Laser 20 kW Rheinmetall pada Boxer 8x8 dipresentasikan di DSEI 2015
Kemajuan teknologi kini telah mencapai tonggak sejarah ketika sistem senjata laser yang dipasang di kendaraan telah menjadi kenyataan. Mari kita lihat bagaimana sistem peningkatan tempur ini berkembang
Senjata yang dipasang di kendaraan adalah alat peningkatan tempur berbiaya rendah yang digunakan oleh tentara reguler dan formasi "asimetris" tidak teratur yang terlibat dalam hampir setiap konflik di dunia.
Sampai saat ini, opsi untuk memasang senjata pada kendaraan tempur terbatas pada senapan mesin dan sistem artileri dalam berbagai bentuk. Namun, situasi di sini mulai berubah dengan munculnya sistem laser atau sistem energi terarah dengan daya yang cukup untuk membakar pesawat kecil dan amunisi di udara.
Penempatan unit penyimpanan energi besar untuk sistem seperti itu selalu menjadi masalah serius, tetapi perkembangan terakhir telah berkontribusi pada pengurangan laser ke ukuran yang memungkinkannya dipasang bahkan di jip besar.
Revolusi teknologi
Tahun 1990-an melihat revolusi teknologi dalam komunikasi serat optik, mempercepat pengembangan laser solid-state berdaya tinggi, yang satu dekade kemudian menemukan aplikasi dalam pemrosesan industri seperti branding, pemotongan, pengelasan, dan peleburan.
Laser ini sangat efektif pada jarak dekat, tetapi itu adalah masalah waktu bagi industri untuk menemukan cara untuk meningkatkan teknologi ini dan membuat senjata futuristik yang dapat memotong dan melelehkan target pada jarak beberapa ratus atau bahkan ribuan meter.
Raksasa pertahanan Amerika Lockheed Martin melakukan hal itu. Membangun teknologi baru untuk manufaktur semikonduktor, sel surya dan pengelasan otomotif, perusahaan telah mengembangkan mesin laser militer yang ratusan kali lebih kuat daripada pendahulu komersialnya.
Robert Afzal, peneliti senior di perusahaan ini, mengatakan: “Sebuah revolusi nyata sedang terjadi di area ini hari ini, disiapkan oleh kerja keras para peneliti selama bertahun-tahun. Dan kami percaya teknologi laser akhirnya siap dalam arti bahwa kami sekarang mampu membuat laser yang cukup kuat dan cukup kecil untuk masuk ke dalam kendaraan taktis.”
“Laser sebelumnya terlalu besar - mereka adalah seluruh stasiun. Namun dengan munculnya teknologi laser serat berefisiensi tinggi dengan sinar berkualitas tinggi, kami akhirnya memiliki potongan terakhir dari teka-teki yang sesuai dengan mesin ini."
Industri sipil menggunakan laser dengan urutan beberapa kilowatt, tetapi Afzal mencatat bahwa laser militer harus memiliki kekuatan 10-100 kW.
"Kami telah mengembangkan teknologi yang memungkinkan kami untuk meningkatkan kekuatan laser serat, tidak hanya dengan membangun laser serat yang lebih besar, tetapi dengan menggabungkan beberapa modul kelas kilowatt untuk mencapai daya yang dibutuhkan oleh militer."
Dia mengatakan laser didasarkan pada penggabungan sinar, sebuah proses yang menggabungkan beberapa modul laser untuk membentuk satu sinar berkualitas tinggi dan berdaya tinggi yang memberikan lebih banyak efisiensi dan daya mematikan daripada beberapa laser 10kW individu.
Balok kolimasi putih
Menggambarkan proses melewatkan berkas cahaya melalui prisma, membiaskan menjadi banyak aliran berwarna, ia menjelaskan: “Jika Anda memiliki beberapa sinar laser, masing-masing dengan warna yang sedikit berbeda, memasuki prisma ini pada sudut yang tepat, mereka semua akan keluar. dari prisma ini ditumpangkan dan akan membentuk apa yang disebut balok collimated putih.
“Pada dasarnya inilah yang kami lakukan, tetapi alih-alih prisma, kami menggunakan elemen optik lain yang disebut kisi difraksi, yang melakukan fungsi yang sama. Artinya, kami membangun modul laser daya tinggi, masing-masing pada panjang gelombang yang sedikit berbeda, kemudian menggabungkannya, memantulkan dari kisi difraksi, dan pada output kami mendapatkan satu sinar laser daya tinggi."
Afzal mengatakan bahwa sebenarnya, solusi tersebut adalah teknologi multiplexing divisi panjang gelombang dari sektor telekomunikasi, dikombinasikan dengan laser serat daya tinggi dari produksi industri.
“Laser serat adalah laser paling efisien dan kuat yang pernah dikembangkan,” katanya. - Artinya, kita berbicara tentang efisiensi listrik penuh lebih dari 30%, yang bahkan tidak diimpikan 10-15 tahun yang lalu, ketika kita memiliki efisiensi 15-18%. Ini banyak berkaitan dengan daya dan pendinginan, sehingga sistem ini sekarang mungkin menjadi lebih kecil. Laser sekarang diskalakan bukan dengan membangun laser besar, tetapi dengan menambahkan modul baru."
Angkatan Darat AS baru-baru ini merekrut Lockheed Martin untuk membuat sistem senjata laser berdaya tinggi berdasarkan instalasi ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), yang dapat dipasang pada salah satu kendaraan taktis ringan perusahaan.
Selama pengujian tahun lalu, prototipe laser serat 30 kW berhasil melumpuhkan mesin truk pikap kecil, membakar kisi-kisi dalam hitungan detik dari jarak satu mil. Untuk mensimulasikan kondisi operasi nyata selama pengujian, pickup dipasang pada platform dengan mesin menyala dan gigi terpasang.
Generasi baru
Pada Oktober 2015, Lockheed mengumumkan bahwa mereka telah memulai produksi generasi baru laser modular berdaya tinggi, yang pertama dengan kapasitas 60 kW akan dipasang pada kendaraan taktis tentara Amerika.
Afzal mengatakan tentara ingin mengerahkan laser yang dipasang di kendaraan untuk misi anti-pesawat, melawan rudal, peluru artileri dan amunisi mortir, dan UAV. “Kami melihat tingkat pertahanan taktis daripada pertahanan rudal dalam arti strategis.”
Menurut Lockheed, solusi modular memungkinkan daya untuk disesuaikan sesuai dengan kebutuhan tugas dan ancaman tertentu. Tentara memiliki kemampuan untuk menambahkan lebih banyak modul dan meningkatkan daya dari 60 kW menjadi 120 kW.
Afzal melanjutkan: “Skala arsitektur sesuai dengan kebutuhan Anda: apakah Anda ingin 30 kW, 50 kW atau 100 kW? Ini seperti modul server di rak server. Kami percaya ini adalah arsitektur yang fleksibel - lebih cocok untuk produksi skala penuh. Ini memungkinkan Anda untuk memiliki modul yang dapat Anda buat ulang berulang kali, yang memungkinkan Anda untuk menyesuaikan sistem sesuai keinginan Anda."
“Sistem ini beradaptasi dengan kendaraan apa pun yang ingin Anda gunakan hari ini, dan itulah mengapa teknologi ini sangat mengesankan karena akan memungkinkan fleksibilitas arsitektur untuk beradaptasi dengan kendaraan yang berbeda tanpa banyak mengubah apa yang Anda putuskan untuk dimiliki. Ini memungkinkan untuk mendapatkan sistem untuk memberikan dukungan baik untuk brigade tempur dan pangkalan operasional lanjutan, misalnya."
Sistem ini menggunakan laser serat komersial yang dirakit dalam modul yang sangat dapat direproduksi, sehingga sangat terjangkau. Penggunaan beberapa modul laser serat juga mengurangi kemungkinan malfungsi kecil, serta biaya dan cakupan pemeliharaan dan perbaikan.
Ketika ditanya kapan laser tempur yang dipasang pada kendaraan taktis mungkin muncul di medan perang, Afzal menyarankan kerangka waktu perkiraan: “Kami berencana untuk mengirimkan laser kami pada akhir 2016. Setelah itu tentara akan melakukan tugasnya untuk beberapa waktu, dan kemudian kita akan lihat."
Daya tarik laser
Ada beberapa karakteristik senjata energi terarah taktis yang membuatnya sangat menarik bagi pasukan militer modern, termasuk biaya "amunisi" yang rendah dan kecepatan, akurasi, dan kemudahan penggunaannya.
“Pertama-tama, ini adalah senjata yang sangat akurat dengan potensi kerusakan jaminan yang sangat rendah, yang penting,” tambah Afzal. "Kecepatan cahaya memungkinkan Anda untuk secara instan menyinari target, dan oleh karena itu Anda dapat mencapai target yang sangat bermanuver, yaitu, Anda dapat menjaga sinar pada target yang terkadang tidak dapat ditangani oleh amunisi kinetik."
Mungkin keuntungan yang paling penting adalah biaya rendah dari satu "tembakan" yang efektif.
“Pada titik ini, Anda tidak ingin menghabiskan senjata kinetik pertahanan yang mahal dan kuat untuk berbagai ancaman yang murah,” lanjut Afzal. - Kami menganggap senjata laser sebagai tambahan untuk sistem kinetik. Kami berasumsi bahwa Anda akan menggunakan sistem laser melawan sejumlah besar ancaman intensitas rendah intensitas rendah, meninggalkan majalah kinetik Anda untuk kompleks penyerang, lapis baja, ancaman jarak jauh."
Afzal menyarankan bahwa senjata laser dapat digunakan di ruang tempur di jaringan sensor kontrol operasional, yang akan memberikan penunjukan target awal untuk itu.
“Pertama-tama, sistem tertentu harus menginformasikan tentang munculnya ancaman, dan kemudian operator komando dan kontrol memutuskan tindakan pencegahan mana yang akan digunakan, menentukan target, melemparkan laser ke atasnya dan mengunci target sesuai dengan data radar., setelah itu operator, melihat target di monitor, memutuskan untuk membawa apakah laser sedang beraksi”.
“Banyak masalah telah menumpuk di daerah ini, karena militer di seluruh dunia telah berfantasi tentang senjata laser untuk diri mereka sendiri beberapa dekade yang lalu, dan pertanyaannya adalah mengapa kita tidak memilikinya hari ini. Saya pikir alasan utamanya adalah kami tidak memiliki teknologi untuk membuat komponen senjata laser yang cukup kecil dan cukup kuat untuk ditempatkan pada kendaraan taktis.”
Tahap akhir
Sementara itu, Boeing juga telah menghabiskan beberapa tahun mengerjakan Demonstrator Bergerak Laser Energi Tinggi (HEL MD) untuk Angkatan Darat AS, yang saat ini dalam tahap akhir pengembangan. Dipasang pada sasis truk, laser mengarahkan sinar berdaya tinggi ke ancaman yang kemungkinan akan dihadapi tentara, bertindak sebagai sistem pencegat untuk rudal tak terarah, peluru artileri, ranjau, dan UAV. Sistem ini sejauh ini telah mencapai akurasi sedemikian rupa sehingga dapat menghancurkan sensor pada drone, seperti yang ditunjukkan selama demonstrasi laser 10 kW di White Sands Proving Ground pada tahun 2013 dan lagi di Eglin AFB pada tahun 2014.
Menurut spesifikasi militer, sistem HEL MD yang lengkap akan terdiri dari laser hemat daya tinggi dan subsistem tugas berat untuk dipasang pada kendaraan militer. Sistem ini akan dapat melakukan, bersama dengan alat penghancur lainnya, perlindungan zona tertentu, baik itu pangkalan depan, fasilitas angkatan laut, pangkalan udara, dan struktur lainnya.
Boeing sedang mengembangkan beberapa sistem untuk diintegrasikan ke dalam prototipe akhir yang akan dipasang pada Heavy Expanded Mobility Tactical Truck (HEMTT) yang dimodifikasi.
Subsistem ini termasuk laser; kontrol balok; Sumber Daya listrik; sistem kontrol pertukaran panas dan sistem kontrol pertempuran.
Komando Pertahanan Luar Angkasa Angkatan Darat AS sedang mengembangkan HEL MD secara bertahap. Sistem laser, catu daya, dan pertukaran panas akan ditingkatkan selama beberapa tahun ke depan dengan tujuan meningkatkan daya dan pengembangan teknologi subsistem.
Seiring dengan peningkatan teknologi, sifat modular komponen akan memungkinkan pengenalan laser yang lebih kuat, terintegrasi dengan peningkatan kemampuan penargetan dan pelacakan.
Siklus penuh
Menurut Boeing, pemandu sinar HEL MD menyediakan cakupan "semua langit" saat berputar 360 ° dan dinaikkan di atas atap kendaraan untuk menangkap target di atas cakrawala. Penghancuran target yang berkelanjutan disederhanakan dengan pertukaran panas dan sistem catu daya.
Seluruh sistem berjalan dengan bahan bakar diesel; yaitu, yang diperlukan untuk mengisi kembali "amunisi" senjata hanyalah pengisian bahan bakar yang cepat. Baterai lithium-ion dari sistem HEL MD diisi ulang oleh generator diesel 60 kW, oleh karena itu, selama tentara memiliki bahan bakar, ia dapat berfungsi tanpa batas.
Sistem ini dikendalikan oleh pengemudi mobil dan operator pabrik menggunakan laptop dan set-top box tipe Xbox. Model demo saat ini menggunakan laser kelas 10 kW. Namun, dalam waktu dekat laser akan dipasang di kelas 50 kW, dan dalam dua tahun lagi kekuatannya akan meningkat menjadi 100 kW.
Boeing sebelumnya mengembangkan instalasi laser yang lebih kecil untuk tentara Amerika dan memasangnya pada mobil lapis baja AN/TWQ-1 Avenger yang dijuluki Boeing Laser Avenger. Laser solid-state 1 kW digunakan untuk memerangi UAV dan menetralisir perangkat peledak improvisasi (IED). Sistem ini bekerja seperti ini: diarahkan ke IED atau persenjataan yang tidak meledak di sisi jalan dengan peningkatan bertahap dalam kekuatan sinar laser sampai bahan peledak terbakar dalam proses detonasi berdaya rendah. Selama tes pada tahun 2009, sistem Laser Avenger berhasil menghancurkan 50 perangkat tersebut, mirip dengan yang ditemui di Irak dan Afghanistan. Selain itu, demonstrasi lain dari pengoperasian sistem ini dilakukan, di mana ia menghancurkan beberapa drone kecil.
Boeing Laser Avenger
Rencana tiga tahun
Menurut perusahaan pertahanan Jerman Rheinmetall, dalam tiga tahun, ia akan menawarkan High Energy Laser (HEL) berdaya tinggi sendiri, yang dipasang pada kendaraan, di pasar.
Setelah serangkaian tes yang dilakukan di Swiss pada tahun 2013, perusahaan bekerja untuk memperluas kemampuan perangkat lunak modul beamforming dan teknologi laser itu sendiri, setelah itu memperkirakan bahwa sistem lasernya untuk memerangi target darat, serta untuk ground pertahanan udara mungkin sudah siap pada 2018.
Tiga mesin dipilih untuk beroperasi sebagai platform HEL seluler. Bersamaan dengan kendaraan lapis baja Boxer, pengangkut personel lapis baja M113 yang dimodifikasi dengan laser 1-kW (Mobile HEL Effector Track V) dan truk Tatra 8x8 dengan dua laser 10-kW (Mobile HEL Effector Wheel XX) menunjukkan karakteristiknya.
Ketiga platform laser
Laser 20 kW yang dipasang pada kendaraan lapis baja GTK Boxer dibedakan oleh modul eksekutif HEL, yang keunggulannya terletak pada prinsip desain modular. Rheinmetall mengatakan Boxer belum memiliki laser dengan daya lebih dari 20 kW, meskipun menggabungkan beberapa laser menggunakan teknologi pelurusan sinar dapat meningkatkan daya totalnya. Selain itu, beberapa unit Boxer HEL dapat digabungkan untuk membuat sistem dengan output efektif lebih dari 100 kW.
Selama tes demo yang dilakukan pada tahun 2013, awak kendaraan Boxer mengkonfirmasi kemampuan pemasangan laser HEL, menonaktifkan senapan mesin berat yang dipasang di truk pickup tanpa membahayakan penembak mesin itu sendiri (foto di bawah). Selain itu, bekerja sama dengan stasiun radar Skyguard, pemasangan pada truk Tatra Mobile Effector Wheel XX telah menunjukkan semua tahap netralisasi UAV tipe helikopter.
Netralisasi heli dilakukan menggunakan radar SkyGuard, yang mendeteksi dan mengidentifikasi target. Selanjutnya, instalasi HEL Boxer menerima data darinya, melakukan pelacakan yang kasar dan akurat, dan kemudian menangkap target untuk dihancurkan.
Sistem laser HEL MD Boeing berada di bawah kontrak dengan Komando Pertahanan Roket dan Luar Angkasa Amerika Serikat
Penelitian kelautan
Administrasi Penelitian dan Pengembangan Angkatan Laut Amerika Serikat (ONR) sedang menguji laser tempur solid-state yang dipasang di kendaraannya sendiri, yang disebut Ground-Based Air Defense Directed Energy On-the-Move (GBAD OTM). Faktanya, sistem ini adalah laser berdaya tinggi yang dipasang pada kendaraan taktis dan dirancang untuk melindungi pasukan ekspedisi dari UAV musuh.
Mengingat meningkatnya proliferasi sistem udara tak berawak, Korps Marinir AS menunjukkan bahwa unit tempur akan semakin dipaksa untuk bertahan melawan lawan yang melakukan pengawasan dan pengintaian dari udara.
Sistem GBAD OTM dirancang untuk dipasang pada kendaraan taktis ringan seperti HMMWV dan JLTV (Joint Light Tactical Vehicle). Menurut ONR, program GBAD OTM bertujuan untuk menciptakan alternatif sistem tradisional yang dapat menjaga marinir dari pengintaian musuh dan serangan drone. Komponen sistem GBAD OTM, termasuk laser, perangkat beam aiming, baterai, radar, sistem pendingin dan kontrol, dikembangkan bersama oleh ONR, Pusat Pengembangan Senjata Permukaan Dahlgren Angkatan Laut dan beberapa perusahaan industri.
Tujuan dari program ini adalah untuk menggabungkan semua komponen ini menjadi satu kompleks, yang akan cukup kecil untuk dipasang pada kendaraan lapis baja taktis ringan, tetapi cukup kuat untuk menghadapi ancaman yang dimaksud.
Aplikasi luas
Selama konferensi Sea-Air-Space 2015 di Washington, kepala program untuk perlindungan pasukan di ONR, Lee Mastroiani, dalam percakapan dengan wartawan, menjelaskan bahwa laser dapat secara efektif menghancurkan ancaman di seluruh spektrum pertahanan udara, termasuk rudal, peluru artileri, amunisi mortir, UAV, sarana transportasi dan IED. "Namun, pertama-tama, sistem GBAD dirancang untuk memerangi UAV berukuran kecil yang menjadi ancaman bagi unit tempur kita."
“Sistem GBAD OTM terdiri dari tiga komponen utama: stasiun pelacak radar 3-sumbu yang mengidentifikasi ancaman; unit komando dan kontrol yang mengidentifikasi dan memutuskan bagaimana menetralisir ancaman dalam hal penggunaan rudal atau senjata artileri; dan platform sebenarnya dengan laser."
Mastroiani mencatat bahwa dalam kasus program GBAD, penekanannya adalah pada pengembangan laser berdaya tinggi untuk penghancuran UAV yang dipasang pada kendaraan tempur ringan.
“Ada argumen signifikan yang mendukung keputusan seperti itu, yaitu bahwa ancaman semacam itu berbiaya rendah, yaitu, penggunaan rudal mahal dalam kasus ini tidak sesuai dengan visi masalah kami. Oleh karena itu, dengan menggunakan laser yang berharga satu sen per pulsa, Anda dapat dengan aman melawan ancaman murah dengan sistem senjata murah. Secara umum, inti dari program ini adalah untuk melawan target tersebut bahkan dalam perjalanan untuk mendukung operasi tempur Korps Marinir.
Menurut Mastroiani, ONR menggunakan beberapa komponen dari instalasi demonstrasi LaWS (Laser Weapon System) yang dipasang Angkatan Laut AS di atas kapal Ponce di Teluk Persia.
“Kami menggunakan prinsip penghindaran yang dapat diprediksi, beberapa teknologi dan perangkat lunak utama, tetapi ada juga banyak masalah lain,” tambah Mastroiani. - Adapun kapal USS Ponce, ada banyak ruang dan yang lainnya, sementara saya memiliki banyak masalah mengenai karakteristik berat, ukuran dan konsumsi daya ketika sistem perlu dipasang pada kendaraan taktis ringan. Saya memiliki perangkat pemandu sinar, catu daya, sistem pendingin, panduan dan penunjukan target, dan semua ini harus bekerja bersama dan tanpa "colokan", jadi banyak masalah berbeda yang perlu diselesaikan dalam proyek terpisah ini."
Menurut ONR, beberapa komponen sistem digunakan dalam pengujian untuk mendeteksi dan melacak drone dengan berbagai ukuran, dan seluruh sistem diuji dengan laser 10kW, yang merupakan solusi perantara saat beralih ke laser 30kW. Direncanakan uji lapangan sistem 30 kW akan dilakukan pada tahun 2016, ketika program akan memulai uji komprehensif dengan tujuan beralih dari deteksi dan pelacakan sederhana ke penembakan dari kendaraan militer ringan.
