Rozwój broni laserowej w US Navy

Poszukując ciągle nowych dróg rozwoju technologicznego w celu zdobycia przewagi nad potencjalnymi przeciwnikami, amerykańska marynarka wojenna zwróciła się w kierunku broni energetycznej. Ta grupa uzbrojenia obejmuje lasery, broń mikrofalową, broń opartą na emisji promieniowania elektromagnetycznego oraz broń wystrzeliwującą klasyczne pociski za pomocą siły elektromagnetycznej. Chociaż badania nad nimi wszystkimi są prowadzone równolegle, to jeszcze kilka lat temu wydawało się, że największe perspektywy stoją przed działami elektromagnetycznymi.

Obecnie obserwujemy wstrzymanie większych prac nad tą kategorią uzbrojenia i przesunięcie środka ciężkości w kierunku broni laserowej. Na amerykańskich okrętach wojennych jest już testowanych kilka konkurencyjnych prototypów broni laserowej o różnej mocy i zastosowaniach.

Działa elektromagnetyczne są uważane za obiecującą technologię przyszłości. Duże działa tego typu mogą być wykorzystane do ostrzeliwania okrętów lub celów lądowych, a mniejsze jako broń przeciwlotnicza. Działo elektromagnetyczne wystrzeliwuje klasyczny pocisk artyleryjski, a różnica w stosunku do klasycznego uzbrojenia artyleryjskiego polega na tym, że do wystrzelenia pocisku, zamiast prochu używa się energii elektromagnetycznej, dzięki której pocisk jest rozpędzany w lufie do wymaganej prędkości wylotowej. Minusami dział elektromagnetycznych jest ogromne zapotrzebowanie na energię elektryczną, która musi być dostępna przez cały czas oraz wymagana bardzo duża wytrzymałość lufy na wysoką temperaturę.

W związku z napiętym budżetem, skomplikowanym procesem wdrażania tego uzbrojenia na realne okręty wojenne i spodziewane szybsze dojrzewanie konkurencyjnych rodzajów uzbrojenia pod koniec 2021 r. US Navy zdecydowała o wstrzymaniu dalszych prac nad działami elektromagnetycznymi EMRG (Electro-Magnetic Rail Gun). Wiedza uzyskana w czasie dotychczasowych badań zostanie zachowana i być może Amerykanie powrócą do niej w przyszłości. Prace nad EMRG rozpoczęły się w 2005 r.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

– Na obecnym etapie ta broń nie jest tym, czego się spodziewaliśmy i nie uzasadnia dalszych inwestycji. Wiąże się z nią wiele wyzwań technologicznych. Z pewnością w tym uzbrojeniu tkwi potencjał, jeśli będziemy w stanie pokonać wymienione trudności. Ale jest to bardzo skomplikowana sprawa i uważamy, że w tej chwili nie jesteśmy w stanie tego dokonać – powiedział wiceadmirał Jim Kilby, zastępca szefa operacji morskich do spraw nowego uzbrojenia.

Uzbrojeniem przejściowym do czasu wdrożenia dział elektromagnetycznych miały być działa AGS (Advanced Gun System). Są to klasyczne działa okrętowe, tyle że zaprojektowane do wystrzeliwania kierowanych nabojów artyleryjskich na znacznie większe odległości niż ich poprzednicy. Wystrzeliwany z AGS pocisk kalibru 155 mm LRLAP wyposażony był we własny wspomagający silnik rakietowy i nawigację GPS, dzięki czemu miał precyzyjnie trafiać w cel z odległości około 120 km. Jednak koszt wyprodukowania jednego naboju LRLAP sięgający miliona dolarów okazał się zbyt wysoki nawet jak na USA i ten program również został anulowany chociaż był w znacznie bardziej zaawansowanej fazie niż działo elektromagnetyczne.

Dwa działa AGS zostały zamontowane na każdym z trzech niszczycieli typu Zumwalt. W efekcie anulowania programu stały się one właściwie bezużyteczne, ponieważ zostały zaprojektowane specjalnie pod wymogi pocisków LRLAP. Wydawało się, że niszczyciele typu Zumwalt ze swoją dużą wypornością i zdolnością do wytwarzania energii na poziomie 78MW będą idealnymi jednostkami by przetestować na nich elektromagnetyczne działa EMRG. Wobec wstrzymania i tego programu, po miesiącach analiz, w 2022 r. uznano ostatecznie, że działa zostaną zdemontowane, a w ich miejsce pojawią się pionowe wyrzutnie pocisków hipersonicznych, co ma nastąpić jeszcze w tej dekadzie.

Wobec fiaska opisanych programów US Navy zwróciła się ku laserom i jak do tej pory wygląda to na dobry ruch, ponieważ ciągle powstają nowe konstrukcje, a ich testy przynoszą obiecujące rezultaty. Istnieje wiele rodzajów laserów. Do celów militarnych najlepiej nadają się te, których ośrodek czynny bazuje na ciele stałym (ang. solid-state laser). Ośrodek czynny to materiał złożony z takich atomów lub cząsteczek, w których jedno z przejść kwantowych (czyli różnica pomiędzy dwoma poziomami energetycznymi) odpowiada takiej długości fali światła, w jakiej pracować ma laser. Jest to najważniejszy parametr lasera, ponieważ określa moc emitowanej fali, jej długość, a tym samym możliwe zastosowanie.

Szybki rozwój laserów na ciele stałym był możliwy dzięki firmom telekomunikacyjnym inwestującym w technologie światłowodowe oraz zapotrzebowaniu ze strony przemysłu na lasery do różnego zastosowania. Duży popyt doprowadził do wzrostu skali produkcji, a tym samym spadku kosztu jednostkowego. Dzięki temu broń laserowa ma bardzo korzystny stosunek "strzału" do kosztu z nim związanego, w porównaniu do kosztu wystrzeliwania amunicji klasycznej o tym samym przeznaczeniu.

Znacznie taniej jest zniszczyć niewielkiego drona laserem niż wystrzelić w jego kierunku pocisk przeciwlotniczy lub długą serię z działka automatycznego. Dla przykładu wystrzelenie pocisku z izraelskiego systemu Iron Dome kosztuje około 49000 dolarów, a wygenerowanie wiązki laserowej ma kosztować około trzech dolarów.

– Pierwsza generacja systemów laserowych takich jak SSL-TM (Solid-State Laser Technology Maturation) czy ODIN (Optical Dazzling Interdictor, Navy) jest już zainstalowana na wybranych okrętach wojennych do celów doświadczalnych, wypracowania taktyki użycia i oceny skuteczności. W 2021 r. na niszczycielu zainstalowano pierwszy laser bojowy HELIOS (High Energy Laser and Integrated Optical-dazzler with Surveillance), a w kolejnych latach planujemy instalację kolejnych – powiedział rzecznik prasowy US Navy porucznik Robert Reinheimer.

Zaawansowane prace nad laserami okrętowymi można datować na 2011 rok, gdy Biuro Badań Marynarki Wojennej we współpracy z koncernem Northrop Grumman zainstalowało na okręcie doświadczalnym laser MLD (Maritime Laser Demonstration), który z powodzeniem zniszczył niewielką łódź. Następnie w 2014 r. na USS Ponce zainstalowano prototyp lasera AN/SEQ-3 Laser Weapon System (LaWS) w celu przeprowadzenie testów operacyjnych. Laser o mocy do 50 kW został wpięty do systemu obrony bezpośredniej okrętu i potwierdził zdolność do oślepiania głowic naprowadzających oraz niszczenia niewielkich obiektów.

Przeprowadzenie udanej próby na morzu było bardzo ważne, ponieważ na skuteczność systemów laserowych wpływa wiatr, woda czy falowanie. Ponieważ zarówno cel jak i okręt nieustanie się poruszają, celowanie laserem jest skomplikowanym technicznie zadaniem. Udane próby zniszczenia celów morskich i powietrznych przez AN/SEQ-3 udowodniło, że broń laserowa może być z powodzeniem użyta na okrętach wojennych.

Kolejny laser, wspomniany już SSL-TM, był znacznie potężniejszy i miał moc do 150 kW. Początkowo był testowany na lądzie na poligonie China Lake, a następnie został zainstalowany na pokładzie okrętu desantowego USS Portland. Wybór okrętu był podyktowany tym, że kiedyś miały być na nim zainstalowane pionowe wyrzutnie rakiet, ale z nich zrezygnowano. Pozostało jednak wolne miejsce i system zasilania, co wykorzystano instalując SSL-TM z zamiarem sprawdzenia go przeciwko dronom, łodziom i głowicom obserwacyjnym. Od 2020 roku system był wielokrotnie testowany z powodzeniem.

ODIN został zaprojektowany i zbudowany przez naukowców i inżynierów US Navy. Ma niewielką moc i należy do kategorii broni niezabijającej. Jego zadaniem jest oślepianie sensorów wrogich dronów. Został zainstalowany na niszczycielach USS Dewey, USS Stockdale i USS Spruance.

Za pierwszy laser bojowy z prawdziwego zdarzenia należy uznać HELIOS zbudowany przez Lockheeda Martina. Jego moc sięga 150 kW. Wnioski z jego użycia zostaną wykorzystane do rozwoju kolejnych generacji laserów, ale już on sam w sobie nie jest demonstratorem technologii czy systemem doświadczalnym, ale pełnoprawnym rodzajem uzbrojenia. Pierwszym okrętem uzbrojonym w HELIOS został niszczyciel USS Preble. W odróżnieniu od wcześniejszych laserów będących samodzielnymi urządzeniami, HELIOS został w pełni zintegrowany z okrętem i jego systemami bojowymi, w tym systemem kierowania walką Aegis. Rola lasera HELIOS na okręcie jest identyczna jak artyleryjskiego systemu obrony bezpośredniej Mk15 Phalanx. Może być wykorzystamy do zwalczania samolotów, śmigłowców, dronów, a także nadlatujących pocisków rakietowych czy niewielkich łodzi.

– HELIOS został zaprojektowany aby niszczyć cele przy kosztach niższych niż zastosowanie rakiet. Te ostatnie mogą kosztować kilkaset tysięcy dolarów za sztukę, a koszt strzału laserem odpowiada wartości galonu paliwa. Poza tym laser może strzelać przez cały czas, dopóki pracują silniki okrętu. W odróżnieniu od rakiet i dział, tak długo jak jest elektryczność, w laserze amunicja się nie skończy. A każdy zaoszczędzony w ten sposób pocisk rakietowy może być wykorzystany do zwalczania ważniejszego celu – tłumaczył Joe Ottaviano z Lockheeda.

W opracowaniu są już kolejne rodzaje okrętowych laserów. Można tu wspomnieć o opracowywanym przez General Atomics laserze RHEL (Ruggedized High-Energy Laser) o mocy szacowanej na 150 kW. Jest to demonstrator, na którym US Navy zamierza sprawdzić odmienne rozwiązania techniczne i możliwość uproszczenia i wzmocnienia konstrukcji względem poprzedników. Innym jest HELCAP – laser zoptymalizowany do niszczenia przeciwokrętowych pocisków manewrujących.

Nad swoim laserem pracuje także Boeing. Jego CLWS (Compact Laser Weapon System) jest urządzeniem kompaktowym i już przebadanym poligonowo, gdzie zniszczył kilkaset latających celów. CLWS jest systemem modułowym i możliwym do transportu, co umożliwia jego integrację z wieloma platformami. Będzie mógł być stosowany nie tylko na okrętach wojennych, ale na przykład również do obrony portów.

– Nasz laser został zintegrowany z różnymi systemami dowodzenia i kontroli i może otrzymywać dane o położeniu celu z radarów różnych typów jak również z innych sensorów dozoru powietrznego. Już w niedalekiej przyszłości systemy tego typu rozwiną sił do tego stopnia, że będzie możliwe zwalczanie za ich pomocą większych celów na większych odległościach, w tym pocisków rakietowych, nabojów artyleryjskich i moździerzowych a nawet pocisków manewrujących. W dłuższej perspektywie pewne jest powstanie laserów o mocy liczonej w megawatach, które będzie można wykorzystać do zwalczania pocisków balistycznych na bardzo dalekich odległościach.

Już w 2021 r. w jednym z raportów dla Kongresu stwierdzono, że broń laserowa, działa elektromagnetyczne i klasyczna artyleria strzelająca pociskami precyzyjnymi mogą znacząco zwiększyć możliwości bojowe okrętów nawodnych US Navy i poprawić ich ochronę przeciwko dronom, a nawet przeciwokrętowym pociskom rakietowym.

Każdy z tych rodzajów uzbrojenia sam może stać się game changerem jeśli chodzi o potencjał bojowy okrętów. Napisano również, że bardzo rzadko w historii zdarzało się, żeby marynarka wojenna w jednym momencie dysponowała tyloma nowymi rodzajami uzbrojenia oferującymi tak duży potencjał na przyszłość. Jeśli w określonej perspektywie czasowej wdrożone zostaną nie jeden, ale dwa lub wszystkie trzy, będzie można mówić nie o game changerze, ale o prawdziwej rewolucji.

Marcin Wołoszyk