Raziskave uporabe laserskega orožja na področju boja proti UAV

Laserski orožni sistemi kot osnovna oprema orožja z usmerjeno energijo dosegajo natančno škodo z oddajanjem visokoenergijskih laserskih žarkov, ki neprekinjeno delujejo na ciljno površino in izkoriščajo fizične učinke, kot sta ablacija in sevanje. Učinkovito lahko opravljajo bojne naloge, vključno s prestrezanjem balističnih izstrelkov, obrambo proti raketam zrak-zrak/zemlja-zrak in natančne napade na zemeljske cilje. V primerjavi s tradicionalnim orožjem s kinetično energijo je lasersko orožje pridobilo generacijsko prednost, za katero so značilni visoka natančnost poškodb, hiter odziv in odlična operativna stroškovna učinkovitost, zaradi česar je ena od osrednjih usmeritev v svetovnem razvoju vojaške tehnologije.

Hkrati sta hiter razvoj in popularizacija tehnologije UAV (Unmanned Aerial Vehicle) omogočila, da igra pomembno vlogo na različnih področjih, kot so vojaško izvidovanje, nadzor bojišča, natančni napadi, civilna logistika in geografsko merjenje. Vendar pa je to povzročilo tudi vse bolj izrazite grožnje UAV. Trenutno je več kot 100 držav po vsem svetu opremilo vojaške UAV-je, med katerimi je mogoče majhne komercialne UAV-je enostavno spremeniti v poceni platforme za smrtonosno orožje. Asimetrična bojna učinkovitost UAV-jev je bila v celoti dokazana na regionalnih žariščih, kot sta konflikt v Gorskem Karabahu in konflikt med Rusijo in Ukrajino. Še posebej zaskrbljujoč je pojav bojnega načina roja UAV. Grozni napad 50 samomorilskih UAV v konfliktu v Gorskem Karabahu leta 2022 je neposredno izpostavil dilemo neravnovesja stroškovne učinkovitosti tradicionalnih sistemov zračne obrambe pri odzivanju na tako nizkocenovne nasičene napade. V tem ozadju je tehnologija proti UAV postala raziskovalno središče na področju nacionalne obrambe različnih držav. Kot težko uničujoče orožje je lasersko orožje s svojimi edinstvenimi prednostmi postalo glavno sredstvo za prestrezanje sistemov proti UAV, njegova uporaba pa se je premaknila s stopnje tehnične predstavitve na stopnjo praktične uporabe.

Vendar pa je hitra iteracija tehnologije UAV prinesla tudi nove izzive, saj se je obrambna težava novih vrst ciljev, kot so FPV (First-Person View) UAV in UAV z optičnimi vlakni, znatno povečala. Da bi se soočili z razvijajočimi se grožnjami UAV in bojnimi slogi, je nujno izvesti poglobljeno analizo ciljnih značilnosti UAV in razviti laserske sisteme proti UAV, primerne za različne vrste ciljev, bojne scenarije in načine napada, da bi zagotovili pozitivne smernice za razvoj in načrtovanje opreme. Ta dokument, ki se osredotoča na uporabo laserskega orožja na področju proti UAV, najprej razvrsti tehnične temelje in zgodovino razvoja laserskega orožja, razpravlja o tehničnih zahtevah laserskega proti UAV in sestavo laserskih sistemov proti UAV v kombinaciji s ciljnimi značilnostmi UAV, analizira prednosti njihove uporabe in se na koncu veseli prihodnjega trenda razvoja ter zagotavlja reference za povezane raziskave.

2 Operativni mehanizem in razvojni status laserskega orožja

2.1 Mehanizem delovanja laserskega orožja

Osnovno načelo poškodovanja laserskega orožja je uporaba visokoenergijskih laserskih žarkov za obsevanje ciljne površine, sprožitev zapletenih fizikalnih in kemičnih reakcij, ki povzročijo spremembe, kot so dvig temperature, ablacija in razčlenitev strukturnega stanja tarče in lastnosti materiala, kar na koncu vodi do okvare elektronskih komponent ali strukturne poškodbe. Njegovo tehnično jedro vključuje tri ključne člene: lasersko generiranje, energijsko ojačanje in natančno ostrenje.

Lasersko orožje, razvrščeno po stopnji moči, lahko razdelimo v dve kategoriji: nizko moč in visoko moč. Lasersko orožje nizke moči je namenjeno predvsem motenju in zaslepljenju ključnih komponent tarče in je trenutno opremljeno v vojakih. Visokozmogljivo lasersko orožje pa cilja na prebijanje ciljne strukture in doseganje uničujoče škode. Njihova tehnologija postaja vse bolj zrela in v prihodnosti bodo imeli ključno vlogo v sodobnem vojskovanju in lokalnih konfliktih. Laserske orožne sisteme, razvrščene glede na nosilno platformo, lahko nadalje razdelimo na ladijske, v vozilih, v zraku, na zemlji in v vesolju, ki se prilagajajo potrebam različnih bojnih scenarijev.

2.2 Stanje razvoja laserskega orožja

Raziskave laserskega orožja so se začele v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Takoj ko se je pojavila laserska tehnologija, so njene edinstvene prednosti visoke usmerjenosti, visoke energijske gostote in širjenja svetlobne hitrosti hitro pritegnile veliko pozornost na vojaškem področju. Vojaške sile, kot sta ZDA in Sovjetska zveza, so prevzele vodilno vlogo pri zagonu ustreznih raziskovalnih programov, ki so se sprva osredotočali na testiranje in tehnično preverjanje laserskega orožja majhne moči.

Od sedemdesetih do osemdesetih let prejšnjega stoletja so raziskave laserskega orožja vstopile v fazo poglobljenega tehničnega raziskovanja. S ključnimi projekti, kot sta 'High Energy Laser Systems Test Facility (HELSTF)' in 'Airborne Laser Laboratory (ALL)', sta Združene države in Sovjetska zveza sistematično preverjali tehnično izvedljivost in značilnosti širjenja laserskega orožja v atmosferi. Sredi do konca osemdesetih let prejšnjega stoletja se je fokus raziskav postopoma preusmeril na razvoj laserskega orožja srednje moči. Med njimi je ameriški projekt 'Airborne Laser Laboratory (ALL)' uspešno preveril prilagoditveni potencial laserskega orožja na zračnih platformah z več preskusi iz zraka.

V devetdesetih letih je visokoenergetsko lasersko orožje postalo osrednja raziskovalna smer. Ameriški projekt 'Taktični visokoenergijski laser (THEL)' je uspešno zaključil teste prestrezanja raket, ki so prvič potrdile možnost praktične uporabe laserskega orožja. Čeprav je bila moč laserskega orožja na tej stopnji še vedno omejena, je serija testov postavila trdne temelje za razvoj visokoenergetskega laserskega orožja v 21. stoletju in spodbudila njihov prehod iz laboratorijskih na bojne aplikacije.

Od 21. stoletja, s prelomnim napredkom v visokoenergijski laserski tehnologiji, je lasersko orožje v zraku vstopilo v obdobje hitrega razvoja. Različne države so dosegle vrsto pomembnih rezultatov pri miniaturizaciji opreme, prilagodljivosti platforme in praktični uporabi. Leta 2002 je ameriška Agencija za protiraketno obrambo (MDA) začela projekt 'Airborne Laser (ABL)', ki je integriral laser megavatnega razreda na platformo letala Boeing 747, s ciljem doseči prestrezanje balističnih izstrelkov v fazi pospeševanja. Čeprav je bil projekt ABL leta 2011 prekinjen zaradi visoke tehnične zapletenosti in prekoračitev stroškov, so izkušnje s prilagajanjem zračne platforme, ki jih je zbral, zagotovile dragoceno podporo za nadaljnje raziskave.

Trenutno je veliko držav po svetu doseglo praktično uporabo ali ključne tehnološke preboje na področju laserskega orožja: ruski javno razkriti laserski orožni sistem 'Peresvet' je končal praktično uporabo, v glavnem opravlja naloge UAV in prestrezanja raket; Izraelski visokoenergijski laserski obrambni sistem 'Iron Beam' lahko učinkovito prestreže rakete, topniške granate in UAV-je; 'High Energy Laser Weapon Station (HELWS)', ki ga je razvil nemški Rheinmetall, ima moč 50 kilovatov in je bilo s testi preverjeno, da ima zanesljive zmožnosti prestrezanja UAV in izstrelkov. Poleg tega države, kot so Francija, Japonska in Indija, prav tako aktivno raziskujejo področje laserskega orožja v zraku.

Kitajska je v zadnjih letih dosegla izjemne rezultate pri raziskavah laserskega orožja v zraku. Znanstveno-raziskovalne ustanove, kot so Kitajska akademija inženirske fizike, Šanghajski inštitut za optiko in fino mehaniko Kitajske akademije znanosti in Nacionalna univerza za obrambno tehnologijo, so uspešno razvile vrsto visoko zmogljivih polprevodniških laserjev in laserjev z vlakni ter dosegle preboj v ključnih tehnologijah, kot sta kombinacija več žarkov in prilagodljiva optika. China Electronics Technology Group in China North Industries Group sta dosegli izjemne rezultate pri sistemski integraciji in testnem preverjanju. S številnimi zemeljskimi in zračnimi preizkusi so v celoti preverili praktično zmogljivost laserskega orožja pri prestrezanju UAV in izstrelkov. Kitajska je visokoenergetsko lasersko orožje in nosilno tehnologijo navedla kot ključne razvojne smeri ter dejavno spodbuja integriran razvoj vojaških in civilnih tehnologij. Oprema, kot sta laserski zračni obrambni sistem 'Low Altitude Guardian' in lasersko orožje 'Silent Hunter', je bila javno prikazana na domačih in mednarodnih obrambnih razstavah, kar dokazuje tehnično moč Kitajske na tem področju.