2023-02-03 13:01:04
Lasery bojowe Raytheon. Realna odpowiedź na realne zagrożenia.
Obraz filmowy czy znany z literatury fantastycznonaukowej – lasery bojowe - stał się już rzeczywistością. Jednak wprowadzona broń nie przypomina laserów z popularnego science fiction, ponieważ ich niszczące promienie są niewidoczne (światło laserowe w widmie podczerwieni). Początkowo w laboratoriach, następnie na doświadczalnych poligonach, a dziś już w pododdziałach operacyjnych wykorzystuje się lasery bojowe. To oczywiście początek ich służby, ale niewątpliwie jednym z kluczowych obszarów ich wykorzystania jest i będzie obrona powietrzna, w tym walka z powietrznymi bezzałogowcami, pociskami i rakietami. Raytheon Technologies jest w grupie liderów pracujących nie tylko nad technologiami laserowymi, ale wprowadzającymi tego rodzaju uzbrojenie do służby liniowej. Mowa w jego przypadku zarówno o systemach do obrony infrastruktury krytycznej, jak i manewrujących w terenie wojsk.
Prace mające na celu wykorzystanie laserów do zwalczania celów powietrznych prowadzone są w co najmniej kilku krajach. Amerykanie zapoczątkowali je jeszcze w latach 60. XX wieku. Stopień dojrzałości technicznej rozwiązań jest obecnie na tyle wysoki, że umożliwia realizację projektów. Pierwszy operacyjny system energii kierunkowej pojawił się na amerykańskim okręcie USS Ponce w 2014 roku. Ich służba to nie tylko kwestia postępu technologicznego, ale i skokowego zwiększania się wachlarza środków napadu powietrznego i ich skali (rakietowe ataki saturacyjne i tzw. bezzałogowe roje).
Armie zachodnie, w tym amerykańska, miały styczność z szeroko stosowanymi dronami, głównie małokosztowymi, które pojawiły się wokół ich instalacji krytycznych (lotniska, elektrownie, bazy), ale dopiero wojna w Ukrainie naocznie pokazała, co oznacza bardzo duże nasilenie wykorzystania wszelkiej maści powietrznych bezzałogowców przez obie strony konfliktu, liczonych tam w perspektywie kilku miesięcy wręcz w wielu tysiącach, ale i masowe ataki rakietowe na infrastrukturę elektroenergetyczną. Co więcej, nawet komercyjne, małe drony stały się znacznie bardziej wyrafinowane, latają szybciej i mogą poruszać się autonomicznie bez korzystania z częstotliwości radiowych, dzięki czemu są coraz bardziej odporne na zakłócenia, które również nie zawsze można użyć (powszechność stosowania sygnału nawigacji satelitarnej także przez siły własne, a nawet powszechnie przez społeczeństwo). Nie ma wątpliwości, laser bojowy w 2022 roku bardzo zyskał na znaczeniu. Dlaczego jest wartościowym środkiem w walce o bezpieczne niebo?
Przede wszystkim jest stosunkowo tani, a koszt „strzału” sprowadza się do wartości zużytej energii elektrycznej czy paliwa z generatora. Dość powiedzieć, że US Army opracowując program lasera bojowego do osłony wojsk szacowało taki koszt jego użycia na ledwie 30 USD. Bilansuje się zatem koszt tarczy (obrony) i miecza (środka ataku w postaci komercyjnego drona). Znany jest bowiem przypadek upubliczniony w 2017 roku, użycia wartego parę milionów dolarów pocisku systemu Patriot przeciwko dronowi wartemu takich dolarów raptem kilkaset. Podobne pytania o ekonomiczność obrony powietrznej wobec zagrożeń pojawiają się i obecnie w trwającym konflikcie ukraińskim. Przy założeniu dostępu do wystarczającego zasilania – laser w praktyce daje niekończącą się amunicję w porównaniu z tą tradycyjną, opartą o rakietowe czy artyleryjskie rozwiązania. Podkreślanym często faktem są również mniejsze potrzeby logistyczne związane z wykorzystaniem lasera bojowego, amunicję wytwarza się na wozie bojowym, a nie przewozi i przeładowuje ciężkimi transportami logistycznymi.
To nie wszystko. Światło z wiązki laserowej może prawie natychmiast dosięgnąć celu, nie ma tu zatem potrzeby obliczania znanego z rakiet i pocisków kursu przechwytującego.Pozostając skupionym na określonym miejscu na celu, laser może zneutralizować obiekt w kilka sekund (w zależności od mocy lasera). Utrzymując precyzyjną wiązkę (średnica od kilku milimetrów do kilkudziesięciu centymetrów) na celu, zwalczać można z równą skutecznością także te mocno manewrowe obiekty. Wysoka precyzja laserowej wiązki nie powoduje na dodatek strat w otoczeniu, jak jest choćby w przypadku głowic odłamkowych pocisków przeciwlotniczych. Podobnie jak przy innych systemach, przy modułach laserów bojowych dla zapewnienia ich skuteczności jest potrzeba dodania podsystemów dowodzenia, rozpoznania i łączności. Obecnie stosowane technologie oraz moc laserów pozwalają wypełniać zadania szczebla taktycznego, w przyszłości będą także i strategiczne. Większej mocy lasery pozwolą zwalczać również załogowe śmigłowce i samoloty.
Laser ma także ułomności, do których zaliczyć można strzelanie po linii celowania (wiązka nie zniszczy obiektu za ukryciem, za linią horyzontu). Kurz, dym, mgła, para wodna, czy deszcz pochłaniają i rozpraszają wiązkę laserową – im słabszy więc laser i większa odległość, tym ogniskowa wiązki będzie bardziej zaburzona. Strzelanie wiązką lasera w tym samym dokładnie kierunku (strzelanie do celu na wprost) przez dłuższy czas powoduje z kolei podgrzanie powietrza i również wpływa na rozogniskowanie wiązki. Warto również zauważyć, że możliwy jest jednoczesny ostrzał przez laser tylko jednego celu, po jego neutralizacji przeniesienie wiązki na kolejny. Laser bojowy ma zatem zdolność do rażenia określonej liczby obiektów w jednostce czasu.
Pracując przez dekady nad technologią i konkretnymi rozwiązaniami, firmie Raytheon Intelligence & Space udało się osiągnąć oczekiwaną niską masę i objętość, aby wykorzystać laser na podwoziu samochodu terenowego, zapewniając tym samym systemowi mobilność. Dla wojska był to warunek krytyczny. Stosowane dziś coraz powszechniej lasery światłowodowe są przy tym skalowalne, gdyż zwiększenie mocy odbywa się w wyniku podniesienia liczby włókien światłowodowych (tak zrobił w swoich rozwiązaniach Raytheon Intelligence & Space). Wiele takich światłowodów, o długości setek metrów, nawiniętych jest na kompaktowe bębny, co pozwala na stosowanie modułów zadaniowych choćby na wspomnianych pojazdach.
W starszych laserach tylko około 50% energii elektrycznej jest przetwarzane na światło laserowe, a pozostałe 50% stanowiło zbędne ciepło. Laser światłowodowy, wykorzystując wzmacniacze, pompuje światło do pojedynczego światłowodu, który wytwarza bardzo mocną i doskonale uformowaną wiązkę. Takie lasery są sprawne na poziomie do 90%, a więc generują już stosunkowo mało zbędnego i problematycznego ciepła.
Powyższe wskazuje, że technologię i rozwiązania opanowano, a poniższe – opis systemów firmy Raytheon Intelligence & Space, firmy należącej do Raytheon Technologies – stanowi dowód na opanowanie jeszcze jednej kluczowej zdolności – osiągnięcie gotowości do produkcji seryjnej i służby operacyjnej.
Od 2020 roku USAF operacyjnie wykorzystuje kilka laserów bojowych Raytheon HELWS przeznaczonych do osłony baz lotniczych. W 2022 roku dokonano testowej integracji lasera HELWS z systemem rakietowym NASAMS i przeprowadzono ich wspólne ćwiczenia.
Lotniczy HELWS
Amerykańskie siły powietrzne (USAF) poszukiwały systemu do ochrony swoich baz lotniczych. Wykorzystując powietrzne bezzałogowce zauważono, że istnieje ryzyko ich wykorzystania również jako broni. W 2019 roku Air Force Research Laboratory przyznało firmie Raytheon kontrakt na opracowanie dwóch prototypów systemu High Energy Laser Weapon System (HELWS) za kwotę 23,8 mln USD. Nieco później umowa została rozszerzona o 13,1 mln USD i kolejny prototyp. W kwietniu 2021 roku firma Raytheon otrzymała od USAF z kolei kontrakt obejmujący przygotowanie zmodyfikowanego wariantu systemu. Zlecenie w tym przypadku opiewało na 15,5 mln USD. Przy tej umowie prawdopodobnie jego moc została zwiększona z 10 do 15 kW.
System ten przeznaczony miał być przede wszystkim do zwalczania coraz bardziej wszędobylskich małych dronów i oryginalnie zamontowany na pojeździe klasy buggy. Jego nowa wersja ma zaś być paletowa i posiadać możliwość montowania na różnych nośnikach.
Siły powietrzne nabyły pierwszy HELWS w październiku 2019 roku i podobno wdrożyły lasery w instalacjach zagranicznych w kwietniu kolejnego roku. Są one rozmieszczone wokół baz w celu zwalczania bezzałogowców, będąc w pełni zintegrowane z systemem dowodzenia i centrum operacyjnym obrony bazy. Laser o mocy 10 kW pozwalać ma na zwalczanie zagrożenia w odległości trzech kilometrów. Eksploatacja czterech systemów HELWS pozwolić ma na dalszy rozwój uzbrojenia tej klasy. Dostarczone systemy przepracowały już kilkadziesiąt tysięcy godzin w ramach szkolenia i pracy operacyjnej.
Moduł lasera HELWS osadzony został w tylnej części pojazdu Polaris MZRS klasy buggy. Światłowodowy laser zintegrowano w module z Multi-Spectral Targeting System (MTS), także firmy Raytheon Intelligence & Space, łączącym w jednym zestawie czujników funkcje elektro-optyczne/podczerwone (EO/IR), oznaczania i oświetlenia laserowego. Warto podkreślić, że to sprawdzona operacyjnie rodzina czujników MTS, występująca dziś w kilkudziesięciu wariantach na wielu platformach, w tym MH-60 Blackhawk, MQ-9C Reaper, MQ-1 Predator i MQ-1C Gray Eagle.
Bardzo ciekawe możliwości HELWS pokazuje informacja z końca marca 2022 roku. Raytheon Intelligence & Space wykazał wówczas, że opracowana i przekazana USAF broń laserowa może współpracować z rakietowym systemem obrony powietrznej NASAMS. Podczas ćwiczeń prowadzonych na poligonie White Sands w stanie Nowy Meksyk, laser HELWS otrzymał dane ze stanowiska dowodzenia NASAMS i wykorzystał zautomatyzowane wykrywanie celu oraz pełny zestaw czujników elektrooptycznych/podczerwieni do śledzenia, identyfikacji i szybkiego niszczenia dronów. Udowodniono tym samym, że HELWS zostały zintegrowane i mają interfejsy do łączenia się w jedno środowisko z istniejącymi systemami dowodzenia oraz kontroli obrony powietrznej popularnych systemów rakietowych.
Manewrowy DE M-SHORAD
O ile system HELWS, chociaż osadzony na pojeździe, przeznaczony był do osłony obiektów infrastruktury krytycznej. Niewątpliwie rozwijającym również dla inżynierów z Raytheon Intelligence & Space był ogłoszony przez US Army program lasera bojowego na potrzeby brygadowych zespołów bojowych wojsk lądowych. System broni energii kierunkowej stanowić ma część manewrowej obrony powietrznej krótkiego zasięgu (Maneuver–Short Range Air Defense, M-SHORAD).
Dla wojsk lądowych USA temat laserów bojowych także nie jest nowy. Raptem w 2018 roku MEHL 2.0 (Mobile Experimental High Energy Laser), czyli transporter Stryker z laserem 5 kW przerzucono do Europy, gdzie w ramach 2. Pułku Kawalerii brał udział w kolejnych testach w trakcie ćwiczeń prowadzonych na niemieckim poligonie Grafenwoehr. Chociaż nośnikiem pozostawał kołowy Stryker, uruchomiony program (Multi-Mission High Energy Laser, MMHEL) dotyczyć miał lasera bojowego już o mocy 50 kW, na dodatek bezpiecznego dla ludzkiego oka.
W 2023 roku w mateczniku przeciwlotników US Army w Fort Sill utworzony ma być pluton złożony z transporterów Stryker wyposażonych w lasery bojowe.
Głównym wykonawcą w programie jest firma Kord Technologies, ale pierwotnie dostawcę modułu lasera bojowego wyłonić miała rywalizacja pomiędzy firmami Raytheon i Northrop Grumman. Umowę na opracowanie prototypów MMHEL podpisano w 2019 roku. Ten drugi podmiot po przeprowadzonych testach prototypu w Fort Sill (stan Oklahoma) latem 2021 roku, wycofał się z uczestnictwa w rywalizacji. Podczas wspomnianych testów w Fort Sill przeprowadzono serię realistycznych scenariuszy mających na celu ocenić wydajność systemu, ustalić wymagania progowe dla lasera oraz wykazać jego techniczną gotowość i dojrzałość. Załogi Strykera złożone z trzech żołnierzy – kierowcy, dowódcy załogi i strzelca laserowego – trenowały na symulatorach wozu z energią kierowaną (Directed Energy M-SHORAD), w których mogły przeprowadzać wirtualne obejście po całym pojeździe i systemie laserowym oraz ćwiczyć strzelanie do symulowanych celów. W programie zastosowano więc nowoczesne i interaktywne środowisko szkoleniowe. Żołnierze musieli zaczynać szkolenie od zera, poznając podstawy działania laserów, ich bezpieczeństwo oraz sposób obsługi nowego systemu uzbrojenia. Spędzili tydzień w takim środowisku wirtualnym, zanim wzięli udział w realnych strzelaniach. W następstwie testów, 7 września 2021 roku Raytheon Intelligence & Space poinformowała o otrzymaniu kontraktu o wartości 123 mln USD na dostawę trzech dodatkowych systemów broni laserowej DE M-SHORAD. W połowie maja 2022 roku, po trwających cztery tygodnie ćwiczeniach, poinformowano z kolei o zweryfikowanej praktycznej zdolności do niszczenia małych pocisków moździerzowych kal. 60 mm.
Armia nazwała swój system obrony powietrznej krótkiego zasięgu wykorzystujący kierowaną energię kryptonimem Guardian. Obecnie wiadomo, że prócz prototypu, kolejne trzy wozy przedseryjne osadzone również na podwoziu transportera kołowego Stryker trafić miały w styczniu 2023 roku do Fort Sill (stan Oklahoma).
Każdy wóz to autonomiczny środek bojowy DE M-SHORAD (Directed Energy Maneuver-Short Range Defence), wykorzystujący pokładowy moduł MTS do wykrywania, identyfikowania, śledzenia i naprowadzania lasera o mocy 50 kW. Pojazd dodatkowo otrzymał wielozadaniowy i dookolny radar Ku720 (pasmo Ku) firmy Raytheon, zapewniający wykrywanie obiektów w powietrzu z większych odległości niż pozwalają na to inne czujniki. Na jednym pojeździe zastosowano więc cały łańcuch zadaniowy, od wykrycia zagrożenia do zniszczenia obiektu. Oczywiście wóz DE M-SHORAD wpięty jest w system obrony powietrznej, współdziałając w wykonywaniu zadań z rakietowymi Strykerami. System, chroniąc siły manewrowe US Army, zwalczać ma przede wszystkim powietrzne bezzałogowce oraz wypełniać zadania z grupy C-RAM (zwalczanie amunicji artyleryjskiej, moździerzowej, pociski rakietowe).
Aby przejść z lasera klasy 10 kW na laser klasy 50 kW, firma RI&S potrzebowała oczywiście większej mocy. Tutaj przydała się technologia skalowalnego lasera światłowodowego. Zamiast używać czterech do sześciu modułów wzmacniacza lasera światłowodowego dla lasera klasy 10 kW wykorzystanego w HELWS, zastosowano od 20 do 25 modułów dla wersji klasy 50 kW. W DE M-SHORAD laser bojowy o mocy 50 kW zasilany jest akumulatorami (bateriami) o dużej pojemności, które są ładowane przez silnik diesla transportera Stryker. Zasób laserowej amunicji uzależniony jest więc tylko od napędu pojazdu
Raytheon swoje lasery bojowe tworzy nie tylko na potrzeby amerykańskich sił zbrojnych. Odpowiedni ośrodek technologiczny firma buduje także w Wielkiej Brytanii. Niewątpliwie lasery przekraczają już granicę bojowego środka testowego, stając się pożadanym rozwiązaniem operacyjnym. Służą temu także obserwacje z konfliktu w Ukrainie, gdzie na masową skalę wykorzystuje się różnej maści drony. Zdjęcia: Raytheon
Warto podkreślić, że laser nie zastępuje całkowicie tradycyjnych systemów obrony przeciwlotniczej. Laser staje się jednak niezbędnym narzędziem w warstwowym i wielopoziomowym systemie obrony powietrznej, wobec zagrożeń, dla których tradycyjne rozwiązania nie będą na tyle skuteczne lub ich użycie nie jest uzasadnione ekonomicznie.
Lasery bojowe mają także odniesienie do polskich programów obrony powietrznej. Naturalna możliwość, po doświadczeniach z ostatnich miesięcy w Ukrainie jawi się jako wręcz konieczność, jest zastosowanie takich środków bojowych w zestawach Pilica+, które mają uzupełniać swoimi zdolnościami najwartościowszy element polskiego systemu – zestawy Wisła (Patriot). Umowa ramowa na ponad 20 baterii systemu Pilica+ ze zdolnościami do neutralizacji bezzałogowców nie powinna się ograniczać jedynie do dodania możliwości do ich zakłócania, ale i ich fizycznej likwidacji, nie zapominając przy tym także o zdolnościach C-RAM. To oczywiście pierwszy krok – wykorzystanie w Polsce lasera bojowego do osłony infrastruktury krytycznej i strategicznych systemów obrony powietrznej – warto jednak i podpatrywać amerykański program zapewnienia laserowego parasola dla manewrowych brygad wojsk lądowych. Raytheon prowadzi takie programy na rzecz sił zbrojnych USA, a rakietowe realizuje na rzecz polskiej obrony powietrznej. Niewątpliwie amerykańska firma stanowi ważny element ewentualnej laserowej oferty na rzecz Sił Zbrojnych RP. To uzasadnione, bowiem realizowany program obrony powietrznej za kilka lat może być bardzo nowoczesny, ciągle bardzo nowoczesny, ale świat nie stoi w miejscu, co widać po Ukrainie i takich programach jak HELWS czy DE M-SHORAD.
Mariusz Cielma
