Дослідження застосування лазерної зброї в галузі боротьби з БПЛА

Будучи основним обладнанням зброї спрямованої енергії, системи лазерної зброї досягають точного ураження за рахунок випромінювання високоенергетичних лазерних променів, які безперервно діють на поверхню цілі та використовують такі фізичні ефекти, як абляція та радіація. Вони можуть ефективно виконувати бойові завдання, включаючи перехоплення балістичних ракет, протиракетну оборону «повітря-повітря/земля-повітря», а також наносити точні удари по наземних цілях. У порівнянні з традиційною кінетичною енергетичною зброєю лазерна зброя отримала перевагу покоління, що характеризується високою точністю ураження, швидкою реакцією та відмінною експлуатаційною економічною ефективністю, що робить її одним із основних напрямків глобального розвитку військових технологій.

У той же час швидкий розвиток і популяризація технології БПЛА (безпілотного літального апарату) дозволили їй відігравати важливу роль у різних сферах, таких як військова розвідка, спостереження на полі бою, точні удари, цивільне логістика та географічна зйомка. Однак це також призвело до дедалі більш помітних загроз БПЛА. На даний момент понад 100 країн світу оснащені військовими БПЛА, серед яких невеликі комерційні БПЛА можна легко модифікувати в недорогі платформи летальної зброї. Асиметрична бойова ефективність БПЛА була повністю продемонстрована в регіональних гарячих точках, таких як конфлікт у Нагірному Карабаху та російсько-український конфлікт. Особливу тривогу викликає поява ройового бойового режиму БПЛА. Касетна атака 50 БПЛА-смертників під час Нагірно-Карабахського конфлікту 2022 року безпосередньо виявила дилему дисбалансу економічної ефективності традиційних систем протиповітряної оборони при відповіді на такі недорогі насичені атаки. На цьому тлі технологія боротьби з БПЛА стала центром досліджень у галузі національної оборони різних країн. Як важка зброя, лазерна зброя з її унікальними перевагами стала основним засобом перехоплення систем протидії БПЛА, і її застосування перейшло зі стадії технічної демонстрації на стадію практичного застосування.

Однак швидка ітерація технології БПЛА також принесла нові виклики, оскільки складність захисту нових типів цілей, таких як FPV (вид від першої особи) БПЛА та оптоволоконних БПЛА, значно зросла. Щоб впоратися із зміною загроз та стилів бою БПЛА, необхідно терміново провести поглиблений аналіз цільових характеристик БПЛА та розробити лазерні системи боротьби з БПЛА, які підходять для різних типів цілей, бойових сценаріїв і режимів атаки, щоб забезпечити позитивне керівництво для розробки та проектування обладнання. Зосереджуючись на застосуванні лазерної зброї у сфері протидії БПЛА, у цій статті спочатку розглядаються технічні основи та історія розвитку лазерної зброї, обговорюються технічні вимоги до лазерної боротьби з БПЛА та склад лазерних систем проти БПЛА в поєднанні з цільовими характеристиками БПЛА, аналізуються переваги їх застосування та, нарешті, з нетерпінням чекає майбутніх тенденцій розвитку, надаючи посилання для відповідних досліджень.

2 Механізм роботи та стан розробки лазерної зброї

2.1 Механізм дії лазерної зброї

Основний принцип пошкодження лазерної зброї полягає у використанні високоенергетичних лазерних променів для опромінення поверхні цілі, викликаючи складні фізичні та хімічні реакції, які спричиняють такі зміни, як підвищення температури, абляція та порушення структурного стану цілі та властивостей матеріалу, що в кінцевому підсумку призводить до відмови електронних компонентів або пошкодження структури. Його технічне ядро ​​включає три ключові ланки: лазерну генерацію, посилення енергії та точне фокусування.

За рівнем потужності лазерну зброю можна розділити на дві категорії: малопотужні та високопотужні. Лазерна зброя малої потужності в основному спрямована на глушіння та засліплення ключових компонентів цілі, і наразі вона оснащена у військах. З іншого боку, потужна лазерна зброя націлена на те, щоб пробити цільову структуру та завдати руйнівної шкоди. Їхні технології стають все більш зрілими, і вони відіграватимуть ключову роль у сучасній війні та локальних конфліктах у майбутньому. Класифіковані за несучою платформою, системи лазерної зброї можна далі розділити на корабельні, транспортні, повітряні, наземні та космічні типи, адаптуючись до потреб різних бойових сценаріїв.

2.2 Стан розробки лазерної зброї

Дослідження лазерної зброї почалися в 1960-х роках. Як тільки з’явилася лазерна технологія, її унікальні переваги високої спрямованості, високої щільності енергії та швидкості поширення світла швидко привернули велику увагу у військовій сфері. Військові держави, такі як Сполучені Штати та Радянський Союз, взяли на себе ініціативу щодо запуску відповідних дослідницьких програм, спочатку зосереджених на випробуваннях і технічній перевірці лазерної зброї малої потужності.

З 1970-х по 1980-ті роки дослідження лазерної зброї вступили в стадію поглибленого технічного дослідження. Завдяки таким ключовим проектам, як 'Випробувальна установка лазерних систем високої енергії (HELSTF)' і 'Повітряна лазерна лабораторія (ALL)', Сполучені Штати і Радянський Союз систематично перевіряли технічну здійсненність і характеристики розповсюдження в атмосфері лазерної зброї. У середині-кінці 1980-х років фокус досліджень поступово перемістився на розробку лазерної зброї середньої потужності. Серед них американський проект 'Повітряна лазерна лабораторія (ALL)' успішно перевірив потенціал адаптації лазерної зброї на платформах повітряного базування шляхом численних повітряних випробувань.

У 1990-х роках лазерна зброя високої енергії стала основним напрямком досліджень. Американський проект 'Тактичний лазер високої енергії (THEL)' успішно завершив випробування на перехоплення ракет, які вперше підтвердили можливість практичного застосування лазерної зброї. Хоча потужність лазерної зброї на цьому етапі була все ще обмеженою, серія випробувань заклала міцну основу для розробки високоенергетичної лазерної зброї в 21 столітті та сприяла її переходу від лабораторних до бойових застосувань.

Починаючи з 21-го століття, з проривним прогресом у високоенергетичних лазерних технологіях, бортова лазерна зброя вступила в період швидкого розвитку. Різні країни досягли низки важливих результатів у мініатюризації обладнання, адаптивності платформи та практичному застосуванні. У 2002 році Агентство протиракетної оборони США (MDA) запустило проект 'Повітряний лазер (ABL)', який передбачає інтеграцію лазера мегаватного класу на платформу літака Boeing 747 з метою досягнення перехоплення балістичних ракет на фазі розгону. Незважаючи на те, що проект ABL було припинено в 2011 році через високу технічну складність і перевитрати коштів, досвід адаптації повітряної платформи, накопичений ним, надав цінну підтримку для наступних досліджень.

Наразі багато країн у всьому світі досягли практичного розгортання або ключових технологічних проривів у сфері лазерної зброї: публічно оголошена російська система лазерної зброї 'Пересвет' завершила практичне розгортання, в основному виконуючи завдання БПЛА та перехоплення ракет; Розроблена Ізраїлем система високоенергетичного лазерного захисту 'Залізний промінь' може ефективно перехоплювати ракети, артилерійські снаряди та БПЛА; 'Лазерна збройна станція високої енергії (HELWS)', розроблена німецькою компанією Rheinmetall, має потужність 50 кіловат і була перевірена під час випробувань, щоб мати надійні можливості БПЛА та перехоплення ракет. Крім того, такі країни, як Франція, Японія та Індія, також активно досліджують сферу бортової лазерної зброї.

За останні роки Китай досяг чудових результатів у дослідженні повітряної лазерної зброї. Науково-дослідні установи, такі як Китайська академія інженерної фізики, Шанхайський інститут оптики та точної механіки Китайської академії наук і Національний університет оборонних технологій, успішно розробили різноманітні потужні твердотільні лазери та волоконні лазери та зробили прорив у ключових технологіях, таких як багатопроменева комбінація та адаптивна оптика. China Electronics Technology Group і China North Industries Group досягли видатних результатів у системній інтеграції та перевірці тестів. Завдяки численним наземним і повітряним випробуванням вони повністю перевірили практичні можливості лазерної зброї для перехоплення БПЛА та ракет. Китай назвав високоенергетичну лазерну зброю та носійну технологію ключовими напрямками розвитку та активно сприяє інтегрованому розвитку військових і цивільних технологій. Таке обладнання, як лазерна система протиповітряної оборони 'Low Altitude Guardian' і лазерна зброя 'Silent Hunter', були публічно представлені на внутрішніх і міжнародних оборонних виставках, демонструючи технічну силу Китаю в цій галузі.