תוכנית ה- LaWS של הצי האמריקאי בחנה את האפשרות להשתמש בטכנולוגיית לייזר סיבים זולים כבסיס לנשק לייזר שניתן לשלב במתקני פאלנקס קיימים.
לראשונה, הצי האמריקאי מוכן להדגים את פעולת נשק הלייזר באנרגיה גבוהה והודיע לאחרונה על תוכניות להשיק אבטיפוס מסילה אלקטרומגנטית בים. שקול את ההתקדמות בדור הבא של נשק הדופק
במשך מספר עשורים, הצי האמריקאי דיבר רק על פריסת לייזרים, מערכות אנרגיה פועמות ונשק חשמלי על ספינות. מספר יתרונות תיאורטיים אטרקטיביים מאוד - חנויות כמעט ללא הגבלה, תחמושת זולה והשפעה מהירה, ועוד - תרמו להשקעה המשמעותית של קהילת מדעי הטכנולוגיה והטכנולוגיה ביצירה, פיתוח והדגמה של טכנולוגיות רלוונטיות באותה תקופה. תהליך זה הביא להצפה של פרסומים ופטנטים, כמה אבות טיפוס ושלל שיאי עולם מפוארים.
עם זאת, מבחינה טכנית, נשק מסוג זה היה קשה מדי לעיצוב וייצור. הטכנולוגיה והאמצעים הטכניים לא תמיד התאימו היטב למסגרת הזמן הצפויה, וכמה פתרונות מבטיחים בתחילה התבררו כבלתי מעשיים או לא עובדים; חוקי הפיזיקה לפעמים הפריעו להתקדמות.
למרות זאת, חיל הים שמר על האמון במדעי היסוד, והקצאה נבונה של משאבי מו פ לצורך הפחתת סיכון ופיתוח טכנולוגיות מתקדמות מרכזיות החלה לאחרונה לשלם דיבידנדים. ואכן, חיל הים עומד כעת לקראת פריסת הלייזר המבצעי הראשון שלו באנרגיה גבוהה (HEL); הוא מתוכנן גם להשיק אב טיפוס של אקדח מסילה אלקטרומגנטית לים בשנת 2016.
המנהל הראשי למחקר ימי, אדמירל מתיו קלנדר, מתאר נשק בעל תפוקה גבוהה כ"עתיד הלחימה הימית ", והוסיף כי חיל הים" עומד בחזית הטכנולוגיה הייחודית הזו ".
עם זאת, ראוי לזכור כי נשק אנרגיה מכוון כגון לייזרים בהספק גבוה ומיקרוגלים בעלי הספק רב נחקר במשך למעלה מארבעה עשורים. לדוגמה, חיל הים פתח מחלקה במסגרת תוכנית HEL עוד בשנת 1971 והחל בפיתוח, ייצור ובדיקה של מודל הדגמה צבאית של HEL רב עוצמה (בערך מגה -ואט) על דוטריום פלואוריד.
ההיסטוריה האחרונה של פיתוח נשק אנרגיה מכוון לצי הצי האמריקאי באמת החלה עם הקמתו מחדש ביולי 2004 של משרד התוכנית (PMS 405) למערכות האנרגיה הכיוונית והנשק החשמלי של פיקוד מערכות ימיות. מהלך זה שימש דחיפה חדשה להתפתחויות מדעיות וטכניות, שנדחו כעשור בקופסה שכותרתה "אקזוטית". זה לא שהמחקר הופסק, אלא שלטכנולוגיה לא הייתה דרך ברורה להצלחה.
במהלך העשור האחרון שימש ה- PMS 405 כמרכז להעברת טכנולוגיית נשק אנרגיה חשמלי ומכוון ממעבדות לחיל הים. בתפקיד זה הוא ריכז את המו פ בין מרכזי מחקר ימיים, מעבדות ממשלתיות ותעשייה.
כמו כן ראוי לציין כאן את התרומה של ה- ONR (משרד המחקר הימי) וחטיבת Dahlgren (NSWCDD), מרכז הפיתוח ללוח -הים הימי ב Dahlgren. ONR פיקחה על חדשנות בתחום טכנולוגיית רובוט לייזר ורכבות, בעוד NSWCDD נוסדה כ"מרכז מצוינות "למחקר, פיתוח, הדמיית אנרגיה מכוונת. בתוך משרד מחקר אנרגיה מכוונת, משרד הלוחמה באנרגיה מכוונת (DEWO) מעביר את טכנולוגיית ה- HEL ממרחב המדע והטכנולוגיה לקו החזית הימי.
קסם הלייזר
באופן מופשט, מערכות נשק עם לייזר HEL רב עוצמה מציעות יתרונות רבים על פני תותחים מסורתיים ותחמושת מודרכת: אספקת השפעה במהירות האור וזמן הקרנה קצר של היעד; השפעה ניתנת להרחבה (החל בין קטלנית ללא קטלנית); דיוק קו הראייה; הדרכה ברמת דיוק גבוהה; רכישה מחדש מהירה במיוחד של המטרה; מגזין גדול ומתחדש נטול הסכנות והעומס הלוגיסטי הכרוך בציוד נפץ סטנדרטי.
עם זאת, מעל לכל, לאפשרות של עלות נמוכה מאוד לכל ירייה - על פי חישובי ONR, משמעותית פחות מדולר אחד לכל ירייה - הייתה השפעה מהפנטת על הפיקוד של הצי האמריקאי, שמחפש דרכים להמשך המימון.
יחד עם זאת, למרות העובדה שהם מרבים לדבר על התכונות החיוביות של מערכות HEL, המשימות המורכבות של סיום נשק הלייזר שנפרס על ספינות רדפו פיזיקאים ומהנדסים במשך זמן רב. מיקוד הכוח במטרה הוא אחד האתגרים העיקריים. נשק לייזר צריך להיות מסוגל למקד קרן אנרגיה גבוהה בנקודת כיוון קטנה ומוגדרת בבירור על המטרה על מנת לספק השפעה. עם זאת, בהתחשב בסוגים רבים של יעדים פוטנציאליים, כמות האנרגיה והטווח הנדרשים שבהם תובטח הרס יכולים להשתנות באופן משמעותי.
כוח הוא לא הבעיה היחידה. התפשטות תרמית יכולה להתרחש כאשר קרן לייזר הנפלטת לאורך זמן לאורך אותו קו ראייה מחממת את האוויר בו הוא עובר וגורמת לקורה להתפזר ולהתמקד. המיקוד אף מקשה על ידי המאפיינים המורכבים והדינאמיים של הסביבה הימית שמסביב.
לאחר מכן, עליך לשקול נושאים שונים של אינטגרציה עם הפלטפורמה. למכשירי אב טיפוס מגושמים יש גורם צורה גדול, ומערכות מדף דורשות צמצום משמעותי כדי להשתלב עם פלטפורמות קטנות יותר. שילוב נשק HEL באניות מלחמה גם מטיל דרישות חדשות על פלטפורמת המוביל מבחינת ייצור חשמל, חלוקת אנרגיה, קירור ופיזור חום.
ONR זיהתה את הלייזר האלקטרונים החופשי (FEL) באמצע שנות האלפיים כפתרון הטוב ביותר לטווח הארוך למערכת נשק HEL של הספינה. הסיבה לכך היא שניתן לכוונן את אורך הגל של קרן ה- FEL היטב לתנאי הסביבה השוררים על מנת להשיג את "חדירות האטמוספירה" הטובה ביותר.
בהקשר זה, בהנהגתו של ONR, הושקה התוכנית החדשנית של אב טיפוס ימי (INP) במטרה לפתח מפגין FEL מסוג 100 קילוואט עם אורך גל תפעולי בטווח של 1.0-2.2 מיקרון. בואינג וריית'ון זכו בחוזי שלב IA שנתיים מקבילים באפריל 2009 לתכנון מקדים, ובואינג נבחרה להמשיך את שלב IB בספטמבר 2010, ולאחר מכן התקדמה הפרויקט לשלב הבדיקה הקריטית בתכנון.
לאחר שסיים סקירה ביקורתית של תחנת הכוח FEL, בואינג יצאה לבנות ולבדוק את ההדגמה הבאה של 100 קילוואט FEL, שנועדה לפעול בשלושה אורכי גל שונים. עם זאת, ONR ביטל את ה- INP בשנת 2011 על מנת לתעל את המשאבים הנוכחיים לפיתוח לייזר של מצב מוצק (SSL). העבודה על FEL מתמקדת כיום בהמשך העבודה לצמצום הסיכונים הכרוכים במערכת זו.
ה- LaWS, המיועד ל- AN / SEQ-3, יפרס לחלון הצי האמריקאי בחודשים הקרובים כ"רכב תגובה מהירה ". מכשיר מנחה LaWS יותקן מעל הגשר של ספינת פונסה
ניתוב משאבים זה הוא תוצאה של הבגרות הגדולה יותר של טכנולוגיית SSL והסיכוי לפריסה מואצת של נשק HEL במחירים סבירים בצי האמריקאי. ONR ו- PMS 405 זיהו את נתיב הפיתוח הזה לפרק הזמן הבא באמצע סוף שנות האלפיים.
לדברי האדמירל קלנדר, תוכנית SSL "היא בין תוכניות המדע והטכנולוגיה העדיפות ביותר". הוא הוסיף כי היכולות המתגברות הללו משכנעות במיוחד מכיוון שהן מציעות "פתרון במחיר סביר לבעיה היקרה של הגנה מפני איומים אסימטריים. היריבים שלנו אפילו לא יופיעו בידיעה שאנחנו יכולים לכוון לייזר למטרה בפחות מדולר לכל זריקה ".
בשש השנים האחרונות הדגש היה על פיתוח טכנולוגיית מצב מוצק, כפי שמעידים ההתפתחויות וההפגנות בתחום זה. דוגמה אחת היא הפגנת הלייזר הימי (MLD). באפריל 2011 התקינה נורת'רופ גראמן איש לייזר SSL על כלי הבדיקה שדפק כלי מטרה קטן בעזרת קרןו. פיטר מוריסון, מנהל תוכנית HEL ב- ONR, אמר כי זו הייתה "הפעם הראשונה שבה HEL עם רמות הספק כאלה מותקן על ספינת מלחמה, המונעת על ידי הספינה ההיא, ונפרס ליעד מרוחק בים".
הפגנת ה- MLD הייתה שיאה של שנתיים וחצי של עיצוב, פיתוח, אינטגרציה ובדיקות. על פרויקט MLD, יחד עם התעשייה, החטיבה לטכנולוגיה גבוהה לאנרגיה, ומעבדות חיל הים בדאלגרן, אגם סין, פורט חואן ופוינט מוגו; פרויקט זה מגלם גם התפתחויות שנלקחו מתוכנית הלייזר הכללית של מצב מוצק בעל עוצמה גבוהה.
בינתיים, במרץ 2007, החלו העבודות על מערכת טיפוס של כלי נשק לייזר מסוג אבזר לייזר (LaWS), שתוכנן כתוספת למתחם הקיים של 20 מ"מ לטווח קצר Mk 15 Phalanx (CIWS). LaWS תנצל את טכנולוגיית הלייזר המסחרית מפיברגלס כדי לספק סוג נשק נוסף שיעבור קבוצת משנה של מטרות "אסימטריות" בעלות נמוכה, כגון מל"טים קטנים וסירות לחימה מהירות.
תוכנית LaWS מנוהלת על ידי PMS 405 בשיתוף משרד הביצוע לתוכנית מערכות משולבות, DEWO Dahlgren ו- Raytheon Missile Systems (יצרן מקורי של פאלנקס). התוכנית חוזה להעמיד את טכנולוגיית הלייזר בעלות הפיברגלס בעלות נמוכה בלב נשק לייזר שעלול להשתלב בהתקנת קיימת Phalanx. דרישה זו לשילוב הלייזר בהתקנה הקיימת קובעת את מסתו עד 1200-1500 ק ג. רצוי גם שחימוש נוסף זה לא ישפיע על פעולת המתקן, על האזימוט וזוויות הגובה, על מהירות ההעברה או התאוצה המרבית.
מגבלות כוח
בהתחשב במגבלות אלה, טכנולוגיית לייזר סיבים מסחרית מדף זוהתה כפתרון המבטיח ביותר. למרות שלטכנולוגיית SSL זו יש מגבלות כוח מסוימות (הן מוסרות בהדרגה ככל שהטכנולוגיה משתפרת), השימוש בלייזר סיבים אופטיים איפשר להפחית את העלות לא רק של הטכנולוגיה של התקנות נשק, אלא גם של שינוי מערכת על התקנות קיימות.
לאחר תקופה ראשונית של ניתוח, הערכות תמותה של איומים, סקירות של רכיבים קריטיים ופשרות, צוות ה- LaWS השלים את התכנון והיישום של מערכת האבטיפוס.על מנת להשיג הספק מספיק ובהתאם לכך קטלניות ממרחק מסוים, טכנולוגיה מסוג זה דורשת שימוש בקומביין חדש, שיכול לשלב שישה לייזרים נפרדים של 5.4 קילוואט סיבי זכוכית בחלל הפנוי על מנת להשיג עוצמת קרינה גבוהה יותר. על המטרה.
על מנת להפחית את עלות התוכנית, נאסף ציוד רב, שפותח בעבר ונרכש למשימות מחקר אחרות. זה כולל את תמיכת המעקב L-3 Brashear KINETO K433, טלסקופ 500 מ מ וחיישני אינפרא אדום בעלי ביצועים גבוהים. חלק מהרכיבים נרכשו מהמדף, כמו לייזרים הסיבים עצמם.
במרץ 2009, מערכת LaWS (עם לייזר סיב אחד) הרסה פצצות מרגמה בטווח החולות הלבנים. ביוני 2009, הם נבדקו במרכז למערכות לחימה בתעופה ימית, במהלכו עקב האב טיפוס, תפס והשמיד חמישה מל"טים שביצעו את "תפקיד האיום" בטיסה.
סדרת הבדיקות בקנה מידה מלא התקיימה בים הפתוח במאי 2010, שם הרסה מערכת LaWS בהצלחה ארבעה מטרות מל"ט בתרחישי "קרב קרב" במרחק של קילומטר ימי בערך בארבעה ניסיונות. אירוע זה כונה משמעותי ב- ONR - הרס ראשון של מטרות עם מחזור מלא מהנחיה ועד ירייה בסביבת שטח.
עם זאת, הביטחון בצי האמריקאי ברצונם להתקדם בתוכנית פיתוח מואצת ניתן על ידי ניסויים ימיים על משחת הטילים DDG-51 USS Dewey (DDG 105) ביולי 2012. במהלך ניסויים על המשחתת דיואי, מערכת LaWS (המותקנת באופן זמני על סיפון הטיסה של הספינה) פגעה בהצלחה בשלושה מטרות מל טים, וקבעה את שיא לכידת מטרות 12 מתוך 12.
תוכניות התקנת LaWS, המיועדות ל- AN / SEQ-3 (XN-1), על סיפון USS פונס המשמש כבסיס קדימה צפה (ביניים) במפרץ הפרסי, הוכרזו על ידי מפקד פעולות הצי, האדמירל ג'ונתן גרינרט באפריל 2013. של השנה. AN / SEQ-3 נפרסת כ"יכולת תגובה מהירה "שתאפשר לצי האמריקאי להעריך טכנולוגיה במרחב המבצעי. הניסוי מובל על ידי מנהל מחקרי מבצעים בצי בשיתוף עם פיקוד מרכז הצי / הצי החמישי.
פנייה לנציגים לסימפוזיון של איגוד צי השטח בינואר 2014? האדמירל האחורי קלנדר אמר כי מדובר "בפריסה המבצעית הראשונה של נשק אנרגיה מכוון בעולם". הוא הוסיף כי ההרכבה הסופית של ה- LaWS בוצעה במרכז NSWCDD, באתר הניסויים של Dahlgren, בדיקות המערכת השלמה הושלמו לפני שנשלחו למפרץ הפרסי להתקנה על ספינת פונס. בדיקות בחוף מתוכננות לרבעון השלישי של 2014.
ה- LaWS יותקן על הסיפון בראש גשר פונסה. "המערכת תשתלב באופן מלא עם הספינה מבחינת קירור, חשמל והספק", אמר קלנדר. הוא גם ישולב במלואו עם מערכת הלחימה של הספינה ומערכת Phalanx CIWS לטווח קצר ".
NSWCDD שידרג את המערכת והדגים את יכולתו של Phalanx CIWS לעקוב אחר מטרות ולהעביר אותן למערכת LaWS לצורך מעקב ומיקוד נוספים. על סיפון פונסה, מפקד ראש הטילים והתותחים יעבוד בלוח הבקרה של LaWS.
הנתונים שנאספו במהלך ההפגנה הימית יועברו לתוכנית SSL TM (SSL Technology Maturation) של ONR. המטרה העיקרית של תוכנית SSL TM, שהושקה בשנת 2012, היא ליישר את רף ומטרות התוכנית המדעית והטכנולוגית עם צרכי המחקר, הפיתוח והרכש העתידיים.
על פי ONR, תוכנית SSL ™ מורכבת מ"כמה אירועי הדגמה עם מערכות אב טיפוס במרחב תחרותי ".שלוש קבוצות תעשייה נבחרו לפתח פרויקטים של SSL TM, בהובלת נורת'רופ גראמן, BAE מערכות וריית'ון; ניתוח דגמי הטיוטות אמור להסתיים עד סוף הרבעון השני של 2014. ONR תחליט בשנה הבאה אילו מתאימים להפגנה ימית.
רובה מסילה בים
יחד עם הלייזר, הצי האמריקאי מחשיב את תותח הרכבת האלקטרומגנטית כמערכת נשק טרנספורמטיבית נוספת המאפשרת משלוח קליעים במהירות גבוהה במיוחד בטווחים מורחבים עם דיוק גבוה מאוד. הצי מתכנן להגיע לטווח ראשוני של 50-100 מייל ימי, ולהגדיל אותו לאורך זמן ל -220 מייל ימי.
תותחים אלקטרומגנטיים מתגברים על המגבלות של תותחים מסורתיים (שמשתמשים בתרכובות פירוטכניות כימיות כדי להאיץ את הקליע לכל אורך הקנה) ומציעים טווחים מורחבים, זמני טיסה קצרים וקטלניות מטרה באנרגיה גבוהה. על ידי שימוש במעבר של זרם חשמלי במתח גבוה מאוד, נוצרים כוחות אלקטרומגנטיים רבי עוצמה, למשל, תיאורטית, תותח אלקטרומגנטי ימי יכול לירות קליעים במהירות של יותר ממאך 7. הטיל יגיע מהר מאוד למסלול מחוץ לאטמוספירה (טיסה ללא גרירה אווירודינמית), ייכנס מחדש לאטמוספירה כדי לפגוע במטרה במהירות העולה על 5 מספר מאך.
התוכנית לאקדח האלקטרומגנטי של ספינת האב טיפוס הושקה על ידי ONR בשנת 2005 כמרכיב העיקרי בעבודה מדעית וטכנולוגית, שבמסגרתה יש צורך לחדד את הטכנולוגיה של תותחי הרכבת כדי להפעיל מערכת מוגמרת לחלוטין עם הצי סביב 2030-2035.
במהלך שלב שלב 1 של הפרויקט החדשני INP, הדגש היה על פיתוח טכנולוגיית משגרים עם אורך חיים מתאים, פיתוח טכנולוגיית כוח דופק והפחתת הסיכון לרכיבי קליעים. מערכות BAE ו- General Atomics העבירו אב טיפוס של רובי הרכבת שלהם ל- NSWCDD לבדיקה והערכה.
במהלך שלב שלב 1 בתוכנית המחקר והפיתוח של התותחים האלקטרומגנטיים של חיל הים, הדגש הוא על פיתוח משגר בעל אורך חיים מספיק, פיתוח כוח דופק אמין והפחתת הסיכון לקליע. מערכות BAE ואטומיה כללית מעבירות אקדחי מסילה של אב -טיפוס למרכז לפיתוח נשק לבדיקה והערכה
בשלב 1 הושגה המטרה להדגמת מערך הניסוי, בדצמבר 2010 התקבלה אנרגיה ראשונית של 32 מגה -בתים; מערכת נשק מבטיחה עם רמת אנרגיה זו תוכל לשגר קליע בטווח של 100 מייל ימי.
BAE מערכות קיבלה חוזה של 34.5 מיליון דולר מ- ONR להשלמת שלב 2 של ה- INP באמצע 2013, ונבחרה ראשונה והותירה את צוות היריבה ג'נרל אטומי מאחור. בשלב 2 יוגמרו הטכנולוגיות לרמה המספיקה למעבר לתוכנית הפיתוח. עוצמת המשגר והדופק ישתפרו, ויאפשרו מעבר מצילומים בודדים ליכולות מרובות יריות. כמו כן יפותחו טכניקות ויסות תרמי עבור המשגר ומערכת החשמל הדופק, הדרושות לירי ממושך. אב הטיפוס הראשון יימסר במהלך 2014; הפיתוח מתבצע על ידי BAE מערכות בשיתוף עם IAP Research ו- SAIC.
בסוף 2013 העניקה ONR ל- BAE Systems חוזה נפרד בשווי 33.6 מיליון דולר לפיתוח והדגמת קליע ההיפר -קולי (HVP) היפר -סוני. ה- HVP מתואר כדיל המודרך מהדור הבא. זה יהיה קליע מודולרי בעל התנגדות אווירודינמית נמוכה, תואם לתותח אלקטרומגנטי, כמו גם מערכות תותחים קיימות 127 מ"מ ו 155 מ"מ.
השלב הראשוני של חוזה ה- HVP הושלם באמצע 2014; מטרתם הייתה לפתח תכנית עיצוב ופיתוח רעיונית להדגמת טיסה בשליטה מלאה.הפיתוח יבוצע על ידי BAE מערכות בשיתוף עם מערכות תעופה וחלל UTC ו- CAES.
עלות טיל HVP במשקל 10.4 ק"ג לתותח אלקטרומגנטי מוערכת בכ -25 אלף דולר ליחידה; לדברי אדמירל קלנדר, "הטיל עולה כ -1/100 מעלות מערכת הטילים הקיימת".
באפריל 2014 אישר חיל הים את תוכניותיו להפגין את אקדח הרכבת על סיפון ספינתו המהירה Millinocket בשנת 2016.
לדברי האדמירל האחורי בראיינט פולר, המהנדס הראשי של פיקוד מערכות חיל הים של NAVSEA, ההפגנה בים תכלול אקדח מסילה של 20 מגה -ש ח (שלב 1 INP יבוצע בין אבות טיפוס שיוצרו על ידי BAE Systems ו- General Atomics)..
"במרכז הנשק הימי בדאלגרן ירינו מאות פגזים ממתקן חופי", אמר. "הטכנולוגיה מספיק בוגרת ברמה הזו, אז אנחנו רוצים להוציא אותה לים, להעלות אותה על ספינה, לערוך בדיקות מן המניין, לירות במספר פגזים וללמוד אותה מהניסיון שנצבר".
"מכיוון שאקדח הרכבת לא ישולב עם ספינת Millinocket להפגנה ב -2016, ספינה זו לא תעבור שינוי מורחב כדי לספק יכולות אלה", אמר האדמירל האחורי פולר.
כל אקדח הרכבת האלקטרומגנטית מורכב מחמישה חלקים: מאיץ, מערכת אחסון ואחסון אנרגיה, מעצב דופק, קליע במהירות גבוהה ותושבת אקדח סיבובית.
לצורך ההפגנה, תותח האקדח והגברה יותקנו על סיפון הטיסה של ספינת Millinocket, בעוד המגזין, מערכת טיפול בתחמושת ומערכת אחסון אנרגיה המורכבת ממספר סוללות גדולות ימוקמו מתחת לסיפון, ככל הנראה במכולות במטען תאים.
הצי האמריקאי מתכוון לחזור לים בשנת 2018 במטרה לירות פרצי אקדחים אלקטרומגנטיים מהספינה. ניתן לבצע אינטגרציה מלאה עם הספינה באותו 2018.
כחלק מפיתוח נפרד, מעבדת המחקר של הצי האמריקאי בתחילת 2014 בדקה אקדח מסילה חדש בקוטר קטן (קוטר סנטימטר אחד). הזריקה הראשונה נורתה ב -7 במרץ 2014. אקדח מסילה קטן זה פותח בתמיכת ONR, והוא מערכת ניסיונית המשתמשת בטכנולוגיית סוללות מתקדמת כדי לירות מספר שיגורים לדקה מפלטפורמה ניידת.
הצי האמריקאי מתכנן להציג את הפעולה של אקדח הרכבת בים במהלך ניסויים על Millinocket (JHSV 3) בשנת 2016.
