Cercetare aplicativă a armelor cu laser în domeniul anti-UAV

Fiind echipamentul de bază al armelor cu energie direcționată, sistemele de arme cu laser realizează daune precise prin emiterea de fascicule laser de înaltă energie care acționează continuu pe suprafața țintă și valorificând efecte fizice, cum ar fi ablația și radiația. Ei pot îndeplini în mod eficient sarcini de luptă, inclusiv interceptarea rachetelor balistice, apărarea împotriva rachetelor aer-aer/sol-aer și lovituri de precizie împotriva țintelor terestre. În comparație cu armele tradiționale cu energie cinetică, armele laser au câștigat un avantaj generațional caracterizat prin precizie ridicată a daunelor, răspuns rapid și rentabilitate operațională excelentă, făcându-le una dintre direcțiile de bază în dezvoltarea globală a tehnologiei militare.

În același timp, dezvoltarea rapidă și popularizarea tehnologiei UAV (Unmanned Aerial Vehicle) i-au permis acestuia să joace un rol important în diverse domenii, cum ar fi recunoașterea militară, supravegherea câmpului de luptă, lovituri de precizie, logistică civilă și topografie geografică. Cu toate acestea, acest lucru a dat naștere și la amenințări din ce în ce mai importante pentru UAV. În prezent, peste 100 de țări din întreaga lume au echipate UAV-uri militare, printre care UAV-urile comerciale mici pot fi ușor modificate în platforme de arme letale cu costuri reduse. Eficacitatea asimetrică în luptă a UAV-urilor a fost pe deplin demonstrată în hotspot-uri regionale, cum ar fi conflictul Nagorno-Karabah și conflictul Rusia-Ucraina. Deosebit de alarmantă este apariția modului de luptă cu roi UAV. Atacul de grup al a 50 de UAV-uri sinucigașe în conflictul din Nagorno-Karabakh din 2022 a expus direct dilema dezechilibru cost-eficiență a sistemelor tradiționale de apărare aeriană atunci când au răspuns la astfel de atacuri saturate cu costuri reduse. În acest context, tehnologia anti-UAV a devenit un centru de cercetare în domeniul apărării naționale din diferite țări. Ca armă de ucidere greu, armele cu laser, cu avantajele lor unice, au devenit mijlocul de interceptare de bază al sistemelor anti-UAV, iar aplicarea lor s-a mutat de la etapa de demonstrație tehnică la etapa de aplicare practică.

Cu toate acestea, iterația rapidă a tehnologiei UAV a adus și noi provocări, deoarece dificultatea de apărare a noilor tipuri de ținte precum UAV-urile FPV (First-Person View) și UAV-urile cu fibră optică a crescut semnificativ. Pentru a face față amenințărilor UAV și stilurilor de luptă în evoluție, este urgent să se efectueze o analiză aprofundată a caracteristicilor țintei UAV și să se dezvolte sisteme anti-UAV cu laser potrivite pentru diferite tipuri de ținte, scenarii de luptă și moduri de atac, astfel încât să se ofere îndrumări pozitive pentru dezvoltarea și proiectarea echipamentelor. Concentrându-se pe aplicarea armelor laser în domeniul anti-UAV, această lucrare sortează mai întâi fundamentul tehnic și istoria dezvoltării armelor laser, discută cerințele tehnice ale laser anti-UAV și compoziția sistemelor laser anti-UAV în combinație cu caracteristicile țintei UAV, analizează avantajele aplicației acestora și, în sfârșit, așteaptă cu nerăbdare tendința de dezvoltare viitoare, oferind referințe pentru cercetările aferente.

2 Mecanismul operațional și stadiul dezvoltării armelor cu laser

2.1 Mecanismul operațional al armelor cu laser

Principiul de bază al deteriorării armelor laser este de a folosi fascicule laser de înaltă energie pentru a iradia suprafața țintei, declanșând reacții fizice și chimice complexe, care provoacă modificări precum creșterea temperaturii, ablația și defalcarea stării structurale și a proprietăților materialelor țintei, ducând în cele din urmă la defecțiunea componentelor electronice sau la deteriorarea structurală. Nucleul său tehnic include trei legături cheie: generarea laserului, amplificarea energiei și focalizarea precisă.

Clasificate în funcție de nivelul de putere, armele laser pot fi împărțite în două categorii: de putere mică și de mare putere. Armele laser de putere redusă urmăresc în principal să blocheze și să orbiască componentele cheie ale țintei și au fost echipate în prezent în trupe. Armele laser de mare putere, pe de altă parte, vizează să spargă structura țintă și să producă daune distructive. Tehnologia lor a devenit din ce în ce mai matură și vor juca un rol cheie în războiul modern și conflictele locale în viitor. Clasificate după platforma de transport, sistemele de arme cu laser pot fi împărțite în continuare în tipuri de navă, vehicule, aeropurtate, terestre și spațiale, adaptându-se la nevoile diferitelor scenarii de luptă.

2.2 Starea de dezvoltare a armelor cu laser

Cercetările asupra armelor cu laser au început în anii 1960. De îndată ce tehnologia laser a apărut, avantajele sale unice de direcționalitate ridicată, densitate mare de energie și propagare cu viteza luminii au atras rapid o mare atenție în domeniul militar. Puterile militare precum Statele Unite și Uniunea Sovietică au preluat conducerea în lansarea programelor de cercetare relevante, concentrându-se inițial pe testarea și verificarea tehnică a armelor laser de putere redusă.

Din anii 1970 până în anii 1980, cercetarea armelor cu laser a intrat într-o etapă de explorare tehnică aprofundată. Prin proiecte cheie, cum ar fi „High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)” și „Airborne Laser Laboratory (ALL)”, Statele Unite și Uniunea Sovietică au verificat sistematic fezabilitatea tehnică și caracteristicile de propagare atmosferică ale armelor laser. La mijlocul până la sfârșitul anilor 1980, concentrarea cercetării s-a mutat treptat către dezvoltarea armelor laser de putere medie. Printre acestea, proiectul american „Airborne Laser Laboratory (ALL)” a verificat cu succes potențialul de adaptare al armelor laser pe platforme aeriene prin multiple teste aeriene.

În anii 1990, armele cu laser de înaltă energie au devenit direcția de bază a cercetării. Proiectul american „Tactical High Energy Laser (THEL)” a finalizat cu succes testele de interceptare a rachetelor, care au confirmat mai întâi potențialul de aplicare practică al armelor laser. Deși puterea armelor cu laser în această etapă era încă limitată, o serie de teste au pus o bază solidă pentru dezvoltarea armelor cu laser de înaltă energie în secolul 21 și au promovat tranziția acestora de la aplicații de laborator la câmpul de luptă.

Începând cu secolul 21, odată cu progresul inovator în tehnologia laser de înaltă energie, armele laser aeropurtate au intrat într-o perioadă de dezvoltare rapidă. Diverse țări au obținut o serie de rezultate importante în miniaturizarea echipamentelor, adaptabilitatea platformei și aplicarea practică. În 2002, Agenția de Apărare a Rachetelor din SUA (MDA) a lansat proiectul „Airborne Laser (ABL)”, integrând un laser de clasă megawați pe o platformă de aeronave Boeing 747, cu scopul de a realiza interceptarea rachetelor balistice în faza de impuls. Deși proiectul ABL a fost încheiat în 2011 din cauza complexității tehnice ridicate și a depășirilor de costuri, experiența de adaptare a platformei aeriene acumulată de acesta a oferit un sprijin valoros pentru cercetările ulterioare.

În prezent, multe țări din întreaga lume au realizat desfășurare practică sau progrese tehnologice cheie în armele cu laser: sistemul de arme laser „Peresvet” al Rusiei, dezvăluit public, a finalizat implementarea practică, asumând în principal sarcinile de interceptare a UAV și rachete; Sistemul de apărare cu laser de înaltă energie dezvoltat de Israel „Iron Beam” poate intercepta eficient rachete, obuze de artilerie și UAV-uri; „Stația de arme cu laser de înaltă energie (HELWS)” dezvoltată de compania germană Rheinmetall are o putere de 50 de kilowați și a fost verificată prin teste că are capabilități fiabile de interceptare a UAV și rachete. În plus, țări precum Franța, Japonia și India explorează în mod activ domeniul armelor laser aeropurtate.

China a obținut rezultate remarcabile în cercetarea armelor laser aeropurtate în ultimii ani. Instituții de cercetare științifică, cum ar fi Academia Chinei de Inginerie Fizică, Institutul de Optică și Mecanică Fină din Shanghai al Academiei Chineze de Științe și Universitatea Națională de Tehnologia Apărării, au dezvoltat cu succes o varietate de lasere cu stare solidă și lasere cu fibră de mare putere și au făcut progrese în tehnologii cheie, cum ar fi combinația cu mai multe fascicule și optica adaptivă. China Electronics Technology Group și China North Industries Group au obținut rezultate remarcabile în integrarea sistemului și verificarea testelor. Prin multiple teste terestre și aeriene, aceștia au verificat pe deplin capacitatea practică a armelor laser în interceptarea UAV-urilor și a rachetelor. China a enumerat armele laser de înaltă energie și tehnologia purtătoare ca direcții cheie de dezvoltare și promovează în mod activ dezvoltarea integrată a tehnologiilor militare și civile. Echipamente precum sistemul de apărare aeriană cu laser „Low Altitude Guardian” și arma laser „Silent Hunter” au fost expuse public în expozițiile interne și internaționale de apărare, demonstrând puterea tehnică a Chinei în acest domeniu.