Os sistemas de armas a laser estão longe de ser um conceito novo, mas alguns problemas significativos permanecem em seu desenvolvimento diário.
De acordo com David James, da University of Cranfield (Reino Unido), esses sistemas se enquadram em duas grandes categorias. O primeiro inclui armas projetadas para engajar miras e outros sensores ópticos, enquanto o segundo se concentra na luta contra mísseis não guiados e drones. Os sistemas da segunda categoria estão atraindo cada vez mais a atenção dos militares, à medida que as armas a laser se tornam mais eficazes e as fontes de energia diminuem de tamanho. James notou:
“Esses sistemas têm uma série de vantagens. Eles oferecem munição quase infinita … se a fonte de alimentação estiver funcionando, o sistema de laser continuará a funcionar. Eles são relativamente fáceis de usar, o que significa que o processo de treinamento da equipe não é muito complicado."
Do mar para a terra
Como observou James, nas últimas décadas, uma quantidade significativa de trabalho foi realizada nesta área, especialmente no setor marítimo, onde vários programas estão considerando a viabilidade do uso de lasers para combater ameaças como UAVs navais ou pequenas embarcações.
Os sistemas baseados em navios foram os primeiros a aparecer, uma vez que têm fácil acesso a uma fonte de alta potência, enquanto o aumento da eficácia das armas a laser os torna cada vez mais acessíveis às forças terrestres. Isso é mais claramente demonstrado pelo projeto do exército americano de criar um protótipo e implantar o primeiro sistema de laser de combate. Sistemas com capacidade de 50 kW serão instalados em quatro veículos blindados Stryker em 2022 para dar suporte às tarefas de defesa aérea móvel de curto alcance, denominado M-SHORAD (Manobra - Defesa Aérea de Curto Alcance) para a proteção de brigadas de combate de UAVs, mísseis não guiados, fogo de artilharia e morteiros e tipo de helicóptero de aviação.
“Agora é a hora de trazer o armamento de energia direcionada para o campo de batalha”, disse Neil Thurgood, diretor do Gabinete de Hipersônica, Energia Dirigida e Armas Espaciais do Exército dos Estados Unidos, durante a concessão do contrato. - O exército reconhece a necessidade de lasers de energia direcionada, que está prevista no plano de modernização do exército. Esta não é mais uma atividade de pesquisa ou demonstração. Esta é uma capacidade de combate estratégica e estamos no caminho certo que a levará diretamente para as mãos dos soldados."
Conforme observado por James, tais desenvolvimentos poderiam ajudar a preencher a lacuna nas capacidades potenciais de combate, especialmente no que diz respeito aos UAVs. Quando um grande número de drones aparece no campo de batalha, as tropas terrestres devem ser capazes de lidar com a ameaça. Atualmente, essa tarefa está sendo resolvida com disparos de armas pequenas e metralhadoras de muito perto, embora seja óbvio que é muito difícil realizar fogo direcionado aqui. Uma alternativa cinética seriam os mísseis superfície-ar. No entanto, ao contrário dos foguetes, os drones são muito mais baratos de fabricar e operar.
“Os prós econômicos são que não é lucrativo para você usar mísseis contra um enxame de drones, uma vez que os mísseis se esgotariam muito rapidamente. Você tem que manter seu arsenal de foguetes para alvos mais importantes, como aviões ou helicópteros."
Outra vantagem dos lasers é sua velocidade.
"Uma vez que a" munição "se move na velocidade da luz, na verdade, se você colocar o raio no alvo, mesmo que momentaneamente, você acerta o drone … mesmo que ele cruze sua linha de visão a uma velocidade terrível, você simplesmente aponte o laser para a plataforma inimiga - e o alvo será seu ".
Independentemente da ameaça
Craig Robin, chefe do Escritório de Projetos de Energia Direta do Exército dos EUA, concorda, acrescentando que os sistemas de armas a laser também são insensíveis a ameaças.
"A maioria dos materiais não mantém alta temperatura, se você focalizar o laser em uma mina ou um drone, seu impacto será fatal."
Tudo isso, é claro, traz vantagens do ponto de vista financeiro, mas, ao mesmo tempo, os sistemas a laser podem reduzir a quantidade de material e material técnico para os militares.
“Quanto aos meios cinéticos, você tem que fazer foguetes, tem que fazer a manutenção dos foguetes, tem que descartá-los. Isso claramente não se aplica a sistemas de armas com fornecimento de energia, ou seja, eles reduzem significativamente a carga logística."
O escritório de Robin faz parte do Escritório de Capacidades Rápidas e Tecnologias Críticas do Exército (RCCTO). Sob a liderança de Thurgood, a organização está trabalhando para incorporar novas tecnologias em desenvolvimentos experimentais que podem chegar aos soldados. A energia dirigida é o foco principal desta atividade.
No trabalho do laser M-SHORAD, foram utilizados os desenvolvimentos do anterior projeto MHHEL (Multi-Mission High-Energy Laser), que previa também a instalação de um laser de 50 kW na máquina Stryker e a produção de um protótipo em 2021. No entanto, a RCCTO decidiu expandir o escopo do projeto, portanto, quatro lasers estão planejados para serem implantados. Trabalhando em conjunto com a contratada principal Kord Technologies, Raytheon e Northrop Grumman estão competindo neste projeto com seus protótipos M-SHORAD.
A RCCTO está envolvida em outros projetos de energia direcionada. A ênfase principal está na proteção contra fogo indireto, que será fornecida pelo sistema de armas instalado no veículo Stryker. Conhecido como Capacidade de Proteção Indireta contra Incêndio - Laser de Alta Energia, este projeto é um desenvolvimento adicional do programa Demonstrador de Veículo Tático a Laser de Alta Energia para passar de um sistema de 100 kW para um laser de 300 kW e entregá-lo às tropas até 2024.
O exército instalou anteriormente um laser de 10 kW na máquina Stryker como parte do projeto MEHEL (Mobile Experimental High-Energy Laser), que formou a base para o trabalho no M-SHORAD.
A decisão de aumentar o poder das armas foi baseada no processo de desenvolvimento bem-sucedido. Como Robin explicou, "Em termos de maturidade tecnológica, o investimento da indústria ajudou a acelerar todo o processo e alcançar bons resultados."
Fibra ótica
Scott Schnorrenberg, da Kord Technologies, disse que houve uma mudança dos lasers de estado sólido para dispositivos de fibra combinados espectralmente, "que são significativamente mais eficientes e têm tamanho reduzido". Ele acrescentou que os avanços óbvios em baterias de alta capacidade, geração de energia e sistemas de gerenciamento térmico desempenham um grande papel, permitindo que sistemas a laser muito poderosos sejam instalados em veículos de combate relativamente pequenos.
A Kord está atualmente se concentrando no desenvolvimento da tecnologia na fase de P&D e seu uso no desenvolvimento de protótipos e produtos de produção subsequentes. Schnorrenberg também apontou para as vantagens logísticas dos lasers, observando que "eles também são equipados com sensores poderosos para fornecer informações adicionais de coleta e capacidade de seleção de alvos no campo de batalha". Ele acredita que após a implantação de sistemas para o projeto M-SHORAD e outros programas, a abrangência dos lasers deve se expandir nos próximos anos.
“Você vê que os lasers estão evoluindo rapidamente, expandindo-se para outras plataformas e expandindo a gama de missões que podem realizar, como eliminação de munições explosivas, contramedidas contra recursos de reconhecimento, mira de precisão, potência radiante concentrada e transmissão de dados em alta velocidade. A expansão da gama de alvos potenciais, sem dúvida, contribuirá para um aumento na gama de plataformas básicas nas quais os sistemas de laser serão instalados."
Evan Hunt, chefe de lasers de alta potência da Raytheon, também observou a possibilidade de rastreamento de alvos com sistemas de laser.
“Com o apertar de um botão após identificar um drone como uma ameaça, você pode abatê-lo instantaneamente, e será um processo de curta duração em que o drone começa a cair ao mesmo tempo em que o botão é pressionado. Esta é uma forma revolucionária de acertar os alvos em comparação com a munição tradicional, que pode errar e voar em pedaços em diferentes direções."
"Estamos falando de um novo tipo de tecnologia que permite detectar, rastrear, identificar e engajar alvos de forma bastante independente, de uma forma que pode ser usada mesmo em áreas relativamente próximas a áreas industriais ou residenciais, sem causar grande destruição."
Abatendo drones
Juntamente com a participação no projeto M-SHORAD, a Raytheon dedica atenção especial ao desenvolvimento de armas a laser para combater drones de pequeno porte, em particular, em seu conceito de "buggy de duna a laser" - um poderoso laser em combinação com um avistamento multiespectral sistema de projeto próprio, instalado em veículo todo-o-terreno Polaris MRZR.
O sistema está sendo fabricado para a Força Aérea dos Estados Unidos e a entrega de três plataformas está prevista para 2020. No final do mesmo ano, essas três unidades móveis serão implantadas no exterior para avaliação operacional.
A Raytheon abateu mais de 100 drones de seu carrinho durante vários shows da Força Aérea e militares. A Força Aérea poderia usar o sistema para uma série de tarefas, por exemplo, o carro poderia ser estacionado no final da pista para emperrar ou destruir UAV indesejados que entram no espaço aéreo. Hunt observou:
“Lasers provaram ser o meio mais preciso e eficaz de drones de ataque direto. A "combinação mágica" de características permite que você silenciosa e discretamente desabilite vários drones de uma forma muito precisa e barata, para que eles não sejam tão destrutivos quanto as armas cinéticas."
Antes que as armas a laser entrem em serviço em quantidades significativas, é necessário resolver uma série de tarefas urgentes. Robin observou que o próprio laser é um dos três elementos importantes da instalação da arma, junto com um controlador de feixe que direciona com precisão o feixe para a ameaça e a acompanha, e um subsistema para geração e gerenciamento de energia. Este último subsistema deve ser suficientemente compacto para instalação em veículos, embora neste caso possam ser aproveitados desenvolvimentos do setor automóvel, nomeadamente o desenvolvimento de sistemas de baterias, que contribuíram para o rápido desenvolvimento dos veículos elétricos. “Você quer dirigir seu carro elétrico na mesma velocidade por um longo período de tempo, que é muito semelhante a como você quer que um laser funcione”, continuou Hunt. "Os requisitos para esta tecnologia e lasers são semelhantes e se sobrepõem aqui."
Segundo James, a redução no tamanho dos sistemas de alimentação é o fator limitante. Ele espera que o Exército dos EUA e seus parceiros enfrentem os desafios de colocar esse equipamento no Stryker. Além disso, ele observou que nem todos os alvos no sistema M-SHORAD são iguais e há dúvidas sobre qual nível de dano será necessário para diferentes tipos de plataformas.
“Se esses são apenas drones que você está caçando, isso estreita o alcance dos alvos nesse sentido, diminui a variedade de materiais com os quais eles são feitos. Se for um drone muito grande, pode valer a pena usar um míssil terra-ar."
Por outro lado, de acordo com James, o alcance é o fator mais importante a se considerar: quanto mais distância você deseja causar o dano, mais potência é necessária. Ele percebeu que a atmosfera está repleta de várias partículas que espalham luz, ou seja, nunca haverá transmissão de luz cem por cento. À distância de um quilômetro, a atmosfera pode ser 85% permeável, ou seja, 15% da luz não atingirá o alvo. A uma distância de mais de 5 km, as perdas podem ser de 50%, “ou seja, metade dos fótons simplesmente se perdem, o feixe de laser perde sua força e não atinge o alvo”.
Aprenda a lutar
“O principal desafio para os usuários militares será o treinamento para lidar com um conjunto cada vez maior de alvos”, disse Chris Frye, diretor de defesa aérea aproximada da Northrop Grumman, embora tenha notado que eles estão se afastando das demonstrações de tecnologia experimental e passando para a exploração real por um soldado. "Permitirá adotar, adaptar e melhorar a tecnologia." Além do projeto M-SHORAD, Northrop Grumman trabalhou com o Exército dos EUA em uma série de outros programas de energia dirigida, bem como com o Escritório de P&D da Marinha, DARPA, o Laboratório da Força Aérea e outros clientes.
“O foco está na construção de sistemas básicos complexos”, acrescentou Fry. “Não se trata apenas do laser, mas de todo o sistema: radar, sistema de comando e controle, rede, plataforma, geração e controle de potência. A eficiência máxima de todos esses componentes e como eles funcionam juntos é importante para maximizar o potencial do sistema.”
Northrop Grumman disse que embora o peso, tamanho e consumo de energia dos sistemas tenham sido reduzidos significativamente na última década, eles esperam acelerar esse processo nos próximos anos. Além disso, a capacidade dos sistemas de laser de rastrear ameaças e "manter os fótons no alvo pelo tempo necessário para fornecer o efeito desejado" aumentou significativamente.
Criação
Schnorrenberg disse que o maior desafio no momento são as restrições de produção. Devido ao número limitado de sistemas a laser desenvolvidos até o momento, a base de produção é pouco desenvolvida, ou seja, os componentes mais importantes ainda precisam ser finalizados para cenários de produção de alto volume.
“O governo dos EUA está investindo em instalações de manufatura para resolver esse problema”, acrescentou. “Em última análise, a indústria acabará por fornecer os mecanismos executivos para desenvolver esta base.”
Essa é a chave para o estabelecimento de metas do Exército dos EUA para o programa M-SHORAD. O anúncio do contrato observou que a escolha da Northrop Grumman e da Raytheon "promoverá a competição e estimulará a base industrial para sistemas de energia dirigida".
James espera que o laser evolua como uma arma de guerra à sua própria maneira nos próximos anos. Embora ele duvide que os lasers funcionem como sistemas completamente separados, ele acredita que eles certamente se tornarão um acréscimo significativo a outras armas. É improvável que os sistemas de defesa aérea, por exemplo, consistam apenas em lasers, mas eles se tornarão parte de um sistema mais amplo que incluirá mísseis. Além disso, para combater alvos a distâncias ultracurtas, os militares provavelmente vão querer deixar um soldado separado.
"Talvez os lasers farão para sempre parte do sistema central."
“Para tornar os lasers realmente eficazes e mais úteis para os militares dos EUA, seu custo deve cair”, disse Robin. No entanto, qualquer tecnologia emergente de um nicho de mercado terá um papel mais proeminente ao longo do tempo.
"À medida que os protótipos e os testes de demonstração crescem em número - não apenas nas forças armadas, mas também em outros tipos de forças armadas - em breve testemunharemos uma expansão deste mercado e uma redução no custo dos sistemas de armas a laser."
