Hogyan készül az amerikai hadsereg a lézeres támadásokra a drónok ellen

Ez a cikk a Laser Wars hivatalos engedélyével kerül újra publikálásra, amely egy hírlevél a katonai lézerfegyverekről és más futurisztikus védelmi technológiákról. Az Egyesült Államok hadserege évtizedeken át milliárdokat költött nagy energiájú lézerfegyverek építésére, amelyek képesek drónokat égetni az égből, de jelentősen kevesebb időt és pénzt fordított arra, hogy megvizsgálja, mi történik, amikor egy ellenfél ugyanígy cselekszik. Mivel Kína egyre növekvő lézerfegyver-arzenált állít hadrendbe, amelyek képesek drónokat megölni akár 25 kilométeres távolságban, Oroszország Peresvet rendszere állítólag aktív szolgálatban van, és különböző lézerrendszerek terjednek a világon őshonos fejlesztés, terjedés és egy virágzó exportpiac révén, ez a figyelmen kívül hagyás egyre nehezen ignorálhatóvá válik. Az Egyesült Államok hadseregének válasza erre a problémára: a ellentétes irányú energiához alkalmazott fegyverek (CDEW). Ez egy korai terület – egyetlen dedikált CDEW rendszert sem ismernek nyilvánosan, és a többi kapcsolódó kutatás és fejlesztés továbbra is elképzelés. De egy 2023-as tanulmány, amelyet az Egyesült Államok Haditengerészeti Posztgraduális Iskolájának (NPS) kutatói publikáltak a Directed Energy Journalban, a legvilágosabb közpublicitási képet nyújt arról, milyen a védekezés egy lézerfegyver ellen. Az NPS tanulmány, amely egy átfogó 2020-as NPS rendszermérnöki zárójelentésen alapul, amelyet ugyanaz a kutatócsoport készített, kifejezetten a haditengerészeti pilóta nélküli légijárművekre összpontosít, és nem alaptalanul. A drónok értelemszerűen a legkiszolgáltatottabb katonai eszközök a világon: egyre inkább a kidobható dizájnra készülnek, a halálos közelségben működnek az ellenfelekhez, és egy rombolóval vagy harckocsival ellentétben nem rendelkeznek értelmes páncélozással. Ugyanazok az elvek, amelyek vonzóvá teszik a drónokat az elérhető tömeg szállítására, szintén rendkívül sebezhetővé teszik őket egy folyamatos energiaellátásra optimalizált fegyvernek. És bár a lézerfenyegetés kiválása, amelyet az NPS kutatói bemutatnak, érvényes a pilóta nélküli repülőgépekre, felszíni hajókra, rakétákra, műholdakra és földi járművekre is, a haditengerészeti drónok a sebezhetőség spektrumának éles végén helyezkednek el. A sebezhetőség megértéséhez az NPS kutatói négy különböző méretű, reprezentatív drónt értékeltek: egy nagy, 5-ös csoportú, széles területű tengeri megfigyelő (BAMS) drónt (MQ-4C Triton), egy nagy 5-ös csoportú harci drónt (Northrop Grumman X-47B demonstrátor), egy forgószárnyú 4-es csoportú ISR és tűztámogató drónt (MQ-8C Fire Scout); és egy kis 2-es csoportú ISR drónt (egy kis taktikai pilóta nélküli légijármű a ScanEagle-től). Amikor egy 100 kilowattos lézerrel szembesültek, ellentétes intézkedések nélkül, a négy drón közül hármat néhány másodperces besugárzás után megsemmisültnek értékeltek. Csak a nagy BAMS drón, amely szélsőséges magasságban és 8,000 tengeri mérföldnél nagyobb távolságban működött a potenciális fenyegetéstől, maradt életben csupán a távolság miatt. Mivel a lézerek az energiát távolság felett és légköri zavarok révén is elveszítik, a magasság és a távolság éppen olyan fontos, mint a méret. A gyorsan mozgó drónok nyomon követése és célzása folyamatos fénysugárral nehezebb. Az anyagösszetétel vitathatatlanul a legfontosabb tényező: egy vékony kompozit váz sokkal gyorsabban megolvad, mint egy vastag alumínium. A misszió profil tekintetében a drón, amely alacsony magasságban tartózkodik egy vitatott part menti területen, sokkal ki van téve, mint az, amelyik 60,000 láb magasságban úszik a nyílt óceán felett. Ezen elvek alapján a kis 2-es csoportú ISR drón rangsorolta a legsebezhetőbb drónként a NPS kutatásban, míg a BAMS volt a legbiztonságosabb – de csak addig, amíg leszállt. Jelenleg egyetlen haditengerészeti drón (vagy ha úgy tetszik, az Egyesült Államok hadseregének platformja) sem ismert olyan rendszerekkel felszerelve, amelyek képesek észlelni a nagy energiájú lézer támadást, amikor az megtörténik; sok esetben a lézer használatának első jele csak a csata károsodásának értékelése során érkezik meg. Ez az észlelési hiányosság a CDEW probléma alapját képezi, és minden más ebből fakad. Az NPS kutatói öt széles kategóriát azonosítottak a CDEW megoldások számára: Használja az időjárást: Ez a legazonnal alkalmazható lézerellenintézkedés, ráadásul nem kerül semmibe. A köd, eső, köd, por és füst mind elnyelik és szétszórják a lézersugár fotonjait, csökkentve a célra eljutó energiát. Magasabb teljesítményű szinteken (100 kw felett) még a tiszta levegő is hasznos lehet a lézer ellen termikus virágzás útján, ahol a lézer felmelegíti a levegőt, amelyen áthalad, és defókuszálja a fénysugarat. Az operatív következtetés egyszerű: tervezze meg a missziókat, hogy kihasználhassa a rossz időjárást és kedvezőtlen légköri viszonyokat, ahol csak lehetséges. A csapda az, hogy viszonylag jó hírszerző információkra van szüksége arról, hogy hol található a lézerfenyegetés és milyen képességei vannak ahhoz, hogy pontosan kiszámolja, mennyi védelmet nyújt a légkör. Figyelmeztető rendszerek: Olyan szenzorok, mint az AN/AVR-2B Lézerészlelő Rendszer (LDS), már használatban vannak néhány katonai repülőgépen, hogy érzékeljék a lézer távolságmérőket, célzókészülékeket és sugárokat szállító rakétákat. Ezeket a rendszereket közvetlenül a drónok terheibe integrálva a magas energiájú lézerfenyegetések észlelésére és azonosítására egyfajta korai figyelmeztető rendszert hozhat létre: a drón észleli, hogy besugárzák, értesíti az üzemeltetőket és a közeli platformokat, és aktiválja a védelmi intézkedéseket vagy a kitérő manővereket. A kihívás az, hogy a figyelmeztető rendszereket a lézer hullámhosszához kell igazítani ahhoz, hogy megbízhatóan működjenek – és a platformba már az elején be kell tervezni őket, nem utólag hozzáadni. Aktív ellencsapás: Ez a kategória négy különböző megközelítést ölel fel, az NPS kutatása szerint. Füst- és aeroszolszűrők – lényegében finom részecskék felhője, amelyeket egy drón körül szétszórnak – elnyelik és szétszórják a fénysugarat, nyerve időt. Lézerzavarók elemzik a bejövő fénysugarat, azonosítják a forrás helyét és intenzitását, majd zavaró jelet küldenek vissza, hogy megszakítsák az ellenfél rendszerének célzási zárolását. Alapvető ellentűz fegyvereket alkalmaz a lézerszabályozó rendszer ellen, amennyiben a helye megerősítésre került. Végül a megtévesztő drónok álhatárokként szolgálhatnak, elvonva a lézert a fontosabb eszközöktől. Ezek a megközelítések az azonnal megvalósíthatótól a technikai kihívásokkal teliig terjednek, és mindegyiküknek megvan az egyik követelménye: tudnia kell, hogy lézersugárzás érte, mielőtt válaszolhat. Páncélozás: A passzív árnyékolás a legnagyobb mérnöki igényű megoldás, három különböző anyag jelentős eredményeket mutatott be az NPS szimulációjában. Bragg tükrök – dielektromos tükrök, amelyeket két optikai anyag váltakozó rétegeiből építenek – a lézerenergia akár 99,99%-át is visszaverhetik egy adott hullámhosszon, lényegében visszaverve a sugarat. A reflektív bevonatok hasonló elven működnek, és közvetlenül alkalmazhatók egy légijárművön, akár átmeneti küldetés előtti kezelésként is, amely illeszkedik egy ismert fenyegetés hullámhosszához. Ablatív bevonatok más megközelítést alkalmaznak: nem elhárítják az energiát, hanem elnyelik azt, és kontrollált módon elégnek, hogy időt adjanak a drónnak a menekülésre. Az NPS elemzése szerint a Bragg tükörbevonatok voltak a legjobb hatékonyságú CDEW módszer, amelyek tesztelésre kerültek, védve mind a négy drón típust a szimulált 100 kw-os fenyegetés alatt. De van egy kritikus figyelmeztetés: a tükrök csak az adott hullámhosszon működnek, amelyre épültek. A hibás bevonat a hibás lézer ellen és csak súlyt pazarolt. Kitérő manőverek: A manőverezési és rajtaktika kiegészíti a stratégiát. A folyamatos hullámú lézerfegyverek fenntartott érintkezést igényelnek a célponttal a károsodás kiváltásához – ha megszakítja ezt az érintkezést éles kanyarodással, merüléssel vagy rendellenes repüléssel, az előírt tartózkodási idő nullázódik. A rajtaktikák kiterjesztik ezt az elvet, elárasztva az ellenfél elkötelezettségének kapacitását: egyetlen lézer rendszer csak egy célt tud egyszerre kezelni, és a rajnak arra kényszeríti, hogy válasszon és utána kövesse újra. Az NPS szimulációkban a rajtaktikák bizonyultak a második legmegbízhatóbb CDEW módszernek, a drónokat körülbelül három-négy alkalommal védték meg minden öt szimulált összecsapásban. A kitérő manőverezés önmagában kevésbé megbízható volt, részben a távoli vezérlés inherens késleltetése miatt korlátozva. A fedélzeti autonóm manőverezés, ahol a drón érzékeli a sugárzást és kivédi azt anélkül, hogy emberi parancsra várna, ígéretes irány, és egy olyan megoldás is, amely egyaránt alkalmazható bármely távirányítású platformra, amely lézerfenyegetéssel néz szembe. Amikor az NPS csapata elvégezte a CDEW elemzést a négy drón típusra, az eredmények illusztrálták mindegyik megközelítés ígéretét és korlátait. Borongós légköri viszonyok alatt csak a BAMS drón (már eleve biztonságos, ellentétes intézkedések nélkül) kapott elegendő védelmet csupán az időjárásból ahhoz, hogy túlélhetőnek számítsanak. A Bragg tükrök elméletileg mindent védtek, de csak abban az esetben, ha az adott lézer hullámhossza már ismert volt. A rajok általában működtek, de a kitérő manőverezés önmagában gyakrabban megbukott, mint sikerült három drón típust tekintve a négyből. Az NPS kutatásának fő tanulsága ismerős lesz bárki számára, aki követte a direkt energiafegyverek fejlesztését a támadó oldalon: nincs ezüst golyó. A legmegbízhatóbb CDEW stratégia az atmoszférikus tudatosság, passzív árnyékolás, figyelmeztető rendszerek és aktív ellencsapások kombinálására épül, egy réteges védelem keretében. Az NPS kutatás önmagában nem megoldás. Egyetlen CDEW terhe sem került hadrendbe egy amerikai katonai drónon, az észlelési hiányosság továbbra is megoldatlan, és a szimulációban a legjobban teljesítő árnyékoló megoldások azok, amelyek a legjobban függenek azoktól az információktól, amelyekhez az Egyesült Államok hadserege nem mindig jut hozzá. Van egy architektúrai kihívás is, amely a támadó lézerfegyverekhez hasonlóan jelentkezik: a CDEW megoldásokat nem lehet egyszerűen csak meglévő platformokra csavarozni. A lézerfigyelő vevők, ellencsapás-adagolók és speciális árnyékoló anyagok integrálása a tervezési szakaszban platformkövetelményként szükséges. A lézerfegyverek a világ minden táján terjednek, és az ellenfél lézerfegyver fenyegetése minden eltelő nappal sürgetőbbé válik. A kérdés most az, hogy az Egyesült Államok hadserege elkezdi-e felépíteni a CDEW stratégiát, mielőtt ténylegesen szüksége lenne rá. Ez a cikk a Laser Wars hivatalos engedélyével kerül újra publikálásra, amely egy hírlevél a katonai lézerfegyverekről és más futurisztikus védelmi technológiákról.