ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ
 
 




УСПЕХИ В РАЗРАБОТКЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ОРУЖИЯ/

ОРУЖИЯ НАПРАВЛЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

Дэвид Алекзандер

 

 

Динамически преобразуемые тактические технические средства, обеспечивающие господство в боевом пространстве в электромагнитной области, катализируют инновационные будущие военные инициативы. Полная  совокупность этих инноваций обещает в некоторых случаях революции, которые могут изменить боевые действия и доктрину так радикально, как переход от палубных пушек к управляемым ракетам, изменивший тактические и стратегические расчеты в предыдущую эпоху.

 

«Это оружие, доставляющее к цели поражающую энергию со «скоростью света» и метающее поражающий элемент за счет сил, «созданных с помощью электромагнитного поля, обещает коренным образом изменить характер войны на море и при воздействии на сухопутные объекты», − заявил контр-адмирал Джей Коуэн, начальник управления научных исследований ВМС, в политическом докладе в середине июня 2003 года.

Технологии электромагнитного оружия представляют собой класс оружия высокого уровня, опытный образец которого, интегрированный в систему, предназначен для определения поражающих факторов в тактических операциях. Использованные технологии позволяют  создать системы, метающие поражающий элемент с гиперкинетическим, сверхскоростным воздействием за счет электромагнитной энергии. Такими системами являются электромагнитные рельсовые пушки (EMRG) и катушечные пушки, которые вместе обычно классифицируются как оружие кинетического действия (KEW). Другое использование представляет собой электромагнитные самолетные пусковые установки, артиллерию с гиперскоростными снарядами и гиперзвуковые летательные системы поражения для стратегических ударных операций, которые иллюстрируют достижения оружия пятого поколения по сравнению с обычными боевыми головками и используемыми суббоеприпасами в крылатых ракетах большой дальности.

Оружие направленного действия (DEW) представляет категорию перспективного вооружения, в котором электромагнитная энергия используется как собственно поражающий элемент системы, а не используется в качестве причины, придающей снарядам кинетическую энергию. Эти последние системы иллюстрируются применением высокоэнергетических лазеров (HEL), CBЧ устройств высокомощного микроволнового излучения (НРМ) и радиочастотных боеприпасов (RFM), иначе называемых «e-bombs», которые функционируют путем создания обычных электромагнитных импульсов (N-N-EMP) излучения энергии с достаточной мощностью, затрудняющей и разрушающей электронные и цифровые системы, определяющие функционирование многих гражданских и военных систем. Лазерное оружие, можно сказать, представляет собой отдельный класс оружия, известного как оружие быстрого света (Speed of Light-SOL).

В Соединенных Штатах финансируемые министерством обороны или управлением перспективного планирования министерства обороны (DARPA) технологические ударные инициативы привели к развитию и совершенствованию имеющейся научно-технической базы и созданию новых опытных военных систем для тактического применения, а также обороны стратегического сектора высокой важности против баллистических ракет (BMD).

В 1980-е годы оружие направленного действия, как полагают, было в самом центре стратегической оборонной инициативы президента Рейгана. В последние годы администрация Буша позволила преобразовать оборонные программы, «перескочить через поколение» в военной технологии и произвести приспособленные к полевым условиям системы оружия направленного действия для применения в обороне против баллистических ракет. Другим движущим фактором разработки технологии оружия, действующего со скоростью света, является его применимость к потребностям быстрой переброски войск и техники в поддержку доктрины нанесения глобального удара, концепциями которой являются сверхвысокая скорость и скрытность действий. Оружие направленного действия является, безусловно, самым логичным решением для систем оружия космического базирования, если произойдет оснащение космоса вооружением.

Кроме особых требований к обороне против баллистических ракет и, возможно, военных действий в космосе, интерес к оружию направленного действия мотивируется пониманием того, что высший предел эффективности потенциала разработки имеющихся кумулятивных боеприпасов взрывного действия уже достигнут. Обычные пушечные системы вооружения сталкиваются с большими ограничениями при их использовании для выполнения все более важных задач C-RAM (противодействия ракетам/артиллерии/минометам), и робототехнические боевые системы следующего поколения (более быстрые, проворные, более способные к скрытым действиям и более маневроспособные, чем системы, управляемые человеком, а также действующие в расчлененном строю) будут все труднее поражаться имеющимися системами оружия современного поколения.

Хотя в сегодняшней модели, несомненно, большая доля «Buck-Rogering», как было во время расцвета СОИ, однако не отрицается, что разработка систем оружия кинетического действия (KEW) и оружия направленного действия (DEW) следующего поколения является стержневым мероприятием глобального выполнения преобразуемой доктрины ведения боевых действий.

В следующих разделах дается обзор современного состояния дел в разных секторах.


 

Оружие кинетического действия

 

Этот класс оружия, рассмотренный ранее, также известен как электромагнитное оружие (EMW), оружие, создаваемое на электрических принципах (EEW), или электромагнитные пушки (EMG). Существуют три основных понятийных типа: рельсовые пушки, катушечные пушки и электротермические пушки. Первый тип является самым старым. Самая ранняя известная катушечная пушка, которая, по сообщениям, стреляла металлическим стержнем примерно на 20 м , была изготовлена около 1845 года. Рельсовая пушка приписывается французскому изобретателю, который получил три патента в 1920 году. Успешные эксперименты с современными приспособленными для создания оружия вариантами начались в 1940-е и 1950-е годы, в эти же годы началась работа над третьим типом – электротермическими пушками.

Хотя разработаны многочисленные концепции и варианты, все системы оружия, создаваемые на электрических принципах, работают по существу на одном и том же принципе магнитного взаимодействия между двумя заряженными электричеством катушками, создающего толкающую снаряд силу, и имеют три основных компонента: источник питания, пусковое устройство (или ствол) и снаряд. В рельсовых пушках место катушек занимают наэлектролизованные рельсы, а в электротермических пушках материал метательного заряда, например полиэтилен перегревается и выпаривается в плазму высокого давления, которая разгоняет снаряд по пусковому устройству. Снаряды могут быть изготовлены из любого материала и, действительно, использовались многие материалы, включая металлы, найлон и поликарбонаты.

Хотя все три типа электромагнитного оружия имеют свои собственные средства и возможности, рельсовые пушки появились, по международному признанию, как наиболее осуществимые варианты для преобразования и приспособления к полевым условиям использования систем вооружения и в настоящее время являются предметом возобновленных опытно-конструкторских работ.


 

Рельсовые пушки

 

Электромагнитные рельсовые пушки функционируют за счет генерирования импульсов высокой энергии вдоль параллельных рельсов, один из которых заряжен отрицательно, другой – положительно. Когда ток подводится к рельсам, он колеблется между ними по проводящей или окружающей снаряд арматуре у его основания к противоположному рельсу и назад в обратном направлении. Это генерирует ток возбуждения, который создает «толкающую снаряд силу, известную как «Лоренца  сила», названную так в честь открывшего ее нидерландского физика Хендрика А. Лоренца. Проходя расстояние до цели с гиперкинетической скоростью большая часть массы снаряда превращается в энергию за счет силы удара, создавая драматичное повреждение  цели без опоры на энергию взрыва головной части снаряда. Переход массы в энергию исключительно большой: например, снаряд массой около 3 кг , попадающий при числе Maxa 5 (около 1700 м/с), будет освобождать поражающую энергию, эквивалентную детонации при попадании боевой части крылатой ракеты TOMAHAWK.

Главные соображения в разработке рельсовых пушек диктуют определенные условия: они должны сооружаться из прочных токопроводящих материалов, таких чтобы рельсы могли выдерживать огромные нагрузки, вызываемые чрезвычайным импульсным нагревом от высокой токовой нагрузки и трением ускоряющегося снаряда, когда он мчится между рельсами. Рельсы должны выдерживать как силу отдачи, так и поперечные силы, расталкивающие их, без изгиба или иной деформации, и таким образом должны  быть долговечными и надежно установленными.

Соображения по источнику питания имеют первостепенную важность. Совместимый источник питания должен выдавать импульсы тока крайне высокой мощности, измеряемые в джоулях, для обеспечения дульных энергий, достаточных для приведения в движение снаряда с начальными скоростями, подходящими для военного использования. Пусковое устройство также становится крайне горячим благодаря напряжениям, испытываемым стволом при стрельбе, включая трение, которое также имеет абляционное воздействие на внутреннюю часть пускового устройства (его износ). Это диктует, что такие блоки не только должны быть изготовлены из термостойких материалов, но и должны устанавливаться или помещаться в корпус с замедленным нагреванием или теплорассеивающей матрицей, например, из композиционных многослойных материалов, которые используются в последних опытных образцах.

Технология электромагнитной рельсовой пушки исследовалась в лаборатории ведения боевых действий по технологическим ударным инициативам управления DARPA во время исследований и разработки стержневых технологий СОИ более двух десятилетий назад. Видение COИ требовало разработки орбитального развертываемых электромагнитных рельсовых пушек для отслеживания и уничтожения подлетающих межконтинентальных баллистических ракет (ICBM) с ядерной боевой частью во время решающего этапа разгона до отделения их кассетных боевых частей с индивидуальным наведением каждого элемента на заданные цели (MIRV). Однако с окончанием холодной войны интерес к рельсовым пушкам повернулся к другим планируемым военным использованиям этой технологии.

Одним планируемым на ближайшее будущее  применением технологии электромагнитных рельсовых пушек является совершенствование следующего поколения морской артиллерии и ракет морского базирования. В программе ВМС США и концепции морской пехоты США по силам и средствам ВМС 21 века уделяется большое внимание быстрой переброске войск в мировом масштабе авианосными боевыми группами и ведению прибрежных боевых действий. По относящимся к делу доктринам «Морской удар» и «Морской щит» системы EMRG рассматриваются как ключ к достижению быстрого господства при переброске войск с прибрежной зоны на внутреннюю территорию конфликта, включая варианты обстановки военных действий на урбанизированной местности (MOUT). Это объясняется тем, что гиперкинетическое вооружение служит дополнением и объединяется с уменьшенными радиолокационной, тепловой и акустической сигнатурами будущих надводных боевых кораблей, и тем, что обещает компактность и низкое отношение массы к объему. Установки EMRG будут, возможно, заменять или дополнять наступательные и оборонительные корабельные системы, используемые в настоящее время, которые включают CIWS (маловысотную заградительную систему ПВО/ПРО) и системы ракет большой и малой дальности действия, включая SLCM (крылатые ракеты морского базирования).

Несмотря на то, что вооружение EMRG будет легко устанавливаться на будущие полностью электрические платформы, оснащенные встроенной боевой системой, включая силовую установку, способную моментально отводить энергию от тягового двигателя к рельсовой пушке для обеспечения планируемого темпа стрельбы шесть выстрелов в минуту, имеющиеся военно-морские корабли потребуют значительной модернизации для снабжения энергией оружия.

 

пушки EMRG произвел выстрел алюминиевым снарядом с дульной энергией 10,68 МДж и начальной скоростью 2520 м/с

 

Рисунок 1 – «Эпохальная» запись была осуществлена 18 января 2008 года в научно-исследовательском центре проблем надводной войны управления научно-исследовательских работ ВМС США в Dahlgren, шт. Виргиния, когда испытательный (опытный) образец пушки EMRG произвел выстрел алюминиевым снарядом с дульной энергией 10,68 МДж и начальной скоростью 2520 м/с. Снарядом  был стреловидный поражающий элемент, заключенный в арматуру с поддоном, которая отделяется от снаряда непосредственно после вылета из направляющей. Энергия демонстрационного образца EMRG была позже доведена до уровня 32 МДж.


 

 

Рабочая схема электромагнитной рельсовой пушки

Рисунок 2 – Рабочая схема электромагнитной рельсовой пушки.

 

Как бы то ни было, представление о передвижении снаряда со скоростью, равной числу Maxа 7,5 на дальность, превышающую 200 морских миль, конечно, является привлекательным. Хотя опытные планы по установке пушки EMRG на тогдашний корабль класса DD (Х), что было выполнено, были с тех пор закрыты, программа же остается действующей в качестве технологического демонстрационного образца.


Воображаемая схема установки оружия EMRG на борту 
тогдашнего военно-морского корабля DD (Х).

 

Рисунок 3 – Воображаемая схема установки оружия EMRG на борту

тогдашнего военно-морского корабля DD (Х).

 

Применение рельсовых пушек в наземных боевых действиях также исследовалось в течение десятилетий, фактически с начала разработки технологии в начале 20-го века, первоначально рассматривалось их использование в качестве замены ствольной артиллерии. Кроме того, технологические прогнозы долгое время включали замену основного вооружения танка системами на базе рельсовой пушки. В случае бронированных машин и артиллерийских платформ основные преимущества и присущие трудности более или менее соответствовали таким же, как рассматривались для военно-морских кораблей. Переход на системы на базе EMRG предлагал перспективу заметных улучшений в полезной дальности действия снаряда, конечной его эффективности и баллистической точности, но с другой стороны, сопутствующая необходимость обеспечения каждого выстрела огромным количеством электрической энергии, которая должна быть обеспечена незамедлительно по требованию, вызывает огромную техническую проблему.

 

Схематическое представление процесса стрельбы 
из пушки EMRG, действующей против наземных целей.

Рисунок 4 – Схематическое представление процесса стрельбы

из пушки EMRG, действующей против наземных целей.


 

Даже за пределами этих проблем особая проблема, которая может мешать появлению приспособленных к использованию в полевых условиях систем EMRG, делает их совместимыми с постоянно растущим особым вниманием к высокоточным боеприпасам с наведением на конечном участке траектории. Огромные ускоряющие силы, действующие на снаряд, выстреливаемый с начальной скоростью более 2500 м/с, представляют большую инженерно-конструкторскую проблему при разработке бортовых датчиков и систем наведения на базе процессоров, плюс еще трудноопределимые аэродинамические силы, возникающие при этом и действующие  на внешние поверхности управления.

 

Оружие направленного действия – общие соображения

 

Любопытный технологический парадокс: хотя оружие направленного действия (DEW) в своей основе является более сложным, чем электромагнитные системы, программы научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по системам оружия направленного действия уже привели к готовым к производству вариантам пригодных для использования в полевых условиях систем.

В отличие от обычного оружия, которое использует кинетическую или химическую энергию (или обе) снарядов, предназначенных для уничтожения цели, системы направленного действия преобразуют электрическую или химическую энергию в лучевую или импульсную энергию, обладающие эффектом поражения, который может регулироваться оператором. При таком определении оружие направленного действия может также содержать системы, которые основаны на других принципах в дополнение к электромагнитной энергии, например, на воздействии на цель акустических волн и на гидравлических системах/системах элементарных частиц. Однако эти типы представляют ограниченный интерес, так как они не действуют со скоростью света или близкой к ней скоростью. Современные типы оружия направленного действия основаны только на принципах электромагнитной энергии и включают лазерные системы, системы пучкового (лучевого) оружия (СРВ) и радиочастотные (RF) / сверхвысокочастотные большой мощности (НРМ) системы, каждая их которых излучает энергию, которая перемещается в направлении цели со скоростью света (или близкой к ней в случае пучкового оружия). Оружие направленного действия охватывает область систем от тактических лазерных систем до активных систем воспрещения (ADS), базирующихся на миллиметрововолновом излучении; из-за физической природы их источников излучения лазеры являются оружием для поражения одиночных (точечных) целей, тогда как источники RF/HPM имеют диаграммы направленности антенны, «подобные РЛС», и, следовательно, рассматриваются как оружие нанесения удара по площади.

Так как оружие направленного действия основано на излучаемой энергии, оператор, возможно, может изменять луч для достижения особых результатов. Оператор управляет интенсивностью, продолжительностью и длиной волны и таким образом фокусировкой луча. Это управление может обеспечить оператору очень точное управление любым обстрелом. Способность оружия направленного действия взаимодействовать с целями новым и уникальным способом является тем, что делает это оружие преобразуемым оружием. При низких уровнях мощности направленная энергия может оказывать несмертельное для цели воздействие на электронную аппаратуру и личный состав, то есть обеспечивает достаточность энергии, чтобы вызвать несрабатывание при выполнении задачи (иногда называемое «soft kill» - вывод из строя электронного оборудования). Однако при высоких мощностях оружие направленного действия может обеспечить достаточность энергии, чтобы «прожигать» обшивки самолетов и ракет или вызвать подрыв боевых частей.

 

 

Рисунок 5 – Предложенная фирмой Raytheon лазерная система обороны района (LADS) предназначена для замены оружия объектовой обороны малой дальности действия системыPHALANXCIWS с целью ее использования на борту корабля и при противодействии ракетам/артиллерии/минометам (C-RAM) при применении имеющихся технических средств системы PHALANX. Система LADS состоит из 20-кВт волоконного лазера IPG Photonics научно - исследовательской лаборатории  BBC (AFRL), устанавливаемого на верхней части PHALANX.

 


В дополнение к присущей масштабируемости оружие направленного действия имеет ряд уникальных характеристик, что делает его привлекательным как в тактических, так и стратегических операциях:

- обстрел со скоростью света. Это коренным образом относится к самой медленной части современного цикла от обнаружения до поражения, то есть задержке, обусловленной зависимостью военных платформ и систем оружия от скоростей реактивных двигателей или детонации/дефлаграции черного пороха и от скоростей полета снаряда баллистического оружия. Оружие направленного действия дает пользователю возможность доставлять энергию к цели со скоростью света, таким образом  подгоняя скорость обстрела к другим элементам цикла «обнаружил - поразил»;

- упрощенные расчеты траектории обстрела без необходимости учитывать гравитационную силу или аэродинамическое сопротивление;

- сверхточное наведение на максимальных дальностях стрельбы (особенно для лазерного оружия);

- низкие затраты на выстрел;

- так называемый «глубокий  магазин» (кроме химических лазеров). Пока в наличии будет электрическая энергия для приведения оружия направленного действия в действие, оно будет способно обстреливать цели в отличие от пушек и ракетных установок, которые ограничены запасом боеприпасов. Однако это не относится к химическим лазерам, которые ограничены запасом их уникального топлива;

- двойное использование в качестве датчиков.

Системы оружия направленного действия имеют также негативные характеристики, которые при использовании необходимо учитывать. Они включают чувствительность к проводниковому материалу для передачи радиочастоты  и атмосферному рассеянию от наличия пыли, влажности и турбулентности. Трудными также являются управление и фокусирование луча при лучах с самой высокой частотой. Нет необходимости говорить, что все оружие направленного действия является по определению системами для стрельбы по линии прицеливания и, следовательно, не может использоваться в режиме стрельбы непрямой наводкой для обстрела целей в укрытиях, за укрытиями и т.д.

Сочетание положительных и отрицательных характеристик использования направленной энергии позволяет дополнять такими системами системы с обычными боеприпасами во всем спектре военных задач, но не заменять их.

 

Схематическая архитектура лазера высокой энергии (HEL).

 

1 – диодная накачка; 2 – отвод теплоты.

 

Рисунок 6 – Схематическая архитектура лазера высокой энергии (HEL).

Исследование возможной установки лазерного оружия средней энергии на боевую бронированную машину AFV в сочетании с обычными 
пушками и ракетами.

 

Рисунок 7 – Исследование возможной установки лазерного оружия средней энергии на боевую бронированную машину AFV в сочетании с обычными

пушками и ракетами.

 

Лазерное оружие

 

Программы, нацеленные на разработку технологии лазерного оружия, начали принимать реальную форму в первое десятилетие после начальных достижений в лазерной технологии в 1960-е годы, набирая силу по этапам, которые увеличивали мощность излучения лазеров и, таким образом, потенциальную возможность военного применения, например, изобретение первого эксимерного лазера в 1970 году, появление газовых лазеров примерно через пять лет,  лазеров с импульсной накачкой и рентгеновских лазеров в следующем десятилетии (последний был основной лазерной технологией, рассматриваемой для использования COИ космического базирования). Аналогичная работа велась также в существовавшем в то время СССР, которая привела к созданию опытных испытательных стендов THEL (тактический лазер высокой энергии) на нескольких площадках, включая ракетный полигон Sary Sagan, в середине 1980-х годов. Эти образцы испытывались в роли противоспутникового оружия (ASAT).

Хотя работы ни к чему не привели в практическом отношении, некоторые другие менее амбициозные программы были поддержаны, и часть из них в настоящее время приближается к эксплуатационной готовности. Далее следует беглый обзор некоторых современных важных работ.

 

MIRACL (перспективный химический лазер, работающий в средней ИК области спектра), разработанный ВМС США в 1980-е годы, является лазером на фториде дейтерия, который может обеспечить выходную 
мощность свыше мегаватта и поддерживать ее в течение 70 секунд.

 

Рисунок 8 – MIRACL (перспективный химический лазер, работающий в средней ИК области спектра), разработанный ВМС США в 1980-е годы, является лазером на фториде дейтерия, который может обеспечить выходную

мощность свыше мегаватта и поддерживать ее в течение 70 секунд.

 

Бортовая авиационная лазерная система (ABL)

 

Система  бортового лазера летательного аппарата (ABL), которая создана на базе опытного образца YAL-1 испытательного стенда демонстрационного образца перспективной техники (ACТD), впервые запущенного в 1980-е годы, является разработкой в соответствии с программой по созданию лазера высокой энергии, который еще существует и который продолжает проходить испытания и оценку в направлении возможной полной разработки военно-воздушными силами США (USAF) системы для применения в обороне против баллистических ракет (BMD) (перехват ракеты на разгонном участке траектории). В конце мая 2008 года генеральный подрядчик – фирма Boeing Integrated Defense Systems и взаимодействующие с ней фирмы Lockheed Martin и Northrop Grumman вместе с управлением противоракетной обороны США, которое осуществляло контроль за программой ABL, завершили первое испытание приведения в действие лазера наземного базирования на военно-воздушной базе Edwards в шт. Калифорния. Предшествующий опытный этап был завершен в феврале 2008 года также в  Edwards при установке всех шести модулей химического кислородно-йодистого лазера (СОIL) на модифицированный летательный аппарат 747- 400F , который будет основным средством активирования вооружения системы ABL и одной из ключевых технологий, обеспечивающих эту систему. Программа ABL в настоящее время вступила в новый этап разработки, ведущий к испытанию по сбиванию ракеты в 2009 году, во время которого эта система будет обстреливать и перехватывать баллистическую ракету на стартовом участке полета.

В системе ABL используется то, что фирма Boeing характеризует как «метод двойного пути», в котором она использует системы управления лучом низкой мощности и управления огнем для сопровождения и определения очередности целей и тактический лазер высокой мощности для уничтожения этих целей. В кормовой половине самолета размещен лазер высокой энергии, разработанный и изготовленный фирмой Northrop Grumman, а в передней половине содержится система управления лучом/управления огнем, разработанная фирмой Lockheed Martin, и система управления боем, изготовленная фирмой Boeing.

 

Комплект шаровой опоры башни системы ABL мегаваттного
 класса показан во время монтажа. Этот комплект был установлен 
на самолет YAL-1А.

 

Рисунок 9 – Комплект шаровой опоры башни системы ABL мегаваттного

 класса показан во время монтажа. Этот комплект был установлен

на самолет YAL-1А.


 

Демонстрационный образец YAL-1А ABL, 
видно зеркало лазерного оружия

 

Рисунок 10 – Демонстрационный образец YAL-1А ABL,

видно зеркало лазерного оружия.

 

От THEL к HEL TD

 

Что касается тактических боевых систем, то демонстрационный образец системы тактического лазера высокой энергии (THEL), базирующийся на химическом лазере, был разработан по совместной инициативе США и Израиля, он прошел успешные стрельбовые испытания в США  и в Израиле в период между 1998 годом и спорной отменой программы в 2006 году, которые подтвердили возможность использования этой системы против ряда угроз, включающих ракеты «Катюша», минометные боеприпасы и артиллерийские снаряды. Фирма Northrop Grumman в настоящее время продолжает разработку за свой счет боевой системы, названной  SKY GUARD (защита неба), а Израиль, по сообщениям, исследует оружие с использованием твердотельного лазера для такого же применения в противодействии С-RAM.

 

Артиллерийская ракета «Катюша», уничтожаемая демонстрационным образцом лазера THEL во время испытаний в 1996 году.

 

Рисунок 11 – Артиллерийская ракета «Катюша», уничтожаемая демонстрационным образцом лазера THEL во время испытаний в 1996 году.


 

Кажется, действительно достигнуто общее мнение, что твердотельные лазеры (SSL), а не химические, являются лучшим решением по вопросу использования в полевых условиях тактических лазерных систем высокой энергии. Однако следует знать, что современная цель разработки твердотельных лазеров должна обеспечить уровень их мощности  более чем на порядок величины меньше, чем современные химические лазеры (и близко к двум порядкам величины на ближнесрочном этапе). Хотя качество луча и другие факторы могут компенсировать в некоторой степени разницу в уровне мощности, но это потребует значительных капиталовложений.

Командование космической и противоракетной обороны сухопутных войск/ стратегическое командование сухопутных войск (USASMDС/ARSTRAT) США возглавляет работу по решению этих проблем путем разработки нескольких альтернативных лабораторных устройств SSL по общей программе создания твердотельного лазера высокой мощности (JHPSSL) в сотрудничестве с научно-исследовательской лабораторией сухопутных войск, научно - исследовательской лабораторией ВВС, научно-исследовательским управлением ВМС и объединенным отделом технологии высокоэнергетических лазеров (HEL JTO) аппарата министра обороны (OSD). Целью программы JHPSSL является разработка и демонстрация альтернативных твердотельных лазеров с дифракционно-ограниченным лучом с прямой накачкой 100-кВт класса, которые имеют архитектуры, которые подходят для применения в качестве тактического оружия с наземных, воздушных и морских платформ. В декабре 2005 года USASMDС/ARSTRAT заключило контракты с фирмами Northrop Grumman Space Technologies и Textron Systems на демонстрацию таких устройств в лаборатории к декабрю 2008 года.

 

– В декабре 2007 года фирма Northrop Grumman демонстрировала первую лазерную систему в качестве ключевого элемента общего твердотельного лазера высокой мощности (JHPSSL).

 

Рисунок 12 – В декабре 2007 года фирма Northrop Grumman демонстрировала первую лазерную систему в качестве ключевого элемента общего твердотельного лазера высокой мощности (JHPSSL). Система JHPSSL разработана для сочетания восьми таких лазерных систем из четырех отдельных модулей каждая. Каждая лазерная система является компактным 15-кВт твердотельным лазером, а вся компоновка системы имеет потенциальную возможность достигать более 100 кВт.

 

Командование USASMDС/ARSTR АТ начало также разработку технологического демонстрационного образца высокоэнергетического лазера (HEL TD), которая обеспечит мобильную систему оружия с использованием твердотельного лазера, способным оказать противодействие ракетам, артиллерийским и минометным снарядам к 2013 году. Программа  HEL TD объединит твердотельный лазер, систему управления лучом, источник электрической энергии, управление тепловым режимом и элементы командования, управления и связи на тактической колесной машине. Хотя первоначальные возможности HEL TD будут ограничены задачами C-RAM, они могут быть в будущем расширены для обеспечения противовоздушной и противоракетной обороны от ряда воздушных целей, а также обеспечения некинетических поражающих факторов против разнообразия боевой техники.

Программа разработки демонстрационного образца HEL TD предусматривает три этапа. Этап I охватывал заключение контрактов в 2007 финансовом году с фирмами  Boeing  и Northrop Grumman на разработку износоустойчивой системы управления лучом (BCS) на платформе машины. Этап II завершает разработку и изготовление системы BCS, установку ее на платформу машины и проведение испытаний, и оценку установки системы высокоэнергетического лазера (HELSTF) на ракетном полигоне White Sands. На этапе III будут закончены разработка системы HEL TD, изготовление, интеграция и испытание мобильного демонстрационного образца в соответствующей тактической обстановке.

 

Цель работы по HEL TD − продемонстрировать, что мобильная система оружия с использованием твердотельного лазера может эффективно оказать противодействие ракетам, артиллерийским и минометным снарядам

 

Рисунок 13 – Цель работы по HEL TD − продемонстрировать, что мобильная система оружия с использованием твердотельного лазера может эффективно оказать противодействие ракетам, артиллерийским и минометным снарядам. Текущие работы настоящего времени обеспечат успешный

 переход к развитой программе закупок сухопутных войск.

 

Критические проблемы разработки оружия на 
твердотельном лазере.

Рисунок 14 – Критические проблемы разработки оружия на

твердотельном лазере.

 

Высокоэнергетический жидкостный лазер системы обороны района (HELLADS)

 

Целью программы по созданию системы обороны района с использованием высокоэнергетического жидкостного лазера (HELLADS), осуществляемой в настоящее время в управлении перспективного планирования министерства обороны (DARPA), является разработка системы оружия на базе  высокоэнергетического лазера (150 кВт) со снижением массы на порядок величины по сравнению с имеющимися лазерными системами. При заданной массе < 5 кг/кВт система HELLADS обеспечит возможность установки таких высокоэнергетических лазеров на тактический самолет и значительно увеличит дальности обстрела по сравнению с системами наземного базирования.

Программа HELLADS завершает разработку и демонстрацию революционного малоразмерного высокоэнергетического лазера, который обеспечивает цель создания легкой и компактной системы оружия с высокоэнергетическим лазером. Целевой моноблочный лазерный модуль с интегрированным управлением мощностью и тепловым режимом разрабатывается, изготавливается и будет демонстрировать выходную мощность > 34 кВт. Испытательный элемент, который представляет половину блока лазера, был изготовлен и использовался, чтобы характеризовать потери системы, работу и надежность диодов. Этот испытательный блок в настоящее время расширен до моноблочного элемента; на основании результатов демонстрации такого элемента будут изготовлены дополнительные лазерные модули для производства 150-кВт лазера, который будет демонстрироваться в лабораторной обстановке. Затем 150-кВт лазер будет интегрироваться с имеющимися системами управления лучом для производства демонстрационного образца системы лазерного оружия. Будет демонстрироваться возможность обстрела тактических целей, таких как ракеты класса «земля-воздух» и неуправляемые ракеты.

 

Перспективный тактический лазер (ATL)

 

В июне 2008 года фирма Boeing успешно проводила испытательные стрельбы из тактического авиационного оружия, представляющего собой систему тонкодискового лазера, в качестве выполнения части программы по разработке и вооружению опытного образца транспортного самолета США перспективным тактическим лазером (ATL) в инициативном порядке. Работа началась в январе 2006 года поставкой транспортного самолета С-130Н из 46-го Test Wing ВВС США, размещенного в Crestview, шт. Флорида, около базы ВВС Eglin. Транспортный самолет ATL C-130, вооруженный лазерным оружием, предназначен для проведения боевых операций военного назначения в обстановке населенных пунктов. Лазерное оружие приспособлено к нанесению смертельного и несмертельного воздействия и может обеспечивать стрельбу из вращающейся башенки, размещенной в нижней части самолета.

 

 

Опытный вооруженный лазером самолет С-130, оснащенный системой ATL (перспективного тактического лазера).

 

Рисунок 15 – Опытный вооруженный лазером самолет С-130, оснащенный системой ATL (перспективного тактического лазера). ATL обеспечивает стрельбу из вращающейся башенки, выступающей из нижней части самолета.


 

Установка лазера ATL на борту вооруженного 
транспортного самолета С-130.

Рисунок 16 – Установка лазера ATL на борту вооруженного

транспортного самолета С-130.

 

Лазерная система нейтрализации боеприпасов – HLONS (ZEUS)

 

Система HLONS (лазерная система нейтрализации боеприпасов на машине HMMWV), обычно известная как ZEUS, была разработана для нейтрализации мин, устанавливаемых на грунт, неразорвавшихся боеприпасов (UXO) и самодельных взрывных устройств (IED). Работа по этой программе была совместной для фирм Sparta Inc. и Naval Explosive Ordnance Disposal Technology Division и базировалась на коммерческом 10-кВт твердотельном лазере и системе управления лучом. Его действие заключалось в нагреве боеприпаса – цели до точки, вызывающей воспламенение и сгорание заряда боеприпаса.

В течение испытаний и использования система ZEUS уничтожила более 1600 боеприпасов 40 разных типов при более 98% успехе. В марте 2003 года система ZEUS была развернута в Афганистане на шесть месяцев для демонстрации ее противоминных возможностей в боевой обстановке; она использовалась на авиационной базе Bagram и обезвредила более 200 боеприпасов (включая 51 боеприпас за 100 минут) десяти разных типов. В марте 2005 года система ZEUS была развернута в Ираке для помощи в уничтожении самодельных взрывных устройств в качестве концепции защиты колонны из трех машин.

 

Система HLONS ZEUS демонстрирует свои возможности точного использования лазерной энергии для уничтожения неразорвавшихся
боеприпасов (UXO) на безопасных дальностях.

 

Рисунок 17 – Система HLONS ZEUS демонстрирует свои возможности точного использования лазерной энергии для уничтожения неразорвавшихся боеприпасов (UXO) на безопасных дальностях.


 

Возможности иного использования достижений лазерной программы

 

Другим современным применением лазерной технологии (вне системы оружия в строгом значении этого термина), которое уже достигло эксплуатационного уровня, является класс DIRCM (меры направленного противодействия ИК средствам) бортовых средств самообороны. В этих системах лазерное излучение (источник является обычным устройством на базе накачки диода) направляется на головку самонаведения подлетающей ракеты класса «воздух-воздух» или «земля-воздух» с ИК системой наведения, эффективно «ослепляя» ее, что приводит к нарушению траектории полета или выводу из строя светочувствительных элементов управления.

 

Cистема AN/AAQ-24 NEMESIS DIRCM (направленных мер противодействия ИК средствам), установленная на голландском боевом
 вертолете AH-64 APACHE).

 

Рисунок 18 – Cистема AN/AAQ-24 NEMESIS DIRCM (направленных мер противодействия ИК средствам), установленная на голландском боевом  вертолетеAH-64 APACHE).


 

Лазеры другого класса, которые могут иметь тактическое применение, представляют собой уже упоминаемые импульсные лазеры с укороченной длиной (известные также как волоконные лазеры). Эти устройства пользуются значительным вниманием из-за компактности, которой могут достигнуть системы на базе этой конструкции, и в связи с предполагаемой модификацией технологии для так называемых «молниеносных» пушек. Некоторые разработчики частного сектора вовлечены в настоящее время в исследование импульсных лазеров укороченной длины, которое было начато боевой лабораторией управления DARPA в университете Центральной Флориды по разработке лазеров. Фирма Raydiance Inc. of Petaluma, шт. Калифорния, объявила о производстве destktop – размера блока, в котором используется волоконная оптика и электронное программное обеспечение управления механическими органами управления для миниатюризации блока. Другой разработчик, Optima Technology Group, разработал то, что назвал мобильным энергетическим устройством MEDUSA. Этот установленный на машине источник излучения направленной энергии, который, по сообщениям, подобно предшествующей «молниеносной пушке» фирмы Ionatron Corporation, использует технологию короткоимпульсного лазера как устройства передачи направленной энергии путем направления высоковольтных разрядов через проводящие каналы, пробитые в ионизированном кислороде воздуха, которые, по сообщению фирмы, работают как «виртуальные провода» для передачи «созданного руками человека огня» в точки точно направленного удара. Воссозданная как Applied Energetics фирма в настоящее время сфокусировала свое внимание на разработке применения оружия направленного действия путем использования контракта с фиксированной ценой 1 млн долларов на разработку систем противодействия самодельным взрывным устройствам на базе платформы с направленной энергией.

Так называемые лазеры-«ослепители» были первым оружием направленного действия (DEW), которое использовалось в подлинном бою во время фолклендской войны, когда корабли английских военно-морских сил использовали их против аргентинских пилотов. Ослепляющее лазерное оружие было испытано в прошлом, но с тех пор было запрещено по Протоколу ООН 1995 года. Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа была соответственно перефокусирована на системы, рассматриваемые как предназначенные для «дезориетирования» и «временного ослепления» живой цели, которые позволяют таким образом обходить это постановление.

 

PHASR (ответный удар на остановку и стимулирование личного состава) является опытным несмертельным лазерным ослепителем, разработанным отделом направленной энергии научно-исследовательской лаборатории ВВС США. Этот акроним преднамеренно напоминает фазовращательное
 пучковое оружие учения «Star Trek

 

Рисунок 19 – PHASR (ответный удар на остановку и стимулирование личного состава) является опытным несмертельным лазерным ослепителем, разработанным отделом направленной энергии научно-исследовательской лаборатории ВВС США. Этот акроним преднамеренно напоминает фазовращательное пучковое оружие учения «Star Trek» и, к тому же, форма sci-fi винтовки не отражает реального назначения или характеристик.


 

– Лазер-ослепитель GLARE  Б.Е. Майерза является, безусловно, самой малой существующей системой DEW, а также системой наиболее широко используемой

 

Рисунок 20 – Лазер-ослепительGLARE  Б.Е. Майерза является, безусловно, самой малой существующей системой DEW, а также системой наиболее широко используемой. Хотя ее наличие прошло фактически незамеченным, тысячи систем GLARE используются войсками США в Афганистане и Ираке для несмертельной дезориентации на малой дальности людей противника.


 

Низкоэнергетические радиочастотные системы (RF/HPM)

 

Радиочастотные системы относительно низкой энергии были разработаны как несмертоносное оружие, предназначенное для выполнения задачи по воздействию на противника с целью снижения его активной роли. Такой системой, в которой используется устройство миллиметроволнового излучения, чтобы вызвать неослабляющее/недолговременное ощущение ожога на коже, является система ADS (система активного воспрещения), разработанная фирмой Raytheon и поставляемая фирмой на рынок под названием SILENT GUARDIAN. По сообщению фирмы, антенна системы направляет сфокусированный луч миллиметрововолновой (95 ГГц) энергии, который при попадании проникает в кожу на глубину 1/64 дюйма ( 0,397 мм ), производя нетерпимое ощущение нагревания, заставляющее подвергающихся удару людей бежать или прятаться. Это ощущение прекращается сразу же, как утверждает производитель, как только человек уходит от луча или оператор отводит луч. Фирма Raytheon заявляет, что система SILENT GUARDIAN не вызывает ранения благодаря малой глубине проникновения миллиметрововолновой волны  и элементам безопасности, предусмотренным в системе, однако добровольцы, участвующие в испытаниях, утверждают, что спор о длительности воздействия «болезненных лучей» продолжается.

В 2002 году система ADS была предоставлена для демонстрации технологии перспективной концепции (ACTD) как система ADS1 и была интегрирована в мобильную компоновку на машине HMMWV. Заключительный этап ACTD, расширенная оценка пользователем (EUE), завершился в сентябре 2007 года и привел к разработке контейнезированного варианта, названного как ADS2 и размещенного на шасси (8х8) грузового автомобиля, более подходящего для военных применений. Начиная с 2008  финансового года, при поддержке управления совместной разработки несмертельного оружия, центр разработки вооружения ВВС возглавляет совместную работу по обеспечению перехода от АСТD к обоснованию официальной программы.

VIGILANT EAGLE является системой обороны аэродромов на базе микроволнового образца оружия, предназначенной для противодействия ракетам класса «земля-воздух». Оборудованная для противодействия террористам, оснащенным переносными ракетными пусковыми установками (MANPADS), в гражданских аэропортах, по утверждению фирмы Raytheon, эта система создает «купол защиты» вокруг аэропортов, оснащенных этой системой, путем облучения любых подлетающих ракет электромагнитной энергией, обеспечивающей «перенацеливание» ракеты от предназначенной ей цели. Система VIGILANT EAGLE имеет три основных компонента: подсистему распределенного обнаружения и сопровождения ракеты (MDT), систему командования и управления (С2), активную антенную решетку с электронным сканированием (AESA), состоящую из синфазной многовибраторной антенны с плоским отражателем, связанной с твердотельными усилителями, которые создают собственную форму электромагнитной волны, которая, по утверждению фирмы Raytheon, создает помехи системам наведения MANPADS и отклоняет подлетающие снаряды от самолета (цели). По сообщению фирмы Raytheon, полевые испытания подтвердили эффективность формы волны системы VIGILANT EAGLE в качестве меры противодействия угрозе MANPADS.

 

Демонстрационный образец системы ADS2 фирмы Raytheon на шасси (8х8) грузового автомобиля был поставлен ВВС США в сентябре 2007 года.

 

Рисунок 21 – Демонстрационный образец системы ADS2 фирмы Raytheon на шасси (8х8) грузового автомобиля был поставлен ВВС США в сентябре 2007 года. ВВС возглавляет работу по продвижению этой концепции от демонстрации технологии к серийному производству.


 

Рабочий принцип действия системы VIGILANT EAGLE 
против ракет MANPADS

Рисунок 22 – Рабочий принцип действия системы VIGILANT EAGLE

против ракет MANPADS.

 

Особым примером является класс радиочастотных (RF) боеприпасов, известных как электромагнитные бомбы или e-bombs, которые поражают электронные и цифровые системы путем излучения мощных обычных электромагнитных импульсов (N-N-EMP), поражающих твердотельную интегральную схему (IC), прочность которой недостаточна против этих воздействий. Энергия импульсов, высвобождаемая электромагнитными системами, проникает через пластиковую оболочку интегральных схем, вызывая разрушение хрупких структур, врезанных в их кремниевые матрицы, «поджаривая», перегревая таким образом электронные системы, обеспечивающие обработку информации.

В электромагнитных бомбах, существование которых классифицировано довольно хорошо, но доказано на словах, по сообщениям, используют технологию генерации мощности за счет накачки энергии взрывом (EFCG) для создания токовых нагрузок, которые, как считается, на несколько порядков величин больше направленного удара молнии. Разрывной заряд запускает генератор, создающий значительную очередь электромагнитных импульсов (ЕМР), в момент детонации боеприпаса. Хотя слухи относительно использования электромагнитных бомб во время войны в Персидском заливе и воздушных ударов «Shock and Awe» («Шок и страх») по Ираку в марте 2003 года для вывода из строя секций электроэнергетической системы Багдада кажутся необоснованными благодаря другим технологиям экзотических боеприпасов, которые могли дать такие же результаты, кажется, нет причин сомневаться, что технологическая база электромагнитных бомб является полностью  жизнеспособной.

Хотя они не являются оружием в строгом значении этого термина, проявляется нарастающий интерес к источникам СВЧ излучения большой мощности (НРМ) как к системам для нейтрализации самодельных взрывных устройств (IED) и других взрывных ловушек путем создания помех их дистанционному управлению или (и) системе подрыва и таким образом предотвращения их детонации или вызывания  преждевременной детонации.

 

Фирма Rheinmetall в сотрудничестве с фирмой  Diehl BGT Defence разработала систему противодействия самодельным взрывным устройствам (IED)

 

Рисунок 23 – Фирма Rheinmetall в сотрудничестве с фирмой  Diehl BGT Defence разработала систему противодействия самодельным взрывным устройствам (IED), основанную на высокомощной электромагнитной / ультраширокополосной (HPEM/UWB) технологиях. Система способна одновременно подавлять все каналы связи от нескольких МГц до 3 ГГц, предотвращая таким образом детонацию дистанционно управляемых  IED и в то же время может вызывать принудительную детонацию IED, приводимых в действие датчиками.


 

Выводы

 

Оружие, перемещающее поражающую энергию со скоростью света, захватило воображение человечества с незапамятных времен в виде мифологических представлений, например, ударов молнии Зевса или Vajra  в руках бога огня Индры, и, возможно, даже реализовалось до некоторой степени в древних боевых действиях такими приспособлениями, как прожигающие зеркала Архимеда. В настоящее время технологическое развитие и инновация обеспечили создание нескольких опытных и пригодных для применения в полевых условиях систем, использующих электрически обеспечиваемое перемещение поражающей энергии со сверхвысокой скоростью – гиперкинетического действия и оружия направленного действия для тактического использования. Эти системы привлекают внимание органов планирования войны и органов разработки политики в области обороны, так как они обещают преобразующее совершенствование многих имеющихся типов химических боеприпасов, включая повышенную точность, нанесение удара со скоростью света, повышенное поражающее действие, более гибкое развертывание и меньшие затраты на производство, развертывание и эксплуатацию таких систем по сравнению с современными системами.


Лазерное и другое оружие направленного действия, как предсказывают, будет значительно более точным, чем даже самые точные наводимые по лазерному лучу или глобальной системе определения местонахождения (GPS) авиационные бомбы, обеспечивая круговую вероятность отклонения менее дюйма. Это будет представлять большую важность не только на обычном поле боя, но также и главным образом в рамках ассиметричных боевых действий с приданием особого значения сведению до минимума сопутствующих разрушений. Другим преимуществом оружия направленного действия в таких действиях является присущая им масштабируемость. Вообще, признается также, что химические боеприпасы достигли теоретического потолка, при котором значительного усовершенствования их эффективности ждать не приходится, что делает необходимой замену технологией высшего качества.

С другой стороны, оружие SOL (со скоростью света) имеет несколько недостатков. Первым и самым очевидным является то, что, хотя современные опытные образцы систем первой линии, такие как CIWS (маловысотная заградительная система ПВО/ПРО) военно-морских сил и ABL (система бортового лазера летательного аппарата), показали значительное превосходство над предыдущими технологическими опытными системами, ни одна из них, кажется, не готова к фактическому производству и развертыванию в скором времени. В случае EMRG (электромагнитной рельсовой пушки) некоторые компоненты системы, главным образом, поверхности управления снарядом и интегрированная электронная аппаратура наведения в настоящее время представляют проблемы для разработки, которые кажутся неразрешимыми, по крайней мере, пока. И хотя система ABL как успешная платформа обещает противодействовать баллистическим ракетам на траекториях решающего участка разгона, ей потребуются еще годы до развертывания, даже при условии, что она пройдет новый этап испытаний с таким результатом, который может соответствовать названию «блестящая победа».

 Хотя эффективность систем оружия со скоростью света против угроз, таких как управляемые ракеты в полете или другие воздушные платформы, например пилотные самолеты и беспилотные летательные аппараты (UAV), вероятно, окажется большей в большинстве случаев по сравнению с обычными боеприпасами, нет доказательства, что эти новые классы оружия окажутся такими же эффективными против многих других традиционных военных целей, против которых используются химические боеприпасы, такие как здания, мосты, подземные убежища и другие массивные сооружения. Следовательно, даже после гипотетического прихода века «оружия со скоростью света» маловероятно, что обычные и ядерные взрывчатые вещества и платформы их доставки неизбежно перестанут употребляться. К тому же, эти самые электромагнитные силы, которые обеспечивают новые виды оружия, грозят создать массированные излучения TEMPEST, которые обладают повышенным риском обнаружения по сравнению с теперешними системами оружия.

Технологические инновации либо проявят себя жизнеспособными в рамках военной политики, либо прекратят существование. Инициативы глобального преобразования будущей концепции обороны в настоящее время рассматривают разработку оружия со скоростью света как высший приоритет для боевых систем следующего поколения. Осуществятся ли эти высокие ожидания – это вопрос, на который может дать ответ в конечном счете только само будущее.


 

 

David Alexander

Advances in Electromagnetic/Directed Energy Weapon Systems

Military Technology, 2008, vol. XXXII, No 9.


 

 










 



ГЛАВНАЯ НА ВООРУЖЕНИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
РАЗРАБОТКИ
ОГНЕВАЯ МОЩЬ
ЗАЩИТА ПОДВИЖНОСТЬ 

ЭКСКЛЮЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ  БИБЛИОТЕКА ФОТООБЗОРЫ