Cuando el Departamento de Defensa de EE. UU. Decidió en mayo de este año enviar una división Patriot al Medio Oriente para contrarrestar lo que llama la mayor amenaza de Irán, desplegó personal que ya estaba demasiado desgastado por las rotaciones periódicas.
"En lo que respecta a las fuerzas de defensa antimisiles, en Oriente Medio nos enfrentamos regularmente a este problema mucho antes de este despliegue", dijo el entonces viceministro a los periodistas, y señaló que las unidades Patriot tenían una relación deber-descanso de menos de 1: 1. En Mayo. A principios de año, la relación total de servicio de combate y descanso era de aproximadamente 1: 1, 4, mientras que el comando estableció una meta para lograr una relación de 1: 3.
Si bien el Ejército de los EE. UU. Está buscando formas de reducir el número de rotaciones continuas de dos turnos y aumentar el nivel de preparación para el combate, un tema igualmente urgente está en la agenda de cómo la futura combinación de armas cinéticas y no cinéticas afectará su combate. necesidades.
“Si tienes que luchar contra un oponente casi igual, el Patriot será efectivo, pero, en última instancia, ¿puede debilitar o neutralizar la amenaza? Talvez no. Por lo tanto, con el tiempo, verá nuevas capacidades que se introducirán en nuestro arsenal de defensa antimisiles”.
- dijo, y agregó que futuras inversiones importantes en el desarrollo de armas de energía dirigida podrían cambiar el modelo táctico del ejército.
"De lo contrario, continuará acumulando baterías Patriot, tratando de luchar contra más y más amenazas".
El Pentágono ha estado buscando tecnologías de energía dirigida durante décadas y, a menudo, parecía que el pájaro ya estaba en una jaula. Muchos militares estadounidenses creen que hoy en día la situación ha cambiado radicalmente, y los avances recientes en esta área dan a las fuerzas armadas del país esperanzas para el despliegue temprano de sistemas de armas reales para varias misiones de combate.
Si bien el Pentágono es aparentemente optimista sobre el despliegue de sistemas de energía dirigida en el futuro cercano, especialmente los láseres de alta potencia, hay muchos problemas sin resolver. Desde las diferencias en las capacidades tácticas y estratégicas hasta los problemas relacionados con la escalabilidad o escalabilidad de los láseres y la financiación para proyectos en competencia, el ejército tiene mucho que superar.
Necesidades cambiantes
Han pasado casi seis décadas desde que se introdujo el láser, y durante la mayor parte de ese tiempo, el Departamento de Defensa ha estado buscando formas de desarrollar esta tecnología con el objetivo de crear la próxima generación de armas. Para las fuerzas de defensa aérea, tales sistemas prometen un menor costo por derrota y, al mismo tiempo, una disminución en el consumo de municiones. Por ejemplo, si China lanza muchos misiles baratos a un barco estadounidense, entonces, en teoría, se podría usar un láser poderoso para apuntar y destruirlos.
El Dr. Robert Afzal, un destacado especialista en tecnología láser de Lockheed Martin, cree que hasta ahora dos factores han impedido la implementación de la tecnología láser: el énfasis inicial del Departamento de Defensa en el desarrollo de armas estratégicas y su subdesarrollo.
En el pasado, el ejército ha asignado fondos para la investigación energética dirigida a proyectos como el programa Láser Aerotransportado YAL-1, ahora cerrado, administrado conjuntamente por la Fuerza Aérea de los EE. UU. Y la Agencia de Defensa de Misiles. Como parte de esta iniciativa, se instaló un láser químico en un avión Boeing 747-400F modificado para interceptar misiles balísticos durante la fase de aceleración.
"En ese momento, el énfasis siempre estuvo en la confrontación estratégica, que requería sistemas láser muy grandes y muy poderosos". Hoy, la proliferación de vehículos aéreos no tripulados y pequeñas embarcaciones ha contribuido a un cambio parcial en el énfasis a corto plazo del Pentágono hacia los sistemas tácticos. Esto ayuda a los militares a ampliar gradualmente los sistemas de armas con miras a hacer frente a nuevas amenazas.
En abril de 2019, se celebró un debate en la Brookings Institution de Washington sobre este tema. "Tengo una pequeña visión de las perspectivas a corto y medio plazo de la energía dirigida", - señaló el investigador principal del instituto.
“Aparentemente, la energía dirigida puede ayudarnos en un entorno táctico muy, muy específico. La idea de crear un láser lo suficientemente grande para proporcionar un sistema de defensa de misiles territorial es bastante poco realista, mientras que la protección de un vehículo específico con un sistema activo es un poco más realista.
El entonces secretario del Ejército de Estados Unidos señaló que el progreso en energía dirigida fue "más lejos de lo que se puede imaginar", y la decisión del ejército de restablecer un sistema de defensa aérea maniobrable para sus unidades pesadas hace posible el despliegue de nuevas armas láser.
“Basado en las amenazas nuevas y existentes, esto es realmente importante para nosotros. En cuanto a hacia dónde se dirige la tecnología, estamos cerca de poseer un sistema desplegable que pueda derribar drones, aviones pequeños y objetos similares.
Barreras tecnológicas
Para crear sistemas láser de alta potencia capaces de derribar drones, se necesitan tecnologías del más amplio espectro. Además de la plataforma base, se utiliza un radar para detectar amenazas aéreas y varios sensores para bloquear un objetivo. A continuación, se rastrea el objetivo, se determina el punto de mira, se activa el láser y mantiene el rayo en este punto hasta que el UAV sufre un daño inaceptable.
A lo largo de las décadas, los investigadores que desarrollaron estos láseres han podido probar una serie de conceptos, incluidas inversiones masivas en armas químicas, antes de centrarse en escalar láseres de fibra.
"La ventaja de los láseres de fibra es que puede colocar estos láseres en un tamaño mucho más pequeño", - dijo durante una reunión con periodistas el director de la Oficina de DARPA (Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa).
El sistema YAL-1 ABL, por ejemplo, utilizó un láser químico de oxígeno y yodo de alta energía y, aunque interceptó con éxito un objetivo de prueba en 2010, su desarrollo cesó después de casi 15 años de financiación. En ese momento, el entonces secretario de Defensa, Robert Gates, cuestionó públicamente la preparación operativa del ABL y criticó su alcance efectivo.
Una de las desventajas de los láseres químicos es que el láser deja de funcionar cuando se consumen productos químicos. “En este caso, tienes una tienda limitada y el objetivo siempre ha sido crear un láser que funcione con electricidad. Después de todo, siempre que tenga la capacidad de generar electricidad en su plataforma, ya sea a través de un generador a bordo o un paquete de baterías, su láser funcionará”, dijo Afzal.
En los últimos años, el Departamento de Defensa ha aumentado la inversión en el desarrollo de un láser de fibra eléctrica, pero también se ha enfrentado a serios desafíos, especialmente en el desarrollo de un láser con características de peso, tamaño y consumo de energía reducidos.
En el pasado, cada vez que los desarrolladores intentaban aumentar la potencia de un láser de fibra al nivel necesario para las misiones de combate, construían láseres de gran tamaño que, en particular, creaban problemas con la generación excesiva de calor. Cuando el sistema láser genera un rayo, también se genera calor, y si el sistema no es capaz de desviarlo de la instalación, entonces el láser comienza a sobrecalentarse y la calidad del rayo se deteriora, lo que significa que el rayo no puede enfocar el objetivo y la eficiencia del láser disminuye.
A medida que el ejército se esfuerza por aumentar la potencia de los láseres eléctricos, al tiempo que limita el aumento de las características de peso, tamaño y consumo de energía de los sistemas, la eficiencia pasa a primer plano; cuanto mayor sea la eficiencia eléctrica, menos energía se necesita para operar y enfriar el sistema.
Un portavoz del Ejército de Estados Unidos que trabaja en láseres de alta potencia dijo que, si bien los generadores generalmente pueden alimentar sistemas de 10 kW sin problemas, los problemas comienzan cuando se aumenta la potencia de los sistemas láser. "Cuando la potencia del láser de combate aumenta a 50 kW o más, ya se deben utilizar fuentes de energía únicas, por ejemplo, baterías y sistemas similares".
Por ejemplo, si toma un sistema láser de 100 kW, que tiene una eficiencia de aproximadamente el 30%, necesitará una potencia de 300 kW. Sin embargo, si la plataforma en la que está instalada genera solo 100 kW de potencia, el usuario necesita baterías para cubrir la diferencia. Cuando las baterías se descargan, el láser deja de funcionar hasta que el generador las recarga nuevamente.
"El sistema debe ser extremadamente eficiente, a partir de la generación de energía y su posterior transformación en fotones, que se dirigen hacia el objetivo".
- dijo el representante de la empresa Lockheed Martin.
Mientras tanto, Rolls-Royce LibertyWorks dijo que ha estado trabajando durante más de una década para integrar un sistema de control de energía y calor que se puede usar en sistemas láser de alta potencia y que recientemente ha "logrado importantes avances tecnológicos".
Rolls-Royce dijo que los avances incluyen áreas como "energía eléctrica, gestión térmica, control y monitoreo de temperatura, disponibilidad instantánea de energía y continuidad comercial". Agregaron que las pruebas del sistema en el sitio del cliente comenzarán a fines de este año y, si se completan con éxito, es posible que sea posible suministrar soluciones modulares integradas para la regulación de energía y la eliminación de calor para los programas del ejército y la marina.
Buscando soluciones
DARPA y el Laboratorio Lincoln del MIT han desarrollado con éxito un láser de fibra de tamaño pequeño y alta potencia que se demostró en octubre de este año. Sin embargo, se negaron a aclarar los detalles de este proyecto, incluido el nivel de potencia.
Si bien el ejército y las empresas han informado de un éxito constante en el desarrollo de láseres militares, Afzal dijo que los esfuerzos de Lockheed Martin para abordar algunos de los desafíos tecnológicos incluyen "un proceso de fusión de haz espectral que recuerda un poco a la portada del álbum Dark Side of the Moon.. "por Pink Floyd".
“No puedo fabricar un láser de fibra de 100 kW si hay problemas de escala. El avance fue posible gracias a la capacidad de expandir láseres de fibra de alta potencia mediante la combinación de haces en lugar de simplemente intentar construir un sistema láser más grande y potente.
“Los rayos láser de varios módulos láser, cada uno con una longitud de onda específica, pasan a través de una rejilla de difracción que parece un prisma. Entonces, si todas las longitudes de onda y ángulos son correctos, entonces no ocurre la absorción mutua, sino la alineación de las longitudes de onda en una secuencia estricta una tras otra, como resultado de lo cual la potencia crece proporcionalmente '', explicó Afzal. - Puede escalar la potencia del láser agregando módulos o aumentando la potencia de cada módulo, sin intentar construir un láser enorme. Es más como una computación paralela que una supercomputadora.
Juntos
Se está prestando mucha atención al potencial de los láseres de alta potencia, pero al mismo tiempo, el ejército y la industria de EE. UU. Ven el potencial del uso de frecuencias de microondas de alta potencia para derribar enjambres de drones o combinarlos con láseres.
"La consolidación de la tecnología puede ser una buena solución", dijo a los periodistas el general Neil Thurgood de la Oficina de Tecnología Crítica. - Es decir, puedes golpear muchos objetos con un láser. Pero puedo alcanzar más objetivos con dos láseres, puedo alcanzar más objetivos con láseres y microondas de alta potencia. El trabajo en esta área ya ha comenzado ".
El experto en energía dirigida de Raytheon, Don Sullivan, por su parte, habló sobre el trabajo en esta dirección. En particular, dijo que Raytheon ha combinado un láser de alta potencia con un sistema de observación multiespectral en un vehículo Polaris MRZR, mientras desarrolla un sistema de microondas de alta potencia que se monta en un contenedor de envío. Raytheon demostró estas tecnologías por separado durante el Experimento Integrado de Fuegos de Maniobra (MFIX) del Ejército en 2017, y trabajaron juntos en 2018 durante las pruebas realizadas por la Fuerza Aérea de los EE. UU. En White Sands Proving Grounds.
Sullivan dijo que el sistema láser se usó para derribar drones que volaban a largas distancias, mientras que potentes microondas se usaron para proteger el campo cercano y frustrar los ataques de los UAV enjambres.
"Por supuesto, la Fuerza Aérea ve y comprende la naturaleza complementaria de ambas tecnologías en la realización no solo de misiones contra drones, sino también de otras misiones".
En la Marina
Cuando se trata de cuestiones de masa, volumen y energía, los buques de guerra con su gran tamaño tienen aquí una clara ventaja sobre las plataformas terrestres y aéreas, lo que permitió al personal naval lanzar varios proyectos a la vez.
La Marina está trabajando en la Familia de sistemas láser de la Marina (NLFoS), una iniciativa para implementar sistemas láser navales de alta potencia en un futuro próximo. Esta iniciativa de la Marina incluye: Programa de Maduración de Tecnología Láser de Estado Sólido (SSL-TM); RHEL (láser reforzado de alta energía) Láser de alta energía de 150 kW; láser óptico deslumbrante Optical Dazzling Interdictor para destructores del proyecto Arleigh Burke; y el proyecto Láser de alta energía y deslumbrador óptico integrado con vigilancia (HELIOS).
Según un informe del Servicio de Investigación del Congreso, la Armada también está implementando el Programa de misiles de crucero antibuque de alta energía láser (HELCAP), que toma prestada la tecnología NLFoS para desarrollar armas láser avanzadas para combatir los misiles de crucero antibuque.
El programa HELIOS tiene como objetivo proporcionar a los buques de guerra de superficie y otras plataformas tres sistemas: un láser de 60 kW; equipos de vigilancia, reconocimiento y recopilación de información de largo alcance, y un dispositivo cegador para contrarrestar los vehículos aéreos no tripulados. A diferencia de otros láseres probados en barcos de la Armada de los EE. UU., Que se instalan en barcos como sistemas adicionales, HELIOS se convertirá en una parte integrada del sistema de combate del barco. El sistema de armas Aegis proporcionará control de fuego para misiles estándar junto con apuntar y apuntar a las armas apropiadas.
En marzo de 2018, Lockheed Martin recibió un contrato de $ 150 millones (con $ 943 millones adicionales en opciones) para diseñar, fabricar y suministrar dos sistemas para fines de 2020. En 2020, la flota tiene previsto realizar un análisis del proyecto HELIOS para asegurarse de que cumple con los requisitos.
El informe del servicio del Congreso señala que la integración de los láseres en los barcos potencialmente proporciona muchos beneficios: menor tiempo de contacto, la capacidad de lidiar con misiles de maniobra activa, objetivos precisos y una respuesta precisa, que van desde los objetivos de advertencia hasta la interferencia reversible de sus sistemas. Sin embargo, se observa que siguen existiendo posibles limitaciones.
Según el informe, estas restricciones incluyen: disparos en línea de visión solamente; problemas de absorción atmosférica, dispersión y turbulencia; difusión térmica, cuando el láser calienta el aire, lo que puede desenfocar el rayo láser; la complejidad de repeler los ataques de enjambres, golpear objetivos endurecidos y sistemas electrónicos de supresión; y el riesgo de daños colaterales a aeronaves, satélites y visión humana.
Las posibles desventajas de las armas láser de alto rendimiento que se destacan en el informe no son exclusivas de la Armada, y otras ramas de las fuerzas armadas también enfrentan problemas similares.
Por su parte, la Infantería de Marina (ILC) aclaró las tácticas, métodos y métodos de uso de combate del sistema láser Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), que se instala en un contenedor de transporte.
Un portavoz de Boeing dijo que tiene la intención de actualizar el sistema CLWS, aumentando la capacidad de 2 kW a 5 kW. Al hacerlo, señaló que el aumento de potencia reduciría el tiempo que lleva derribar pequeños drones. “La Marina quiere un sistema muy rápido que pueda brindar las capacidades que desea. Están en proceso de comprobar las características de estos sistemas, por lo que nos han cedido un contrato para su modernización y aumento de capacidad”.
Deseo de invertir
El comando del ejército durante la primera mitad de este año se dedicó a definir los programas actuales de energía dirigida y desarrollar un plan a largo plazo para transferir proyectos de la etapa de desarrollo a la etapa de uso práctico de combate.
Como parte de esta actividad, el General Turgud dispuso de 45 días para aclarar y recopilar todos los proyectos en curso en un solo registro. Esto puede llevar al hecho de que algunos de ellos sean rechazados. “Una vez que establecimos la Oficina de Tecnologías Críticas, hice un esfuerzo especial para encontrar todos los proyectos de energía dirigida competidores. Todos están trabajando en lo que se llama energía dirigida, y yo estoy tratando de entender lo que realmente significa y lo que realmente está sucediendo allí”, dijo Thurgood en las audiencias del comité de las fuerzas armadas.
A fines de mayo, el comando del ejército aprobó un plan integral, que prevé una mayor inversión y un desarrollo acelerado de tecnologías láser y de microondas en varios proyectos del ejército. Durante una conferencia de prensa, Thurgood anunció que el ejército ha decidido acelerar el programa MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), en el que se instalarán láseres de 50 kW en vehículos blindados Stryker como parte de un sistema de defensa aérea de corto alcance. Si todo sale según lo planeado, para fines de 2021, el ejército habrá adoptado cuatro vehículos con sistemas láser.
Aún no está claro qué iniciativas se fusionarán o cerrarán, pero Thurgood dijo que esto ciertamente sucederá de todos modos. “Algunas personas están trabajando, digamos, en un láser de 150 kW que eventualmente se instalará en un camión, un remolque o un barco. No necesitamos nuestro propio programa láser de 150 kW, podemos combinar estos proyectos, acelerar este proceso y ahorrar recursos para nuestro país.
Mientras tanto, una serie de iniciativas energéticas dirigidas permanecen en la cartera del Ejército. Por ejemplo, el ejército utilizó el láser MEHEL (láser móvil experimental de alta energía) para acelerar el desarrollo de sistemas láser prometedores y elaborar tácticas, métodos y principios de uso de combate asociados con la operación de dichos sistemas. Según el proyecto MEHEL, el ejército instaló un Stryker en la máquina y probó láseres con una potencia de hasta 10 kW.
En mayo de 2019, el grupo liderado por Dynetics anunció que había sido seleccionado para desarrollar un sistema de armas de 100 kW e instalarlo en camiones FMTV (Familia de vehículos tácticos medianos) en el marco del programa para el desarrollo de un modelo de demostración de un vehículo de alta potencia. Instalación láser HEL TVD (Demostrador de vehículos tácticos láser de alta energía). Esto se está implementando como parte del trabajo del ejército en armas de energía dirigida diseñadas para combatir misiles, proyectiles de artillería y minas de mortero, así como drones.
Bajo un contrato de tres años y $ 130 millones, se formó un equipo tripartito (Ejército de los EE. UU., Lockheed Martin y Rolls-Royce) para preparar una revisión crítica del proyecto que determinará el diseño final del láser, luego fabricará el sistema e instalará en un Camión FMTV.6x6 para pruebas de campo en White Sands Missile Range en 2022.
El trío planea aumentar la potencia del láser de fibra de Lockheed Martin, para lo cual Rolls-Royce está desarrollando un sistema de potencia. Al mismo tiempo, Rolls-Royce se negó a revelar si utilizará su nuevo sistema integrado de control de intercambio de calor y gestión de energía.
En 2018, el Ejército anunció que estaba trabajando por separado con Lockheed Martin para equipar drones con un potente lanzador de microondas para derribar otros drones. Bajo un contrato de $ 12.5 millones, el dúo desarrollará un sistema anti-drones aerotransportado. Las cargas útiles potenciales de los UAV incluirán dispositivos explosivos, redes e instalaciones de microondas.
Sin embargo, el director de la Oficina de DARPA dijo a los periodistas que a pesar de los avances en el campo de la energía dirigida, el ejército aún está lejos de integrar la tecnología en la aeronave y, por lo tanto, es probable que los barcos y los vehículos terrestres se conviertan en las primeras plataformas básicas.
En el cielo
La Fuerza Aérea de los Estados Unidos también está implementando proyectos de energía dirigida, incluidos los desarrollados bajo el programa prototipo SHiELD ATD (Demostrador de láser de alta energía de autoprotección - Demostrador de tecnología avanzada), que prevé la instalación de un pequeño sistema láser de alta potencia en aeronaves. para proteger contra misiles de clase "tierra-aire" y "aire-aire".
A principios de este año, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea anunció que había logrado un éxito interino cuando utilizó una muestra de prueba en tierra para derribar múltiples misiles. A medida que avanza la tecnología, la Fuerza Aérea de EE. UU. Planea hacer el sistema más pequeño y liviano y adaptarlo para aviones.
El plan más ambicioso del Pentágono y la Agencia de Defensa de Misiles es un flashback de la Iniciativa de Defensa Estratégica del presidente Ronald Reagan, también conocida como Star Wars, que teóricamente exige el despliegue de sistemas de armas láser en el espacio.
En enero de este año, la administración Trump publicó una revisión de defensa antimisiles largamente esperada, que elogió el trabajo de la Agencia de Misiles Anti-Balísticos para desarrollar armas de energía dirigida para interceptar misiles balísticos en la fase de impulso. En 2017, por ejemplo, la Agencia emitió una solicitud de información sobre drones de gran altura de largo alcance que tendrían la capacidad de carga útil para instalar potentes láseres para destruir misiles balísticos intercontinentales en la fase de impulso. La solicitud de propuestas, emitida en 2017, estipula que el dron volará a al menos 19.000 metros, tendrá una capacidad de carga útil de al menos 2.286 kg y una potencia disponible de 140 kW a 280 kW. Para crear una instalación prometedora para tales drones, la Agencia está trabajando con Boeing, General Atomics y Lockheed Martin, explorando la posibilidad de implementar tecnología láser de alta potencia a bordo de UAV.
"En cuanto a nosotros, hacemos especial hincapié en la captura, el seguimiento y la orientación".
- dijo el representante de la empresa Boeing.
“Estas son realmente nuestras competencias centrales, que hemos desarrollado mientras trabajamos con láseres químicos. Boeing ha demostrado esto en todos sus sistemas y ha demostrado que utilizando las tecnologías existentes, puede crear un sistema de adquisición, seguimiento y orientación compacto y altamente eficiente e integrarlo sin problemas en cualquier dispositivo láser, aumentando así significativamente sus capacidades.
