Politechnika Świętokrzyska w Kielcach

Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn

ZASTOSOWANIE LASERÓW W

UZBROJENIU

WCISŁO MICHAŁ ŻAK KRZYSZTOF

Grupa TLiP, IV rok

Rok akademicki2003/2004

PODZIAŁ WOJSKOWEGO SPRZĘTU OPTOELEKTRONICZNEGO

Wyróżnia się cztery główne grupy sprzętu:- pociski rakietowe naprowadzane metodamioptoelektronicznymi; -urządzenia obserwacyjne; -urządzenia laserowe; -sprzęt przeciwdziałania.

URZĄDZENIA LASEROWEMożna wyróżnia pięć podstawowych grup wojskowych urządzeń laserowych : dalmierze,wskaźniki celu, oświetlacze, urządzenia lokacji oraz symulatory (rys. 3).

Rys.3

Dalmierze laseroweDalmierze laserowe umożliwiają szybki precyzyjny pomiar odległości do celu, co znaczniezwiększa prawdopodobieństwo trafienia celu pierwszym strzałem. Metodą wyznaczaniaodległości do celu, powszechnie stosowaną w dalmierzach, jest pomiar różnicy czasupomiędzy momentem emisji impulsu laserowego przez nadajnik dalmierza a momentemrejestracji odbitego impulsu przez odbiornik.Schemat blokowy typowego dalmierza został przedstawiony na rys. 4.

Rys.4

Nadajnik dalmierza składa się z lasera oraz miniaturowej lunetki używanej doposzerzenia oraz zmniejszenia rozbieżności wiązki emitowanego promieniowania.Z kolei odbiornik składa się z układu optycznego, filtra, dwóch detektorów, wzmacniaczasygnałów na wyjściu detektorów, układu pomiaru odstępów czasu oraz wyświetlacza.Układ optyczny jest zastosowany w celu ograniczenia pola widzenia odbiornika doobserwowanego celu. Filtr optyczny pozwala stłumić promieniowanie docierające doukładu optycznego o innych długościach fali niż promieniowanie nadajnika.Do chwili obecnej wyprodukowano znaczną liczbę różnego typu dalmierzy laserowych,które znajdują się głównie w wyposażeniu sił lądowych (artyleria i wojska pancerne), alerównież są w wyposażeniu lotnictwa i marynarki. Dalmierze laserowe zwyklewykorzystywane były samodzielnie, ale coraz częściej współpracują one z urządzeniaminoktowizyjnymi czy termowizyjnymi (w połączeniu z tymi ostatnimi umożliwiają pomiarodległości w nocy i w trudnych warunkach atmosferycznych).

Maksymalna odległość, jaką mogą zmierzyćtypowe współczesne wojskowe dalmierze, zawierasię w przedziale 5 - 30 km. Niemniej jednak wydaje się, że dla zastosowań w wojskachlądowych oraz dla śmigłowców regułą są dalmierze o maksymalnej odległości pomiaruokoło 10 km. Dalmierze typowo oferują dokładność pomiaru odległości ±5 m. Są równieżoferowane dalmierze o znacznie wyższej dokładności pomiaru. Jednak w praktycewojskowej są one raczej rzadko stosowane. Należy bowiem pamiętać, że dalmierzelaserowe są montowane na środkach przenoszenia, których drgania powodująograniczenie dokładności pomiaru odległości do celu. Istnieje również drugi czynnikograniczający dokładność pomiaru rozbieżność wiązki. Jeżeli wiązka laserowa będzieszersza od wybranego obiektu, to dalmierz zmierzy średnią odległość do tego obiektu iwszystkich pozostałych obiektów, które znalazły się w zasięgu wiązki laserowej.Typowe dalmierze znajdujące się w wyposażeniu wojska pracują zwykle na długości fali1,06 mm (długość fali dla laserów YAG). Dalmierze laserowe emitujące promieniowanieo tej długości fali są jednak niebezpieczne dla wzroku ludzkiego, ponieważ soczewkaoczna stosunkowo dobrze transmituje promieniowanie w przedziale 0,45 - 1,4 mmi promieniowanie lasera o długości fali 1,06 mm może łatwo uszkodzić siatkówkę oka.Obecnie daje się zauważyć dążenie do zastąpienia dalmierzy laserowych emitującychpromieniowanie 1,06 mm dalmierzami emitującymi promieniowanie na długościach fali1,54 mm lub 10,6 mm, które określa się mianem dalmierzy bezpiecznych dla wzrokuludzkiego.

Klasyfikacja dalmierzy laserowych:

laserowy dalmierz artyleryjski - dalmierz laserowy stosowany w systemachkierowania ogniem artyleryjskim, a także do oceny rezultatów strzelania artyleryjskiego np.na poligonach. Z l. d. a. produkcji amerykańskiej bardziej znane są urządzenia oznaczanejako AN/GVS, stosowane do określenia odległości dla moździerzy, a także dalmierze typuKLFR, przeznaczone do oceny rezultatów strzelania. Dalmierze produkują również firmyangielskie, szwedzkie, norweskie i francuskie.

laserowy dalmierz czołgowy - służy do określenia odległości do celównaziemnych.

laserowy dalmierz lornetkowy - dalmierz laserowy o konstrukcji i sposobie

użytkowania zbliżony do lornetki; charakteryzuje się niewielka masą umożliwiającąniekiedy zamocowywanie na hełmie. L. d. l. służą do pomiaru odległości do 20 km zdokładnością ±5m.

laserowy dalmierz samolotowy - dalmierz służący do instalowania na obiekcielatającym, służy do pomiaru pułapu lotu do celów nawigacyjnych, a także do określeniarzeźby terenu. Ze względu na wąską wiązkę laserową daje rozróżnialność kątową orazłatwość wybrania właściwych obiektów naziemnych. Krótki impuls i krótki czas narastaniazapewnia wysoką dokładność pomiaru oraz rozróżnialność. Urządzenie może równieżsłużyć do określenia pułapu i szybkości lotu śmigłowca.

laserowy dalmierz - celownik - urządzenie laserowe do pomiaru odległości do obiektówpojawiających się w polu widzenia operatora oraz wskazywania celów

Wskaźniki celuWskaźniki celu są to lasery wykorzystywane do wskazania celu pociskom rakietowymnaprowadzanym na odbitą wiązkę promieniowania laserowego. Wskaźniki laserowe mogąbyć integralną częścią stacji kontrolnej pocisku rakietowego znajdującego się nasamolocie (w warunkach krajowych przykładem tego jest stacja laserowaKłon , wykorzystywana do wskazywania celu pociskom rakietowym H-25Ł i H-29Ł)lub też mogą być w pełni mobilne i wykorzystywane przez pojedynczego żołnierza.

Rys.5

OświetlaczeOświetlacze to urządzenia laserowe wykorzystywane do podniesienia poziomu luminancjiobserwowanej scenerii. Wyróżnia się dwie podstawowe grupy oświetlaczy celu:pracy ciągłej oraz impulsowe. Oświetlacze pracy ciągłej są wykorzystywanegłównie do poprawienia zasięgów widzenia przyrządów noktowizyjnych. Możnaprzyrównać te urządzenia do latarki o bardzo małej rozbieżności wiązki emitowanegopromieniowania. Niewielka rozbieżność wiązki powoduje znaczne ograniczenie możliwościwykrycia użycia tych laserowych oświetlaczy w stosunku do klasycznych oświetlaczy (nalampach żarowych). Oświetlacze impulsowe są zwykle wykorzystywanedo poprawienia zasięgów widzenia kamer nocnego poziomu oświetlenia LLLTV.Zastosowanie oświetlenia scenerii jedynie w wybranych momentach czasu pozwala nadalsze ograniczenie demaskującego charakteru tych oświetlaczy.

Urządzenia lokacjiLaserowe urządzenia lokacji (ladars) to laserowe odpowiedniki stacji radiolokacyjnych,służące do ustalenia odległości, położenia kątowego celu i szybkości przemieszczaniasię celu. Do pomiarów odległości i położenia wykorzystywany jest dalmierz laserowyzintegrowany w układem precyzyjnego obrotu w azymucie i w elewacji. Szybkośćprzemieszczania się celu mierzona jest, podobnie jak w radiolokacji, z wykorzystaniemefektu Dopplera, to znaczy z wykorzystaniem zależności częstotliwości odbitegopromieniowania od szybkości przemieszczania celu. Jako zalety laserowych urządzeńlokacji, w stosunku do stacji radiolokacyjnych, wymienia się mniejsze wymiary i mniejsząmasę, większą odporność na zakłócenia oraz mniejsze prawdopodobieństwo wykryciaurządzenia ze względu na silnie kierunkowy charakter emisji wiązki. Wadą tych urządzeńzaś są znacznie mniejsze zasięgi wykrycia celu niż za pomocą stacji radiolokacyjnych orazsilna zależność tych zasięgów od warunków atmosferycznych.

Symulatory laseroweSymulatory laserowe są to urządzenia symulujące realne warunki pola walki,umożliwiające prowadzenie szkoleń obsługi uzbrojenia bez użycia amunicji.Zasada działania typowego symulatora laserowego jest następująca. Celowniczy, np.działa czołgowego, wykonuje wszystkie typowe czynności, naprowadza celownik nacel i pociąga za spust. W tym momencie laser, zamontowany równolegle do działa,emituje impuls promieniowania. Jeżeli działo było wycelowane poprawnie, topromieniowanie lasera dociera do układów detekcji zamontowanych na celu, któreprzesyłają obsługującemu działo sygnał o trafieniu. Mogą być generowane równieżdodatkowe efekty, np. w postaci dymu pojawiającego się nad celem.Użycie nowoczesnego uzbrojenia do klasycznego szkolenia poligonowego wiąże sięz ogromnymi kosztami, zastosowanie symulatorów laserowych pozwala osiągnąć znaczneoszczędności finansowe. Jednocześnie stosowanie symulatorów laserowych znacznieupraszcza prowadzenie szkoleń. Z tych właśnie względów liczba symulatorów laserowychwchodzących do uzbrojenia nowoczesnych armii szybko wzrasta.

System LANTIRNSystem do nocnej nawigacji i namierzania celu w podczerwieni w locie na małej

wysokości LANTIRN firmy Lockhed Martin składa się z dwóch cylindrycznych zasobnikówumieszczonych na szerokich wysięgnikach pod przednią częścią kadłuba F-15E orazniektórych F-16. Zasobnik nawigacyjny AAQ-13 waży 430 funtów (195 kg), a zasobniknaprowadzania na cel AAQ-14 540 funtów (245 kg), jednakże oba byłyby bezużytecznebez oprogramowania integrującego te urządzenia z układami sterowania i uzbrojeniasamolotu. LANTIRN wykorzystuje szereg elektrooptycznych i komputerowych technologii,aby załodze myśliwca uderzeniowego zamienić noc na dzień. Kompletny systemLANTIRN zwiększa koszt samolotu o około 4 miliony dolarów; nie jest to wysoka cena,biorąc pod uwagę uzyskane możliwości.

Zasobnik nawigacyjny AAQ-13 zawiera radar antykolizyjny pracujący w paśmie KUoraz termowizor FLIR, który zamienia ciepło emitowane przez obiekty w widzialny obraz.Dzięki aparaturze umieszczonej w zasobniku powstaje obraz wideo obserwowanejprzestrzeni o szerokości kątowej od 21 do 28 stopni oraz symbole ukazywane nawyświetlaczu HUD. Obraz jest ziarnisty, ale wrażenie głębi jest wystarczające, by możliwe było latanie w całkowitych ciemnościach lub w dymie pola bitwy. Deszcz, mgła lub śniegobniżają jednak efektywność systemu, gdyż aerozole i para wodna tłumią energiępodczerwoną. Będący częścią AAQ-13, radar można bezpośrednio połączyć zautomatycznym pilotem samolotu w sposób, dzięki któremu jest on w stanieautomatycznie utrzymać zadaną wysokość nawet zaledwie 100 stóp (30,5m), lecąc niemalkażdym rodzajem terenu. Przy ręcznym trybie pracy wyświetla on na ekranie HUD okienkowskazujące drogę przed samolotem w taki sposób, aby bezpiecznie omijać przeszkody,pilot musi jedynie utrzymać oś samolotu wewnątrz tego okienka. Możliwe jest nawetbezpieczne lądowanie samolotu bez pasa startowego, linie namalowane na jegopowierzchni są bowiem widoczne w podczerwieni. Wystarczy proste użycie przełącznikaHOTAS na drążku sterowniczym, aby pilot mógł zobaczyć, co dzieje się na lewo, prawo, ugóry lub na dole zarówno przy locie poziomym jak i przy zakręcie, w przechyle Innyprzełącznik wybiera „ciepło czarne” (ciepłe miejsca przedstawione są kolorem czarnym)lub „ciepło białe”, pozwalając pilotowi wybrać, które ustawienie dostarcza pilotowinajlepszego kontrastu obrazu.

Zasobnik naprowadzania na cel AAQ-14 zawiera kolejny termowizor umieszczonyw wieżyczce obracającej się na dwóch osiach, z możliwością wyboru szerokiego lubwąskiego pola widzenia, oraz laserową stację pomiaru odległości i podświetlania celu.Termowizor zasobnika naprowadzania na cel wyświetla przekazywany obraz na małymekranie telewizyjnym w kabinie, można go kierować niezależnie od termowizora zasobnika nawigacyjnego i wykorzystać do rozpoznania celu lub ukształtowania terenu zestosunkowo dużych odległości. Można wtedy używać lasera zamontowanego w zasobnikui „oświetlić” cele dla bomb naprowadzających laserowo, których przykładem mogą byćbomby Paveway. Pozwala on również wziąć na cel ruchome obiekty i śledzić jeautomatycznie, jak również wskazywać obiekty naziemne, które mają zostać zaatakowaneprzez pociski rakietowe. Możliwe jest również wyznaczanie kolejnych celów, które mają sięstać obiektem następujących po sobie ataków podczas jednego nalotu. Laserwykorzystuje się również do określenia dokładnej odległości samolotu od terenowegoznaku orientacyjnego w celu zaktualizowania danych systemu pokładowej nawigacjibezwładnościowej, co jest konieczne, by możliwe stało się użycie jakiejkolwiek broni( zarówno pocisków kierowanych jak i niekierowanych) w warunkach ograniczonejwidoczności. Do potrzeb szkoleniowych moc lasera zasobnika naprowadzania na celustawiona jest na poziomie nieszkodliwym dla oczu, co sugeruje, że pełna moc laseraAAQ-14 mogłaby oślepić piechotę. Choć LANTIRN został zaprojektowany donaprowadzania na cel uzbrojenia klasy powietrze-ziemia, system ten może być,oczywiście, wykorzystywany w walce powietrznej. Nowoczesne rosyjskie samoloty taki jak

MiG-29 i Su-27 posiadają termonamierniki zamontowane w niewielkich półkolistychowiewkach z przodu kabiny, które umożliwiają rozpoznanie i naprowadzanie na cel bezwłączania radaru, co mogłoby zaalarmować potencjalny obiekt ataku. Zasobnik AAQ-14ma prawdopodobnie podobne właściwości, choć nie wiadomo, w jakim stopniuoprogramowanie, które wykorzystuje, zostało do tego dostosowane.Podczas „Pustynnej Burzy” 72 samoloty F-16 było wyposażonych w sprzęt LANTIRNprzez dodanie zasobnika nawigacyjnego AAQ-13. LANTIRN umożliwia bezpieczny lot namałej wysokości w nocy, nad pozbawionym cech charakterystycznych terenempustynnym, bez potrzeby stosowania pomocy urządzeń nawigacyjnych o dużej mocy,takich jak radar mapujący teren, które mogłyby zaalarmować czujniki nieprzyjaciela.Polowanie na SCUD-y podczas walk nad Zatoka Perską przy użyciu samolotówwyposażonych w system LANTIRN

Rys.6

Wojny gwiezdne

Sagę "Star Wars" szybko zaprzęgnięto do zimnowojennej propagandy. Politykomprzypadła do gustu filmowa frazeologia. Prezydent USA, Ronald Reagan, zaczął w swychwystąpieniach nazywać ZSRR "Imperium Zła", a amerykański program zbrojeniowy, tzw.Inicjatywa Obrony Strategicznej, został nazwany "Wojnami Gwiezdnymi". W styczniu 1984r. Reagan podpisał dyrektywę bezpieczeństwa narodowego nr 119, na mocy której narealizację inicjatywy w ciągu 5 lat przeznaczono kwotę 25 mld dolarów.Początkowo system miał chronić USA przed zmasowanym radzieckim atakiemnuklearnym, jednak w 1991 r. kolejny prezydent George Bush zmienił jego formułę. Odtądsystem miał zapewnić także obronę przed ograniczonym atakiem rakietowym (programGPALS - Global Protection Against Limited Strikes). W 1985 r. utworzono DowództwoKosmiczne USA i przeprowadzono udaną próbę zniszczenia satelity w przestrzeni

kosmicznej za pomocą rakiety antysatelitarnej. Później wykonywano próby z broniąlaserową i rakietami ASAT. Rozmieszczenie pierwszych elementów systemu planowanona lata 1994-1995. Ostatecznie Amerykanie zrezygnowali z projektu w 1993 r. Wydawałosię wtedy, że po upadku ZSRR nikt im nie będzie w stanie zagrozić. W następnych latach inicjatywa odżyła w zmodyfikowanej formie Narodowej ObronyAntyrakietowej (NMD), opierającej się na wykorzystaniu satelitów zwiadowczych i dowodzenia oraz rakiet bazujących na lądzie (oraz obecnie na okrętach).Częścią reaganowskich "Wojen Gwiezdnych" miała być broń laserowa. Wpadła ona w okorównież twórcom kosmicznej sagi. Na każdym widzu filmów Lucasa wielkie wrażeniewywarły czerwone promienie z dział laserowych, dziesiątkujące zarówno szturmowceImperium, jak i rebeliantów. Jeśli jednak wierzyć w nie potwierdzone informacje, bronilaserowej użyto bojowo znacznie wcześniej niż na ekranie. Już pod koniec lat 60.ubiegłego wieku wykorzystała ją armia byłego ZSRR w konflikcie granicznym z Chinami.Jak wiadomo, efektami działania laserów mogą być oślepienie i poparzenie termiczne.Jednak lasery mają większe możliwości. Wiązką promieni o odpowiednio dużej mocymożna zestrzelić (spalić) satelitę krążącego po orbicie (wspomniany projekt "WojenGwiezdnych"). Niszczyć można również statki powietrzne, lecz koszt takiego laseraogranicza jego cele do satelitów i pocisków. Amerykanie budują już prototyp latającegolasera ABL, na platformie Boeinga 747.Światło lasera wykorzystywane jest również przy celowaniu (celowniki laserowe) oraznaprowadzaniu pocisków na cel. Specjalne urządzenia wytwarzają wiązkę promieniniewidoczną gołym okiem. Jeżeli taką wiązkę skierujemy na obiekt, wystrzelony pocisk(nie musi być odpalany z tego samego miejsca; ważne, by nadleciał z odpowiedniejstrony) skieruje się w miejsce wskazane przez laser. Takie urządzenia znajdują się warsenałach wielu armii, także polskiej (choć u nas są stosunkowo nieliczne).

Zastosowanie laserów w telekomunikacji wojskowej

Wielka ilość informacji wpływającej do sztabów różnych szczebli, konieczność ich analizy,opracowanie i wypracowanie optymalnych decyzji oraz przekazywania ich do niższychszczebli dowodzenia, wszystko to wymaga wysoce szybkich systemówtelekomunikacyjnych. Teraz już nie tylko chodzi o to, aby przekazać głosem decyzjedowódcy ale przekazywać trzeba całe sytuacje naniesione na mapy . Wskazuje to napotrzebę włączenia do tego celu systemów opartych na promieniowaniu laserowym.Zasięgi przekazywania informacji rozciąga się tysięcy kilometrów (przy przekazywaniudanych od satelity do satelity) do zasięgów bardzo małych , zabezpieczających łącznośćna polu bitwy na odległości do kilkuset metrów. Wszystkie rodzaje laserów usiłuje się wykorzystać do tego celu, zgodnie z ichszczególnymi właściwościami. Lasery półprzewodnikowe najdogodniej jest wykorzystywaćw systemach wojskowych, w których wymagany jest mały ciężar i wymiary , niska cena iniezbyt duży zasięg łączności. W systemach tych ze znaczną siłą występuje problemwspółosiowości układów nadawczych –odbiorczych. W urządzeniach stacjonarnych niema z tym trudności, kłopoty zaczynają się gdy trzyma się urządzenie w ręku. Z tegowzględu wiązka promieniowania powinna mieć dużą rozbieżność , a układ odbiorczy- dużepole widzenia, ale wtedy znacznie spada zasięg tego urządzenia i wzrasta możliwośćpodsłuchu. Wyjściem z tej sytuacji jest zastosowanie dodatkowego stabilizowanegozespołu celowniczego.Lasery pracujące z samosynchronizacją modów, generujące impulsy o pikosekundachczasach trwania, mogą być stosowane do przesyłania informacji w kodzie binarnym, przywykorzystaniu modulacji impulsowo-kodowej (PCM). Polega to na wytłumieniu (wycinaniu)

impulsów z ich ciągu za pośrednictwem komórki Pocklesa. Możliwe jest tu wykorzystaniezarówno laserów na granacie itrowoaluminiowym, jak i na argonie. Można równieżwykorzystywać lasery barwnikowe w ten sposób, że zespół tych laserów nastrojonych naróżne długości fal pobudzony będzie odpowiednio podzielonym promieniowaniem laseraargonowego. Promieniowanie to przed skupieniem na materiale czynnym lasera barwnikowego może być modulowane. Można w ten sposób uruchamiać kilka lubkilkanaście kanałów łączności. Uważa się że sposoby te pozwalają na uzyskanieszybkości przekazywania informacji wynoszącej 109 bitów na sekundę.Łącze telefoniczne na laserze półprzewodnikowym Lasery półprzewodnikowe ze względu na małe wymiary i małe zasilanie oraz prostysposób modulacji znalazły szerokie zastosowanie również i w łączach telefonicznych namałe odległości. Mogą one być wykorzystywane do porozumiewania się żołnierzywidzących się wzajemnie na odległościach do kilku kilometrów. Ze względu na ciasnotęradiową w eterze i skuteczne sposoby zakłócania a także często ze względu na potrzebęzachowania ciszy radiowej-laserowe łącza telefoniczne bliskiego zasięgu mogą być wielceużyteczne na współczesnym polu walki. Urządzenie to może być zamontowane na hełmieżołnierza i zawierać ruchomy wizjer.

The Mobile Tactical High Energy Laser

Dzisiejsze lasery są wielkie, mało skuteczne i drogie. Opracowany przez US Army i IzraelTHEL - Tactical High Energy Laser - zajmuje dwa budynki. Airborne Balistic Laser - YAL-1- mieści się w Boeingu 747. Dodatkowo na razie obydwa te urządzenia to laserychemiczne, wykorzystujące do emisji spójnej wiązki światła wysokoenergetyczne reakcjechemiczne środków, które trudno nazwać przyjaznymi dla środowiska, np. związkówfluoru. Wprawdzie jeden strzał z YAL-a zainstalowanego na ABL kosztuje zaledwie 50dolarów, ale korzystanie z chemicznych reagentów ogranicza znacząco liczbę strzałów,które laser może oddać. Mimo to postęp w dziedzinie laserów bojowych jest znaczący. Wczasie prób THEL zestrzelił w sumie kilkadziesiąt pocisków z katiuszy ani razu niechybiając. Celność 100 proc. dla systemu w fazie prób to jest coś, czym nie może sięposzczycić żaden system oparty o fizyczne (materialne) pociski.Tymczasem w laboratoriach powstają konstrukcje, które zmienią radykalnie pole walki XXIw. Lasery na wolnych elektronach (FEL - free electron laser) mają wydajność powyżej 90proc, co oznacza, że ponad 90 proc. energii dostarczonej do lasera jest wyemitowana wwiązce. Wadą FEL-ów jest ich duży rozmiar; konieczne jest zastosowanie systemuakceleracji i deceleracji wiązki elektronowej. Dlatego takie instalacje będą montowanewyłącznie na dedykowanych pojazdach bojowych, czy to latających (następcach ABL) czyteż naziemnych (ruchomych, pochodnych THEL-a). Lasery półprzewodnikowe Nd:YAG (kryształy itrowo-glinowe domieszkowane neodymem)mogą mieć wydajność do 30 proc., ale są małe, lekkie i wstrząsoodporne. Jeżelikiedykolwiek laser zejdzie do roli broni osobistej, to będzie właśnie w wersjipółprzewodnikowej. Lasery Nd:YAG lub podobne będą też stosowane we wszelkiego typuprzenośnych urządzeniach laserowych w rodzaju dalmierzy, laserowych lokalizatorówoptyki czy lidarowych skanerów.YAL-1 na pokładzie ABL wykorzystuje lustro o średnicy 1 metra, ale im większa średnica,tym większy zasięg lasera. Lustra są lepsze od soczewek również z tego powodu, żeistnieją dielektryczne lustra, które są w stanie odbić 100 proc. energii wiązki (płacą za tobardzo wąskim przedziałem długości fali, dla których są skuteczne, zatem nie można ichzastosować do obrony przed promieniem lasera). A nawet przy zastosowaniu innychrodzajów luster, nie odbijających 100 proc. energii wiązki, chłodzenie optyki skupiającej w

formie lustra jest znacznie prostsze niż chłodzenie soczewek. Śnieg i deszcz to główni wrogowie lasera. Oczywiście, problemem jest sama atmosfera,pochłaniająca i rozpraszająca energię lasera. Ale stanowiące największy problem"thermal blooming", czyli rozpraszanie energii wiązki przez powietrze rozgrzane przezsamą wiązkę, dotyczy głównie laserów o promieniu ciągłym, takich jak THEL czy ABL.Przyszłość stanowią lasery impulsowe, rażące cel serią ultrakrótkich impulsów (np.femtosekundowych). Każdy taki impuls powoduje wybuchowe odparowanie niewielkiejilości materiału w trafionym miejscu - a po ułamku sekundy w to samo miejsce trafiakolejny impuls. Efekt jest taki, jakby ktoś odpalił w punkcie trafienia serię malutkichładunków wybuchowych. O ile jednak znaczącą część skutków pochłanianiaatmosferycznego można zniwelować przez użycie laserów impulsowych, o tyle unoszącesię w powietrzu płyny i ciała stałe - czyli właśnie śnieg, deszcz czy kurz - będą znaczącoskracać efektywny zasięg broni. To nie problem dla ABL unoszącego się ponadpowierzchnią chmur lub SBL (Space Born Laser) wiszącego na orbicie Ziemi,przeznaczonych do zestrzeliwania rakiet balistycznych, ale dla lasera zamontowanego napodwoziu transportera opancerzonego lub na atomowym lotniskowcu.

Koniec lotnictwa?Skuteczna broń laserowa będzie dla pilotów myśliwców równie przykrą niespodzianką, cokarabiny maszynowe dla kawalerii. Promieniom lasera nie wywinie się nawet bezzałogowyaparat bojowy UCAV, wyciągający 20 G w ciasnym zakręcie.Zauważmy, iż żaden system stealth nie powoduje, że pojazd bojowy staje się niewidoczny.Systemy lokalizujące oparte o promień lasera - lidary - oraz kilkumetrowej średnicyteleskopy pozwalają na zneutralizowanie stosowanej przez wroga technologii obniżonejwykrywalności. W starciu wielkiego, powolnego Boeinga z dywizjonem F-14 wygra...Boeing, oczywiście przenosząc pokładowy laser, z którego można wystrzelić odpowiedniąilość razy. Wprawdzie zasięg lasera ograniczony jest krzywizną Ziemi do linii horyzontu,ale dla pojazdu latającego przebywającego na dużej wysokości horyzont znajduje sięznacznie dalej niż dla osoby idącej po powierzchni ziemi. Ostrzeliwanie takiej laserowej kanonierki rakietami dalekiego zasięgu (na przykładPhoenixów, skoro już używamy jako przykładu F-14) nie rozwiąże problemu. Pokładowylaser zestrzeli je, zanim do niego dolecą.W takich warunkach wysoko latające pojazdy bojowe skazane są na wymarcie. A wtedylotnictwo zostanie skazane na rolę, której od dawna nie lubi - latanie powolnymi, ciężkoopancerzonymi samolotami i śmigłowcami na małej wysokości, najlepiej pod osłonąchmur, i zapewnianie wsparcia bojowego czołgom i piechocie. Wizja ta jest z pewnościąmało atrakcyjna dla myśliwców - tak samo jak wizja przesiadki z koni na pojazdy pancernedla kawalerzystów. Prawa fizyki są jednak nieugięte. Zaś Pentagon wydaje naopracowanie laserów nadających się do zastosowania bojowego dość duże sumypieniędzy. Ich debiut na polu walki jest więc tylko kwestią czasu.

Rys 7. Schemat działania laserowego działa

Rys.8 Tactical High Energy Laser

Rys.9 Tactical High Energy Laser (THEL)

Nad poligonem White Sands w Nowym Meksyku (12.2002) dokonano pierwszegoprzechwycenia i zestrzelenia laserem pocisku lecącego z prędkością naddźwiękową.Naświetlenie trwało kilka sekund, po czym cel został rozerwany na części. Obserwatorzy,wśród których przeważali wysocy oficerowie amerykańskiej armii, byli bardzo zadowoleni.Mówi się nawet o tworzeniu „nowej historii“, bo odkąd przez siedmioma wiekami nawyposażeniu wojska znalazła się broń palna i artyleria taktyka obrony polegała naschodzeniu z linii ognia, ucieczce, ukrywaniu się przed nadlatującymi pociskami,budowaniu umocnień i bunkrów. Wkrótce wszystko to może się okazać niewystarczające.Laser będzie zdolny przepalić każdy pancerz i zniszczyć pocisk w trakcie lotu.

Pierwsze udane zestrzelenie ma na koncie "Tactical High Energy Laser" (THEL) –pierwsza broń z planowanego całego arsenału, który amerykańska armia chce mieć jużniedługo na swoim wyposażeniu. Minister Obrony Donald Rumsfeld przyznał temuprogramowi najwyższy priorytet. W ostatnich latach wiele miliardów dolarów wydano nabadania i rozwój. Teraz Rumsfeld chce widzieć efekty.

Na najdroższą z broni laserowych – Airborne Laser (ABL) – wydano już 3,7 mld dolarów.Laser ten, zainstalowany na samolocie, ma być zdolny zniszczyć wycelowane weń rakiety.Zamiast pocisków rakiety będą palone z odległości setek kilometrów przez krótkie impulsyenergii o wartości wystarczającej do zaopatrzenia w prąd niewielkiego miasta. Jeszcze wtym dziesięcioleciu amerykańskie lotnictwo chce dysponować flotą 7 samolotówwyposażonych w ABL, które będą w stanie dotrzeć do każdego miejsca potencjalnegokonfliktu na Ziemi w ciągu 24 godzin i wziąć na cel rakiety balistyczne we wczesnej fazielotu. Choć sam laser już działa, to jak dotąd Boeing, Lockheed Martin i TRW wciąż próbująpomieścić wszystkie podzespoły w rufie Jumbo-Jeta. Są to dużych rozmiarów zbiorniki,pompy, układy chłodzenia i elementy adaptywnej optyki, które łącznie ważą 82 tony.

Zamieszczam również deane dotyczące systemu(prototypu) SBL pochodzą z bardzopewnego źródła:

• Laser type : chemical laser similar to ABL (except it uses deuterium-fluoride instead ofoxygen-iodine). SBL is more efficient than the ground based version because the rapidadiabatic expansion take place into the vacuum of space.

• Laser fuel capacity : 200 to 500 seconds total lasing time

• Wavelength : 2.7 µm

• Laser power : 5-10 MW

• Orbit height : 800-1,300 km

• Orbit inclination : 40°

• Coverage per satellite : about a tenth of the earth's surface

• Range : 4,000 km (up to 12,000 km)

• Spot size : 0.3 to 1.0 meter at focus

• Atmopheric penetration: down to 3,000 meters (limited by IR absorption of H2O vapor)

• Shot duration : 10 seconds

• Time to switch between targets : 1 second

• Satellite weight : 35,000 kg, (three times the weight of the Hubble Space Telescope)

• Configuration or deployment scheme

20 satellite configuration (ideal) 10 satellites and an equal number of orbiting mirrors that would bounce laser beams to their

targets Two ground-based lasers and array of orbiting mirrors 30 meters in diameter (difficult to fit

into launch vehicles).

• Mirror

Uses a modified mirror developed by NASA for its Next Generation Space Telescope. The 8 meter mirror is segmented so that it can be folded inside a launch vehicle and unfurled

in orbit like flower petals. The bigger the mirror, the less lasing power required, and the less laser fuel required. The highly reflective mirror coating eliminates the need for a heavy coolant system. (un-

cooled optics)

• Flight prototype: Space Based Laser Readiness Demonstrator (SBLRD) a half-scale SBL

Cost: $1.5 billion Schedule: by 2010 Weight: 17,500 kg Length: 20.12 m Diameter: 4.57 m Mirror Diameter: 4.0

Literatura:www.fas.org/spp/starwars/program/index.htmlwww.popularmechanics.com/www.polska-zbrojna.pl„Technika i eksploatacja” autorstwa Ppłk dr hab. Inż. Krzysztofa Chrzanowskiego zWojskowej Akademii Technicznej Instytutu Optoelektronikiwww.wiadomosci.tvp.pl