Laserowe systemy przeciwlotnicze i przeciwrakietowe

Michał Gajzler

Lasery znalazły zastosowanie militarne już wiele lat temu. Obecnie ich wykorzystanie, choćby do podświetlania celów dla amunicji precyzyjnej, pomiaru odległości, ale i poszukiwania min morskich, lub wykrywania przeszkód terenowych stało się czymś powszechnym. Są to oczywiście jedynie przykłady, które nie wyczerpują katalogu możliwych zastosowań systemów tego rodzaju. W dobie szeroko rozwijanej walki elektronicznej, w ostatnich latach zintensyfikowano na przykład prace nad wykorzystaniem laserowych systemów łączności. Od kilku dekad trwają również badania nad innym, być może najbardziej pożądanym zastosowaniem systemów laserowych, czyli wykorzystaniem ich w obronie przeciwlotniczej i przeciwrakietowej.

Prace mające na celu wykorzystanie laserów do zwalczania celów powietrznych prowadzone są w co najmniej kilku krajach. Mowa w tym przypadku przede wszystkim o Stanach Zjednoczonych, Izraelu, Republice Federalnej Niemiec, Wielkiej Brytanii, Turcji czy Chińskiej Republice Ludowej. Świadectwem zainteresowania tego ostatniego kraju możliwością bojowego wykorzystania laserów są choćby ujawnione informacje na temat systemu LW-30 o mocy 30 kW przeznaczonego do zwalczania małych BSP, jak i pojawiające się doniesienia o rozwoju systemów laserowych przeznaczonych dla jednostek nawodnych. Wyjątkowo długą historię, bo sięgającą lat 50. i 60. XX wieku miały także badania nad laserami do zastosowań bojowych prowadzone w ZSRR, które doprowadziły m.in. do stworzenia systemu mającego za zadanie zwalczanie pocisków balistycznych w ich końcowej fazie lotu. W późniejszym okresie w ZSRR próbowano również wykorzystać systemy laserowe do zwalczania satelitów, w czym jednak problem stanowić miała niedoskonałość systemów śledzących.

Stany Zjednoczone

Najszerzej dostępne informacje, pozwalające zapoznać się z rozwojem bojowych systemów laserowych, dostępne są, co w sumie nie dziwi, w przypadku USA. Na kontynencie amerykańskim jeszcze w latach 70. XX wieku zainicjowano m.in. prace nad szeregiem laserów, takich jak np. Baseline Demonstration Laser (BDL), Navy ARPA Chemical Laser (NACL), Mid-Infrared Advanced Chemical Laser (MIRACL), czy opracowywany na potrzeby USAF Chemical Oxygen-Iodine Laser (COIL). Finalnie żaden z nich nie osiągnął etapu pozwalającego na zastosowanie operacyjne. Podobnie stało się zresztą w przypadku rozwijanego już później, w ramach współpracy amerykańsko-izraelskiej, systemu THEL (Tactical High Energy Laser), nad którym prace przerwano na początku obecnego wieku oraz związanego z nim programu Mobile Tactical High Energy Laser (MTHEL), mającego doprowadzić do opracowania bardziej mobilnego wariantu tego systemu. Anulowany ostatecznie został również projektu lotniczego, laserowego systemu antybalistycznego YAL-1. Prace nad wymienionymi wcześniej systemami zostały w końcu przerwane ze względu na nie do końca satysfakcjonujące wyniki, czy też rosnące koszty programów i przekroczony harmonogram. Nie oznaczało to jednak zarzucenia prac nad bojowym zastosowaniem laserów, tym bardziej, że nowe rodzaje zagrożeń uczyniły je nawet bardziej pożądanymi rozwiązaniami.

Jeszcze w 2006 roku US Army rozpoczęła program High Energy Laser Tactical Demonstrator (HEL TD), którego celem było stworzenie systemu z laserem półprzewodnikowym o mocy 100 kW, zabudowanym na podwoziu pojazdu HEMTT. Stopień dojrzałości technicznej rozwiązania uniemożliwił jednak realizację projektu w zakładanym czasie, m.in. ze względu na rozmiary lasera. Ostatecznie zdecydowano się więc na zmianę podejścia i stopniowe dochodzenie do założonego celu. W latach 2010–2014 na zlecenie US Army Space and Missile Defense Command opracowano demonstrator HEL MD (High Energy Laser Mobile Demonstrator), wykorzystujący komercyjny laser spawalniczy o mocy 10 kW. Był to pierwszy laserowy system klasy Counter-RAM opracowany na zlecenie US Army, co przeprowadziła firma Boeing. W przypadku HEL MD laser wraz z niezbędnymi systemami został zamontowany również na podwoziu samochodu HEMTT. Poza samym laserem pojazd wyposażono w niezbędne systemy zarządzania energią, systemy łączności, dowodzenia i zarządzania walką etc. Za wykrywanie celów odpowiadała termowizja o szerokim polu widzenia. Kolejny system termowizyjny, tym razem o wąskim polu widzenia, odpowiadał za śledzenie wykrytego wcześniej celu. Zamontowane na pojeździe rozwiązania z obszaru dowodzenia i łączności mogą również otrzymywać dane o zbliżających się celach z zewnętrznego radaru. Za samo sterowanie wiązka odpowiadał system z teleskopem refrakcyjnym o aperturze 0,5 m, oświetlacz celu oraz precyzyjny system wskazywania i śledzenia o zredukowanych drganiach.

W czasie prób prowadzonych na poligonie White Sands Missile Range, w stanie Nowy Meksyk, HEL MD był w stanie zestrzelić zarówno mini-BSP (Group 2 według klasyfikacji amerykańskiej, a więc o masie do 25 kg, określane również mianem małych BSP taktycznych), jak i amunicję moździerzową kal. 60 mm. W późniejszym okresie próby demonstratora HEL MD były prowadzone na terenie należącej do USAF bazy Eglin na Florydzie. Miało to związek z weryfikacją możliwości demonstratora przy wietrznej i deszczowej pogodzie oraz w warunkach utrzymującego się zamglenia. Również i ta faza testów zakończyła się powodzeniem, a system był w stanie wykrywać, śledzić i niszczyć cele. W 2016 roku HEL MD w czasie ćwiczeń MFIX-16 zniszczył 15 mini i mikro BSP (Group 1), przy czym większość z nich stanowiły komercyjne quadcoptery.

Kolejnym etapem prac prowadzonych przez US Army miało być przetestowanie lasera o mocy 50–60 kW, którego moc mogłaby zostać dodatkowo zwiększona w późniejszym okresie do 100 kW. Wszystkie te modyfikacje musiały wiązać się m.in. ze zwiększeniem wydajności zasilania. O zakończeniu projektowania, rozwoju oraz etapu demonstracyjnego lasera 60 kW opracowywanego na zlecenie US Army poinformowano w marcu 2017 roku. Przy czym twórcą systemu była firma Lockheed Martin, a konkretnie należący do niej Lockheed Martin Aculight. Kontrakt obejmujący opracowanie lasera tej klasy został przyznany jeszcze latem 2013 rok. Zamawiającym było ponownie US Army Space and Missile Defense Command.

Celem programu 60-kilowatowego lasera było potwierdzenie możliwości opracowania systemu tej klasy, który odznaczałby się odpowiednio niską masą i objętością oraz niezawodnością pozwalającą na posadowienie na podwoziu typowego pojazdu taktycznego.

Do samej wymiany zamontowanego lasera na HEL MD doszło w 2017 roku. Przy czym został on wcześniej przemianowany na High Energy Laser Mobile Test Truck (HELMTT). W toku prowadzonych prób zmodernizowano m.in. systemy chłodzenia, sensory śledzenia celu, etc. Rozważane zmiany obejmowały zabudowę baterii akumulatorów do zasilania lasera (standardowo zasilany z zewnętrznych generatorów). Głównym celem programu HELMTT było zdobycie informacji i doświadczeń pozwalających na dalszy rozwój systemów laserowych wysokiej mocy. Poddany w 2017 roku testom laser światłowodowy osiągnął moc 58 kW, co było rekordowym osiągnięciem w tej klasie systemów. Zgodnie z wydanym przez Lockheed komunikatem firma osiągnęła wszystkie założenia kontraktowe. Co istotne, lasery światłowodowe są skalowalne, gdyż zwiększenie mocy odbywa się w wyniku zwiększenia liczby włókien światłowodowych.

Sam projekt lasera Lockheed bazował na rozwiązaniu opracowanym w ramach realizowanego na rzecz Departamentu Obrony programu Robust Electric Laser Initiative Program (RELI). Przy czym opracowany w jego ramach laboratoryjny laser dysponował mocą 25 kW. Rozbudowa jego możliwości odbyła się poprzez dodanie kolejnych modułów lasera światłowodowego (mocy 2 kW każdy), analogicznych jak w przypadku lasera o mocy 25 kW. Laser powstały w ramach RELI wykorzystywał z kolei doświadczenia z realizowanych wcześniej programów Joint High Power Solid State Laser (JHPSSL) oraz High Energy Liquid Laser Area Defense System (HELLADS). Przy czym w programie RELI udział brały Raytheon Space Systems, Boeing Directed Energy Program oraz Lockheed Martin Aculight. Celem programu RELI było przede wszystkim zwiększenie efektywności lasera oraz zmniejszenie systemu do takich rozmiarów, które pozwolą na jego montaż na samolotach lub pojazdach lądowych. Programy JHPSSL oraz HELLADS skupiały się natomiast na kwestiach związanych z chłodzeniem czy też kontrolą ognia.

O wzmożeniu prac nad wdrażaniem systemów laserowych, do którego doszło w USA w ostatnich latach, świadczy choćby przyznanie przez US Army Rapid Capabilities and Critical Technologies Office (RCCTO) w 2019 roku kontraktów obejmujących przyspieszone opracowanie prototypów i wdrożenie do regularnej służby systemów laserowych. Przy czym można zauważyć w tym przypadku determinację, jeśli chodzi o finalizację prac. W programach dla US Army mamy do czynienia z dwoma najbardziej istotnymi działaniami, czyli Multi-Mission High Energy Laser (MMHEL) oraz Indirect Fire Protection Capability-High Energy Laser (IFPC-HEL). Pierwszy z nich powiązany jest z realizowanym na rzecz amerykańskiej armii programem Manoeuvre SHOrt Range Air Defense (M-SHORAD), który ma za zadanie doprowadzić do wdrożenia systemów przeciwlotniczych, osłaniających pododdziały przed BSP, oraz zapewnić podstawowe możliwości w zakresie C-RAM. M-SHORAD w pewnym zakresie będzie mógł zwalczać również załogowe śmigłowce i samoloty. Plany US Army zakładają, że do końca roku budżetowego FY2022 w plutonach wyposażonych w wozy Stryker M-SHORAD pojawią się również pojazdy DE-MSHORAD wyposażone w laser światłowodowy o mocy 50 kW ze stabilizowanym systemem kontroli wiązki oraz niezbędnymi systemami chłodzenia. Wozy będą wyposażone w systemy obserwacyjno-celownicze pracujące w podczerwieni. Ich systemy dowodzenia mają pozwalać na pracę zarówno w trybie automatycznym, półautomatycznym, jak i manualnym. Generatory i system magazynowania energii niezbędne dla pracy lasera będą zabudowane na pojeździe (nosicielu), którym będzie podobnie do innych wozów M-SHORAD, opancerzony Stryker. Systemy DE-MSHORAD będą miały trzyosobową załogę.

Pełna wersja artykułu w magazynie NTW 5/2021