan secara beransur-ansur beralih kepada pembangunan senjata laser kuasa sederhana. Antaranya, projek 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' AS berjaya mengesahkan potensi penyesuaian senjata laser pada platform berasaskan udara melalui pelbagai ujian udara.

Pada tahun 1990-an, senjata laser bertenaga tinggi menjadi hala tuju penyelidikan teras. Projek 'Tactical High Energy Laser (THEL)' AS berjaya menyelesaikan ujian pemintasan roket, yang mula-mula mengesahkan potensi aplikasi praktikal senjata laser. Walaupun kuasa senjata laser pada peringkat ini masih terhad, satu siri ujian meletakkan asas yang kukuh untuk pembangunan senjata laser bertenaga tinggi pada abad ke-21 dan mempromosikan peralihan mereka dari makmal ke aplikasi medan perang.

Sejak abad ke-21, dengan kemajuan terobosan dalam teknologi laser tenaga tinggi, senjata laser bawaan udara telah memasuki tempoh perkembangan pesat. Pelbagai negara telah mencapai satu siri keputusan penting dalam pengecilan peralatan, kesesuaian platform dan aplikasi praktikal. Pada tahun 2002, Agensi Pertahanan Peluru Berpandu AS (MDA) melancarkan projek 'Airborne Laser (ABL)', menyepadukan laser kelas megawatt pada platform pesawat Boeing 747, bertujuan untuk mencapai pemintasan peluru berpandu balistik dalam fasa rangsangan. Walaupun projek ABL telah ditamatkan pada tahun 2011 kerana kerumitan teknikal yang tinggi dan lebihan kos, pengalaman penyesuaian platform berasaskan udara yang terkumpul olehnya telah memberikan sokongan yang berharga untuk penyelidikan seterusnya.

Pada masa ini, banyak negara di seluruh dunia telah mencapai penggunaan praktikal atau penemuan teknologi utama dalam senjata laser: Sistem senjata laser 'Peresvet' Rusia yang didedahkan secara terbuka telah menyelesaikan penggunaan praktikal, terutamanya menjalankan tugas UAV dan pemintasan peluru berpandu; Sistem pertahanan laser bertenaga tinggi 'Iron Beam' Israel boleh memintas roket, peluru artileri dan UAV dengan berkesan; 'Stesen Senjata Laser Bertenaga Tinggi (HELWS)' yang dibangunkan oleh Rheinmetall Jerman mempunyai kuasa 50 kilowatt, dan telah disahkan melalui ujian untuk mempunyai keupayaan pemintasan UAV dan peluru berpandu yang boleh dipercayai. Selain itu, negara seperti Perancis, Jepun, dan India juga sedang giat meneroka bidang senjata laser bawaan udara.

China telah mencapai hasil yang luar biasa dalam penyelidikan senjata laser bawaan udara dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Institusi penyelidikan saintifik seperti Akademi Fizik Kejuruteraan China, Institut Optik dan Mekanik Halus Shanghai Akademi Sains China, dan Universiti Teknologi Pertahanan Kebangsaan telah berjaya membangunkan pelbagai laser keadaan pepejal berkuasa tinggi dan laser gentian, dan membuat penemuan dalam teknologi utama seperti gabungan berbilang rasuk dan optik penyesuaian. China Electronics Technology Group dan China North Industries Group telah mencapai keputusan cemerlang dalam penyepaduan sistem dan pengesahan ujian. Melalui pelbagai ujian darat dan udara, mereka telah mengesahkan sepenuhnya keupayaan praktikal senjata laser dalam memintas UAV dan peluru berpandu. China telah menyenaraikan senjata laser bertenaga tinggi dan teknologi pembawa sebagai arahan pembangunan utama, dan secara aktif menggalakkan pembangunan bersepadu teknologi ketenteraan dan awam. Peralatan seperti sistem pertahanan udara laser 'Low Altitude Guardian' dan senjata laser 'Silent Hunter' telah dipamerkan secara terbuka dalam pameran pertahanan domestik dan antarabangsa, menunjukkan kekuatan teknikal China dalam bidang ini.