Oružje usmjerene energije

Razvoj programa ALTB (Airborne Laser Test Bed - platforma za ispitivanje zrakoplovnog lasera) pokazuje da oružja usmjerene energije (OUE) već postoje i u praktičnom obliku. Projektil ekvivalentan balističkoj raketi kratkog dometa je 11. veljače 2010. lansiran s pokretne morske lansirne platforme.Za nekoliko sekundi ALTB ugrađen u Boing 747-400 otkrio je cilj pomoću svojih senzora i zahvatio ga pomoću niskoenergetskog lasera kako bi ga pratio. Tada je sustav opalio hitac iz drugog niskoenergetskog lasera radi mjerenja i kompenziranja atmosferskih kolebanja. Na kraju, zrakoplov je djelovao iz glavnog, visokoenergetskog lasera. Zraka veličine košarkaške lopte je bila fokusirana na cilj samo nekoliko sekundi prije negoli je projektil eksplodirao zbog zapaljenja raketnog goriva. Cijela se opisana sekvenca odigrala unutar dvije minute i za vrijeme početne, uzlazne putanje ciljane rakete.
Ovo je bilo prvo ubojito presretanje cilja - balističke rakete s tekućim gorivom sa zrakoplovne platforme i dovelo je OUE jedan korak bliže stvarnosti. Treba napomenuti da jedan oblik OUE oružja koje je već u uporabi jesu usmjereni infracrveni sustavi (DIRCM - Directional Infra Red Countermeasures) za protumjere protiv IC vođenih PZO i zrak-zrak projektila, no kako funkcionalno spadaju u sustave ometanja ne mogu se nazvati pravim ubojitim oružjem.

Što su to OUE?

Za razliku od konvencionalnog oružja koje se oslanja na kinetičku ili kemijsku energiju (ili obje) da bi uništilo cilj, OUE pretvaraju električnu ili kemijsku energiju u zraku ili puls kojim se može upravljati. Sadašnje OUE se temelje na elektromagnetskim principima i uključuju lasere, sustave koji rabe zrake nabijenih čestica i radiofrekvencijske/mikrovalne sustave. Svaki od tih sustava projicira energiju koja putuje brzinom svjetlosti (u slučaju nabijenih čestica brzinom vrlo bliskom brzini svjetlosti) prema meti. Zbog fizičke prirode zračenja laseri djeluju točkasto dok radio/mikrovalni sustavi djeluju slično radarima te pokrivaju veći prostor.

Kod OUE operator može mijenjati karakteristike zračene energije i tako postizati različite učinke. Mogu se mijenjati intenzitet, trajanje i valna dužina i prema tome i žarište zrake. Ova karakteristika OUE čini transformacijskim oružjem. Pri maloj snazi usmjerena energija može djelovati neubojito na elektroniku ili ljudstvo, odnosno djeluje s količinom energije dovoljnom da se postigne da ciljana strana ne obavi zadaću (soft kill). S druge strane, pri velikoj snazi OUE omogućavaju probijanje oplate raketa i aktivaciju njihovih bojnih glava.

Uz to što su skalabilna, OUE imaju niz jedinstvenih karakteristika koja ih čine zanimljivim za taktičke i strateške operacije.

Prvo je djelovanje brzinom svjetlosti. Ovo rješava najsporiji dio ciklusa od detekcije do uništenja cilja jer nema kašnjenja zbog ovisnosti vojnih platformi i oružanih sustava o brzini mlaznog pogona, raketnih motora, potiska koji pružaju barutna punjenja i sl.

OUE omogućava jednostavnije ciljanje. Nema potrebe za uračunavanje djelovanja gravitacije ili aerodinamičnog otpora. Zbog toga je izuzetno precizno ciljanje na krajnjim dometima (posebice kod lasera). Prednost je i niska cijena pojedinog hica te izdašnost streljiva osim kod kemijskih lasera, dokle god električna energija može pokretati sustav, on može pucati.

OUE imaju i negativne osobine. To su osjetljivost na vodljive materijale za radio frekvencijsko odašiljanje i posebice kod lasera slabljenje zrake zbog prašine, vlage i turbulencija u atmosferi. Nadalje, kontrola i usmjeravanje zrake na najvišim frekvencijama je teško izvediva i OUE su sustavi koji djeluju pravocrtno i ne mogu se upotrebljavati za gađanje ciljeva iza zaklona. Također, ova oružja obećavaju mnogo pri uporabi protiv raketa, zrakoplova, bespilotnih letjelica i drugih ciljeva u zraku, ali vjerojatno neće nadići efikasnost klasičnih sredstava protiv ciljeva kao što su zgrade, mostovi, bunkeri i druge velike građevine.

Zbog navedenih dobrih i loših strana, OUE treba prije svega smatrati dopunom postojećih klasičnih arsenala, nikako kao zamjena za njih.

Laserska OUE

Laserskom oružju već desetljećima teže oružane snage, a nepotrebno je reći da se laseri naveliko upotrebljavaju za mjerenje udaljenosti i označavanje ciljeva. Laser je vrlo intenzivna i vrlo koncentrirana zraka svjetlosti. Laserska se zraka uobičajeno stvara pobuđivanjem atoma ili molekula određene tvari na veoma kontroliran način dok ne počnu emitirati fotone u dovoljnoj količini. Laser uzrokuje štetu jer stvara intenzivnu toplinu na cilju.

Postoje u osnovi dvije vrste lasera, kemijski i oni u krutom stanju. Kemijski laseri stvaraju svoju zraku kroz složenu kemijsku reakciju posebnih goriva gdje se plin od goriva kreće kroz lasersku cijev nadzvučnom brzinom. Laseri krutog stanja koriste se kristalnim ili staklenim materijalom obogaćenim određenim ionom. Trenutačno su kemijski laseri mnogo jači od lasera krutog stanja ali je opće mišljenje da bi laseri krutog stanja bili poželjnija opcija za vojne primjene pod uvjetom da je moguće ostvariti dovoljnu izlaznu energiju. Ovaj stav je ponajviše baziran na činjenici da kruti laser može djelovati sve dok ima izvor elektriciteta dok je kemijski laser ograničen zalihom kemijskog goriva.

U osnovi, lasersko oružje se sastoji od samog lasera, sustava za upravljanje zrakom te sustava za upravljanje vatrom (senzor i računalo). Učinkovito lasersko oružje bi osiguralo trenutačno djelovanje na cilj s gotovo 100-postotnom učinkovitošću. Također, bilo bi praktički nemoguće izbjeći laser manevriranjem zbog toga što djeluje brzinom svjetlosti. Najveći tehnički nedostatak do sada jest da je za uništenje ciljeva na operativnim udaljenostima potreban vrlo velik izvor energije.U razvoju su novi laseri koji bi trebali prevladati ovaj nedostatak te pojednostaviti proizvodnju i dovesti ih u gabarite pogodne za vojnu uporabu.

Joint High Power Solid-State Laser (JHPSSL) program su pokrenule američka kopnena vojska, mornarica i zrakoplovstvo s ciljem unapređenja tehnologije krutih lasera u smjeru borbene upotrebljivosti. Program je počeo krajem 2002. godine, 2005. su Northrop Grumman i Textron Defence Systems dobili ugovore da naprave lasere-demonstratore tehnologije sa snagom od najmanje 100kW što se smatra kao graničnom snagom potrebnom za borbeno djelovanje.U veljači 2010. obje su tvrtke uspješno demonstrirale svoje lasere. Northrop Grummanov laser je postigao snagu veću od 105 kW, brzinu stavljanja u pogon za manje od sekunde te kontinuirano djelovanje od pet minuta. Textronov laser se temeljio na tvrtkinoj tehnologiji pod nazivom THINZAG koja se umjesto kristala koristi keramikom za gorivo te je postigao izlaznu snagu veću od traženih 100 kW.

Već na početku spomenuti program ALTB je u razvoju gotovo jedno desetljeće (prvobitno pod jednostavnim imenom Airborne Laser (ABL)) pod vodstvom Agencije za proturaketnu obranu (Missile Defence Agency). Projekt je prvobitno imao za cilj rezultirati sustavom koji bi bio jedan od elemenata američkog proturaketnog štita, ali je u međuvremenu sveden na tehnološki demonstrator, ponajviše zbog sumnji u ispravnost zamišljenog načina operativne upotrebe sustava. ABL je trebao otkrivati i uništavati balističke rakete u njihovoj početnoj uzlaznoj putanji što bi zahtijevalo da se avion nalazi neugodno blizu području lansiranja raketa.

Postojeći prototip YAL-1A se sastoji od Jumbo Jeta opremljenog s dva kruta lasera snage u kilovatnom području i jednim kemijskim laserom izlazne snage u megavatima.Sustav za otkrivanje balističkih raketa ima šest infracrvenih senzora. Pri otkrivanju cilja prvo se aktivira jedan laser zadužen za praćenje cilja, a zatim i drugi manji laser namijenjen utvrđivanju atmosferskih prilika između zrakoplova i cilja što služi za osiguranje ispravnog ciljanja i na- posljetku, aktivira se veliki laser čija se zraka usmjerava preko kupole s optikom u nosu zrakoplova. Zraka glavnog lasera se drži na cilju sve dok ne dođe do zapaljenja goriva rakete i njezinog uništenja.

ALTB, odnosno YAL-1A može otkriti, naciljati i uništiti dolazeću raketu u vremenu od 8 do 12 sekundi i može obaviti do 20 gađanja po misiji. Domet sustava je tajna, ali neovisni stručnjaci ga procjenjuju na 100 do 300 km. Iako sustav ima izvanredne sposobnosti on je i izuzetno skup i kompliciran za proizvodnju i održavanje. Ne planira se proizvodnja dodatnih sustava.

Program Advanced Tactical Laser (ATL) je pokrenulo Zapovjedništvo za specijalne operacije SAD-a 2002. godine radi utvrđivanja mogućnosti za lasersku potporu iz zraka taktičkim operacijama.Ugovor je dobio Boeing. ATL se sastoji od visokoenergetskog lasera postavljenog u leteću topovnjaču AC-130 a zadaća bi mu bila djelovanje protiv kopnenih ciljeva u urbanim ili drugim okruženjima kada je bitna minimalizacija kolateralne štete. Primjerice, ciljanjem rezervoara na vozilu može ga se potpuno uništiti dok se ciljanjem gume može vozilo samo zaustaviti, moguće i bez ozljeda za vozača i putnike. ATL rabi kemijski laser snage u području 100 kW i očekuje se da ostvaruje domet od oko 20 km i teži 5000 do 7000 kilograma. Tijekom 2009. izvedena su dva uspješna pokusna gađanja s zrakoplova NC-130H u sastavu 46. Test Winga zračnih snaga. Sličan projekt je Skystrike tvrtke Northrop Grumman koja vjeruje da se sustav može brzo razviti do uporabne verzije. Zadaće Skystrikea bi obuhvaćale borbu protiv improviziranih eksplozivnih naprava, snajpera, presretanje krijumčara, zaštita konvoja, potpora kopnenim snagama i specijalcima i mnoge druge.

Laseri na brodovima

Laserska oružja imaju velik potencijal u obrani protiv sve bržih i opasnijih protubrodskih raketa ali i borbi protiv topničkog streljiva. No, za sada su našla praktičnu primjenu samo u borbi protiv improviziranih eksplozivnih naprava. Druga vrsta oružja usmjerene energije su mikrovalna oružja koja se uglavnom razmatraju za neubojite namjene.

Laserska OUE su posebno pogodna za plovila jer je svaki brod zapravo veliki izvor energije što je posebice naglašeno nastojanjima da se za pogon brodova primijene hibridni ili električni pogonski sustavi. Američka ratna mornarica (US Navy) je pokrenula inovativni program Free Electron Laser (FEL). Ovaj se laser koristi tehnologijom linearnog akceleratora čime se postižu laserske zrake veće snage od onih kod klasičnih lasera. Klasični laseri imaju ograničenu valnu dužinu svjetla koje emitiraju zbog izvora elektrona (plin ili kristal) u laseru. Kod FEL-a, elektroni se skidaju s njihovih atoma i onda ubrzavaju do visoke snage linearnim akceleratorom. Nakon toga se dovode u uređaj koji trese elektrone kako bi oslobodili dio svoje energije u obliku fotona. Nakon toga se fotoni odbijaju od dva ogledala kao i kod običnih lasera i emitiraju u obliku zrake. Kod FEL-a operator može prilagoditi valnu dužinu tako da poveća ili smanji energije elektrona u akceleratoru ili količinu trešnje elektrona. Ovakav laser bi brodovima osigurao učinkovitu i ekonomičnu obranu protiv mnogih zračnih ili površinskih prijetnji; budućih protubrodskih krstarećih raketa ili rojeva malih plovila. Tijekom ožujka 2010. Boeing je uspješno završio izvedbeni koncept FEL sustava što je ključni korak prema konstrukciji prototipa FEL-a za pokuse na moru. Ovo se ljeto očekuje odluka US Navy o dodjeljivanju Boeingu dodatnih zadataka radi dovršavanja dizajna lasera i gradnje laboratorijskog demonstratora.

US Navy provodi i Maritime Laser Demonstration (MLD), program koji treba potvrditi koncept samoobrane brodova od malih plovila. Ugovor vrijednosti 98 milijuna dolara i očekivanog trajanja do 2014. je dobio Northrop Grumman. Prototip koji je u izradi kombinira tehnologiju iz JHPSSL programa i novorazvijeni sustav upravljanja zrakom, odnosno vatrom, a radit će na valnoj dužini od 1,06 mikrona. Početkom 2010. MLD je prošao dvije revizije Ureda za mornarička istraživanja (Office of Naval Research) nakon čega slijedi testiranje lasera na kopnu te na kraju i na moru. Nakon uspješnog završetka ovog tehnološkog demonstratora moguće su dodatne ugovorne zadaće za Northrop u smjeru razvoja sustava namijenjenog opremanju većine većih brodova US Navy.

Još jedan tehnološki demonstrator je Tactical High Energy Laser (THEL) poznat i pod imenom Nautilus. Riječ je o sustavu točkaste obrane s kemijskim laserom namijenjenom uništavanju dolazećih raketa, granata i minobacačkih mina na udaljenosti do 15 km i uništavanju zrakoplova na udaljenostima do 50 km. Razlika u dometu proizlazi iz činjenice da granate imaju mnogo deblju kožu u odnosu na zrakoplove. THEL je započet kao zajednički projekt SAD-a i Izraela, a glavni je ugovarač Northrop Grumman. Sustav je još 2000. pokazao da može učinkovito djelovati protiv raketa ispaljenih iz VBR-a pojedinačno ili u salvama pa čak i kroz naoblaku. Originalni THEL je bio stacionarni sustav ali se pojavom interesa za mobilnim sustavom počelo raditi na Mobile THEL-u (M-THEL) još nazvanom i Thalon. No, program je u međuvremenu prekinut zbog izraelskog odabira konvencionalnog raketnog sustava Iron Dome a američka vojska nije zainteresirana za kemijski laser u toj klasi. No, Northrop Grumman i dalje reklamira sustav u poboljšanoj inačici pod imenom Skyguard. U veljači 2010. je objavljeno da će se sustavi upravljanja zrakom i C2 THEL-a integrirati u JHPSSL.

Sličan projekt je i High Energy Laser (HEL) američkog KoV-a kojem je cilj demonstrirati da je izvediv mobilan, visokoenergetski laser krutog stanja namijenjen borbi protiv artiljerijskih projektila.Programom je predviđen i razvoj sustava do razine moguće operativne uporabljivosti. Program je započeo u 2007. kada su Boeing i Northrop Grumman dobili ugovore za razvoj sustava za upravljanje zrakom postavljenim na kamion. U drugoj fazi koja je započela 2008. Boeing je završio dizajn i početkom ove godine su trebali početi testovi sustava na HEMTT kamionu s time da se rabi surogat laser male snage jer je za sada cilj dokazati sposobnost sustava da zahvati i prati ciljeve. Paralelno s ovim službenim projektom Boeing radi i na privatnom razvoju sustava iste namjene (tkz. C-RAM; Counter Rocket, Artillery and Mortar) s imenom RHELS (Redeployable HighEnergy Laser System). RHELS ujedinjuje kruti laser s tankim diskom (tehnologija kojom se u civilstvu redovito koristi za varenje), sustav za zahvat i praćenje ciljeva, sustav za kontrolu zrake, sustav za upravljanje vatrom i sustav za upravljanje toplinom te radno mjesto operatera. Sve je to smješteno u modificirani standardni komercijalni brodski kontejner. Električnu energiju za laser proizvodi dizelski generator snage 80 kVA. Cijeli sustav teži 17 tona te je prevoziv u C-130 Herculesu. Boeing opisuje RHELS kao predprototip koji treba pokazati da OUE dostižu zrelu razinu i da su relevantna na suvremenoj bojišnici. Također, ovim se smanjuju razvojni rizici u sestrinskom HEL projektu.

Laseri se mogu, a i upotrebljavaju se i za borbu protiv improviziranih eksplozivnih naprava. U ožujku 2003. u Afganistan je raspoređen ZEUS - HLONS (HMMVW Laser Ordnance Neutralisation System) i tako postao prvo lasersko oružje ikad koje je postiglo operativni status. Sustav je nakon toga raspoređen i u Irak. Sustav je razvila tvrtka Sparta zajedno s Upravom mornarice za uništavanje eksplozivnih sredstava sa svrhom uništavanja eksplozivnih naprava i zaostalog streljiva bez uključivanja timova za EOD (Explozive Ordinance Disposal - uništavanje eksplozivnih sredstava). ZEUS - HLONS u zadnjoj se inačici koristi krutim laserom snage 10 kW. Djeluje tako da zagrijava eksplozivno punjenje naprave ili streljiva i dovodi do njegova zapaljenja, odnosno do eksplozije koja je znatno slabija od one koja bi se dogodila klasičnim aktiviranjem. Sustav je pokazao da može djelovati po ciljevima s udaljenosti od 25 do 300 m i može djelovati i do 2000 puta dnevno. Tijekom svoje ispitne i operativne karijere sustav je uništio naprave i streljivo 40 različitih vrsta uz učinak od 98 %. Konceptualno sličan sustav je i Laser Avenger tvrtke Boeing. Sustav čini laser od 1 kW koji je postavljen na kupolu samohodnog PZO sustava Avenger (Stinger rakete i 12,7 mm strojnica). Bez obzira na razmjerno slabu izlaznu snagu sustav je pokazao da može obarati male bespilotne letjelice ali i neutralizirati eksplozivne naprave i druga sredstva. Boeing je tijekom 2009. proveo i uspješne eksperimente podržane od Američkih zračnih snaga s laserom MATRIX (Mobile Active Targeting Resource for Integrated eXperiments). Tijekom pokusa je oboreno pet bespilotnih letjelica na različitim udaljenostima. MATRIX se smatra vrijednim jer je pokazao izuzetno visoku preciznost zahvata, usmjeravanja na cilj i praćenja cilja na velikim udaljenostima pri razmjerno maloj snazi lasera.

Uz sustave velike snage KoV SAD-a traga i za OUE koji može pružiti i neubojite efekte. Jedan takav je GLEF (Green Light Escalation of Force) koji je nedavno raspoređen u Afganistanu. Sustav je postavljen kao dodatak daljinski upravljanoj vatrenoj stanici CROWS (nešto poboljšana i kompaktnija inačica Kongsbergova Protectora) i daje vojnicima jedan međukorak u eskalaciji pojedinog sukoba između verbalnog/znakovnog upozoravanja i otvaranja vatre.Točnije,GLEF emitira široki pojas zelenog svjetla koje privremeno onesposobljava vid tako da upravljanje vozilom ili ciljanje naoružanjem postaje jako otežano ili nemoguće. Jedna od primjena jest i da pri djelovanju s udaljenosti otjera civile iz određenih područja kao što su na primjer nadzorne postaje. Na manjim udaljenostima sustav osljepljuje protivnike.GLEF je sofisticiraniji i moćniji dodatak osobnim laserima GLARE slične namjene koji su oblikom slični olovci te su u širokoj primjeni u Afganistanu.

Mikrovalna oružja

Oružja koja djeluju u radiofrekvencijskom opsegu koja se još zovu mikrovalnim oružjem (High Power Microwave) su izvori velike elektromagnetske energije koja se mogu selektivno upotrijebiti za ometanje i uništavanje elektroničnih sustava i opreme. Mikrovalna oružja mogu imati ofenzivnu ulogu za uništavanje, primjerice, protivničke komunikacijske i zapovjedne sustave ili defanzivnu ulogu protiv vođenog, odnosno elektronički upravljanog streljiva. Mada ovo i nisu oružja u užem smislu, postoji veliko zanimanje za njima prije svega s ciljem neutraliziranja improviziranih eksplozivnih naprava. Mikrovalni sustavi mogu djelovati tako da ometaju daljinsko aktiviranje naprava i djeluju na sam detonator čime se postiže onesposobljavanje naprave ili njezino preuranjeno aktiviranje.

Vigilant Eagle je proizvod tvrtke Raytheon namijenjen zaštiti aerodroma i koristi se mikrovalnom tehnologijom protiv lakih ručnih PZO raketa tako da stvara nevidljivu zaštitnu kupolu oko zračne luke. Sustav se sastoji od tri glavne komponente: podsustav za otkrivanje i praćenje raketa, C2 podsustava i aktivne antene s elektroničkim skeniranjem. Prvi element se sastoji od mreže infracrvenih kamera s komunikacijskim linijama do C2 podsustava koji upravlja antenom i obavještava sigurnosni sustav same zračne luke o svom djelovanju. Kada antena dobije naredbe od C2 podsustava, ona emitira primjerenu elektromagnetsku zraku prema cilju kojom se onesposobljava sustav vođenja rakete. Prema informacijama iz Raytheona sustav je uspješno ispitan na terenu.

Jedna od neubojitih primjena mikrovalne tehnologije jest i zaprečavanje prostora. Raytheon je razvio ADS (Active denial System) koji djeluje tako da mikrovalnim zračenjem izaziva jak osjet pečenja na koži. Prema tvrdnjama tvrtke nema trajnih posljedica po ciljane ljude jer mikrovalovi ne prodiru duboko u kožu (oko 4 mm). Osjet pečenja prestaje odmah nakon što se cilj nađe izvan polja djelovanja sustava. I ovaj je program zamišljen kao tehnološki demonstrator te se razmišlja o razvoju mobilnije i kompaktnije taktičke inačice a Reytheon sustav nudi na tržištu pod imenom Silent Guardian.

Zračne snage SAD-a provode eksperimentalni program CHAMP koji bi trebao rezultirati zrakoplovnom platformom (raketom) koja bi djelovala mikrovalnom energijom i uništavala elektroničku opremu, odnosno sve što ima računalni čip. Program vrijedi 38 milijuna dolara a glavni ugovarač je Boeing koji osigurava letjelicu, dok je podugovorena tvrtka Ktech Corp. zadužena za izvor mikrovalnog zračenja.