Pesquisa de aplicação de armas laser na área de anti-UAV

Como equipamento principal das armas de energia dirigida, os sistemas de armas a laser alcançam danos precisos através da emissão de feixes de laser de alta energia que agem continuamente na superfície do alvo e aproveitam efeitos físicos como ablação e radiação. Eles podem executar com eficácia tarefas de combate, incluindo interceptação de mísseis balísticos, defesa de mísseis ar-ar/solo-ar e ataques de precisão contra alvos terrestres. Em comparação com as armas de energia cinética tradicionais, as armas a laser ganharam uma vantagem geracional caracterizada por alta precisão de danos, resposta rápida e excelente relação custo-benefício operacional, tornando-as uma das direções centrais no desenvolvimento global da tecnologia militar.

Ao mesmo tempo, o rápido desenvolvimento e popularização da tecnologia UAV (Veículo Aéreo Não Tripulado) permitiram-lhe desempenhar um papel importante em vários campos, tais como reconhecimento militar, vigilância de campos de batalha, ataques de precisão, logística civil e levantamento geográfico. No entanto, isto também deu origem a ameaças cada vez mais proeminentes de UAV. Atualmente, mais de 100 países ao redor do mundo equiparam UAVs militares, entre os quais pequenos UAVs comerciais podem ser facilmente modificados em plataformas de armas letais de baixo custo. A eficácia de combate assimétrica dos UAVs foi plenamente demonstrada em pontos críticos regionais, como o Conflito de Nagorno-Karabakh e o Conflito Rússia-Ucrânia. Particularmente alarmante é o surgimento do modo de combate de enxame de UAV. O ataque cluster por 50 UAVs suicidas no conflito de Nagorno-Karabakh de 2022 expôs diretamente o dilema do desequilíbrio custo-eficácia dos sistemas tradicionais de defesa aérea ao responder a esses ataques saturados de baixo custo. Neste contexto, a tecnologia anti-UAV tornou-se um foco de investigação no campo da defesa nacional de vários países. Sendo uma arma difícil de matar, as armas laser, com as suas vantagens únicas, tornaram-se o principal meio de intercepção dos sistemas anti-UAV, e a sua aplicação passou da fase de demonstração técnica para a fase de aplicação prática.

No entanto, a rápida iteração da tecnologia UAV também trouxe novos desafios, à medida que a dificuldade de defesa de novos tipos de alvos, como UAVs FPV (visão em primeira pessoa) e UAVs de fibra óptica, aumentou significativamente. Para lidar com a evolução das ameaças e dos estilos de combate dos UAV, é urgente realizar uma análise aprofundada das características dos alvos dos UAV e desenvolver sistemas anti-UAV a laser adequados para diferentes tipos de alvos, cenários de combate e modos de ataque, de modo a fornecer orientação positiva para o desenvolvimento e design de equipamentos. Com foco na aplicação de armas a laser no campo de anti-UAV, este artigo primeiro classifica a base técnica e o histórico de desenvolvimento de armas a laser, discute os requisitos técnicos do anti-UAV a laser e a composição dos sistemas anti-UAV a laser em combinação com as características do alvo do UAV, analisa suas vantagens de aplicação e, finalmente, aguarda com expectativa a tendência de desenvolvimento futuro, fornecendo referências para pesquisas relacionadas.

2 Mecanismo Operacional e Status de Desenvolvimento de Armas Laser

2.1 Mecanismo Operacional de Armas Laser

O princípio central de dano das armas a laser é usar feixes de laser de alta energia para irradiar a superfície do alvo, desencadeando reações físicas e químicas complexas, que causam mudanças como aumento de temperatura, ablação e quebra no estado estrutural e nas propriedades do material do alvo, levando em última análise à falha de componentes eletrônicos ou danos estruturais. Seu núcleo técnico inclui três links principais: geração de laser, amplificação de energia e foco preciso.

Classificadas por nível de potência, as armas laser podem ser divididas em duas categorias: baixa potência e alta potência. As armas laser de baixa potência visam principalmente bloquear e ofuscar componentes-chave do alvo e atualmente foram equipadas em tropas. As armas laser de alta potência, por outro lado, têm como objetivo romper a estrutura do alvo e causar danos destrutivos. A sua tecnologia tornou-se cada vez mais madura e desempenharão um papel fundamental na guerra moderna e nos conflitos locais no futuro. Classificados pela plataforma de transporte, os sistemas de armas a laser podem ser divididos em tipos embarcados, montados em veículos, aerotransportados, terrestres e espaciais, adaptando-se às necessidades de diferentes cenários de combate.

2.2 Situação de Desenvolvimento de Armas Laser

A pesquisa sobre armas laser começou na década de 1960. Assim que a tecnologia laser surgiu, suas vantagens únicas de alta direcionalidade, alta densidade de energia e propagação na velocidade da luz rapidamente atraíram grande atenção no campo militar. Potências militares como os Estados Unidos e a União Soviética assumiram a liderança no lançamento de programas de investigação relevantes, centrando-se inicialmente no teste e na verificação técnica de armas laser de baixa potência.

Entre as décadas de 1970 e 1980, a pesquisa sobre armas a laser entrou em um estágio de exploração técnica aprofundada. Através de projetos importantes como o 'Instalação de Teste de Sistemas de Laser de Alta Energia (HELSTF)' e o 'Laboratório de Laser Aerotransportado (ALL)', os Estados Unidos e a União Soviética verificaram sistematicamente a viabilidade técnica e as características de propagação atmosférica das armas laser. Em meados da década de 1980, o foco da pesquisa mudou gradualmente para o desenvolvimento de armas laser de média potência. Entre eles, o projeto 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' dos EUA verificou com sucesso o potencial de adaptação de armas a laser em plataformas aéreas através de múltiplos testes aéreos.

Na década de 1990, as armas laser de alta energia tornaram-se a principal direção da pesquisa. O projeto 'Laser Tático de Alta Energia (THEL)' dos EUA concluiu com sucesso os testes de interceptação de foguetes, que primeiro confirmaram o potencial de aplicação prática das armas a laser. Embora o poder das armas laser nesta fase ainda fosse limitado, uma série de testes lançou uma base sólida para o desenvolvimento de armas laser de alta energia no século XXI e promoveu a sua transição do laboratório para aplicações no campo de batalha.

Desde o século 21, com o progresso revolucionário na tecnologia laser de alta energia, as armas laser aerotransportadas entraram em um período de rápido desenvolvimento. Vários países alcançaram uma série de resultados importantes na miniaturização de equipamentos, adaptabilidade de plataformas e aplicação prática. Em 2002, a Agência de Defesa de Mísseis dos EUA (MDA) lançou o projeto 'Airborne Laser (ABL)', integrando um laser da classe megawatt em uma plataforma de aeronave Boeing 747, com o objetivo de conseguir a interceptação de mísseis balísticos na fase de reforço. Embora o projeto ABL tenha sido encerrado em 2011 devido à elevada complexidade técnica e aos custos excessivos, a experiência de adaptação de plataformas aéreas acumulada por ele forneceu um apoio valioso para pesquisas subsequentes.

Atualmente, muitos países ao redor do mundo alcançaram a implantação prática ou avanços tecnológicos importantes em armas a laser: o sistema de armas a laser 'Peresvet' divulgado publicamente pela Rússia concluiu a implantação prática, realizando principalmente as tarefas de UAV e interceptação de mísseis; O sistema de defesa a laser de alta energia “Iron Beam” desenvolvido por Israel pode interceptar efetivamente foguetes, projéteis de artilharia e UAVs; a “Estação de Armas Laser de Alta Energia (HELWS)” desenvolvida pela alemã Rheinmetall tem uma potência de 50 quilowatts e foi verificada através de testes como tendo capacidades confiáveis ​​de interceptação de UAV e mísseis. Além disso, países como França, Japão e Índia também estão explorando ativamente o campo das armas laser aerotransportadas.

A China alcançou resultados notáveis ​​na pesquisa de armas laser aerotransportadas nos últimos anos. Instituições de pesquisa científica como a Academia Chinesa de Engenharia Física, o Instituto de Óptica e Mecânica Fina de Xangai da Academia Chinesa de Ciências e a Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa desenvolveram com sucesso uma variedade de lasers de estado sólido de alta potência e lasers de fibra, e fizeram avanços em tecnologias-chave, como combinação de múltiplos feixes e óptica adaptativa. O China Electronics Technology Group e o China North Industries Group alcançaram excelentes resultados na integração de sistemas e verificação de testes. Através de múltiplos testes terrestres e aéreos, eles verificaram totalmente a capacidade prática das armas a laser na interceptação de UAVs e mísseis. A China listou armas laser de alta energia e tecnologia de transporte como principais direções de desenvolvimento e promove ativamente o desenvolvimento integrado de tecnologias militares e civis. Equipamentos como o sistema de defesa aérea a laser 'Low Altitude Guardian' e a arma a laser 'Silent Hunter' foram exibidos publicamente em exposições de defesa nacionais e internacionais, demonstrando a força técnica da China neste campo.