19 sierpnia korporacja Lockheed Martin zorganizowała kolejne internetowe spotkanie dla mediów, tym razem nie tylko europejskich. Ponownie uczestniczył w nim także przedstawiciel miesięcznika „Wojsko i Technika”. Tematem była broń energii kierowanej, a konkretnie laserowa, w której Lockheed Martin prowadzi kilka przełomowych programów, wykorzystujących najnowsze osiągnięcia w rozwoju półprzewodnikowych laserów światłowodowych.

Gospodarzem spotkania był dr Robert Afzal, fizyk specjalizujący się w technice laserowej (przede wszystkim półprzewodnikowych laserach światłowodowych) i optyce nieliniowej, pracujący w korporacji Lockheed Martin w oddziale Integrated Warfare Systems & Sensors (IWSS), Rotary and Mission Systems (RMS) na stanowisku Senior Fellow. Podczas pracy w Lockheed Martin dr Afzal piastował stanowisko głównego badacza w programie ALADIN (Accelerated Laser Demonstration Initiative), czyli pierwszego półprzewodnikowego lasera światłowodowego o kompozytowej wiązce. W ramach swych obowiązków dr Afzal odpowiada za rozwój techniki laserowej, w tym jej praktyczne zastosowania na polu laserowej broni energii kierowanej, laserowych systemów przeciwdziałania/zakłócania i obrazowania laserowego. Zatem nadarzyła się rzadka okazja zadawania pytań praktykowi rozwoju broni laserowej w firmie zaangażowanej w przeszłości i obecnie w szereg programów laserowych prowadzonych na zlecenie Pentagonu. Warto wymienić przynajmniej kilka najbardziej aktualnych i ambitnych programów broni laserowej powstającej w laboratoriach Lockheed Martin.

Jednym z nich był program ATHENA (Advanced Test High Energy Asset), w którym wykorzystano wspomniany innowacyjny laser ALADIN o mocy 30 kW (fotografia tytułowa). Jak dotąd jest to laser bojowy o największej mocy przetestowany w Stanach Zjednoczonych. ATHENA była praktyczną realizacją koncepcji półprzewodnikowego lasera światłowodowego, którego seryjna wersja mogłaby być wykorzystana jako użytkowa broń, także ze względu na akceptowalne wymiary całego urządzenia i źródła zasilania przy jednoczesnym wzroście mocy lasera powyżej 30 kW. ATHENA został wyposażony w zautomatyzowany system kierowania ogniem z optoelektronicznym (termowizyjnym) układem wykrywania i śledzenia, który umożliwiał wykrywanie oraz zwalczanie szeregu celów. I tak ATHENA mogła służyć do zadań C-RAM/C-UAS (zwalczanie amunicji artyleryjskiej/bezzałogowców), jak i neutralizować np. małe cele powierzchniowe, choćby łodzie motorowe. W przypadku tej ostatniej kategorii celów, jak i powietrznych bezzałogowców, decyzję o oddaniu laserowego strzału podejmował operator systemu. W przypadku zwalczania nadlatujących pocisków artyleryjskich i rakiet polowych ATHENA działała autonomicznie bez udziału człowieka ze względu na konieczny krótki czas reakcji. ATHENA została z powodzeniem przetestowana przeciw takim celom (wliczając w to wcześniejszą wersję systemu czyli 10 kW laser ADAM – Area Defense Anti-Munitions – do zadań C-RAM), np. w listopadzie 2019 r. na poligonie w Fort Still w Oklahomie strącając BSP w teście przeprowadzonym przez US Air Force. Lockheed Martin samodzielnie sfinansował program ATHENA, jednak wyniki prac nie tylko przełożyły się na doświadczenie przydatne w kolejnych programach, ale wzbudziły zainteresowanie US Air Force, US Army, US Navy i US Missile Defense Agency.

Rezultaty programu ATHENA zapewne pomogły Lockheed Martinowi w rywalizacji w programie HEL TVD (High Energy Laser Tactical Vehicle Demonstartor). W jego ramach w maju 2019 r. Lockheed Martin uzyskał zamówienie US Army na skonstruowanie półprzewodnikowego lasera o mocy 100 kW, którego nośnikiem ma być ciężarowy samochód terenowy serii FMTV, rozpowszechniony w US Army. Wśród oczekiwanych zastosowań HEL TVD wymienia się C-RAM i C-UAS, a może nawet pocisków manewrujących w ramach OPL krótkiego zasięgu (ang. SHORAD), być może jako część systemu IFPC Inc 2-I Block 2. W roku podatkowym 2021 ma być gotowy demonstrator systemu. Jeżeli jego charakterystyki spełnią oczekiwania, HEL TVD może w kolejnym roku podatkowym uzyskać tzw. decyzję etapu Milestone B, czyli stać się standardowym programem zbrojeniowym.

Wizualizacja przyszłego HEL TVD, czyli 100 kW lasera dla US Army. Fot. Lockheed Martin.

Innym ważnym laserowym programem Lockheed Martina jest system HELIOS (High Energy Laser with Integrated Optical-dazzler and Surveillance), na opracowanie którego US Navy przyznało korporacji kontrakt w marcu 2018 r. HELIOS, także półprzewodnikowy laser światłowodowy, będzie miał moc 60 kW i będzie wyrobem kategorii „trzy w jednym”. HELIOS-a będzie można używać jako system celowniczo-rozpoznawczy (lasery w tej roli próbuje się wykorzystywać niemal od początku ich wojskowych zastosowań, np. do śledzenia obiektów na orbicie lub w obronie przeciwbalistycznej do rozpoznawania i śledzenia głowic międzykontynentalnych pocisków balistycznych), jako obronny system nieniszczący do obezwładniania pokładowej optoelektroniki statków powietrznych bez ich strącania (w Stanach Zjednoczonych laser w takiej funkcji określa się mianem dazzler, czyli oślepiacz) oraz jako broń do niszczenia BSP czy łodzi motorowych. W marcu br. HELIOS zaliczył etap tzw. decydującego przeglądu projektu (Critical Design Review, CDR). W tym roku prototyp HELIOS-a przechodzi badania na lądzie. Po ich ukończeniu pierwszy egzemplarz będzie zainstalowany na niszczycielu typu Arleigh Burke Flight IIA, na którym HELIOS będzie zintegrowany z okrętowym systemem walki Aegis. Kontrakt z 2018 r. dotyczy dostawy dwóch HELIOS-ów, ale w przyszłości US Navy chce w nie uzbroić kolejne okręty.

I tak dochodzimy do kwestii internetowego spotkania z dr. Afzalem, które choć krótkie, było treściwe. Otóż dr Afzal wytłumaczył czym różnią się obecne lasery rozwijane przez Lockheed Martin i na czym polega ich techniczna innowacyjność, która umożliwia wykorzystanie ich jako praktycznych systemów uzbrojenia. Po pierwsze są to lasery półprzewodnikowe, dzięki temu można je zminiaturyzować do akceptowalnych rozmiarów. Generowanie promienia laserowego także jest stosunkowo proste, bo nie wymaga wytworzenia trudnych do utrzymania warunków środowiskowych, jak np. w przypadku laserów chemicznych (takim był np. tlenowo-jodynowy lotniczy laser Boeing YAL-1 ALT, nie bez powodu zabudowany w ogromnym kadłubie Boeinga 747). Po drugie jest to laser światłowodowy i tutaj dochodzimy do najbardziej przełomowej innowacji. Otóż Lockheed Martin opanował konstruowanie takich laserów, w których robocza wiązka (promień) wyjściowa dużej mocy powstaje poprzez skupienie wielu promieni laserowych bardzo małej mocy dochodzących poszczególnymi światłowodami. Dr Afzal, aby pomóc zrozumieć to zjawisko, posłużył się uproszczoną analogią rozszczepienia światła, zobrazowaną na okładce albumu „The Dark Side of the Moon” zespołu Pink Floyd. Tylko w przypadku omawianego lasera ruch odbywa się w przeciwnym kierunku, wiele oddzielnych promieni skupia się w jeden dużej mocy. Technika ta nazywa się Spectral Beam Combining (SBC), a uzyskana w jej wyniku wiązka lasera nie tylko ma większą (połączoną i wzmocnioną) moc pojedynczych słabych promieni, ale także uzyskany wyjściowy promień lasera zachowuje inne pożądane właściwości, w tym jasność.

Wizja lasera HELIOS w akcji. W rzeczywistości promień lasera jest niewidoczny dla ludzkiego oka. Fot. Lockheed Martin.

W ten sposób powstają lasery dużej mocy, ale wystarczająco małe i lekkie, które można zasilać elektrycznie z powszechnie dostępnych źródeł zasilania. Są to lasery, które będzie można praktycznie wykorzystywać na polu walki (w przeciwieństwie do wspomnianych chemicznych, które w ogóle nie budziły zainteresowania US Army ze względu na nieakceptowalne wymogi odnośnie zasilania). Zapytany o sprawność laserów światłowodowych Lockheed Martina, dr Afzal powiedział, że jest najwyższa z uzyskiwanych i wynosi ok. 30%. Czyli w praktyce, aby uzyskać laser o mocy wyjściowej 100 kW należy zapewnić 300 kW zasilania, przy czym pozostałe 200 kW to straty w postaci energii cieplnej i konieczne w związku z tym chłodzenie. W przypadku seryjnych laserów wojskowych źródłem zasilania mogą być bezpośrednio generatory elektryczne (polowe, pokładowe), ale lepszym sposobem jest wykorzystanie jako źródła pośredniego zespołu akumulatorów. Rozwój broni laserowej korzysta także z postępu w innych dziedzinach, np. systemów kierowania ogniem czy dowodzenia i kontroli, gdyż to właśnie komputery, a nie ludzie będą na polu walki sterowały laserowym strzelaniem, uwzględniając parametry celów, określając stopień zagrożenia z ich strony, skuteczność laserowych strzałów itd.

Poza tym dr Afzal skomentował taktyczne ograniczenia wynikające z warunków atmosferycznych. Mają one wpływ, ale dzięki postępom poczynionym przez Lockheed Martin na polu choćby optoelektroniki (optyka adaptatywna, cyfrowa obróbka obrazu) i własności samych półprzewodnikowych laserów światłowodowych, na użytecznych bojowo dystansach, pogoda czy szerzej przejrzystość powietrza nie stanowi już takiego wyzwania. Na przykład opady atmosferyczne (albo aerozole atmosferyczne, na przykład nad powierzchnią morza) nie uniemożliwiają już skuteczne użycia lasera. Pomaga także ruch wiązki laserowej w atmosferze, co ma miejsce przy zwalczaniu celów szybko poruszających się. Natomiast przeszkodą pozostaje mgła albo gęste chmury. Dr Afzal nie chciał natomiast komentować praktycznego zasięgu „strzału” laserowego w zadaniach C-RAM czy C-UAS, zasłaniając się tajemnicą wojskową.