Лазерное оружие может стать врагом беспилотников 

На полях сражений локальных войн в современном мире, от солдат до тяжелобронированных основных боевых танков, от бункеров до кластерных целей, наиболее опасным оружием являются всевозможные беспилотники и крылатые ракеты. В частности, так называемые «перспективы от первого лица», то есть микродроны FPV, с их более высокой скоростью полета, чрезвычайно гибкими возможностями управления и относительно низкой стоимостью, могут использовать тактику «роя» для проведения интенсивных атак на различные цели по очереди до тех пор, пока цель не будет полностью уничтожена. В этом случае военные и военные специалисты разных стран активно разрабатывают новые системы борьбы с беспилотниками для борьбы с почти повсеместными угрозами со стороны беспилотников. Среди них наиболее перспективной и экономически эффективной системой борьбы с беспилотниками является высокоэнергетическое лазерное оружие.

Технология, которая началась в Холодной войне

С 1960 года, когда американский ученый Майман успешно разработал первый в мире рубиновый лазер и получил первый лазерный луч в истории человечества, мировые военные державы выступили с идеей применения этого искусственного луча с сильной направленностью, хорошей монохроматичностью и когерентностью, а также чрезвычайно высокой яркостью и плотностью энергии в военных целях. Будучи первой страной в мире, изобретшей лазеры, Соединенные Штаты, естественно, заняли лидирующее положение в разработке лазерного оружия, а их соперник по Холодной войне, Советский Союз, последовал за ними с небольшим отставанием.

Однако в напряженный период конфронтации между Востоком и Западом и Соединенные Штаты, и Советский Союз сосредоточились на крупномасштабном стратегическом высокомощном лазерном оружии для противоракетной и противоспутниковой обороны. В частности, администрация Рейгана в США предложила чрезвычайно масштабный план «Звездных войн», основным содержанием которого было размещение высокоэнергетического лазерного оружия в космосе, на суше и на военных кораблях для перехвата различных типов баллистических ракет средней и большой дальности и межконтинентальных баллистических ракет Советского Союза.

Позднее, с окончанием холодной войны, особенно из-за повышения зрелости противоракетной технологии, Соединенные Штаты в основном отказались от разработки высокоэнергетического лазерного оружия стратегического уровня с высокой технической сложностью и чрезвычайно высокой стоимостью и обратились к разработке высокоэнергетического лазерного оружия тактического уровня с гораздо меньшими общими размерами и весом, низкой технической сложностью и относительно низкой стоимостью. Среди них наиболее активен ВМС США. Совместно с научно-исследовательскими институтами Министерства обороны США и крупными отечественными военными предприятиями он запустил ряд тактических научно-исследовательских и опытно-конструкторских проектов высокоэнергетического лазерного оружия с различными техническими направлениями, такими как Navy Laser Weapon System (LaWS), Sea Laser Demonstrator (MLD) и Tactical Laser System (TLS).

В начале 21 века эти тактические высокоэнергетические лазерные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области оружия один за другим перешли на стадию реальных испытаний на машинах. Например, лазерное оружие LaWS, разработанное американской компанией Raytheon, объединено с системой ближней обороны «Phalanx» и установлено с одной стороны 6-ствольной 20-мм пушки Гатлинга. Максимальная выходная мощность составляет 33 киловатта. Оно успешно сбивало беспилотники много раз в ходе многочисленных морских испытаний с 2008 по 2010 год. В частности, в ходе испытаний в мае 2010 года LaWS быстро сбил 7 небольших беспилотников на расстоянии 3 километров за очень короткое время, полностью продемонстрировав огромный потенциал лазерного оружия в борьбе с беспилотниками.

Может эффективно бороться с беспилотниками

С точки зрения принципа работы формы повреждения лазерного оружия для дронов в основном делятся на эффект термической абляции, эффект повреждения ударной волной и эффект радиационного повреждения. Среди них наиболее важным разрушительным средством лазерного оружия является эффект термической абляции. Когда лазерный луч воздействует на дрон, электроны внутри материала его обшивки получают лазерную энергию, которая затем производит сильные столкновения и преобразуется в тепловую энергию. Поскольку температура области лазерного облучения быстро растет, когда температура превышает точку плавления, материал обшивки дрона будет расплавлен или даже испарен.

Вообще говоря, чтобы максимально уменьшить вес фюзеляжа, микро-, малые и средние дроны в основном используют неметаллические композитные материалы для изготовления обшивки. Относительно дешевые материалы включают стекловолокно, эпоксидную смолу, ПЭ/ПП (полиэтилен/полипропилен) и т. д., а некоторые высококлассные будут использовать углеродное волокно, арамидное волокно и т. д. Эти композитные материалы обладают хорошей прочностью, малым весом и коррозионной стойкостью. Производство обшивки дронов может лучше учитывать потребности в летных характеристиках, снижении веса и достаточной прочности. Самые высококлассные большие и средние дроны обычно используют в качестве обшивки высокопроизводительные материалы из алюминиевого сплава, которые в основном такие же, как материалы обшивки, обычно используемые в пилотируемых самолетах.

Температуры плавления этих материалов обшивки различны. Температура плавления материалов из углеродного волокна составляет около 300 ℃, в то время как температура плавления материалов из алюминиевого сплава может обычно достигать около 600 ℃. Однако для лазерных лучей с температурой, достигающей тысяч или даже десятков тысяч градусов Цельсия, достаточно всего лишь миллисекунд времени воздействия, чтобы расплавить и испарить обшивку различных дронов. По мере того, как обшивка плавится и испаряется, лазерный луч будет продолжать облучать внутреннюю структуру и оборудование дрона, вызывая дальнейшие повреждения и разрушения в зависимости от различных ситуаций. Например, когда лазерный луч облучает систему управления дрона, он сжигает ее внутренние платы и чипы, в результате чего она полностью теряет способность к автоматическому управлению и падает; при облучении боеголовки некоторых дронов-смертников может произойти детонация внутреннего заряда и полный взрыв дрона; даже если он облучает аккумуляторную батарею или топливный бак дрона, это может привести к его возгоранию.

Кроме того, эффект повреждения ударной волной и эффект радиационного повреждения, создаваемые высокоэнергетическими лазерными лучами, также могут нанести большой ущерб дронам. Например, эффект повреждения ударной волной в основном относится к высокоскоростной струе плазмы, образующейся после того, как обшивка дрона или материал конструкции корпуса расплавляются и испаряются. Огромная создаваемая ударная сила еще больше повредит внутреннюю структуру дрона, в результате чего фюзеляж и крылья сломаются и даже распадутся в воздухе. Эффект радиационного повреждения означает, что когда плазма выбрасывается и ударяется, она также высвобождает рентгеновские лучи, тем самым формируя эффект повреждения, аналогичный электромагнитным импульсам, что приведет к отказу микросхемы системы управления дрона.

Фактически, даже некоторые виды лазерного оружия с меньшей мощностью, лазерные лучи которых не способны повредить обшивку дрона, также могут достичь цели, заставив дрон потерять боевую эффективность, облучая самую уязвимую часть дрона — фотоэлектрический датчик. Испытания показывают, что когда лазерный луч облучает оптическое окно фотоэлектрического датчика дрона, луч напрямую фокусируется на чипе датчика изображения, таком как ПЗС (прибор с зарядовой связью, т. е. датчик изображения) или КМОП (датчик) через линзу. Когда температура поверхности, вызванная облучением лучом, достигает примерно 200 ℃, это может привести к необратимому повреждению чипа датчика изображения и сделать его полностью неэффективным.

После того, как ВМС США доказали, что высокоэнергетическое лазерное оружие может эффективно бороться с дронами, другие военные службы США и даже больше стран начали разрабатывать такое новое оружие. Например, армия США также сталкивается с угрозами со стороны беспилотников и крылатых ракет, поэтому она разработала мобильную систему ПВО ближнего действия направленной энергии (M-SHORAD) на базе колесного шасси бронированной машины Stryker 8×8 с максимальной выходной мощностью 50 киловатт. Кроме того, Соединенное Королевство разработало тактическое лазерное оружие под кодовым названием «Dragon Fire» с максимальной выходной мощностью 50 киловатт, которое может быть установлено на кораблях или на различных колесных или гусеничных транспортных средствах.

Для борьбы с ракетами, минометными снарядами и беспилотниками, запущенными ХАМАС и Хезболлой в Ливане, Израиль разработал тактическое лазерное оружие под названием «Iron Beam», которое взаимодействует с системой ПВО «Iron Dome», использующей ракеты для перехвата. Поскольку у Израиля более высокие эксплуатационные требования к «Iron Beam» и он должен иметь возможность перехватывать цели с боеприпасами, его максимальная выходная мощность была увеличена до 100 киловатт. В мае 2023 года тактическое лазерное оружие «Железный луч»

Будущее направление развития

С точки зрения будущего развития существует два направления для тактического лазерного оружия, используемого для перехвата дронов:

Одно из них — это объединение с другим оружием, таким как малокалиберные автоматические пушки, пулеметы, зенитные ракеты и т. д., для формирования комплексной системы уничтожения дронов.

Поскольку лазерные лучи имеют фатальный недостаток, заключающийся в сильной зависимости от погодных условий, в неблагоприятных условиях, таких как дождь, снег, туман и пыль, излучаемая ими энергия будет поглощаться и рассеиваться частицами, водяным паром и аэрозолями в воздухе, что значительно снизит мощность и дальность действия. В этом случае задача перехвата дронов будет передана другому оружию, такому как малокалиберные автоматические пушки, пулеметы и зенитные ракеты. В настоящее время зарубежные страны разработали ряд так называемых «легкопушечных комбинированных» систем оружия. Дальность действия лазерного оружия обычно составляет от 1,5 до 7 километров, в то время как дальность действия малокалиберных автоматических пушек составляет от 3 до 4,5 километров. У этих двух видов есть перекрывающиеся зоны поражения, и они могут дополнять друг друга на расстоянии, достигая эффекта 1+1>2.

Во-вторых, тактическое лазерное оружие против БПЛА еще больше миниатюризируется или даже становится миниатюрным. В настоящее время два тактических лазерных оружия, американский M-SHORAD и британский «Dragon Fire», могут быть установлены на шасси колесных бронированных машин, что действительно является огромным улучшением. Если тактическое лазерное оружие может еще больше уменьшить вес и объем, его можно будет популяризировать на большем количестве малых и средних транспортных средств, в сочетании с дистанционными боевыми модулями, и защитить больше пехоты. Идя на шаг дальше, если бы отдельные солдаты могли быть оснащены лазерными пушками против дронов, которые были бы размером и весом автоматических винтовок, безопасность пехоты могла бы быть выведена на новый уровень.