La Marina de los EE. UU. Crea armas sobre nuevos principios físicos
Parece que la Marina de los Estados Unidos tiene hoy un conjunto suficiente de medios de protección contra misiles balísticos antibuque y de crucero (ASM). Sin embargo, algunos expertos militares dudan de que estas defensas puedan resistir la nueva generación de misiles antibuque balísticos y alados que se están desarrollando en varios países, principalmente en China.
Una volea por un millón
El informe de septiembre del Servicio de Investigación del Congreso de los Estados Unidos está dedicado al análisis del trabajo en el campo de la creación de armas basadas en nuevos principios físicos. Este informe muestra claramente la preocupación de los expertos militares de que en una serie de escenarios de combate durante ataques masivos de buques de superficie por diversos medios de ataque aéreo, la carga de municiones existente de los medios de defensa tradicionales puede, en primer lugar, no ser suficiente, y en segundo lugar, la El costo de los misiles guiados antiaéreos navales (SAM) de esta munición será simplemente incomparable con el costo del arma de ataque.
Se sabe que los cruceros de misiles de la Marina de los Estados Unidos llevan 122 misiles, mientras que los destructores llevan entre 90 y 96 misiles. Sin embargo, parte del número total de armas de misiles son misiles de crucero Tomahawk para ataques contra objetivos terrestres y armas antisubmarinas. La cantidad restante son misiles, de los cuales puede haber hasta varias docenas de unidades. En este caso, es necesario tener en cuenta: para aumentar la probabilidad de golpear un objetivo aéreo, se pueden lanzar dos misiles contra él, lo que aumenta la tasa de consumo de municiones. En los lanzadores verticales universales (UVPU) de barcos, las armas de misiles de varios tipos se instalan juntas y, por lo tanto, la recarga del UVPU solo es posible al regresar a la base o en una parada.
Si analizamos el costo de muestras específicas de misiles embarcados de la Armada de los EE. UU., Entonces la defensa de un barco de superficie es costosa. Así, el precio de una unidad de misiles antiaéreos para algunos tipos supera los varios millones de dólares. Por ejemplo, misiles RAM (Rolling Airframe Missile) que cuestan al tesoro $ 0,9 millones por unidad y misiles ESSM (Evolved Sea Sparrow Missile) por 1,1 -1,5 millones. Para la protección en la zona media de aviones y misiles antibuque alados, así como de misiles antibuque balísticos en la sección final de la trayectoria, se utiliza el SM-6 Block 1 SAM "Standard" con un costo de $ 3.9 millones. Los misiles "Estándar" SM-3 Bloque 1B (14 millones de dólares por unidad) y los misiles "Estándar" SM-3 Bloque IIA (más de 20 millones) se utilizan para interceptar misiles balísticos antibuque de ataque en el medio fuera de la atmósfera trayectoria.
Para mejorar la efectividad de las defensas de los barcos de superficie, la Marina de los EE. UU. Está trabajando actualmente en armas láser, cañones electromagnéticos y proyectiles de proyectiles de hipervelocidad (HPV). La disponibilidad de tales medios permitirá contrarrestar los medios de ataque aéreos y de superficie.
Por el poder de la luz
El trabajo de la Armada en el desarrollo de láseres militares de alta potencia ha alcanzado un nivel que le permite contrarrestar ciertos tipos de objetivos de superficie (NC) y aéreos (CC) a una distancia de aproximadamente 1,6 kilómetros y comenzar su despliegue en buques de guerra (BC) en unos pocos años. Láseres de a bordo más potentes, que estarán listos para su despliegue en los próximos años, le darán al BC de superficie de la Armada de los EE. UU. La capacidad de contrarrestar el NC y el CC a distancias de unos 16 kilómetros. Estos láseres proporcionarán, entre otras cosas, una defensa antimisiles de última línea para el BC contra ciertos tipos de misiles balísticos, incluido el nuevo misil balístico antibuque chino (ASBM).
La Marina de los EE. UU. Y el Departamento de Defensa de EE. UU. Están desarrollando actualmente tres tipos de láseres que, en principio, se pueden usar en el BC: un SSL de fibra de estado sólido (láser de estado sólido), un láser de hendidura SSL y un láser de electrones libres (FEL) láser. Uno de los experimentados demostradores de láser de fibra SSL fue desarrollado por la Marina bajo el sistema de armas láser LaWS (Sistema de armas láser). Otra variante del láser de fibra SSL de la Marina se creó bajo el programa Tactical Laser System (TLS). Entre una serie de programas del Departamento de Defensa de EE. UU. Para desarrollar un láser de hendidura SSL con fines militares, aparece el programa de láser marino MLD (Demostración de láser marítimo).
La Marina también ha desarrollado un prototipo de FEL de baja potencia, un láser de electrones libres, y actualmente está trabajando en un prototipo de este láser de mayor potencia.
El informe enfatiza que si bien la Armada está desarrollando tecnologías láser y prototipos de posibles láseres a bordo, y también tiene una visión generalizada de las perspectivas para su posterior desarrollo, actualmente no existe un programa específico para la compra de versiones en serie de estos láseres o un programa. que indicaría fechas específicas para la instalación de láseres para ciertos tipos de casas de apuestas.
Como se señaló en el informe, las armas láser tienen ciertas ventajas y una serie de desventajas para contrarrestar varios tipos de amenazas, incluidos los misiles balísticos.
Láser: los profesionales
Entre las ventajas de un arma láser está su economía. El costo del combustible de un barco para generar la electricidad necesaria para disparar un láser con bombeo eléctrico resulta ser menos de un dólar por disparo, mientras que el costo de un sistema de defensa antimisiles de corto alcance es de 0.9-1.4 millones de dólares, y los misiles de largo alcance son varios millones de dólares. El uso de láseres puede brindarle al BC una alternativa a la hora de destruir objetivos menos importantes, como los vehículos aéreos no tripulados, mientras que los misiles se utilizarán para garantizar la destrucción de objetivos más importantes. BK es un tipo de equipo naval muy caro, mientras que el enemigo utiliza medios militares relativamente baratos, pequeñas embarcaciones, UAV, misiles antibuque, misiles balísticos antibuque contra él. Por lo tanto, mediante el uso de láseres, es posible cambiar la relación de los costos de la defensa del barco. El BC tiene una carga de munición limitada para misiles y armas de artillería, cuyo uso requerirá una retirada temporal del barco de la batalla para reponer la carga de municiones. Las armas láser no tienen restricciones en la cantidad de disparos y se pueden usar para destruir señuelos que se usan activamente para agotar la munición del barco. Una nave prometedora con armas láser y de misiles resultará más compacta y menos costosa que una nave URO con una gran cantidad de misiles en lanzadores verticales.
Las armas láser proporcionarán un impacto casi instantáneo del objetivo, lo que elimina la necesidad de calcular la trayectoria de interceptar un objetivo atacante con un misil antimisiles. El objetivo se desactiva al enfocar un rayo láser sobre él durante unos segundos, después de lo cual el láser se puede volver a apuntar a otro objeto. Esto es especialmente importante cuando un BC opera en la zona costera, cuando se puede disparar con misiles, artillería y armas de mortero desde distancias relativamente cortas.
Las armas láser pueden alcanzar objetivos súper maniobrables que son superiores en características aerodinámicas a los misiles antimisiles de los barcos.
El láser proporciona un daño colateral mínimo, especialmente cuando se lucha en el área del puerto. Además de las funciones de golpear objetivos, el láser se puede utilizar para detectar y rastrear objetivos y afectarlos de forma no letal, proporcionando la supresión de sensores optoelectrónicos integrados.
Desventajas del láser
Estos incluyen la implementación de la interceptación solo dentro de la línea de visión del objetivo y la imposibilidad de destruir objetivos sobre el horizonte. Restringir la capacidad de interceptar pequeños objetos en alta mar, que los esconde en las crestas de las olas.
La intensidad de la radiación láser al atravesar la atmósfera se debilita debido a la absorción en líneas espectrales de diversos componentes atmosféricos o debido a la dispersión de Rayleigh, así como a las inhomogeneidades macroscópicas asociadas a la turbulencia atmosférica o al calentamiento de la atmósfera por el mismo haz. Como resultado de la dispersión por tales inhomogeneidades, el rayo láser puede expandirse, lo que conducirá a una disminución en la densidad de energía, el parámetro más importante que caracteriza la letalidad de las armas láser.
Al repeler un ataque masivo, un láser en la nave puede no ser suficiente debido a la necesidad de reorientarlo repetidamente en un período de tiempo limitado. En este sentido, será necesario colocar varios láseres en el BC del tipo de sistemas de artillería antiaérea (ZAK) para la autodefensa en la última línea.
Los láseres de kilovatios de baja potencia pueden ser menos eficientes que los láseres de megavatios de mayor potencia cuando se dirigen a objetivos protegidos (recubrimiento ablativo, superficies altamente reflectantes, rotación del cuerpo, etc.). El aumento de la potencia del láser aumentará su costo y peso. La exposición a un rayo láser en caso de falla puede causar daños colaterales no deseados y daños a su aeronave o satélites.
El tamaño importa
No obstante, los objetivos potenciales de las armas láser pueden ser sensores optoelectrónicos, incluidos los utilizados en misiles antibuque; botes y botes pequeños; misiles no guiados, proyectiles, minas, vehículos aéreos no tripulados, aviones tripulados, misiles antibuque, misiles balísticos, incluidos misiles antibuque balísticos.
Los láseres con una potencia de salida de aproximadamente 10 kilovatios pueden contrarrestar los UAV a distancias cortas, con una potencia de decenas de kilovatios - UAV y barcos de algunos tipos, cien kilovatios de potencia - UAV, barcos, NUR, proyectiles y minas, cientos de kilovatios de potencia - todos los objetivos anteriores, así como aviones tripulados y algunos tipos de misiles guiados, con una capacidad de varios megavatios - a todos los objetivos mencionados anteriormente, incluidos misiles supersónicos antibuque y misiles balísticos a distancias de hasta 18 kilómetros.
Los BC con láseres con una potencia de más de 300 kilovatios pueden protegerse no solo a sí mismos, sino también a otros barcos en su área de responsabilidad cuando, por ejemplo, como parte de un grupo de ataque de portaaviones.
Según la Marina de los Estados Unidos, los cruceros con el sistema de defensa antimisiles Aegis y destructores (barcos de los tipos CG-47 y DDG-51), así como los barcos de muelle de aterrizaje de helicópteros (DVKD) del tipo San Antonio LPD-17 tienen suficiente nivel de suministro de energía para operaciones de combate que utilizan armas láser como LaWS.
Algunos barcos de la Armada de los EE. UU. Serán capaces de usar láseres de tipo SSL con una potencia de salida de hasta 100 kilovatios en condiciones de combate.
Hasta el momento, la Armada no cuenta con sistemas de municiones que tengan un nivel suficiente de suministro de energía o capacidades de enfriamiento para asegurar el funcionamiento de los láseres SSL con una potencia de salida de más de 100 kilovatios. Debido a las grandes dimensiones de los láseres tipo FEL, no se pueden instalar en cruceros o destructores existentes. Las dimensiones de los portaaviones y los buques de asalto anfibio de propósito general (LHA / LHD) con una gran cabina de vuelo pueden proporcionar espacio suficiente para acomodar un láser FEL, pero no tienen la potencia suficiente para soportar un láser FEL de megavatios.
En base a estas condiciones, la Armada en los próximos años deberá determinar los requisitos para los diseños de naves espaciales prometedoras y las restricciones que se les imponen en el caso de la instalación de láseres navales, en particular láseres SSL con una potencia superior a 100 kilovatios., así como láseres FEL.
Estas limitaciones llevaron, por ejemplo, a la finalización del programa de cruceros CG (X), ya que este proyecto contemplaba la operación de un láser SSL con una potencia de más de 100 kilovatios y / o un láser FEL clase megavatios.
Después de la finalización del programa CG (X), la Marina no anunció ningún plan futuro para la adquisición de un BC capaz de operar un láser de tipo SSL con una potencia de más de 100 kilovatios o un láser FEL.
Portadores láser
Sin embargo, como se destaca en el informe, las opciones para los diseños de barcos que podrían expandir la capacidad de la Armada para instalar láseres en ellos en los próximos años pueden cubrir las siguientes opciones.
Diseñar una nueva variante del destructor DDG-51 Flight III, que la Marina planea comprar en el año fiscal 2016, con suficiente espacio, potencia y capacidad de refrigeración para soportar un láser SSL con una capacidad de 200-300 kilovatios o más. Esto requerirá alargar la carcasa del DDG-51, así como proporcionar espacio para equipos láser y generadores de energía y unidades de refrigeración adicionales.
Diseño y adquisición de un nuevo destructor, que es un desarrollo adicional de la variante DDG-51 Flight III, que proporcionará un láser SSL con una potencia de salida de 200-300 kilovatios o más y / o un láser FEL de megavatios.
Modificación del diseño del UDC, que se comprará en los próximos años de forma que se asegure el funcionamiento de un láser SSL con una potencia de 200-300 kilovatios o más y / o un láser FEL de clase megavatio.
Modificación, si es necesario, del diseño de un nuevo portaaviones del tipo "Ford" (CVN-78), de modo que un láser SSL con una potencia de 200-300 kilovatios o más y / o un láser FEL de una clase de megavatios puede ser operado.
En abril de 2013, la Armada anunció que planeaba instalar armas láser en el USS Ponce, que había sido convertido de una lancha de desembarco a una experimental para el desarrollo tecnológico de armas láser contra barcos atacantes y UAV. En agosto del año pasado, se instaló este láser de 30 kilovatios en este barco, que se encuentra en el Golfo Pérsico. Según el Comando Central de EE. UU., El láser del barco destruyó con éxito un barco de alta velocidad y un UAV durante las pruebas.
Como parte del programa para la creación de armas láser embarcadas, la Armada inició un proyecto para el refinamiento tecnológico de una tecnología láser de estado sólido SSL-TM (maduración de tecnología de estado sólido), dentro del cual grupos industriales liderados por BAE Systems, Northrop Grumman) y Raytheon están compitiendo por el desarrollo de un láser de a bordo con una potencia de 100-150 kilovatios, efectivo contra embarcaciones pequeñas y UAV.
El Departamento de I + D de la Marina de los EE. UU. Llevará a cabo un análisis exhaustivo de los resultados de las pruebas del láser en el UDC de Pons para su uso posterior en el programa SSL-TM, cuyo objetivo es crear un prototipo de láser con una potencia de 100- 150 kilovatios para pruebas en el mar para 2018. Se determinarán las reglas de interceptación y la tecnología para usar LaWS en condiciones de combate, que luego se supone que se implementarán en armas láser más poderosas.
Un aumento adicional en la potencia del láser a 200-300 kilovatios permitirá que esta arma contrarreste algunos tipos de misiles antibuque alados, y un aumento en la potencia de salida a varios cientos de kilovatios, así como hasta un megavatio y más, puede Haz que esta arma sea efectiva contra todo tipo de misiles antibuque alados y balísticos.
Pero incluso si el arma desarrollada basada en láseres de estado sólido tiene el poder suficiente para destruir pequeñas embarcaciones, embarcaciones y vehículos aéreos no tripulados, pero no puede contrarrestar los misiles antibuque alados o balísticos, su aparición en los barcos aumentará su efectividad en el combate. Las armas láser, por ejemplo, reducirán el consumo de misiles para interceptar vehículos aéreos no tripulados y aumentarán la cantidad de misiles que se pueden usar para contrarrestar los misiles antibuque.
Por la fuerza de la inducción
Además de los láseres de estado sólido, la Armada ha estado desarrollando un arma electromagnética desde 2005, cuya idea es aplicar voltaje desde una fuente de alimentación a dos rieles portadores de corriente paralelos (o coaxiales). Cuando el circuito está cerrado, colocando sobre las barras colectoras, por ejemplo, un carro móvil que conduce corriente y tiene buenos contactos con las barras colectoras, se genera una corriente eléctrica que induce un campo magnético. Este campo crea una presión que tiende a separar los conductores que forman el circuito. Pero dado que los rieles-neumáticos masivos son fijos, el único elemento móvil es el carro, que, bajo la influencia de la presión, comienza a moverse a lo largo de los rieles de modo que el volumen ocupado por el campo magnético aumenta, es decir, en la dirección de la fuente de energía. La mejora de los cañones EM tiene como objetivo aumentar la velocidad final a los números M = 5, 9–7, 4 al nivel del mar.
Inicialmente, la Armada comenzó a desarrollar un cañón EM como arma para el apoyo costero directo de la Infantería de Marina durante operaciones anfibias, pero luego reorientó este programa para crear un arma EM para proteger contra misiles antibuque. Actualmente, la Marina está financiando el trabajo de BAe Systems y General Atomics para crear dos demostradores de armas EM, que comenzaron a evaluar en 2012. Estos dos prototipos están diseñados para lanzar proyectiles con una energía de 20-32 MJ, lo que proporciona un vuelo de proyectil en un rango de 90-185 kilómetros.
En abril de 2014, la Marina anunció planes para instalar un prototipo de cañón EM en el año fiscal 2016 a bordo del buque de asalto anfibio rápido multipropósito JHSV (Joint High Speed Vessel) clase Spiehead para pruebas en el mar. En enero de 2015, se conocieron los planes de la Armada de adoptar la pistola EM en el período 2020-2025. En abril, se informó que la Armada estaba considerando instalar un cañón EM en un nuevo destructor clase Zumwalt (DDG-1000) a mediados de la década de 2020.
A finales de 2014, el mando de los sistemas navales de la US Navy NAVSEA (Naval Sea Systems Command) publicó accidentalmente una solicitud de información RFI (Solicitud de información) para el programa de creación de un potente cañón EM ferroviario. La solicitud fue emitida en nombre de NAVSEA (PMS 405), la Oficina de Investigación Naval (ONR) y la oficina del secretario de Defensa. Apareció en el sitio web del gobierno FedBizOpps el 22 de diciembre de 2014 y fue cancelado cuatro horas después. Cualquiera que haya tenido tiempo de familiarizarse con RFI puede hacerse una idea de las direcciones para el desarrollo del programa de cañones de rieles EM. En particular, se invitó a la industria y las instituciones académicas a presentar sus propuestas para el desarrollo de una pistola EM con sensor de control de fuego (FCS) para detectar, rastrear y alcanzar objetivos terrestres y aéreos y misiles balísticos.
Según la RF, el sensor FCS del futuro cañón de riel EM debe tener un campo de visión de escaneo electrónico de más de 90 grados (en acimut y en el plano vertical), rastrear objetivos con una pequeña superficie de dispersión efectiva (ESR) en un de largo alcance, rastrear y golpear objetivos balísticos en la atmósfera, bloquear la interferencia ambiental (meteorológica, terrestre y biológica), garantizar el procesamiento de datos al repeler un ataque de misiles balísticos, proporcionar defensa aérea y alcanzar objetivos de superficie, rastrear simultáneamente objetivos de ataque y lanzar proyectiles supersónicos, y realizar una evaluación cualitativa del grado de daño de combate. Además, el sensor FCS debe demostrar un cierre rápido del circuito de control de incendios, una mayor resistencia a las contramedidas técnicas y tácticas, seguimiento de alta velocidad y recopilación de datos, así como una preparación tecnológica suficiente para crear un prototipo en el tercer trimestre del año fiscal 2018. y garantizar la disponibilidad operativa en 2020-2025.
La RFI pidió a las empresas industriales e institutos de investigación que describieran los elementos clave y la preparación de sus tecnologías FCS, proporcionaran información sobre su idoneidad para aplicaciones multipropósito, posibles problemas de integración con los sistemas de combate navales existentes y el impacto en la cadena de suministro.
Se esperaba que el Centro de Investigación de Guerra de Superficie NAVSEA en Dahlgren, Virginia, aceptara propuestas de la industria entre el 21 y 22 de enero de 2015 y emitiera una respuesta final el 6 de febrero. Pero ahora, naturalmente, todas estas fechas se han desplazado a la derecha.
El Departamento de I + D de la Marina de los EE. UU. Inició un programa innovador para crear un prototipo de cañón de riel EM en 2005. Como parte de la primera etapa del programa, se pensó en crear un lanzador con una vida útil aceptable y una tecnología de potencia de pulso confiable. El trabajo principal se centró en la creación del cañón de la pistola, fuente de alimentación, tecnología ferroviaria. En diciembre de 2010, el sistema de demostración desarrollado por el SIC en Dahlgren alcanzó un récord mundial de energía de boca de 33 MJ y suficiente para lanzar un proyectil a una distancia de 204 kilómetros.
El primer demostrador de cañón EM construido por una empresa industrial pertenece a BAe Systems y tiene una capacidad de 32 MJ. Este demostrador fue llevado a Dahlgren en enero de 2012, y un prototipo de General Atomics de la competencia llegó unos meses después.
Sobre la base de los logros de la primera etapa de trabajo, la segunda etapa comenzó en 2012, en cuyo marco el trabajo se centró en el desarrollo de equipos y métodos que aseguren la velocidad de disparo al nivel de 10 disparos por minuto. Para garantizar una velocidad de disparo constante, es necesario desarrollar e implementar los métodos más efectivos de termorregulación de una pistola EM.
Las primeras pruebas de un prototipo de cañón EM desarrollado por BAe Systems o General Atomics en el mar se llevarán a cabo a bordo del catamarán multiusos de desembarco de alta velocidad JHSV-3 Millinocket. Están programados para el año fiscal 2016 y son de una sola oportunidad. El disparo en modo semiautomático utilizando el cañón EM de a bordo totalmente integrado está programado para 2018.
Proyectiles de hipervelocidad
El desarrollo del cañón EM también prevé la creación de proyectiles especiales de alta velocidad guiados HVP (proyectiles de hipervelocidad), que también podrían usarse como cañones navales estándar de 127 mm y terrestres de 155 mm. Los cruceros de la Marina de los Estados Unidos, que son 22, tienen dos, y los destructores (69 unidades) tienen un cañón de 127 mm. Tres nuevos destructores DDG-1000 clase Zumvolt en construcción tienen dos cañones de 155 mm cada uno.
Según BAe Systems, el proyectil HVP tiene una longitud de 609 milímetros y una masa de 12,7 kilogramos, incluida una carga útil que pesa 6,8 kilogramos. La masa de todo el kit de lanzamiento de HVP es de 18,1 kilogramos con una longitud de 660 milímetros. Los expertos de BAe Systems afirman que la velocidad máxima de disparo de los proyectiles HVP es de 20 disparos por minuto de un cañón Mk45 de 127 mm y de 10 disparos por minuto de un prometedor cañón destructor DDG 1000 de 155 mm, designado AGS (sistema de cañón avanzado). La velocidad de disparo del cañón EM es de seis rondas por minuto.
El rango de disparo de los proyectiles HVP del cañón Mk 45 Mod 2 de 127 mm supera los 74 kilómetros, y cuando se dispara desde el cañón de 155 mm del destructor DDG-1000, 130 kilómetros. Si estos proyectiles se disparan desde un cañón EM, el alcance de disparo será de más de 185 kilómetros.
La solicitud de información de RFI de la Marina enviada a la industria en julio de 2015 para la fabricación de un prototipo de cañón EM indicó que la masa del lanzador de proyectiles HVP era de alrededor de 22 kilogramos.
Cuando se dispara desde un cañón de artillería de 127 mm, el proyectil alcanza una velocidad correspondiente al número M = 3, que es la mitad que cuando se dispara desde un cañón EM, pero más del doble de la velocidad de un proyectil convencional de 127 mm lanzado desde un cañón de barco Mk 45. Esta velocidad, según los expertos, es suficiente para interceptar al menos algunos tipos de misiles antibuque alados.
La ventaja del concepto de utilizar el cañón de 127 mm y el proyectil HVP es el hecho de que dichos cañones ya están instalados en cruceros y destructores de la Armada de los Estados Unidos, lo que crea las condiciones previas para la rápida proliferación de nuevos proyectiles en la Armada como el Se completa el desarrollo de HVP y estas armas se integran en los sistemas de combate de las naves de los tipos antes mencionados.
Por analogía con las armas láser a bordo de barcos, incluso si los proyectiles de alta velocidad disparados por cañones de artillería de 127 mm no pueden contrarrestar los misiles balísticos antibuque, no obstante mejorarán la eficacia de combate de la nave. La presencia de estos proyectiles permitirá el uso de una menor cantidad de misiles para contrarrestar los misiles antibuque de crucero, al tiempo que aumentará la cantidad de misiles para interceptar misiles antibuque balísticos.
