Чи далі лазери?

Лазери завжди обіцяли особливу військову елегантність: зброю, яка вражає зі швидкістю світла, не несе вибухової боєголовки та, принаймні теоретично, перетворює електричну енергію на тактичний ефект з мінімальною логістикою. В епоху дешевих безпілотників, барражуючих боєприпасів та масових нальотів, спрямованих на виснаження запасів ракет, ця обіцянка здається новою практичною. Однак перспективи лазерів збивати безпілотники та інші літальні апарати не є ні фантазією, ні панацеєю. Це клас зброї з вузьким набором переваг, довгим переліком інженерних компромісів та майбутнім, яке майже напевно буде доповненням до ракет та гармат, а не їх заміною.

Що лазер насправді робить з літаком

Лазер не «б’є», як куля. Він виділяє енергію у вигляді тепла. Якщо це тепло надходить швидше, ніж ціль може його відвести, поширити по структурі або розсіяти повітряним потоком, щось не вдається. Для невеликих дронів це може означати:

• Обмотка двигуна перегрівається та заклинює.

• Втулка гвинта розм'якшується та ламається.

• Акумулятор перегрівається.

• Плата керування польотом, датчик або проводка перегоріла.

Для більших літальних апаратів застосовується той самий механізм, але пороги дуже різні. Невеликий квадрокоптер має малу масу, невелику резервування та малу толерантність до пошкодження керуючих поверхонь або електроніки. Швидкісний реактивний літак має металеву конструкцію, резервні системи та високошвидкісний повітряний потік, який відводить тепло. Таким чином, лазер переходить з механізму «знищення» на механізм «знищення місії»: пошкодження сенсорної турелі, засліплення електрооптичної кулі, погіршення роботи радарного обтічника або примушення пілота до переривання польоту через локальні пошкодження, які не можна ігнорувати.

Ця відмінність має значення. Значна частина реальних перспектив лазерів спрямована проти безпілотників та повільних, крихких загроз, причому віддача зменшується, оскільки цілі стають швидшими, надійнішими та віддаленішими.

Фізика, яка робить лазери одночасно привабливими та складними

Привабливість проста.

• Низька вартість одного пострілу, як тільки у вас є система. Електрика дешевша, ніж у перехоплювачів.

• Глибокий магазин, обмежений головним чином виробленням енергії та охолодженням, а не кількістю патронів, що зберігаються.

• Дуже короткі терміни ураження. Немає балістичної дуги чи часу на виліт ракети.

• Масштабовані ефекти, від засліплення датчика до пропалювання компонента.

Складність така ж проста.

Лазер повинен утримувати вузький промінь на невеликій точці рухомої цілі достатньо довго, щоб завдати корисної шкоди. Цей «достатньо тривалий» час і є часом затримки. Якщо промінь відхиляється від критичної точки або якщо атмосфера розсіює та спотворює промінь, енергія поширюється, і ефект послаблюється. На практиці лазерна війна полягає не стільки у створенні яскравого променя, скільки в точному відстеженні, стабілізації та управлінні атмосферою.

Домінують три обмеження.

1. Атмосферні втрати та турбулентність

   
   

   Пил, дим, туман, дощ та мерехтіння спеки – все це заважає. Навіть у чистому повітрі турбулентність викривляє та розмиває промінь. Тому практична дальність ураження лазером залежить не лише від потужності, а й від погоди та місцевих умов на полі бою.

   
   

2. Лінія зору

   
   

   Лазер не може пролягати дугою над пагорбами чи будівлями. На захаращеній місцевості захисник повинен розмістити лазерні системи, щоб бачити смуги підходу, що, у свою чергу, полегшує їхнє виявлення та прицілювання.

   
   

3. Термічний менеджмент

   
   

   Потужні лазери не є ідеально ефективними. Значна частина вхідної енергії перетворюється на відпрацьоване тепло, яке необхідно відводити. Ось чому реальні системи є стільки ж радіаторами та охолоджувачами, скільки й «зброєю».

Чому дрони – це ідеальний вибір

Дрони, у певному сенсі, є ідеальною мішенню.

• Вони часто малі, повільні та передбачувані у своєму термінальному підході.

• Багато хто покладається на відкриті ротори, пластикові корпуси та споживчу електроніку.

• Вони достатньо дешеві для використання у великих кількостях, що робить дорогі перехоплювачі непривабливим рішенням.

Лазери використовують цю асиметрію. Якщо захисник може витратити еквівалент кількох літрів пального та певний знос генератора, щоб знищити безпілотник, який в іншому випадку потребував би ракети, економічні перспективи починають змінюватися. Це особливо стосується оборонного завдання, яке найбільше виснажує сучасні засоби протиповітряної оборони: повторного зіткнення з малими, низьколітаючими об'єктами, що з'являються без попередження та у великих кількостях.

Однак, дрони також розкривають межі лазера. Рейди дронів часто супроводжуються навмисними обскурантами, профілями польоту, що використовують маскування місцевості, та величезною кількістю, призначеною для перенасичення відстеження. Лазер зазвичай може вражати одну ціль за раз. Він може знищувати багато цілей з часом, але щільний рій стискає час, а це єдиний ресурс, який лазер не може створити.

Технологічні складові, які визначають, чи вона працює

«Лазер» — це лише видима емблема. Вирішальні технології розташовані навколо нього.

Відстеження та управління вогнем

Оборонний лазер повинен виявляти, класифікувати, відстежувати та прицілюватися з надзвичайною стабільністю. Це означає інтегрований радар або пасивні датчики, швидкі обчислення та дуже стабільну башту. Проти невеликих безпілотників завдання керування вогнем може бути складнішим, ніж фізика лазера, особливо коли повітря заповнене птахами, уламками, приманками та цивільними об'єктами.

Якість променя та адаптивна оптика

Щоб зберегти концентрацію енергії, система повинна підтримувати якість променя під час зміни атмосфери. Адаптивна оптика, яка вимірює спотворення та налаштовує дзеркала в режимі реального часу, може значно покращити продуктивність, але вона додає складності та вартості.

Виробництво та зберігання енергії

Мобільні лазери обмежені тим, що може генерувати та охолоджувати транспортний засіб. Лазери стаціонарного розташування можуть бути потужнішими, але вони також більш передбачувані та, отже, краще прицілюються. Гібридні рішення, що використовують батареї або конденсатори для забезпечення імпульсної потужності, покращують практичність коротких, інтенсивних зіткнень.

Інтеграція з багатошаровою протиповітряною обороною

Лазери найкраще працюють, коли вони є одним шаром серед кількох:

• Лазери для ближнього, дешевого та частого бою з невеликими дронів.

• Зброя для дуже близьких погроз та за умов поганої видимості.

• Ракети та безпілотники-перехоплювачі для більшої дальності польоту, ураження цінних цілей та високошвидкісних літаків.

Таким чином, перспектива полягає в тому, що менше «лазери замінять протиповітряну оборону» та більше «лазери знімуть з плечей ракет виснажливу частину протиповітряної оборони».

Проблема погоди, диму та сучасного поля бою

Лазер – це оптична зброя. Сучасне поле бою – це не чиста лабораторія. Дим від палаючих транспортних засобів, пил від артилерійських влучань, туман у річкових долинах і навіть навмисно встановлені димові завіси – все це погіршує характеристики. У міських боях лінія видимості неодноразово порушується та відновлюється, що змушує короткі проміжки часу для зіткнення.

Це не робить лазери марними. Це робить їх ситуативними. У сухих, ясних умовах вони можуть бути надзвичайно ефективними. Під час сильного дощу або густого диму вони можуть у кращому випадку перетворитися на інструмент, що засліплює датчики, або на зброю, яку потрібно тримати про запас на той час, коли повітря очиститься.

Контрзаходи та неминуча дуель адаптації

Оскільки лазери стають більш поширеними, цілі адаптуватимуться, але не завжди таким чином, щоб спростувати цю концепцію.

Зміцнювальні та відбивні покриття

Проста відбивна здатність не є чарівним щитом. Реальні поверхні нагріваються, покриття руйнуються, і захисник може цілитися у вразливі точки. Але загартування може збільшити час перебування, що цінно, коли атакуючий намагається швидко перетнути захищену зону.

Обертання, перекидання та маневрування

Якщо дрон може запобігти зупинці лазерного променя на одній точці, він може проіснувати довше. Однак маневрування вимагає енергії та може зменшити здатність дрона досягти цілі. Більше того, невеликі дрони не можуть маневрувати нескінченно, не наражаючись на інші засоби захисту.

Мракобязки

Дим, аерозолі та навмисне затуманювання є серйознішими. Вони не обов'язково повинні повністю блокувати лазер, а лише зменшувати щільність енергії достатньо, щоб запобігти швидкому пошкодженню. Тоді змагання стає логістичним: чи зможе атакуючий доставити обскуранти до точки зіткнення в достатній кількості, і чи зможе захисник змінити позицію або почекати, поки повітря очиститься?

Насиченість

Найнадійнішим контрзаходом все ще залишається кількість. Якщо атакуючий може одночасно представити більше цілей, ніж захисник може відстежити та вразити, деякі з них просочуються крізь них. Лазери покращують економіку захисника, але вони не скасовують геометрію часу.

Перспективи проти інших літаків

Для гелікоптерів, повільних літаків та деяких крилатих ракет лазери можуть пропонувати корисні варіанти ураження на близьких та середніх відстанях, особливо для точкової оборони критично важливих об'єктів. Їхня привабливість знову ж таки є економічною та логістичною.

Проти швидких струменів на значних відстанях лазери стикаються з суворішими реаліями:

• Цілі знаходяться далі, тому атмосферні спотворення гірші.

• Швидкість закриття зменшує час простою.

• Конструкція та резервування літака зменшують ймовірність катастрофічної поломки.

Більш реалістична перспектива полягає в поступовому зменшенні навантаження: погіршенні роботи датчиків, пошкодженні відкритих капсул або примусовому здійсненні маневрів ухилення, які переривають атаку. Іншими словами, лазери можуть стати засобом формування повітряного бою, а не заміною традиційних знищень повітря-повітря або земля-повітря.

Ймовірне майбутнє: оборонна інфраструктура, а не науково-фантастична стіна з балок

Найсильніша роль лазерів у найближчій перспективі — оборонна.

• Захист аеродромів, складів боєприпасів, енергетичної інфраструктури та командних пунктів від безпілотників та боєприпасів, що барражують.

• Супровід оборони для цінних наземних формувань, особливо там, де поповнення запасів ракет є складним.

• Оборона морських пунктів, де кораблі можуть перевозити більше енергії та охолодження, ніж більшість наземних транспортних засобів, і де лінія видимості над морем часто є сприятливою.

З часом удосконалення щільності потужності, охолодження та керування променем розширять можливості використання. Однак, навіть у міру розвитку технологій, поле бою продовжуватиме робити те, що воно завжди робить: вносити дим, пил, обман та масу. Тому розумним очікуванням є багатошаровий світ, у якому лазери займають своє місце як одна з найекономічніших відповідей на проблему безпілотників, тоді як ракети та гармати залишаються незамінними для ширшої повітряної загрози.

Лазери не покладуть край протиповітряній обороні. Вони зроблять дешевшим її продовження, день за днем, рейд за рейдом, у виснажливих умовах виснаження, які безпілотники повернули до сучасної війни. На практиці це і є революція.