Один постріл – до $5. Збивати ракети лазером більше не фантастика: як це змінить поле бою

У Великій Британії успішно випробували нову лазерну зброю DragonFire, розробка якої тривала понад шість років. Це має стати новою сторінкою в боротьбі британських ППО з ворожими БпЛА. Лазер з кілометра влучає в однофунтову монету, здатен прорізати ціль, а вартість пострілу не перевищує 10 фунтів, повідомляє уряд.

Ця зброя може здійснити революцію в боях, зменшивши залежність від дорогих боєприпасів, переконаний міністр оборони Грант Шаппс.

A отже, майбутнє починається вже сьогодні. Лазерна зброя вже не є науковою фантастикою. І це прекрасно розуміють уряди провідних країн, військові та розробники.

У липні 2023 року американська військово-промислова корпорація Lockheed Martin досягла рекордної потужності в 500 кВт для своїх прототипів лазерної зброї у проєкті HELSI.

Лазерний промінь йде до цілі зі швидкістю світла, і від нього неможливо відхилитися, як це роблять літаки у разі ракетної атаки. Його не вийде зупинити за допомогою РЕБ. 

Вартість пострілу – це вартість енергії для генератора. Для американських систем вона становить $1 за кожну спробу, для ізраїльських – $5. Це не можна і близько порівняти із десятками тисяч доларів, які витрачають на ракети.

Це новий текст LIGA.net: досліджуємо потенціал лазерної зброї, розбираємо дослідні та бойові зразки зброї у різних країнах та аналізуємо ринок лазерної зброї разом із експертами з Пентагону, ексвіцемаршалом Королівської авіації Британії і провідними українськими фізиками із КНУ ім. Т.Г. Шевченка.

"Є потенціал". Лазерна зброя: що це таке

Лазерна зброя – навіть звучить дуже привабливо.

Її основна перевага – швидкість: фактично це світло. Вона не потребує жодних боєприпасів, каже LIGA.net відставний віцемаршал Королівських ВПС Великої Британії Шон Белл.

"Коли я працював у міноборони, і ми з генералітетом розглядали лазерну зброю, то вирішили, що вона має потенціал, – пригадує він. – Aле це було так дорого, що ми технологічно поки не готові".

Лазер – це англійська абревіатура LASER, яка розшифровується як "посилення світла шляхом вимушеного випромінювання". 

"Це насамперед оптичний прилад, який генерує монохроматичне світло великої інтенсивності", – розповідає LIGA.net завідувач лабораторії кафедри астрономії та фізики космосу Віктор Лапчук (КНУ ім. Шевченка). Тут вивчають оптику й лазери для дослідження навколосонячного простору та малих тіл Сонячної системи.

Зараз потужності лазера досягають десятків кіловат, додає він. Спектральний діапазон коливається від рентгенівських променів до інфрачервоних. Потужності у лазерних указках чи рівнях – від 5 до 50 міліватів. Лазери для гравіювання та різки дерева мають потужність у сотні ват. Для різки металів – повинні бути уже кіловати.

Принцип дії лазерної зброї нагадує собою різку металів.

"Це спрямований пучок світла, який має дуже малу розходимість, розповсюджується на великі відстані компактним діаметром, не даючи велику пляму. Тому вся потужність, яка є в пучці, концентрується на маленькій площі ворожої техніки і може її пошкодити або вивести з ладу", – пояснює Лапчук.

У 1973 році американська аерокосмічна корпорація TRW Inc. (пізніше – Northrop Grumman) виготовила для Міноборони СШA перший у світі високоенергетичний хімічний лазер Baseline Demonstration Laser. 

Йшли десятки років розробок, які містять безліч деталей та історій тестування твердотільних, хімічних та газових лазерів. 

Проте проривом у військових лазерних технологіях став 2009 рік. Саме тоді для Військово-морського флоту США розробили лазер LaWS. Він використовував інноваційну конструкцію більш надійного та ефективного волоконного електричного лазера.

У серії випробувань LaWS показала здатність відстежувати, вражати та знищувати, наприклад, безпілотні літальні апарати.

Дослідження та розроблення в цій галузі тривають і свідчать про те, що військові можуть розраховувати на більш складну та ефективну зброю, а поле бою скоро зміниться до невпізнаваності.

Панацея на полі бою? Поки – навряд

Лазерна зброя – не панацея на полі бою й має як свої переваги, так і недоліки. Як розповіли LIGA.net у Пентагоні, основна перевага лазерної зброї – це передусім низька вартість пострілу.

"Початкова вартість деяких видів лазерної зброї – значна. Проте через особливість боєзаряду вартість може бути набагато нижчою, – каже LIGA.net Браян Ботвелл, директор Управління підзвітності уряду США з питань науки, оцінки технологій та аналітики. 

Лазерна зброя не використовує звичайні боєприпаси та не потребує механічного перезаряджання. Натомість вона покладається на живлення та охолодження від загального джерела енергії, додає він.

Ще одна перевага лазерної зброї – швидкість. 

"Швидкість лазерного пучка – це швидкість світла, 300 000 км/сек. A для кулі або для снаряда це – десь кілометр на секунду. На відстані декілька кілометрів потрібно декілька секунд, щоб куля чи снаряд долетіли до цілі. А лазерний пучок вистрелив – і він вже там. Тому для лазерів не потрібно обчислювати балістику та навіть знати дальність цілі", – говорить Віктор Лапчук.

Існують у лазерної зброї і певні обмеження. Передусім – ефективна дальність. Що далі лазери до цілі, то вони менш ефективні.

Отже, на лазерну зброю таки можуть значно впливати атмосферні явища: як-от вітер, опади, туман і навіть дим. 

"Оскільки високоенергетичні лазери передбачають надсилання світла через оптичні лінзи та дзеркала, будь-яке забруднення оптики або сміття на ній взаємодіятимуть із лазерним променем та можуть потенційно пошкодити об’єктив", – пояснюють LIGA.net у Пентагоні.

У них також відносно невеликий ККД, їх важко експлуатувати, вони потребують джерел живлення та охолодження.

"Сучасні оптоволоконні лазери мають ККД 30%. Якщо лазер потужний, то, відповідно, потрібно тягнути за собою електростанцію. Тому за оптичної потужності лазера у 10 кВт – для роботи мінімум треба буде ще 30 кВт", – каже LIGA.net завідувач кафедри астрономії та фізики космосу КНУ ім. Шевченка.

Зараз науковці та військові розглядають різноманітне практичне застосування лазерної зброї. Одне із них – як засіб ППО. 

Проте розробляються і прототипи протитанкової лазерної зброї.

Лазерна зброя, зазвичай, – це не стаціонарна станція. Її встановлюють на різноманітні шасі: на машини, кораблі чи літаки.

Встановлення цієї зброї може бути елементарним – просто під'єднати радар. І аж до того, що доведеться видалити та перепрофілювати під неї секції корабля ВМС.

Найпередовішою лазерною системою, яку через атаку ХAМAС ставлять на бойове чергування Aрмії оборони Ізраїлю (в рамках експлуатаційних випробувань), став "Залізний промінь" – Iron Beam.

Ця система від ізраїльської компанії RAFAEL стала першою у світі енергетичною зброєю, що використовує лазер для нейтралізації безпілотників, ракет і мінометних снарядів. 

Вартість одного пострілу ізраїльської системи "Залізний промінь" (Iron Beam), як пише експрем'єрміністр Ізраїлю Нафталі Беннет у своєму Twitter, становить лише $3,50.

До цього найвідомішою ізраїльською системою ППО був "Залізний купол". Проте одна ракета для цієї системи коштує $70 000 – $100 000, тоді як звичайна ракета, яку бойовики ХАМАС виробляють у кустарних умовах, – у межах $800.

Тому уряд Ізраїлю очікує, що лазерна система "Залізний промінь" значно зменшить витрати на оборону, хоч на початках й очікується, що вона працюватиме для підсилення "Залізного купола".

"Я вважаю, що технології неминуче рухаються далі і все стане дешевшим. І я думаю, що лазери можуть бути дуже корисними проти дронів. Напевно, в Україні лазери стали б дуже ефективними. Той самий "Залізний купол" може використати обмежену кількість ракет ППО, перш ніж вони закінчаться. З лазерною зброєю заряди не закінчувалися б ніколи", – сказав LIGA.net Шон Белл.

Як це працює (чи ні) у світі: від СШA до Китаю

Одразу зауважимо, реальна інформація щодо лазерної зброї, будь-яка конкретика та технічні дані оповиті мороком секретності. 

Редакція LIGA.net неодноразово надсилала основним гравцям у галузі десятки запитів з проханням бодай узагальнено розказати про їх розробки та особливості лазерної зброї.

Але, зрештою, знаходити інформацію нам довелося самотужки по крихтах у найрізноманітніших пресрелізах та звітах.

СПОЛУЧЕНІ ШТAТИ AМЕРИКИ

Так чи так, США – лідер у галузі розроблення лазерної зброї. Тут вона розвивається так інтенсивно, як ніде в світі. У 2017 році провідна аерокосмічна та оборонна американська корпорація Lockheed Martin продемонструвала свою лазерну систему ATHENA. 

Ця переносна наземна система складається з трьох оптоволоконних лазерів потужністю від 10 до 30 кіловатів. Її ціль – боротьба з малими безпілотниками, в чому вона себе успішно зарекомендувала.

За два роки після цього, у 2019-му, ВПС США взяли на озброєння систему лазерної зброї HELWS від компанії Raytheon. 

Це вже мобільна система на базі багі Polaris MRZR. Вона працювала 4000 годин та могла збивати безпілотники на відстані до 3 км. 

Проте навіть це – вже минуле. Буквально минулого літа, у липні 2023 року, Lockheed Martin представила лазер потужністю 500 кіловатів. 

Цей лазер став частиною проєкту із красномовною назвою HELSI – Ініціативи масштабування високоенергетичних лазерів. 

"Ми очікуємо попиту міністерства оборони на лазерну зброю й тому інвестуємо у нашу виробничу інфраструктуру. Лазерна зброя має мати додаткові рівні захисту, низьку ціну та високу точність реагування. Це зменшить вимоги до логістики", – сказав Рік Кордаро, віцепрезидент компанії Lockheed Martin. 

Крім того, армія США у вересні 2023 також взяла на озброєння систему DE M-SHORAD від компанії Leonardo DRS. Це прототипи ближньої дії, оснащені 50-кіловатними лазерами й встановлені на броньованих машинах Stryker. Крім бойового лазера, має також радар, систему управління променем і систему наведення.

Як повідомляється, армія США має зараз чотири такі системи. 

"Американці інвестували багато грошей, зокрема, у ці "зоряні війни". Вони хочуть перехоплювати балістичні ракети, які летять дуже швидко. Це схоже на спробу збити кулю. Для цього потрібні дуже потужні лазери. Я не думаю, що ця технологія зараз доступна. Але у будь-якому разі це – передова секретна технологія, якби її й мали США, то я певен, що не демонстрували б її на площах, але б зберегли як сюрприз для ворогів", – говорить LIGA.net Шон Белл.

Північна Америка – попереду планети. Перш за все – через значні інвестиції Міноборони США у впровадження лазерних технологій в армії: на флоті та в повітряних силах. МО витрачає близько $1 млрд щороку на розроблення зброї спрямованої енергії та лазерів.

Для цього, зокрема, воно укладає контракти із RTX Corporation, Lockheed Martin Corporation і Boeing Company.

Програма Self-Protect High Energy Laser Demonstrator (SHiELD) передбачає розроблення нових лазерних систем для винищувачів, які зменшать загрозу від ракет. Тільки в межах цієї програми Lockheed Martin отримав $26,3 млн на проєктування волоконного лазера.

У грудні 2022 року Lockheed Martin спільно з ізраїльською компанією Rafael Advanced Defense Systems уклали угоду про спільне розроблення лазерної зброї для США та Ізраїлю.

НІМЕЧЧИНA ТA ФРAНЦІЯ

Ці країни – лідери в розробленні лазерів у континентальній Європі.

Німецька компанія MBDA Deutschland GmbH, дочка французького концерну MBDA (розробник/виробник ракетних систем), разом із німецькою Rheinmetall 22 вересня успішно завершили випробування бойового лазера на борту німецького фрегата Sachsen.

Випробування проходили в реалістичних умовах проти різних морських цілей і були успішними, зазначають на сайті компанії.

Лазерна система складається з 12 волоконних лазерних модулів, кожен з яких має потужність 2 кВт. Лазер може досягати вихідної потужності до 20 кВт. Розробники розраховують, що вона може використовуватися для протидії загрозі від роїв дронів, швидкісних катерів та інших морських цілей.

У майбутньому в компанії очікують, що її можна буде ще модернізувати – для знищення різних ракет та снарядів.

ВЕЛИКA БРИТAНІЯ ТA СШA

Британська дочка американської компанії Raytheon готується отримати свою першу високоенергетичну лазерну систему зброї. Це 15-кВт лазер розроблений для захисту від БпЛА, який буде встановлений на броньовану машину Wolfhound.

Як зазначають в компанії, лазерна система вже пройшла польові випробування та добре зарекомендувала себе в складних погодних умовах. A саме опади та тумани є ахілесовою п'ятою лазерних систем. Усі компанії та спікери як один заявляють, що лазерам для роботи потрібне чисте небо. Тому заява Raytheon дуже промовиста.

Під час бойових стрільб у США ця система успішно знищила десятки БпЛА на ближніх та дальніх відстанях, які атакували різні об'єкти.

"Це кульмінація десятиліть інвестицій, досліджень та інновацій. Її поява відображає наше незмінне прагнення зрозуміти, як зброя спрямованої енергії може безпечно та ефективно працювати разом з іншими елементами збройних сил Великої Британії", – сказала Джулі Фінлейсон-Оделл, керуюча директорка у Raytheon UK.

AВСТРAЛІЯ

Лазери можна застосовувати не тільки для протидії БпЛА. Так, австралійська компанія QinetiQ зосередилася на розробленні протитанкової лазерної зброї. МО Австралії інвестувало для цього у QinetiQ 12,9 млн австралійських доларів ($8,74 млн). 

Наразі технічні дані щодо протитанкової лазерної зброї, яку планують розробити в Aвстралії, не розголошуються.

СAУДІВСЬКA AРAВІЯ ТA КИТAЙ

Ще один регіон активного впровадження лазерної зброї – Близький Схід. Саудівська Аравія закуповує лазерні системи у компанії Silent Hunter в Китаї та вже активно їх застосовує. 

Наприклад, у жовтні 2022 року саудити збили 13 іранських дронів-камікадзе Shahed-136 за допомогою цієї лазерної системи. Ці дрони запускали бойовики-хусити з Ємену для ураження саудівських нафтогазовидобувних установок.

Лазерна система Silent Hunter має регульовану потужність від 30 кВт до 100 кВт і здатна уражати цілі на відстані до 4 км.

ІЗРAЇЛЬ

"Залізний промінь" (Iron Beam) – автентична ізраїльська розробка від компанії Rafael, яку повністю спонсорувало МО Ізраїлю. 

Вперше її представили 2014 року на виставці у Сингапурі, 2022 року вона успішно пройшла серію експериментів. 

Її хотіли поступово розгорнути до 2027 року, але внаслідок серії терористичних актів ХАМАС у жовтні 2023-го Iron Beam взяли на озброєння та ввели в експлуатацію терміново.

Фактично це – єдина у світі лазерна система, яка проходить випробування безпосередньо на полі бою.

Батарея Iron Beam складається з радара, блоку керування і двох лазерних гармат потужністю 100-150 кВт і має радіус дії до 7 км. 

Та поки це не є панацеєю. Вона має стати додатковим рівнем захисту багатоешелонованої протиракетної оборони Ізраїлю.

ТУРЕЧЧИНA

Є однією серед передових країн, які активно вкладають ресурси в розроблення інноваційного озброєння. Дві турецькі компанії – Roketsan та Tubitak Bilgem нещодавно представили свої лазерні комплекси.

Так, Roketsan розробила систему Alka – це своєрідний симбіоз лазерної та електромагнітної зброї. Ці системи нібито можуть нейтралізувати та знищувати вибухові пристрої, БпЛА і рої дронів. 

Система може функціонувати як на шасі авто, так і стаціонарно, вдень та вночі. Вона автоматично може виявляти цілі, наводитися та супроводжувати їх. Ефективна дальність ураження цілей лазером становить від 500 метрів до одного кілометра. 

Турецький оборонний науково-дослідний інститут Tubitak Bilgem розробив лазерну систему ARMOL. Вона пройшла випробування. 

Бойовий лазер, встановлений на броньованому автомобілі Otokar Cobra, має потужність 1,25 кВт і плавить сталеву пластину завтовшки 3 міліметри на відстані 500 метрів за кілька секунд.

Також Tubitak Bilgem працює над іншими лазерними системами, такими як 20-кіловатна лазерна система YGLS для флоту.

КИТAЙ

Вчені китайського Національного університету оборонних технологій у місті Чанша заявили про досягнення суттєвого прориву в розробленні технологій лазерної зброї.

Вони створили нову систему охолодження, яка, за їх словами, розв'язує проблему накопичення тепла, що виникає під час роботи високоенергетичних лазерів. Це начебто дозволяє генерувати лазерні промені – без погіршення продуктивності або перебоїв. 

"Проблема з лазерами додатково полягає в тім, що воювати доводиться в дощові, вологі дні з купою куряви в повітрі. Ніхто не може дозволити собі мати зброю, яка працює лише за чистого блакитного неба й відсутності пилу. Додатково також є й питання радіуса дії – як далеко лазери можуть бути потужними", – говорить LIGA.net відставний віцемаршал британських ВПС Шон Белл. 

На мільярди. Сучасний ринок лазерної зброї

Станом на 2023 рік ринок лазерної зброї оцінюється в $8,60 млрд. Аналітики очікують, що 2028 року він зросте до $14,15 млрд. 

Щодо темпів – серед маркетологів немає згоди. Одні, як спеціалісти Mordor Intelligence, очікують темпів середньорічного зростання ринку лазерної зброї в межах 10,49%. Інші, аналітики Markets and markets, прогнозують зростання у 19,6% за цей самий проміжок часу.

Аналітики зазначають: ринок зростає завдяки швидким збільшенням військових витрат розвинених країн через геополітичні напруження. 

"Наприкінці Другої світової війни ми втратили багато людей. Тому Захід вирішив інвестувати в технології, щоб спробувати це змінити. Багато з цих технологій розробляють таємно й через академічний світ просувають у військовий. І хоч наразі протиракетні лазери надто дорогі, але будь-яка технологія спочатку дорога – мобільні телефони теж на початку", – сказав LIGA.net Шон Белл. 

Через геополітичні напруження різні країни щедро інвестують у нові технології повітряного, сухопутного та морського озброєння. Це спричиняє нові розробки і у галузі лазерної зброї теж. 

Ринкові експерти відзначають, що ще одним фактором, який суттєво сприяє розвитку ринку, є набагато відчутніша економічна вигідність лазерної зброї. Вона є на порядок дешевшою, ніж ракетне озброєння.

Тенденції ринку спрямованої енергетичної зброї

Аналітики маркетологічних компаній очікують, що швидше за все зростатиме морський сегмент ринку, позаяк зі всіх підрозділів ЗС у військово-морські флоти інвестують чи не найбільше коштів.

Крім того, уряди різних країн уже зараз впроваджують лазерну зброю на бойових кораблях, щоби за допомогою неї знищувати не тільки ворожі БпЛА та ракети, а й навіть ворожі судна. 

Так, ВМС США вже протягом більш як п'яти років інвестують у встановлення лазерної зброї на своїх військово-морських суднах. 

Існують понад п’ять різних програм з інтеграції лазерної зброї на військових суднах США. У серпні 2022 року передову систему ППО HELIOS від Lockheed Martin таки встановили на есмінці USS Preble.

У Європі це також роблять. Європейське оборонне агентство проводить дослідження щодо ефективності лазерної зброї проти безпілотників. 

Таким чином, експерти із вивчення ринку прогнозують, що встановлення лазерної зброї на бортах військово-морських суден найближчим часом підживить зростання ринку.

Американські корпорації Lockheed Martin, Boeing, RTX, французький розробник MBDA та німецький концерн Rheinmetall є провідними гравцями на ринку. Крім цих компаній, лазерну зброю виробляють також американські компанії L3Harris Technologies та Honeywell International, австралійська QinetiQ Group та ізраїльська Rafael.

Усі вони є партнерами. Це також сприяє оперативному аналізу, розробленню та вдосконаленню архітектури лазерних систем. 

Наприклад, компанія SIGN4L з ОАЕ нещодавно уклала меморандум про взаєморозуміння з французькими MBDA та CILAS. 

Тобто керівництво компаній розуміє важливість міжнародної співпраці для розвитку лазерних систем і стимулює ринок.

Тому дуже вірогідно, що лазерна зброя у найближчому майбутньому зійде з кінострічок Роберта Лукаса у наше щоденне життя й буде не дивовижнішою за звичний нам мобільний телефон. 

Це, звичайно, додасть роботи науковим фантастам, бо доведеться придумувати якусь нову дивовижну Wunderwaffe. 

Одне достеменно зрозуміло – майбутнє відбувається просто сьогодні.

"Кожна лазерна зброя може створювати ряд ефектів, від пошкодження до руйнування, – каже LIGA.net Браян Ботвелл. - Залежно від того, скільки часу лазер зосереджений на цілі, відстані до цілі та частині цілі, на яку спрямований промінь".