Program LaWS Angkatan Laut AS mengeksplorasi kemungkinan penggunaan teknologi laser serat murah sebagai dasar senjata laser yang dapat diintegrasikan ke dalam instalasi Phalanx yang ada.
Untuk pertama kalinya, Angkatan Laut AS sepenuhnya siap untuk mendemonstrasikan pengoperasian senjata laser berenergi tinggi dan baru-baru ini mengumumkan rencana untuk meluncurkan prototipe senjata rel elektromagnetik di laut. Pertimbangkan kemajuan senjata pulsa generasi berikutnya
Selama beberapa dekade, Angkatan Laut AS hanya berbicara tentang penyebaran laser, sistem energi berdenyut, dan senjata listrik di kapal. Sejumlah keuntungan teoretis yang sangat menarik - toko yang hampir tak terbatas, amunisi murah dan dampak cepat, dan banyak lagi - berkontribusi pada investasi signifikan komunitas ilmu pengetahuan dan teknologi pertahanan dalam penciptaan, pengembangan, dan demonstrasi teknologi yang relevan pada saat itu. Proses ini telah menghasilkan banyak publikasi dan paten, beberapa prototipe dan sejumlah rekor dunia yang termasyhur.
Namun, dari sudut pandang teknis, senjata semacam itu ternyata terlalu sulit untuk dirancang dan dibuat. Teknologi dan sarana teknis tidak selalu sesuai dengan kerangka waktu yang diantisipasi, dan beberapa solusi yang awalnya menjanjikan ternyata tidak praktis atau tidak berhasil; hukum fisika terkadang menghalangi kemajuan.
Meski begitu, Angkatan Laut mempertahankan kepercayaan pada ilmu dasar, dan alokasi sumber daya R&D yang bijaksana untuk mengurangi risiko dan mengembangkan teknologi canggih utama baru-baru ini mulai membuahkan hasil. Memang, Angkatan Laut saat ini berada di puncak penggelaran laser energi tinggi operasional pertama (HEL); itu juga direncanakan untuk meluncurkan prototipe senjata rel elektromagnetik ke laut pada tahun 2016.
Kepala Riset Angkatan Laut Laksamana Muda Matthew Klunder menggambarkan senjata hasil tinggi ini sebagai "masa depan pertempuran angkatan laut," menambahkan bahwa Angkatan Laut "berada di garis depan teknologi unik ini."
Perlu diingat, bagaimanapun, bahwa senjata energi terarah seperti laser daya tinggi dan gelombang mikro daya tinggi telah dipelajari selama lebih dari empat dekade. Misalnya, Angkatan Laut membuka departemen di bawah program HEL pada tahun 1971 dan memulai pengembangan, pembuatan, dan pengujian model demonstrasi militer dari HEL yang kuat (sekitar satu megawatt) pada deuterium fluorida.
Sejarah baru-baru ini pengembangan senjata energi terarah untuk Angkatan Laut AS benar-benar dimulai dengan pendirian kembali kantor program (PMS 405) pada Juli 2004 untuk sistem energi terarah dan senjata listrik dari Komando Sistem Angkatan Laut. Langkah ini menjadi pendorong baru bagi perkembangan ilmiah dan teknis, yang tertunda selama sekitar satu dekade dalam sebuah kotak berlabel "eksotis". Bukannya penelitian telah ditunda, melainkan teknologinya belum memiliki jalur yang jelas menuju kesuksesan.
Selama dekade terakhir, PMS 405 telah berfungsi sebagai pusat transfer teknologi senjata listrik dan energi terarah dari laboratorium ke angkatan laut. Dalam peran ini, ia mengoordinasikan R&D antara pusat penelitian angkatan laut, laboratorium pemerintah, dan industri.
Perlu juga dicatat di sini kontribusi ONR (Kantor Penelitian Angkatan Laut) dan Divisi Dahlgren Pembentukan Peperangan Permukaan Angkatan Laut (NSWCDD), Pusat Pengembangan Peperangan Permukaan Angkatan Laut di Dahlgren. ONR telah mengawasi inovasi dalam teknologi laser dan rail gun berdaya tinggi, sementara NSWCDD didirikan sebagai "pusat keunggulan" untuk penelitian, pengembangan, simulasi energi terarah. Di dalam Directed Energy Research Office, Directed Energy Warfare Office (DEWO) memindahkan teknologi HEL dari ruang sains dan teknologi ke garis depan angkatan laut.
Pesona lasernya
Secara abstrak, sistem senjata dengan laser HEL yang kuat menawarkan banyak keuntungan dibandingkan meriam tradisional dan amunisi berpemandu: pengiriman tumbukan dengan kecepatan cahaya dan waktu penyinaran target yang singkat; dampak terukur (mulai dari mematikan hingga tidak mematikan); akurasi garis pandang; panduan presisi tinggi; akuisisi kembali target yang super cepat; majalah besar dan terbarukan yang bebas dari bahaya dan beban logistik yang terkait dengan persenjataan peledak standar.
Namun, di atas segalanya, prospek biaya per tembakan yang sangat rendah - menurut perhitungan ONR, secara signifikan kurang dari satu dolar per tembakan - memiliki efek memukau pada komando Angkatan Laut AS, yang mencari cara untuk melanjutkan pendanaan.
Pada saat yang sama, terlepas dari kenyataan bahwa mereka sangat sering berbicara tentang kualitas positif sistem HEL, tugas kompleks untuk menyelesaikan senjata laser yang digunakan di kapal telah menghantui fisikawan dan insinyur untuk waktu yang lama. Memfokuskan kekuatan pada suatu tujuan adalah salah satu tantangan utama. Senjata laser harus dapat memfokuskan sinar energi tinggi pada titik sasaran yang kecil dan jelas pada target untuk memberikan dampak. Namun, mengingat banyaknya jenis target potensial, jumlah energi dan jangkauan yang diperlukan di mana kehancuran akan dijamin dapat bervariasi secara signifikan.
Kekuatan bukan satu-satunya masalah. Penyebaran termal dapat terjadi ketika sinar laser yang dipancarkan untuk waktu yang lama di sepanjang garis pandang yang sama memanaskan udara yang dilaluinya, menyebabkan sinar menyebar dan tidak fokus. Penargetan juga dipersulit oleh sifat kompleks dan dinamis dari lingkungan laut sekitarnya.
Selanjutnya, Anda perlu mempertimbangkan berbagai masalah integrasi dengan platform. Perangkat prototipe besar memiliki faktor bentuk yang besar, dan sistem siap pakai memerlukan perampingan yang signifikan untuk diintegrasikan dengan platform yang lebih kecil. Integrasi senjata HEL ke dalam kapal perang juga memberlakukan persyaratan baru pada platform kapal induk dalam hal pembangkit listrik, distribusi energi, pendinginan dan pembuangan panas.
ONR mengidentifikasi Free Electron Laser (FEL) pada pertengahan 2000-an sebagai solusi jangka panjang terbaik untuk sistem senjata HEL kapal. Ini karena panjang gelombang sinar FEL dapat disesuaikan dengan kondisi lingkungan yang berlaku untuk mencapai "permeabilitas atmosfer" terbaik.
Dalam hal ini, di bawah kepemimpinan ONR, program Innovative Naval Prototype (INP) diluncurkan dengan tujuan mengembangkan demonstran FEL kelas 100 kW dengan panjang gelombang operasi di kisaran 1,0-2,2 mikron. Boeing dan Raytheon diberikan kontrak tahunan Fase IA paralel pada bulan April 2009 untuk desain awal, dan Boeing dipilih untuk melanjutkan Fase IB pada bulan September 2010, setelah proyek ini maju ke fase tinjauan kritis desain.
Setelah menyelesaikan tinjauan kritis terhadap pembangkit listrik FEL, Boeing mulai membangun dan menguji demo FEL 100 kW berikutnya, yang dirancang untuk beroperasi pada tiga panjang gelombang yang berbeda. Namun, ONR membatalkan POLRI pada tahun 2011 untuk menyalurkan sumber daya saat ini ke dalam pengembangan laser solid state (SSL). Pengerjaan FEL saat ini difokuskan untuk melanjutkan pekerjaan untuk mengurangi risiko yang terkait dengan sistem ini.
LaWS, ditunjuk AN / SEQ-3, akan dikerahkan ke Ponce Angkatan Laut AS selama beberapa bulan ke depan sebagai "kendaraan respon cepat." Perangkat pemandu LaWS akan dipasang di atas jembatan kapal Ponce
Pengalihan sumber daya ini merupakan konsekuensi dari kematangan teknologi SSL yang lebih besar dan prospek percepatan penyebaran senjata HEL yang terjangkau di Angkatan Laut AS. ONR dan PMS 405 mengenali jalur pengembangan ini untuk periode waktu berikutnya di pertengahan akhir 2000-an.
Menurut Laksamana Muda Klander, program SSL "adalah salah satu program sains dan teknologi prioritas tertinggi kami." Dia menambahkan bahwa kemampuan yang muncul ini sangat menarik karena mereka menawarkan “solusi yang terjangkau untuk masalah perlindungan yang mahal dari ancaman asimetris. Lawan kami bahkan mungkin tidak muncul karena mengetahui bahwa kami dapat mengarahkan laser ke target dengan harga kurang dari satu dolar per tembakan.”
Selama enam tahun terakhir, penekanannya adalah pada pengembangan teknologi solid state, sebagaimana dibuktikan oleh perkembangan dan demonstrasi di bidang ini. Salah satu contohnya adalah Maritime Laser Demonstration (MLD). Pada April 2011, Northrop Grumman memasang prototipe laser SSL pada kapal uji, yang melumpuhkan kapal target kecil dengan sinarnya. Peter Morrison, Manajer Program HEL di ONR, mengatakan ini adalah "pertama kalinya HEL dengan tingkat kekuatan seperti itu dipasang di kapal perang, ditenagai oleh kapal itu, dan dikerahkan pada target jarak jauh di laut."
Demonstrasi MLD adalah puncak dari dua setengah tahun desain, pengembangan, integrasi, dan pengujian. Pada proyek MLD, bersama dengan Industri, Divisi Teknologi Energi Tinggi, dan Laboratorium Angkatan Laut di Dahlgren, Danau China, Port Huenem dan Point Mugu; proyek ini juga mewujudkan perkembangan yang diambil dari program laser solid-state umum berdaya tinggi.
Sementara itu, pada bulan Maret 2007, pekerjaan dimulai pada prototipe sistem senjata laser Laser Weapon System (LaWS), yang dibuat sebagai tambahan dari kompleks Mk 15 Phalanx (CIWS) jarak pendek 20 mm yang ada. LaWS akan memanfaatkan teknologi laser fiberglass komersial untuk menyediakan jenis senjata tambahan untuk menyerang subset target "asimetris" berbiaya rendah, seperti UAV kecil dan kapal tempur cepat.
Program LaWS dikelola oleh PMS 405 bekerja sama dengan Kantor Eksekusi Program Sistem Tempur Terpadu, DEWO Dahlgren dan Raytheon Missile Systems (produsen asli Phalanx). Program ini membayangkan menempatkan teknologi laser fiberglass murah di jantung senjata laser yang berpotensi dapat diintegrasikan ke dalam instalasi Phalanx yang ada. Persyaratan untuk integrasi laser dengan instalasi yang ada menentukan massanya hingga 1200-1500 kg. Juga diinginkan bahwa persenjataan tambahan ini tidak mempengaruhi operasi instalasi, sudut azimuth dan elevasi, kecepatan transfer maksimum atau percepatan.
Batas daya
Mengingat keterbatasan ini, teknologi laser serat komersial yang siap pakai telah diidentifikasi sebagai solusi yang paling menjanjikan. Meskipun teknologi SSL ini memiliki beberapa keterbatasan daya (secara bertahap dihilangkan seiring dengan peningkatan teknologi), penggunaan laser serat optik telah memungkinkan untuk mengurangi biaya tidak hanya teknologi instalasi senjata, tetapi juga modifikasi senjata. sistem pada instalasi yang ada.
Setelah periode awal analisis, penilaian kematian ancaman, tinjauan komponen kritis, dan pengorbanan, tim LaWS menyelesaikan desain dan implementasi sistem prototipe. Untuk mencapai daya yang cukup dan, karenanya, mematikan pada jarak tertentu, jenis teknologi ini memerlukan penggunaan penggabung sinar baru, yang dapat menggabungkan enam laser serat kaca 5,4 kW yang terpisah di ruang bebas untuk mendapatkan intensitas radiasi yang lebih tinggi. pada sasaran.
Untuk mengurangi biaya program ini, banyak peralatan dikumpulkan, dikembangkan sebelumnya dan dibeli untuk tugas penelitian lainnya. Ini termasuk dukungan pelacakan L-3 Brashear KINETO K433, teleskop 500mm, dan sensor inframerah berkinerja tinggi. Beberapa komponen dibeli langsung, seperti laser serat itu sendiri.
Pada bulan Maret 2009, sistem LaWS (dengan satu laser serat) menghancurkan mortir di kisaran White Sands. Pada Juni 2009, mereka diuji di Pusat Sistem Tempur Penerbangan Angkatan Laut, di mana prototipe melacak, menangkap, dan menghancurkan lima UAV yang melakukan "peran ancaman" dalam penerbangan.
Serangkaian tes skala penuh berikutnya terjadi di laut terbuka pada Mei 2010, di mana sistem LaWS berhasil menghancurkan empat target UAV dalam skenario "dekat dengan pertempuran" pada jarak sekitar satu mil laut dalam empat upaya. Peristiwa ini disebut signifikan dalam ONR - penghancuran target pertama dengan siklus penuh dari panduan hingga tembakan di lingkungan permukaan.
Namun, kepercayaan pada Angkatan Laut AS dalam keinginan mereka untuk bergerak maju pada rencana pengembangan yang dipercepat diberikan oleh tes laut pada kapal perusak rudal DDG-51 USS Dewey (DDG 105) pada Juli 2012. Selama pengujian pada kapal perusak Dewey, sistem LaWS (sementara dipasang di dek penerbangan kapal) berhasil mengenai tiga target UAV, menetapkan rekornya untuk menangkap target 12 dari 12.
Rencana untuk memasang LaWS, yang disebut AN / SEQ-3 (XN-1), di atas kapal USS Ponce yang berfungsi sebagai pangkalan terapung (perantara) di Teluk Persia, diumumkan oleh Komandan Operasi Angkatan Laut, Laksamana Jonathan Greenert pada April 2013. di tahun ini. AN / SEQ-3 sedang digunakan sebagai "kemampuan respon cepat" yang akan memungkinkan Angkatan Laut AS untuk menilai teknologi di ruang operasional. Eksperimen dipimpin oleh Direktorat Riset Operasi Angkatan Laut bekerja sama dengan Komando Pusat Angkatan Laut/Armada Kelima.
Mengatasi delegasi ke Simposium Asosiasi Armada Permukaan pada Januari 2014? Laksamana Muda Klunder mengatakan itu adalah "penempatan operasional pertama senjata energi terarah di dunia." Dia menambahkan bahwa perakitan akhir dari LaWS dilakukan di pusat NSWCDD, di lokasi uji Dahlgren, pengujian sistem lengkap diselesaikan sebelum dikirim ke Teluk Persia untuk dipasang di kapal Ponce. Tes lepas pantai dijadwalkan untuk kuartal ketiga tahun 2014.
LaWS akan dipasang di dek di bagian atas Jembatan Ponce. “Sistem ini akan terintegrasi penuh dengan kapal dalam hal pendinginan, kelistrikan, dan daya,” kata Klander. Itu juga akan terintegrasi penuh dengan sistem tempur kapal dan sistem jarak pendek Phalanx CIWS.”
NSWCDD meningkatkan sistem dan mendemonstrasikan kemampuan Phalanx CIWS untuk melacak dan mengirimkan target ke sistem LaWS untuk pelacakan dan penargetan lebih lanjut. Di atas Ponce, komandan hulu ledak rudal dan artileri akan bekerja di panel kontrol LaWS.
Data yang dikumpulkan selama demonstrasi maritim akan masuk ke program SSL TM (SSL Technology Maturation) ONR. Tujuan utama dari program SSL TM, yang diluncurkan pada tahun 2012, adalah untuk menyelaraskan ambang batas dan tujuan program sains dan teknologi dengan kebutuhan penelitian, pengembangan, dan pengadaan di masa depan.
Menurut ONR, program SSL TM terdiri dari "beberapa acara demonstrasi dengan sistem prototipe dalam ruang yang kompetitif."Tiga kelompok industri dipilih untuk mengembangkan proyek SSL TM, dipimpin oleh Northrop Grumman, BAE Systems dan Raytheon; analisis rancangan desain dijadwalkan akan selesai pada akhir kuartal kedua tahun 2014. ONR akan memutuskan tahun depan mana yang cocok untuk demonstrasi kelautan.
Pistol rel di laut
Seiring dengan laser, Angkatan Laut AS sedang mempertimbangkan meriam rel elektromagnetik sebagai sistem senjata transformasional lain yang memungkinkan pengiriman proyektil berkecepatan sangat tinggi pada jarak yang diperluas dengan akurasi yang sangat tinggi. Armada berencana untuk mendapatkan jangkauan awal 50-100 mil laut, meningkat dari waktu ke waktu menjadi 220 mil laut.
Meriam elektromagnetik mengatasi keterbatasan meriam tradisional (yang menggunakan senyawa kimia piroteknik untuk mempercepat proyektil di sepanjang laras) dan menawarkan jangkauan yang lebih jauh, waktu terbang yang singkat, dan target mematikan berenergi tinggi. Dengan menggunakan aliran arus listrik tegangan sangat tinggi, gaya elektromagnetik yang kuat dibuat, misalnya, secara teoritis, meriam elektromagnetik laut dapat menembakkan proyektil dengan kecepatan lebih dari Mach 7. Proyektil akan sangat cepat mencapai lintasan di luar atmosfer (penerbangan tanpa hambatan aerodinamis), memasuki kembali atmosfer untuk mencapai target dengan kecepatan melebihi 5 Mach angka.
Program untuk senjata elektromagnetik kapal prototipe diluncurkan oleh ONR pada tahun 2005 sebagai komponen utama dari karya ilmiah dan teknologi, dalam kerangka yang diperlukan untuk menyempurnakan teknologi senjata rel untuk menempatkan sistem yang sepenuhnya selesai ke dalam layanan dengan armada sekitar tahun 2030-2035.
Selama fase 1 proyek inovatif POLRI, penekanannya adalah pada pengembangan teknologi peluncur dengan masa pakai yang sesuai, pengembangan teknologi daya berdenyut, dan pengurangan risiko terhadap komponen proyektil. BAE Systems dan General Atomics telah mengirimkan prototipe senjata rel mereka ke NSWCDD untuk pengujian dan evaluasi.
Selama fase 1 dari program R&D meriam elektromagnetik Angkatan Laut, penekanannya adalah pada pengembangan peluncur dengan masa pakai yang cukup, mengembangkan daya berdenyut yang andal, dan mengurangi risiko proyektil. BAE Systems dan General Atomics Mengirimkan Prototype Rail Guns ke Pusat Pengembangan Senjata untuk Pengujian dan Evaluasi
Pada Fase 1, tujuan mendemonstrasikan pengaturan eksperimental tercapai, pada Desember 2010 energi awal 32 MJ diperoleh; sistem senjata yang menjanjikan dengan tingkat energi ini akan mampu meluncurkan proyektil pada jarak 100 mil laut.
BAE Systems menerima kontrak $ 34,5 juta dari ONR untuk menyelesaikan Fase 2 INP pada pertengahan 2013, dan terpilih pertama, meninggalkan tim General Atomics saingannya. Pada tahap Tahap 2, teknologi akan diselesaikan ke tingkat yang cukup untuk transisi ke program pengembangan. Peluncur dan kekuatan pulsa akan ditingkatkan, memungkinkan transisi dari kemampuan tembakan tunggal ke multi-tembakan. Teknik pengaturan termal juga akan dikembangkan untuk peluncur dan sistem tenaga berdenyut, yang diperlukan untuk penembakan yang berkepanjangan. Prototipe pertama akan dikirimkan selama 2014; pengembangan dilakukan oleh BAE Systems bekerja sama dengan IAP Research dan SAIC.
Pada akhir 2013, ONR memberikan BAE Systems kontrak terpisah senilai $33,6 juta untuk pengembangan dan demonstrasi proyektil hipersonik Hyper Velocity Projectile (HVP). HVP digambarkan sebagai proyektil terpandu generasi berikutnya. Ini akan menjadi proyektil modular dengan ketahanan aerodinamis rendah, kompatibel dengan meriam elektromagnetik, serta sistem meriam 127-mm dan 155-mm yang ada.
Tahap awal kontrak HVP selesai pada pertengahan 2014; tujuan mereka adalah untuk mengembangkan desain konseptual dan rencana pengembangan untuk mendemonstrasikan penerbangan yang dikendalikan sepenuhnya. Pengembangan akan dilakukan oleh BAE Systems bekerja sama dengan UTC Aerospace Systems dan CAES.
Biaya proyektil HVP seberat 10,4 kg untuk meriam elektromagnetik diperkirakan sekitar $ 25.000 masing-masing; menurut Laksamana Klander, "biaya proyektil sekitar 1/100 dari biaya sistem rudal yang ada."
Pada bulan April 2014, Angkatan Laut mengkonfirmasi rencananya untuk mendemonstrasikan rail gun di atas kapal berkecepatan tinggi Millinocket pada tahun 2016.
Menurut Laksamana Muda Bryant Fuller, Kepala Insinyur Komando Sistem Angkatan Laut NAVSEA, demonstrasi di laut ini akan mencakup meriam 20 MJ (seleksi INP Fase 1 akan dibuat antara prototipe yang diproduksi oleh BAE Systems dan General Atomics), yang akan menembakkan satu tembakan..
“Di pusat senjata permukaan angkatan laut di Dahlgren, kami telah menembakkan ratusan peluru dari instalasi pantai,” katanya. "Teknologinya cukup matang pada level ini, jadi kami ingin membawanya ke laut, meletakkannya di kapal, melakukan tes penuh, menembak sejumlah peluru dan mempelajarinya dari pengalaman yang didapat."
“Karena rail gun tidak akan terintegrasi dengan kapal Millinocket untuk demonstrasi 2016, kapal ini tidak akan menjalani modifikasi yang diperpanjang untuk menyediakan kemampuan ini,” kata Laksamana Muda Fuller.
Seluruh rel elektromagnetik terdiri dari lima bagian: akselerator, sistem penyimpanan dan penyimpanan energi, pembentuk pulsa, proyektil berkecepatan tinggi, dan dudukan meriam putar.
Untuk demonstrasi, gun mount dan booster akan dipasang di dek penerbangan kapal Millinocket, sedangkan magasin, sistem penanganan amunisi dan sistem penyimpanan energi yang terdiri dari beberapa baterai besar akan ditempatkan di bawah dek, kemungkinan besar di kontainer di kargo. kompartemen.
Angkatan Laut AS berniat kembali melaut pada 2018 dengan tujuan menembakkan semburan senjata elektromagnetik dari kapal. Integrasi penuh dengan kapal dapat dilakukan pada tahun 2018 yang sama.
Sebagai bagian dari pengembangan terpisah, laboratorium penelitian Angkatan Laut AS pada awal 2014 menguji meriam rel kaliber kecil baru (berdiameter satu inci). Tembakan pertama ditembakkan pada 7 Maret 2014. Dikembangkan dengan dukungan dari ONR, senjata rel kecil ini adalah sistem eksperimental yang menggunakan teknologi baterai canggih untuk menembakkan beberapa peluncuran per menit dari platform seluler.
Angkatan Laut AS berencana untuk menunjukkan pengoperasian senjata rel di laut selama tes di Millinocket (JHSV 3) pada tahun 2016.
