Лазерные пушки становятся реальностью?

Самый распространенный способ нейтрализации или уничтожения любой системы — концентрация на ней достаточного количества энергии… И это может быть сделано различными способами. До настоящего времени в военной сфере наиболее распространенным было физическое воздействие снаряда, чья энергия и механические свойства гарантировали нанесение урона, достаточного для уничтожения или выведения цели из строя или значительного снижения ее боевых возможностей.

Один из недостатков этого подхода состоит в том, что для того чтобы поразить движущуюся цель, необходимо оценить величину упреждения, необходимую для встречи снаряда с целью, так как с момента выстрела и до поражения цели пройдет определенное время, зависящее от начальной скорости и дистанции. А вот иметь средство поражения, которое фактически имеет нулевое время полета, — это мечта любого солдата.

Это оружие, однако, уже существует и имя ему ЛАЗЕР (сокращение от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation — усиление света посредством вынужденного излучения) — способ концентрации энергии на цели за счет пучка света, который проходит дистанцию до нее со «скоростью света». Таким образом, проблемы упреждения в этом случае уже изначально нет.

Этот 30-киловаттный лазер, установленный на башню Skyshfeid, является частью предложения компании Rheinmetall для так называемой концепции «Below Patriot»

Поскольку не существует идеальной системы, то, чтобы использовать «лазер» в качестве оружия, необходимо решить несколько проблем. Количество энергии, удерживаемое на цели, пропорционально мощности лазерного излучения и времени, которое луч удерживается на цели. Таким образом, основной проблемой становится сопровождение цели. Также мощность системы привносит свои проблемы, напрямую связанные с размерами и энергопотреблением, ведь военным, как правило, необходимы мобильные системы, то есть эти «лазерные установки» необходимо интегрировать в платформу. Лазерное оружие чрезвычайно высокой выходной мощности с низким энергопотреблением и ограниченными размерами остается мечтой, по крайней мере, на данный момент.

При этом в Японии пару лет назад был проведен эксперимент LFEX (Laser for Fast Ignition Experiment — эксперимент с лазером для быстрого воспламенения). Луч мощностью два петаватта, проще говоря, квадриллион (10¹⁵) ватт, был активирован сверхкороткий период времени, одну пикосекунду (10¹²секунд). По словам японских ученых, необходимая для этого включения энергия, была эквивалента энергии, необходимой для снабжения микроволновки в течение двух секунд. В этот момент хорошо бы закричать «Эврика!», поскольку все проблемы кажутся решенными. Но не тут то было, неприятность подкралась здесь со стороны размеров, поскольку для того, чтобы достичь мощности в 2 петаватта, системе LFEX необходим корпус длиной 100 метров. Таким образом, многочисленные компании, разрабатывающие лазерные системы, пытаются решить уравнение «мощность-энергия-размеры» различными способами. В результате появляется все больше систем вооружения и при этом психологическое сопротивление в отношении этой новой категории боевого оружия, по всей видимости, снижается.

Германия за работой

В Европе две основные группы, которые возглавляют компании Rheinmetall и MBDA, занимаются высокоэнергетическими лазерами HEL (High Energy Laser), рассматривая их в качестве оборонительного и наступательного вооружения. Осенью 2013 года немецкая группа провела обширную демонстрацию на своем швейцарском полигоне Оксенбоден, в рамках которой высокоэнергетические лазеры были установлены на различные типы платформ.

Мобильная установка Mobile HEL Effector Track V класса 5 кВт была установлена на бронетранспортер М113, Mobile HEL Effector Wheel XX класса 20 кВт на универсальную бронированную машину GTK Boxer 8×8, и, наконец, Mobile HEL Effector Container L класса 50 кВт была установлена в упрочненном контейнере Drehtainer на шасси грузового автомобиля Tatra 8×8.

С целью демонстрации компания Rheinmetall установила лазерную пушку мощностью 5 кВт на бронемашину Boxer 8×8; не раз эта установка демонстрировала свои возможности по уничтожению микро-БЛА

Особо стоит отметить стационарную установку Laser Weapon Demonstrator мощностью 30 кВт, установленную на орудийную башню Skyshield и продемонстрировавшую способность отражать множественные атаки объектов типа RAM (неуправляемые ракеты, артиллерийские и минометные снаряды) и беспилотников. Колесная платформа показала свои возможности нейтрализации БЛА на дистанции до 1500 метров, а также использовалась для детонации патрона в патронной ленте с целью «технического» заклинивания крупнокалиберного пулемета. Если говорить о гусеничной системе, то она использовалась для нейтрализации СВУ и расчистки препятствий, например, прожигания колючей проволоки с большой дистанции. Более мощная система в контейнере использовалась для нарушения работы оптико-электронных систем на дистанции до 2 км.

При этом, стационарная башенная установка смогла выжечь 82-мм минометный выстрел на дистанции один километр, удерживая луч на цели в течение 4 секунд. Далее установка поразила 90% стальных шаров с взрывчаткой, имитирующих 82-мм минометные выстрелы, которые отстреливались очередью друг за другом. Также установка взяла на сопровождение и уничтожила три реактивных БЛА. Компания Rheinmetall продолжила разработку систем направленной энергии и на выставке IDEX 2017 представила несколько новых систем и устройств.

По данным экспертов компании Rheinmetall, в последние пять лет на рынок вышло значительное число систем лазерного вооружения. В зависимости от платформы методика испытаний на соответствие требованиям военной спецификации очень близко сближается с методиками, используемыми для оптронных систем. «Что касается наземных систем, мы полагаем, что мы находимся на этапе TRL 5-6 (демонстрационный образец технологий)», — отметили эксперты, подчеркнув, что дальнейшие усилия должны быть направлены на массогабаритные и энергопотребительские характеристики, а самая большая работа связан с безопасностью систем. Впрочем ситуация меняется довольно быстро и «за последние восемь лет мы сделали то что, было сделано в сфере винтовок за последние 600 лет», — считают в компании.

Кроме наземных приложений компания Rheinmetall также работает над морскими системами. В 2015 году лазерное оружие было испытано на борту списанного судна; это первые испытания лазера в Европе в рамках задач типа «корабль-берег».

Для нейтрализации СВУ компания Rheinmetall предлагает лазерную установку мощностью 3 кВт для танка Leopard 2, которая устанавливается в дистанционно управляемый модуль вооружения

Ближний план лазерной пушки, установленной компанией Rheinmetall Defence на бронетранспортер Boxer

В свою концепцию «Below Patriot» («Ниже комплекса Patriot», решение по нейтрализации боевых средств, которые не могут быть остановлены более крупными системами ПВО на базе ракетных комплексов) компания Rheinmetall встраивает помимо ракет и пушек лазер, установленный в башню Skyshield. Этот настраиваемый 30-кВт лазер используется для борьбы с БЛА и особо эффективен против массированных атак.

Считается, что для применения по таким воздушным аппаратам, особенно по легким, которые могут представлять собой самую большую угрозу в рамках концепции «Below Patriot», луча мощностью 20 кВт достаточно. Происходит процесс плавления на дистанции, при этом выводятся из строя электронные схемы беспилотника или происходят катастрофические повреждения материальной части. Необходимая точность составляет 3 см на дистанции один километр, что, по данным компании Rheinmetall, достижимо; она прогнозирует принятие на вооружение установки Класса 1 в течение двух-трех лет.

Военно-морские силы способствуют разработке лазерного оружия; компания Rheinmetall установила 10-кВт лазер на стабилизированную корабельную пушку Sea Snake 27 вооруженную 27-мм пушкой

10-кВт лазерная установка была установлена наверху новой стабилизированной корабельной артиллерийской установки Sea Snake-27. Компания Rheinmetall предложила практическое применение подобного лазера – разрезание радиолокационных мачт или радиоантенн оппонента — нечто вроде лазерного эквивалента предупредительного выстрела из пушки. Подобный лазер также был представлен на опытном образце сверхлегкой дистанционно управляемой башни, изготовленной целиком из карбона, которая весит всего 80 кг с исполнительными элементами и оптроникой и имеет грузоподъемность 150 кг.

Последнее, но не менее важное, самая маленькая лазерная система на этом шоу мощностью 3 кВт была представлена в дистанционно управляемом боевом модуле, установленном на башне модернизированного танка Leopard 2. В этом случае лазерная пушка могла бы по большей части использоваться для уничтожения самодельных взрывных устройств (СВУ). По данным Rheinmetall, на данный момент рынок ожидает лазерные системы Класса 1. Максимальная мощность здесь не проблема, дополнительные системы могут объединяться в соответствии с модульной концепцией, например, с целью достижения больших уровней мощности возможна установка двух 50-кВт или трех 30-кВт излучателей.

Компания также работает над технологиями, способными частично компенсировать влияние погодных условий на действие луча. Высокая мощность около 100 кВт рассматривается для задач борьбы с ракетами, артиллерийскими снарядами и минометными выстрелами, а также ослепления оптико-электронных систем на значительных дальностях. Считается, что для второй задачи желательна регулируемая выходная мощность, что позволит сэкономить энергию для повторной «стрельбы». Компания Rheinmetall тесно сотрудничает с немецким Бундесвером по программе разработки новой установки высокоэнергетического лазера.

Направление на будущее: немецкая компания Rheinmetalf представила на выставке IDEX 2017 10-кВт лазер, установленный на сверхлегкий модуль из карбона

Великобритания тоже старается

В январе 2017 года британское министерство обороны объявило о подписании соглашения по разработке демонстрационного образца лазерного оружия со специально созданной промышленной группой, известной как Dragonfire. Группа Dragonfire, возглавляемая компанией MBDA, была сформирована вследствие понимания того, что ни одна компания не может самостоятельно выполнить программу Лаборатории оборонной науки и технологии (DSTL). Таким образом, это решение позволяет свести воедино лучший опыт британской промышленности: MBDA предоставит свой опыт по основной системе вооружения, продвинутой системе управления вооружением, системам обработки изображений и скоординирует свои усилия с QinetiQ (исследования лазерных источников и демонстрация технологий), Selex/Leonardo (современная оптика, системы целеуказания и сопровождения целей), GKN (инновационные технологии аккумулирования энергии), ВАЕ Systems и Marshall Land Systems (интеграция морских и наземных платформ) и Arke (обеспечение на всем сроке службы).

Демонстрационные тесты, запланированные на 2019 год, покажут, что лазерное оружие способно бороться с типичными целями на расстоянии, при этом как на суше, так и на море.

Для испытаний своей новой лазерной установки компания Rheinmetall выбрала балтийское побережье. Во время первых испытаниях проверялась только система сопровождения

Контракт стоимостью 35 миллионов евро позволит этой промышленной группе использовать различные технологии и проверить возможности системы по обнаружению, сопровождению и нейтрализации целей на разных дистанциях, в меняющихся погодных условиях, на воде и суше. Цель состоит в том, чтобы предоставить Великобритании значительные возможности систем вооружения с высокоэнергетическими лазерами. Это заложит основу для оперативного преимущества, обеспечиваемого технологиями, а также свободного экспорта таких систем в поддержку программы «Процветание», описанной в британском Стратегическом обзоре обороны и безопасности 2015.

Программа Dragonfire направлена на совершенствование ключевых технологий для оборонительной системы HEL и включает серию испытаний, намеченных на 2019 год, с поражением типичных целей на суше и на море. Демонстрации будут включать начальное планирование боевой задачи и обнаружение цели, передачу управляющему устройству лазерного луча, его наведение и сопровождение, оценку степени боевых повреждений, а также демонстрацию возможности перехода к следующему циклу. Проект поможет не только при принятии решения по будущему программы, но также поможет Лаборатории DSTL установить план по вводу в эксплуатацию, который при успешном проведении испытаний прогнозируется примерно к середине 2020-х годов.

Кроме программы Dragonfire британская Лаборатория DSTL реализует дополнительную программу по проверке воздействия лазерного вооружения на вероятные цели разных типов; первые испытания были проведены на 82-мм минометном снаряде.

Демонстрация установки на корабль лазерной системы разработки MBDA. Немецкий флот активно занимается разработками лазерного вооружения

Снова Германия

Европейский производитель ракет, компания MBDA, активно сотрудничает с немецким правительством и военными в области лазерного оружия. Начав с опытного образца демонстрации технологий в 2010 году, она впервые применила одиночный луч мощностью 5 кВт, а затем механическим способом соединила два таких луча, чтобы получить луч мощностью 10 кВт. В 2012 году новая лабораторная установка была оборудована четырьмя 10-кВт лазерами с целью проведения экспериментов по перехвату ракет, артиллерийских снарядов и миномётных боеприпасов. Испытания были проведены в конце 2012 года, инженеры пробовали интегрировать эту установку в несколько контейнеров в серии испытаний в Альпах, но определенно мобильной эту систему было сложно назвать. Таким образом, следующим шагом должна была стать разработка опытного образца, который мог бы легко развертываться в полевых условиях. В 2014-2016 годы на полигоне Шробенхаузен над ним напряженно трудились ученые и инженеры, итогом чего стали первые эксперименты с новой системой, проведенные в октябре прошлого года.

Испытания проводились на учебной базе Putlos на Балтийском море и, прежде всего, они были нацелены на проверку системы наведения и коррекции луча с моделируемым поражением целей на различных дистанциях; для этого в качестве воздушной цели использовался квадрокоптер. Выбор этого полигона был связан, прежде всего, с соображениями безопасности, а также с тем фактом, что флоты в настоящее время активнее всего занимаются разработкой лазерных установок вооружения. Новый демонстрационный образец был установлен в 20-футовом ISO-контейнере; причина здесь заключается в сокращении расходов, поскольку в этом случае не требовалось больших работ по интеграции в отличие от установки системы на военную платформу. При этом лазерная система не занимает весь объем внутри контейнера.

Еще одной мерой снижения расходов стало решение не интегрировать источник питания в саму опытную установку, хотя имеющийся лишний объем позволил бы это сделать в случае необходимости. Лишний объем мог бы также позволить добавить механизм для опускания верхней части направляющего устройства лазера внутрь контейнера для транспортировки. Все эти решения могут быть реализованы уже в стоящей на вооружении системе. На данный момент MBDA Germany ожидает следующий этап испытаний, на котором будет испытываться система в целом, включая генерирование мощного лазерного луча. Это должно произойти в конце 2017-начале 2018 года.

На конец 2017 года запланированы следующие испытания новейшей разработки компании MBDA, на этот раз будет проверяться эффективность работы лазерного луча большой мощности

Новая демонстрационная установка базируется на системе генерирования луча и направляющем устройстве, эти два устройства механически отделены друг от друга. Источником на данный момент является один волоконный лазер мощностью 10 кВт, встроенный в контейнер вместе со всем оборудованием, компьютерами и системой отвода тепла и т.д. Луч лазера по оптоволокну проецируется в направляющее устройство. Здесь использован уже имеющийся у компании MBDA опыт. Впрочем, некоторые детали были разработаны специально для этой лазерной системы, что позволило значительно повысить точность, угловую скорость и ускорение по сравнению со стандартными системами. Разъединение двух элементов также позволяет получить непрерывное покрытие по азимуту 360°, тогда как углы места составляют от +90° до -90°, таким образом, закрывая сектор более 180°.

С целью оптимизации блока наведения луча в него также интегрирована телескопическая оптическая система. Ускорение и угловая скорость становятся ключевым фактором, когда имеешь дело с такими высокоманевренными целями, как микро- и мини-БЛА, а также когда необходимо отбить массированные атаки. Еще одним ключевым фактором является мощность, ведь чем выше мощность, тем меньше времени необходимо для уничтожения/нейтрализации цели. В связи с этим разработчики постарались, чтобы новая опытная установка могла принять различные лазерные источники, которые при объединении позволяют увеличить выходную мощность. Кроме того, разъединение лазерного генератора и направляющего устройства позволит в перспективе принять новые типы лазерных генераторов с более высокой энергетической плотностью, что дает возможность запаковать больше мощности в меньший модуль.

MBDA Germany пристально следит за развитием источников энергоснабжения, ведь качество луча остается ключевым фактором. Как и в случае с предыдущей лабораторной установкой использовались только зеркала, которые могут без труда выдержать большую мощность по сравнению с объективами, последние были сняты с системы из-за проблем с тепловым воздействием. Направляющее устройство, таким образом, может выдержать мощность более 50 кВт. Хотя теоретический предел в 120-150 кВт кажется вполне реалистичным.

Испытания первого опытного образца, разработанного компанией MBDA, были проведены в Альпах в 2013 году

В компании MBDA Germany считают, что система борьбы с БЛА должна иметь выходную мощность от 20 до 50 кВт; такое же количество энергии необходимо для борьбы со скоростными катерами — предпочтительной целью флота. Компания инвестировала значительные средства в технологии системы слежения для того, чтобы справляться с беспилотниками с взлетной массой менее 50 кг. Что касается перехвата ракет, артиллерийских снарядов и миномётных боеприпасов, который первоначально рассматривался в качестве одной из основных задач лазерных установок, то заказчики поняли, что разработка подобных систем, базирующихся на лазерах, остается на данный момент довольно проблематичной. В связи с этим приоритеты большинства военных изменились.

Новая испытываемая система находится на уровне готовности TRL-5 (демонстратор технологий) — «технология, проверенная в соответствующей среде». Чтобы получить полноценный прототип, систему необходимо дорабатывать в направлении приспособленности к эксплуатации в неблагоприятных условиях, в то время как некоторые готовые коммерческие компоненты необходимо квалифицировать для военных задач.

В настоящее время компания MBDA Germany разрабатывает программу следующей серии испытаний, которые должны пройти в конце этого или в начале следующего года; эта работа проводится в тесном контакте с Бундесвером, который частично финансирует эту программу. Настало время для фактического контракта на разработку работоспособной, готовой к серии системы, который предоставит не только финансирование, но также определит четкие требования. В MBDA Germany считают, что при получении подобного контракта система будет готова в начале 2020-х годов.

Опытный образец первого поколения, разработанный компанией MBDA; для испытаний установка была упакована в стандартный 20-футовый контейнер

Воздействие лазера Athena от Lockheed Martin на автомобиль. Работы по лазерному оружию ведутся в большинстве стран первого ряда

Вне Европы

В США было разработано множество лазерных установок. В 2014 году прошли испытания лазерной системы, установленной на американском корабле USS Ponce, дислоцированном в Персидском заливе. Лазерная установка LaWS (Laser Weapon System) мощностью 33 кВт, разработанная компанией Kratos, с успехом «обстреляла» небольшие лодки и дроны.

Lockheed Martin разработала в этот же период свою систему ADAM (Area defense Anti-Munitions), этот прототип лазерного оружия был спроектирован для борьбы на ближней дистанции с самодельными ракетами, беспилотниками и лодками. Он продемонстрировал свои способности по сопровождению целей на дистанциях более 5 км и их уничтожению на дистанциях до 2 км. В конце 2015 года компания Lockheed представила свою новую установку Athena мощностью 30 кВт, базирующуюся на технологии ADAM.

Немногое известно о российских программах по лазерному оружию. В январе 2017 года заместитель министра обороны Юрий Борисов сообщил, что страна занята разработкой лазерного и другого высокотехнологичного оружия и что российские ученые совершили значительный прорыв в области лазерных технологий. И больше никаких подробностей…

/Николай Антонов, topwar.ru/