Technologia

Strzał 2.0

Numer 2/2018
W laserach włóknowych funkcję rezonatora, wzmacniającego światło o wybranym kierunku i długości fali, pełni wzbogacony o odpowiednie pierwiastki światłowód. Nawet długi światłowód zajmuje niewiele miejsca, bo jest elastyczny i można go zwinąć. W laserach włóknowych funkcję rezonatora, wzmacniającego światło o wybranym kierunku i długości fali, pełni wzbogacony o odpowiednie pierwiastki światłowód. Nawet długi światłowód zajmuje niewiele miejsca, bo jest elastyczny i można go zwinąć. Infografika Zuzanna Sandomierska-Moroz
Lasery i działa elektromagnetyczne mogą wkrótce zastąpić tradycyjne pociski i rakiety. Będzie to oznaczało zmianę sposobu prowadzenia walki.
Schemat działa elektromagnetycznego. Między pociskiem a szynami powstaje obwód elektryczny generujący silne pole magnetyczne.Infografika Zuzanna Sandomierska-Moroz Schemat działa elektromagnetycznego. Między pociskiem a szynami powstaje obwód elektryczny generujący silne pole magnetyczne.

Na początku listopada ub.r. U.S. Air Force Research Lab przyznało firmie Lockheed Martin kontrakt na opracowanie wysokoenergetycznej broni laserowej, która ma być na tyle lekka i kompaktowa, żeby dało się ją zamontować na amerykańskich myśliwcach. Laserowe działo pozwoli na niszczenie wrogich rakiet, dronów i różnorodnych pojazdów. Choć broń taka często kojarzy się głównie z filmami w stylu „Gwiezdnych wojen”, to prawdopodobnie będzie montowana w samolotach już w 2021 r. Lockheed nie jest jedyną firmą pracującą nad uzbrojeniem tego typu, a zastąpić tradycyjne pociski czy rakiety można też w inny sposób.

Zwoje i lustra

Lockheed swój kontrakt uzyskało w ramach programu SHiELD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator). Projekt, który ma umożliwić wyposażenie myśliwców w działa laserowe, koncentruje się na kilku zagadnieniach: budowie lasera, jego chłodzeniu i zasilaniu oraz kontrolowaniu promienia. Jeśli chodzi o same lasery, to ich kompaktowe rozmiary i dużą moc zawdzięczamy technologii laserów włóknowych. Ośrodkiem czynnym w takich urządzeniach jest światłowód domieszkowany pierwiastkami ziem rzadkich. Lasery tego typu mają mnóstwo zalet przydatnych w armii. Ze względu na giętkość mogą mieć nawet kilka kilometrów długości, lecz po zwinięciu zajmują stosunkowo niewiele miejsca. Mają też korzystny stosunek powierzchni do objętości, co oznacza łatwiejsze chłodzenie, a przy tym cechują się wysoką sprawnością i dużą wytrzymałością. Do tego wiele pojedynczych promieni może być łączonych w jedną silną wiązkę.

Wcześniej testowane lasery ciała stałego czy gazowe, które próbowano zastosować w celach militarnych, miały niestety większe rozmiary, były znacznie bardziej energochłonne i trudniejsze w chłodzeniu.

Użycie broni świetlnej na pokładzie samolotów wymaga jednak pokonania szczególnych trudności. Na przykład duża prędkość samolotu wywołuje ruchy powietrza, które tak bardzo rozpraszają promień lasera, że możliwe staje się tylko strzelanie do przodu. Aby temu zapobiec, Lockheed opracowało już sterującą działkiem wieżyczkę z systemem Aero-optic Beam Control. Pod tą nazwą kryje się układ z ruchomymi lustrami, które kompensują działanie turbulencji. Dzięki niemu pilot samolotu bojowego będzie mógł strzelać w dowolnym kierunku.

Śmigłowiec i spalone drony

„Rozwój systemów laserowych wysokiej mocy takich jak SHiELD pokazuje, że laserowe systemy bojowe stają się rzeczywistością. Odpowiednie technologie są już gotowe do produkcji, testów i zamontowania w samolotach, na pojazdach naziemnych i na okrętach” – przekonuje dr Robert Afzal, specjalista w dziedzinie broni laserowej w Lockheed Martin.

Przeprowadzone próby potwierdzają te słowa. W sierpniu ub.r. na poligonie White Sands Missile Range w Nowym Meksyku zamontowany na ciężarówce laser o mocy 30 kW firmy Lockheed Martin skutecznie strącał samoloty bezzałogowe. Drony Outlaw, o trzymetrowej rozpiętości skrzydeł, nie miały większych szans – na udostępnionym w sieci filmie widać, jak promień świetlny szybko przepala ich tylne usterzenie. Laserowe działko bez trudu zestrzeliło wszystkie pięć maszyn. Tymczasem powstała już 60-kilowatowa wersja użytego lasera.

Lockheed to niejedyna firma, która prowadzi zaawansowane prace nad strzelającą fotonami bronią. Niedawno koncern Raytheon ogłosił sukces testów laserowego działa zamontowanego na pokładzie wojskowego śmigłowca Apache AH-64. Firma donosi o udanym ataku na cel oddalony w linii prostej o 1,4 km. To nieduża odległość, ale jak podaje Raytheon, to pierwszy raz, kiedy cel zniszczyła w pełni działająca broń laserowa zamontowana w śmigłowcu. To o wiele trudniejsze niż strzał ze stojącego pojazdu naziemnego, ponieważ helikopter, nawet gdy pozornie zawiśnie w powietrzu, znajduje się w ciągłym ruchu.

Trzeba jednak powiedzieć, że lasery stanowiłyby idealne wyposażenie śmigłowców. Maszyny te są o wiele szybsze niż pojazdy naziemne i w przeciwieństwie do np. czołgów mogą się dostać praktycznie w dowolne miejsce. Są przy tym zwrotne i w razie potrzeby mogą zatrzymać się niemal w miejscu w celu oddania precyzyjnego strzału, czego nie potrafią samoloty. Sporą jednak przeszkodą, ograniczającą do tej pory skuteczność śmigłowców, był limitowany zasób amunicji, którą mogły przewozić. Broń laserowa będzie natomiast strzelała dopóty, dopóki będzie zasilana. To oznacza zmianę zasad wojennej gry. Fotonowe działko testowane jest też na morzu. Opracowany przez US Navy LaWS (Laser Weapon System) działa na pokładzie okrętu USS „Ponce” i w przeprowadzonych dotychczas próbach skutecznie atakował nieduże łodzie i drony.

Ponieważ bojowej wartości laserów trudno nie zauważyć, a technologia niezbędna do ich budowy dojrzewa, włączenie ich do swojego arsenału rozważają także inne kraje poza USA. Na przykład brytyjskie ministerstwo obrony na początku ub.r. przekazało 30 mln funtów konsorcjum Dragonfire na budowę prototypu działa laserowego. Do 2019 r. ma powstać urządzenie, które pozwoli sprawdzić możliwość zastosowania tego rodzaju broni na morzu i lądzie. Twórcy systemu twierdzą, że da się go po modyfikacji także zamontować na helikopterach.

Na szynach

Tradycyjne, rozpędzane eksplozją prochu pociski czy napędzane paliwem rakiety w niektórych zastosowaniach można by odesłać do lamusa również dzięki działu elektromagnetycznemu, tzw. railgunowi. Wykonany z dobrego przewodnika pocisk jest umieszczany w lufie na dwóch szynach, przez które płynie prąd. Uzyskiwana prędkość pocisku jest tak wielka, że sama tylko jego energia kinetyczna stanowi siłę niszczącą i ładunek wybuchowy staje się zbędny. System rozwijany przez amerykańską marynarkę z firmą BAE z myślą o montażu na okrętach ma docelowo nadawać pociskom energię 32 MJ. Taką energię miałby np. jednotonowy samochód jadący z prędkością ponad 900 km/h. Pociski będą opuszczać lufę z prędkością przekraczającą Ma = 6, czyli co najmniej sześciokrotnie wyższą od prędkości dźwięku. Umożliwi im to atakowanie celów odległych prawie o 200 km, w które będą uderzały z prędkością Ma = 5. Taki zasięg oznacza, że okręt stojący w pobliżu Helu mógłby niszczyć cele w Bydgoszczy.

Podobnie jak laser, działo tego rodzaju może odmienić sposób prowadzenia walki. Wynika to z kilku kluczowych cech railguna. Daleki zasięg to tylko jedna z nich. Ponieważ amunicja nie musi przenosić ładunku wybuchowego do niszczenia celów ani zawierać prochu do jej wystrzeliwania, paliwa czy rakietowych silników, ma być o wiele tańsza od tradycyjnych pocisków lub rakiet i zajmować od nich znacznie mniej miejsca w magazynie. To z kolei oznacza możliwość oddania nieporównanie większej liczby strzałów.

Niestety railgun stwarza też specyficzne problemy. Elektronika zamontowana w pociskach, taka jak GPS czy systemy komunikacji, musi być odporna na niebotyczne przeciążenia. Do tego ze względu na ogromne prędkości lufa ulega szybkiemu zniszczeniu, a zapotrzebowanie na energię systemu BAE jest podobne jak małego miasta i bez specjalnych udoskonaleń okrętów działo mogłoby pracować tylko na nowych niszczycielach klasy Zumwalt. Na ich pokładach ma też być zamontowane w pierwszej kolejności.

Próby polowe

Kiedy uda się pokonać te wyzwania, działo będzie mogło atakować rakiety, samoloty, okręty i cele naziemne. „Railgun będzie skutecznym środkiem odstraszającym armii, stawiającej czoło coraz liczniejszym i coraz bardziej złożonym zagrożeniom” – powiedział po ostatnim teście broni w warunkach polowych dr Thomas Beutner, dyrektor Naval Air Warfare and Weapons Department w Office of Naval Research (ONR). – „Pod względem mocy przewyższa tradycyjne działa i pozwala zredukować związane z obecnymi na okręcie ładunkami wybuchowymi ryzyko dla marynarzy i żołnierzy”. Amerykańska marynarka zamierza uzyskać zakładane parametry już w tym roku. W marcu 2017 r. ONR udostępniło nagranie z pierwszego strzału oddanego poza laboratorium, a w lipcu kolejny materiał już ze strzałami seryjnymi. Tymczasem firma General Atomics, która także obok BAE pracuje nad railgunem, przeprowadziła do tej pory serię testów swojej konstrukcji o nazwie Blitzer. Udostępniony przez koncern materiał filmowy doskonale ilustruje niszczący potencjał działa. Na filmie, w wielokrotnie zwolnionym tempie, można zobaczyć, jak pocisk wystrzelony z działa o stosunkowo niskiej mocy 3 MJ bez trudu, w kuli ognia wywołanej samym uderzeniem, przebija opancerzony samochód. Planowane już testy mają objąć system o mocy ponad trzykrotnie większej. General Atomics zamierza opracować kilka wersji broni – o mocy 3, 10 i 32 MJ. Działa mają być montowane na jeżdżących platformach, w stacjonarnych systemach naziemnych i na okrętach.

Wojskowi specjaliści liczą przy tym na stopniową ewolucję i miniaturyzację elektromagnetycznych dział. W czasie wystąpienia w National Press Club w Waszyngtonie szef Sztabu Wojsk Lądowych Stanów Zjednoczonych gen. Mark Milley wyraził opinię, że w przyszłości działa elektromagnetyczne, a także laserowe mogłyby nawet znaleźć się na pokładzie nowych amerykańskich czołgów. Nietrudno zgadnąć, że podobnie jak w przypadku laserów bojowych nie tylko USA chcą włączyć railgun do swojego arsenału. Nad bronią tą pracują także Rosja, Chiny, Indie i Turcja. To dlatego, że wojny wygrywają dzisiaj kraje, które mają lepszą technologię. Railgunom i laserom mogą przypaść tu kluczowe role.

Marek Matacz
niezależny dziennikarz popularnonaukowy, z wykształcenia biotechnolog

01.02.2018 Numer 2/2018

Czytaj także

Reklama
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną