Quando o Departamento de Defesa dos Estados Unidos decidiu em maio deste ano enviar uma divisão Patriot ao Oriente Médio para conter o que chama de ameaça elevada do Irã, posicionou pessoal que já estava muito desgastado pelas rotações periódicas.
"No que diz respeito às forças de defesa antimísseis, nós, no Oriente Médio, enfrentamos regularmente esse problema muito antes desse desdobramento", disse o então vice-ministro a repórteres, observando que as unidades Patriot tinham uma proporção de dever para o descanso de menos de 1: 1 em maio. No início do ano, a proporção geral de dever de combate e descanso era de cerca de 1: 1, 4, enquanto o comando definia uma meta para atingir uma proporção de 1: 3.
Enquanto o Exército dos EUA está procurando maneiras de reduzir o número de rotações contínuas de dois turnos e aumentar o nível de prontidão para o combate, uma questão igualmente urgente está na agenda de como a futura combinação de armas cinéticas e não cinéticas afetará seu combate precisa.
“Se você tiver que lutar contra um oponente quase igual, o Patriota será eficaz, mas no final das contas ele pode enfraquecer ou neutralizar a ameaça? Talvez não. Portanto, com o tempo, você verá novos recursos que serão introduzidos em nosso arsenal de defesa antimísseis,”
- disse ele, acrescentando que futuros grandes investimentos no desenvolvimento de armas de energia dirigida podem mudar o modelo tático do exército.
"Do contrário, você continuará acumulando baterias Patriot, tentando lutar contra mais e mais ameaças."
O Pentágono tem caçado por tecnologias de energia dirigida por décadas e muitas vezes parecia que o pássaro já estava em uma gaiola. Muitos militares dos EUA acreditam que hoje a situação mudou radicalmente e os avanços recentes nesta área dão às forças armadas do país esperança para o desdobramento antecipado de sistemas de armas reais para várias missões de combate.
Embora o Pentágono esteja aparentemente otimista sobre a implantação de sistemas de energia direcionada em um futuro próximo, especialmente lasers de alta potência, há muitos problemas não resolvidos. De diferenças em capacidades táticas e estratégicas a questões relacionadas à escalabilidade ou escalabilidade de lasers e financiamento para projetos concorrentes, os militares têm muito a superar.
Mudança de necessidades
Já se passaram quase seis décadas desde que o laser foi introduzido e, na maior parte desse tempo, o Departamento de Defesa tem procurado maneiras de desenvolver essa tecnologia com o objetivo de criar a próxima geração de armas. Para as forças de defesa aérea, tais sistemas prometem um custo menor por derrota e, ao mesmo tempo, uma redução no consumo de munição. Por exemplo, se a China lançar muitos mísseis baratos em um navio americano, então, em teoria, um poderoso laser poderia ser usado para alvejá-los e destruí-los.
O Dr. Robert Afzal, um dos principais especialistas em tecnologia de laser da Lockheed Martin, acredita que até agora dois fatores impediram a implementação da tecnologia de laser: a ênfase inicial do Departamento de Defesa no desenvolvimento de armas estratégicas e seu subdesenvolvimento.
No passado, os militares alocaram fundos para pesquisa de energia direcionada em projetos como o agora encerrado programa YAL-1 Airborne Laser, administrado conjuntamente pela Força Aérea dos Estados Unidos e pela Agência de Defesa de Mísseis. Como parte dessa iniciativa, um laser químico foi instalado em uma aeronave Boeing 747-400F modificada para interceptar mísseis balísticos durante a fase de aceleração.
"Naquela época, a ênfase sempre estava no confronto estratégico, que exigia sistemas a laser muito grandes e muito poderosos." Hoje, a proliferação de veículos aéreos não tripulados e pequenos barcos contribuiu para uma mudança parcial na ênfase de curto prazo do Pentágono para os sistemas táticos. Isso ajuda os militares a escalar gradualmente os sistemas de armas com o objetivo de lidar com novas ameaças.
Em abril de 2019, uma discussão foi realizada no Brookings Institution em Washington sobre este assunto. "Tenho uma pequena visão das perspectivas de curto e médio prazo para a energia dirigida", - observou o pesquisador sênior do instituto.
“Aparentemente, a energia direcionada pode nos ajudar em um ambiente tático muito específico. A ideia de criar um laser grande o suficiente para fornecer um sistema de defesa territorial contra mísseis é um tanto irreal, enquanto a proteção de um veículo específico com um sistema ativo é um pouco mais realista."
O então secretário do Exército dos Estados Unidos observou que o progresso na energia dirigida foi "mais longe do que você pode imaginar", e a decisão do Exército de restabelecer um sistema de defesa aérea manobrável para suas unidades pesadas torna possível implantar novas armas a laser.
“Com base nas ameaças existentes e novas, isso é realmente um grande negócio para nós. Quanto a onde a tecnologia está indo, estamos perto de possuir um sistema implantável que pode derrubar drones, pequenos aviões e objetos semelhantes."
Barreiras tecnológicas
Para criar sistemas de laser de alta potência, capazes de derrubar drones, são necessárias tecnologias do mais amplo espectro. Além da plataforma de base, um radar é usado para detectar ameaças aéreas e vários sensores para travar um alvo. Em seguida, o alvo é rastreado, o ponto de mira é determinado, o laser é ativado e mantém o feixe neste ponto até que o UAV sofra danos inaceitáveis.
Ao longo das décadas, os pesquisadores que desenvolveram esses lasers foram capazes de testar uma série de conceitos, incluindo investimentos maciços em armas químicas, antes de mudar o foco para o dimensionamento dos lasers de fibra.
"A vantagem dos lasers de fibra é que você pode encaixar esses lasers em um tamanho muito menor", - disse durante uma reunião com repórteres o diretor do Escritório da DARPA (Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa).
O sistema ABL YAL-1, por exemplo, usava um laser químico de iodo de oxigênio de alta energia e, embora tenha interceptado com sucesso um alvo de teste em 2010, seu desenvolvimento foi interrompido após quase 15 anos de financiamento. Nesse ponto, o então secretário de Defesa Robert Gates questionou publicamente a prontidão operacional do ABL e criticou seu alcance efetivo.
Uma das desvantagens dos lasers químicos é que eles param de funcionar quando os produtos químicos são consumidos. “Nesse caso, você tem um estoque limitado e o objetivo sempre foi criar um laser que funcione com eletricidade. Afinal, desde que você tenha a capacidade de gerar eletricidade em sua plataforma, seja por meio de um gerador de bordo ou de uma bateria, seu laser funcionará”, disse Afzal.
Nos últimos anos, o Departamento de Defesa aumentou os investimentos no desenvolvimento de um laser de fibra elétrica, mas também enfrentou sérios desafios, especialmente no desenvolvimento de um laser com características de peso, tamanho e consumo de energia reduzidos.
No passado, cada vez que os desenvolvedores tentavam aumentar a potência de um laser de fibra ao nível necessário para missões de combate, eles construíam lasers de grandes tamanhos, o que, em particular, criava problemas com a geração excessiva de calor. Quando o sistema de laser gera um feixe, o calor também é gerado, e se o sistema não for capaz de desviá-lo da instalação, o laser começa a superaquecer e a qualidade do feixe se deteriora, o que significa que o feixe não pode focar no alvo e a eficiência do laser diminui.
À medida que os militares se esforçam para aumentar a potência dos lasers elétricos, ao mesmo tempo que limitam as características de aumento de peso, tamanho e consumo de energia dos sistemas, a eficiência vem à tona; quanto maior a eficiência elétrica, menos energia é necessária para operar e resfriar o sistema.
Um porta-voz do Exército dos EUA que trabalha com lasers de alta potência disse que, embora os geradores possam alimentar sistemas de 10 kW sem problemas, os problemas começam quando a potência dos sistemas a laser aumenta. "Quando a potência do laser de combate aumenta para 50 kW ou mais, fontes de energia exclusivas, por exemplo, baterias e sistemas semelhantes, já devem ser utilizadas."
Por exemplo, se você pegar um sistema a laser de 100 kW, que tem uma eficiência de cerca de 30%, ele precisará de 300 kW de potência. Porém, se a plataforma em que está instalado gerar apenas 100 kW de potência, o usuário precisará de baterias para cobrir a diferença. Quando as baterias estão descarregadas, o laser para de funcionar até que o gerador as recarregue novamente.
“O sistema deve ser extremamente eficiente, partindo da geração de energia e sua posterior transformação em fótons, que são direcionados para o objetivo”, afirmou.
- disse o representante da empresa Lockheed Martin.
Enquanto isso, a Rolls-Royce LibertyWorks disse que tem trabalhado por mais de uma década para integrar um sistema de controle de energia e calor que pode ser usado em sistemas de laser de alta potência e recentemente "fez avanços tecnológicos significativos".
A Rolls-Royce disse que os avanços incluem áreas como "energia elétrica, gerenciamento térmico, controle e monitoramento de temperatura, disponibilidade instantânea de energia e continuidade de negócios". Eles acrescentaram que os testes do sistema nas instalações do cliente começarão no final deste ano e, caso sejam concluídos com sucesso, pode ser possível fornecer soluções integradas modulares para regulação de energia e remoção de calor para programas do Exército e da Marinha.
Procurando soluções
A DARPA e o Laboratório Lincoln do MIT desenvolveram com sucesso um laser de fibra de pequeno porte e alta potência que foi demonstrado em outubro deste ano. No entanto, eles se recusaram a esclarecer os detalhes deste projeto, incluindo o nível de energia.
Embora os militares e as empresas tenham relatado sucesso consistente no desenvolvimento de lasers militares, Afzal disse que os esforços da Lockheed Martin para enfrentar alguns dos desafios tecnológicos incluem "um processo de fusão de feixe espectral que lembra um pouco a capa do álbum Dark Side of the Moon. "por Pink Floyd".
“Não posso fazer um laser de fibra de 100 kW se houver problemas de escala. A descoberta foi possível graças à capacidade de expandir lasers de fibra de alta potência usando a combinação de feixe, em vez de simplesmente tentar construir um sistema de laser maior e mais poderoso."
“Feixes de laser de vários módulos de laser, cada um com um comprimento de onda específico, passam por uma grade de difração que se parece com um prisma. Então, se todos os comprimentos de onda e ângulos estiverem corretos, então não ocorre a absorção mútua, mas o alinhamento dos comprimentos de onda em uma sequência estrita um após o outro, como resultado do qual a potência cresce proporcionalmente '', explicou Afzal. - Você pode dimensionar a potência do laser adicionando módulos ou aumentando a potência de cada módulo, sem tentar apenas construir um laser enorme. É mais como computação paralela do que um supercomputador."
Juntos
Muita atenção está sendo dada ao potencial dos lasers de alta potência, mas, ao mesmo tempo, os militares e a indústria dos EUA veem o potencial de usar frequências de micro-ondas de alta potência para derrubar enxames de drones ou combiná-los com lasers.
“A consolidação de tecnologia pode ser uma boa solução”, disse o general Neil Thurgood, do Office of Critical Technology, a repórteres. - Ou seja, você pode acertar muitos objetos com um laser. Mas posso atingir mais alvos com dois lasers, posso atingir mais alvos com lasers e microondas de alta potência. Os trabalhos nesta área já começaram."
O especialista em energia dirigida da Raytheon, Don Sullivan, por sua vez, falou sobre o trabalho nessa direção. Em particular, ele disse que a Raytheon combinou um laser de alta potência com um sistema de mira multiespectral em um veículo Polaris MRZR, ao desenvolver um sistema de micro-ondas de alta potência que é montado em um contêiner de transporte. A Raytheon demonstrou essas tecnologias separadamente durante o Experimento Integrado de Incêndios de Manobra do Exército (MFIX) em 2017 e trabalhou junto em 2018 durante os testes conduzidos pela Força Aérea dos EUA no White Sands Proving Grounds.
Sullivan disse que o sistema a laser foi usado para derrubar drones voando por longas distâncias, enquanto microondas potentes foram usadas para proteger o campo próximo e impedir ataques de UAVs em enxame.
“É claro que a Força Aérea vê e entende a natureza complementar de ambas as tecnologias na execução não apenas de missões de contra-drones, mas também de outras missões”.
Na Marinha
Quando se trata de questões de massa, volume e energia, os navios de guerra com seu grande tamanho têm uma clara vantagem sobre as plataformas terrestres e aéreas aqui, o que permitiu ao pessoal naval lançar vários projetos ao mesmo tempo.
A Marinha está trabalhando na Família de Sistemas Laser da Marinha (NLFoS), uma iniciativa para implantar sistemas de laser navais de alta potência em um futuro próximo. Esta iniciativa da Marinha inclui: Programa Solid-State Laser Technology Maturation (SSL-TM); RHEL (Laser de alta energia robusto) laser de alta energia de 150 kW; ótico deslumbrante laser Optical Dazzling Interdictor para destruidores do projeto Arleigh Burke; e o projeto Laser de Alta Energia e Deslizador Ótico Integrado com Vigilância (HELIOS).
De acordo com um relatório do Serviço de Pesquisa do Congresso, a Marinha também está implementando o Programa de Mísseis de Cruzeiro Anti-Navio a Laser de Alta Energia (HELCAP), que empresta a tecnologia NLFoS para desenvolver armas a laser avançadas para combater mísseis de cruzeiro anti-navio.
O programa HELIOS visa fornecer navios de guerra de superfície e outras plataformas com três sistemas: um laser de 60 kW; vigilância de longo alcance, equipamento de reconhecimento e coleta de informações e um dispositivo de cegueira para combater UAVs. Ao contrário de outros lasers testados em navios da Marinha dos EUA, que são instalados em navios como sistemas adicionais, o HELIOS se tornará uma parte integrante do sistema de combate do navio. O sistema de armas Aegis fornecerá controle de fogo para mísseis padrão, juntamente com alvos e alvos de armas apropriadas.
Em março de 2018, a Lockheed Martin recebeu um contrato de US $ 150 milhões (com US $ 943 milhões adicionais em opções) para projetar, fabricar e fornecer dois sistemas até o final de 2020. Em 2020, a frota pretende realizar uma análise do projeto HELIOS de forma a garantir que cumpre os requisitos.
O relatório do serviço do Congresso observa que a integração de lasers em navios oferece potencialmente muitos benefícios: menor tempo de contato, capacidade de lidar com mísseis em manobra ativa, alvos precisos e resposta precisa, variando de alvos de alerta a bloqueio reversível de seus sistemas. No entanto, é notado que permanecem limitações potenciais.
De acordo com o relatório, essas restrições incluem: tiro apenas na linha de visão; problemas com absorção atmosférica, espalhamento e turbulência; propagação térmica, quando o laser aquece o ar, o que pode desfocar o feixe de laser; a complexidade de repelir ataques de enxame, atingindo alvos resistentes e sistemas de supressão eletrônicos; e o risco de danos colaterais a aeronaves, satélites e visão humana.
As desvantagens potenciais das armas a laser de alto rendimento destacadas no relatório não são exclusivas da Marinha, e outros ramos das forças armadas também enfrentam problemas semelhantes.
Por sua vez, o Corpo de Fuzileiros Navais (ILC) esclareceu as táticas, métodos e métodos de uso de combate do sistema laser Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), que é instalado em um contêiner de transporte.
Um porta-voz da Boeing disse que pretende atualizar o sistema CLWS, aumentando a capacidade de 2 kW para 5 kW. Ao fazer isso, ele observou que o aumento da potência reduziria o tempo que leva para derrubar pequenos drones. “A Marinha quer um sistema muito rápido que possa fornecer os recursos que ela deseja. Eles estão em processo de verificação das características desses sistemas e, por isso, nos deram um contrato para sua modernização e aumento de capacidade.”
Desejo de investir
O comando do exército ao longo do primeiro semestre deste ano estava empenhado em definir os programas atuais de energia dirigida e desenvolver um plano de longo prazo para a transferência de projetos do estágio de desenvolvimento para o estágio de uso prático em combate.
Como parte dessa atividade, o General Turgud teve 45 dias para esclarecer e reunir todos os projetos atuais em um único registro. Isso pode levar ao fato de que alguns deles serão rejeitados. “Assim que estabelecemos o Escritório de Tecnologias Críticas, fiz um esforço especial para encontrar todos os projetos de energia direcionada concorrentes. Todos estão trabalhando no que é chamado de energia direcionada e estou tentando entender o que isso realmente significa e o que realmente está acontecendo lá”, disse Thurgood nas audiências do comitê das forças armadas.
No final de maio, o comando do exército aprovou um plano abrangente, que prevê maior investimento e desenvolvimento acelerado de tecnologias de laser e microondas em vários projetos do exército. Durante uma entrevista coletiva, Thurgood anunciou que o exército decidiu acelerar o programa MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), no qual lasers de 50 kW serão instalados em veículos blindados Stryker como parte de um sistema de defesa aérea de curto alcance. Se tudo correr conforme o planejado, até o final de 2021, o exército terá adotado quatro veículos com sistemas a laser.
Ainda não está claro quais iniciativas serão fundidas ou encerradas, mas Thurgood disse que isso certamente acontecerá de qualquer maneira. “Algumas pessoas estão trabalhando em, digamos, um laser de 150 kW que será instalado em um caminhão e trailer ou navio. Não precisamos de nosso próprio programa de laser de 150 kW, podemos combinar esses projetos, agilizar esse processo e economizar recursos para o nosso país."
Diversas iniciativas de energia direcionada, entretanto, permanecem na carteira do Exército. Por exemplo, o exército utilizou o laser MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) para acelerar o desenvolvimento de sistemas de laser promissores e para elaborar táticas, métodos e princípios de uso de combate associados à operação de tais sistemas. De acordo com o projeto MEHEL, o exército instalou um Stryker na máquina e testou lasers com potência de até 10 kW.
Em maio de 2019, o grupo liderado pela Dynetics anunciou que havia sido selecionado para desenvolver um sistema de armas de 100 kW e instalá-lo em caminhões FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) no âmbito do programa de desenvolvimento de um modelo de demonstração de um sistema de alta potência HEL laser instalação TVD (High Energy Laser Tactical Vehicle Demonstrator). Isso está sendo implementado como parte do trabalho do exército em armas de energia direcionada projetadas para combater mísseis, projéteis de artilharia e minas de morteiro, bem como drones.
Sob um contrato de três anos, $ 130 milhões, uma equipe tripartite foi formada (Exército dos EUA, Lockheed Martin e Rolls-Royce) para preparar uma revisão crítica do projeto que irá determinar o projeto final do laser, então fabricar o sistema e instalá-lo em um Caminhão FMTV 6x6 para teste de campo no White Sands Missile Range em 2022.
O trio planeja aumentar a potência do laser de fibra da Lockheed Martin, para o qual a Rolls-Royce está desenvolvendo um sistema de potência. Ao mesmo tempo, a Rolls-Royce se recusou a revelar se usará seu novo sistema integrado de gerenciamento de energia e controle de troca de calor.
Em 2018, o Exército anunciou que estava trabalhando separadamente com a Lockheed Martin para equipar drones com um poderoso lançador de micro-ondas para derrubar outros drones. Sob um contrato de US $ 12,5 milhões, a dupla desenvolverá um sistema anti-drone aerotransportado. As cargas úteis de UAV potenciais incluirão dispositivos explosivos, redes e instalações de micro-ondas.
No entanto, o diretor do Escritório da DARPA disse a repórteres que, apesar do progresso no campo da energia dirigida, os militares ainda estão longe de integrar a tecnologia à aeronave e, portanto, os navios e veículos terrestres provavelmente se tornarão as primeiras plataformas básicas.
No céu
A Força Aérea dos Estados Unidos também está implementando projetos de energia direcionada, incluindo aqueles desenvolvidos no âmbito do programa de protótipo SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator - Advanced Technology Demonstrator), que prevê a instalação de um pequeno sistema de laser de alta potência em aeronaves para proteção contra mísseis. classe "solo-ar" e "ar-ar".
No início deste ano, o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea anunciou que havia obtido sucesso provisório ao usar uma amostra de teste terrestre para derrubar vários mísseis. Com o avanço da tecnologia, a Força Aérea dos Estados Unidos planeja tornar o sistema menor e mais leve e adaptá-lo para aeronaves.
O plano mais ambicioso do Pentágono e da Agência de Defesa de Mísseis é um flashback da Iniciativa de Defesa Estratégica do presidente Ronald Reagan, também conhecida como Guerra nas Estrelas, que teoricamente exige a implantação de sistemas de armas a laser no espaço.
Em janeiro deste ano, a administração Trump publicou uma revisão de defesa antimísseis há muito esperada, que elogiou o trabalho da Agência de Mísseis Antibalísticos para desenvolver armas de energia direcionada para interceptar mísseis balísticos na fase de reforço. Em 2017, por exemplo, a Agência emitiu um pedido de informações sobre drones de longo alcance de alta altitude que teriam a capacidade de carga útil para instalar lasers poderosos para destruir ICBMs na fase de reforço. O edital, emitido em 2017, estipula que o drone voará em altitudes de pelo menos 19.000 metros, terá capacidade de carga de pelo menos 2.286 kg e potência disponível de 140 kW a 280 kW. Para criar uma instalação promissora para esses drones, a Agência está trabalhando com a Boeing, General Atomics e Lockheed Martin, explorando a possibilidade de implementar tecnologia de laser de alta potência a bordo de UAVs.
“Quanto a nós, colocamos ênfase especial na captura, rastreamento e segmentação,”
- disse o representante da empresa Boeing.
“Essas são realmente nossas principais competências, que desenvolvemos trabalhando com lasers químicos. A Boeing demonstrou isso em todos os seus sistemas e mostrou que, usando as tecnologias existentes, você pode criar um sistema compacto e altamente eficiente de aquisição, rastreamento e mira e integrá-lo perfeitamente em qualquer dispositivo a laser, aumentando significativamente suas capacidades."
