Проект 10030 «Форос» с лазерным комплексом «Аквилон»

Эксперименты по установке лазерного оружия на корабли в СССР проводились с 70-х годов XX века.

В 1976 году было утверждено техническое задание (ТЗ) на переоборудование десантного корабля проекта 770 СДК-20 в экспериментальное судно «Форос» (проект 10030) с лазерным комплексом «Аквилон». В 1984 году судно под обозначением ОС-90 «Форос» вступило в состав Черноморского флота СССР и на Феодосийском полигоне, впервые в истории советского ВМФ были проведены испытательные стрельбы из лазерной пушки «Аквилон». Стрельбы прошли успешно, низколетящая ракета была своевременно обнаружена и уничтожена лучом лазера.

В дальнейшем комплекс «Аквилон» был установлен на малый артиллерийский корабль, построенный по измененному проекту 12081. Мощность комплекса была уменьшена, его назначение – вывод из строя оптико-электронных средств и поражения органов зрения личного состава противодесантной обороны противника.

 

Малый артиллерийский корабль 12081 с лазерным комплексом «Аквилон»

Параллельно прорабатывался проект «Айдар» по созданию самой мощной в СССР корабельной лазерной установки. В 1978 году лесовоз «Восток-3» был переоборудован в носитель лазерного оружия – корабль «Диксон» (проект 05961). В качестве источника энергии для лазерной установка «Айдар» на корабле установили три реактивных двигателя от самолета Ту-154.

В ходе испытаний в 1980 году был дан лазерный залп по мишени, расположенной на расстоянии 4 километра. Мишень была поражена с первого раза, но при этом самого луча и видимых разрушений мишени никто из присутствующих не увидел. Попадание было зафиксировано тепловым датчиком, установленным на мишени, КПД луча составил 5%, предположительно значительную часть энергии луча поглотили испарения влаги с поверхности моря.

В США исследования, направленные на создание боевого лазерного оружия, также проводились с 70-х годов прошлого века, когда началась реализация программы ASMD (Anti-Ship Missile Defence – защита от противокорабельных ракет). Изначально работы велись по газодинамическим лазерам, однако затем акцент сместился на химические лазеры.

В 1973 компания TRW начала работы по экспериментальному демонстрационному образцу фтористо-дейтериевого лазера непрерывного действия NACL (Navy ARPA Chemical Laser), мощностью около 100 кВт. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) по комплексу NACL велись до 1976 года.

В 1977-м министерство обороны США открыло программу "Си Лайт", направленную на разработку высокоэнергетической лазерной установки, мощностью до 2 МВт. В результате была создана полигонная установка фтористо-дейтериевого химического лазера «MIRACL» (Mid-IniaRed Advanced Chemical Laser), работающая в непрерывном режиме генерации излучения, при максимальной выходной мощности 2,2 МВт на длине волны 3,8 мкм, первые ее испытания были проведены в сентябре 1980 года.

В 1989 году в испытательном центре Уайт-Сэндз проводились эксперименты с использованием лазерного комплекса «MIRACL» по перехвату радиоуправляемых мишеней типа BQM-34, имитирующих полет противокорабельных ракет (ПКР) на дозвуковых скоростях. В дальнейшем осуществлялись перехваты сверхзвуковых (М=2) ракет "Вандал", имитирующих атаку ПКР на малых высотах. В ходе испытаний, проводимых с 1991 по 1993 годы, разработчики уточняли критерии поражения ракет различных классов, а также осуществляли практический перехват беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), имитировавших применение противником противокорабельных ракет.

 

Лазерный комплекс «MIRACL»

В конце 1990-х годов от применения химического лазера в качестве корабельного оружия отказались из-за необходимости хранения и использования токсичных компонент (скорее всего, ещё и из-за общей сложности работы и обслуживания оружия такого типа).

В дальнейшем ВМС США и других стран НАТО сосредоточились на лазерах, питание которых осуществляется электрической энергией.

В рамках программы SSL-TM компания Raytheon создан демонстрационный лазерный комплекс LaWS (Laser Weapon System) мощностью 33 кВт. На испытаниях в 2012 году комплексом LaWS, с борта эскадренного миноносца (ЭМ) «Дьюи» (типа «Arleigh Burke»), было поражено 12 мишеней BQM-I74A.

Комплекс LaWS является модульным, мощность набирается суммированием лучей твердотельных инфракрасных лазеров меньшей мощности. Лазеры расположены в едином массивном корпусе. С 2014 года лазерный комплекс LaWS установлен на военном корабле США USS Ponce (LPD-15) для оценки влияния реальных условий эксплуатации на работоспособность и эффективность орудия. К 2017 году мощность комплекса должна была быть увеличена до 100 кВт.

 

Лазерный комплекс LaWS

Демонстрация лазера LaWS

В настоящий момент несколько американских компаний, включая Northrop Grumman, Boeing и Locheed Martin, разрабатывают лазерные комплексы самообороны кораблей на базе твердотельных и волоконных лазеров. Для снижения рисков ВМС США параллельно реализует несколько программ, направленных на получение лазерного оружия. Из-за смены названий в рамках передачи проектов от одной компании-другой, или объединения проектов, могут быть пересечения по наименованиям.

Корпорация «Northrop Grumman» работает над модульным боевым лазером, получившим обозначение MLD (Maritime Laser Demonstration). Начальная мощность лазера 15 кВт, модульная конструкция позволяет получить суммарную мощность до 105 кВт. В перспективе выходная мощность установки может быть увеличена до 300-600 кВт.

Компания Boeing получила контракт суммой 29,5 млн. долларов на разработку системы управления лазерным лучом, которая могла бы обеспечить прецизионную точность наведения лазерного оружия кораблей ВМС США.

В 2019 году на программу SNLWS по установке твердотельного лазера мощностью от 60 кВт и выше на эсминцы УРО класса «Arleigh Burke» из бюджета выделено 190 млн. долларов. Предусматривается оснащение трёх эсминцев, ВМС ожидают первого эсминца, оснащенного лазерным оружием, в конце 2020 года.

Корпорация «Locheed Martin» получила контракт стоимостью 150 млн. долларов (с возможностью увеличения до 942,8 млн. долларов) на поставку ВМС США высокоэнергетической лазерного оружия HELIOS. Планы включают испытания на борту эсминцев типа "Арли Бёрк" в 2019-2020 годах (возможно это как раз в рамках программы SNLWS).

Также существует информация о программе установки 150 киловаттного лазерного оружия на УДК типа «Сан-Антонио» и программе лазерного оружия RHEL (Ruggedized High Energy Laser) мощностью от 150 кВт.

 

Появление экспериментального боевого лазера на борту эскадренного миноносца УРО типа «Arleigh Burke» предполагается в 2020 году

По данным американских СМИ, проект перспективного фрегата ВМФ США FFG(X) включает требование по установке боевого лазера мощностью 150 кВт (или резервирование места для установки), под управлением боевой системы COMBATSS-21.

 

Лазерный комплекс LaWS на проекте перспективного фрегата FFG (X) от Lockheed Martin

Кроме США, наибольший интерес к лазерам морского базирования проявляет бывшая «владычица морей» – Великобритания. Отсутствие лазерной промышленности не позволяет реализовать проект своими силами, в связи с чем, в 2016 году Министерство обороны Великобритании объявило тендер на разработку демонстратора технологий LDEW (Laser Directed Energy Weapon), в котором победила немецкая компания MBDA Deutschland. В 2017 году консорциум представил полноразмерный прототип лазера LDEW.

 

Прототип лазера LDEW

Ранее в 2016 году компания MBDA Deutschland представила лазерный комплекс «Laser effector», который может устанавливаться на наземных и морских носителях и предназначен для поражения БПЛА, ракет и минометных снарядов. Комплекс обеспечивает оборону в секторе 360 градусов, имеет минимальное время реакции и способен отражать удары, идущие с разных направлений. Компания сообщает, что ее лазер имеет огромный потенциал развития.

«В последнее время MBDA Deutschland вложила значительные средства из своего бюджета на создание лазерных технологий. Мы добились существенных результатов по сравнению с другими компаниями»,

— говорит руководитель компании по продажам и развитию бизнеса Питер Хейлмейер.

 

Корабельный лазерный комплекс «Laser effector» компании MBDA Deutschland

Немецкие компании идут вровень, а, возможно, и обгоняют компании США в гонке лазерных вооружений, и вполне способны первыми представить не только лазерные комплексы наземного, но и морского базирования.

Во Франции перспективный проект «Advansea» компании DCNS рассматривается с применением технологий полного электродвижения. Проект «Advansea» планируется оснастить генератором электричества мощностью 20 мегаватт, способным обеспечить потребности в том числе перспективного лазерного оружия.

 

Французский проект боевого корабля с лазерным вооружением «Advansea»

В России, по информации СМИ, лазерное вооружение может быть размещено на перспективном атомном эсминце «Лидер». С одной стороны, атомная энергетическая установка позволяет предположить о наличии достаточно мощности, для обеспечения электропитанием лазерного оружия, с другой стороны, данный проект находится на стадии эскизного проектирования, и говорить о чём-то конкретном явно преждевременно.

 

Концепт атомного эсминца «Лидер»

Отдельно необходимо выделить американский проект лазера на свободных электронах — Free Electron Laser (FEL), разрабатываемого в интересах ВМС США. Лазерной оружие данного типа обладает существенными отличиями, по сравнению с другими типами лазеров.

Излучение в лазере на свободных электронах генерируется моноэнергетическим пучком электронов, движущихся в периодической системе отклоняющих электрических или магнитных полей. Изменяя энергию электронного пучка, а также силу магнитного поля и расстояние между магнитами, можно в широких пределах менять частоту лазерного излучения, получая на выходе излучение в диапазоне от рентгеновского до микроволнового.

 

Принцип работы лазера на свободных электронах

Лазеры на свободных электронах отличаются большими габаритами, что затрудняет их размещение на малогабаритных носителях. В этом смысле крупные надводные корабли являются оптимальными носителями лазеров такого типа.

Разработкой лазера FEL для ВМС США занимается компания Boeing. Прототип лазера FEL мощностью 14 кВт был продемонстрирован в 2011 году. В настоящий момент состояние работ по данному лазеру неизвестно, планировалось постепенно наращивать мощность излучения вплоть до 1 МВт. Основной сложностью является создание инжектора электронов необходимой мощности.

Несмотря на то, что габариты лазера FEL будут превышать габариты лазеров сопоставимой мощности, основанных на других технологиях (твердотельные, волоконные), его возможности по изменению частоты излучения в широких пределах позволят выбирать длину волны, в соответствие с погодными условиями и типом поражаемой цели. Появление лазеров FEL достаточной мощности сложно ожидать в ближайшее время, скорее это произойдёт после 2030 года.

По сравнению с другими видами вооружённых сил размещение лазерного оружия на боевых кораблях имеет как свои плюсы, так и свои минусы.

На существующих кораблях мощность лазерного вооружения, которое может быть установлено входе модернизации, ограничена возможностями электрогенераторов. Новейшие и перспективные корабли разрабатываются на основе технологий электродвижения, что позволит обеспечить лазерное оружие электроэнергией в достаточном количестве.

На кораблях значительно больше места чем на наземных и воздушных носителях, соответственно отсутствуют проблемы с размещением крупногабаритного оборудования. Ну и наконец имеются возможности обеспечить эффективное охлаждение лазерного оборудования.

С другой стороны, корабли находятся в агрессивной среде – морская вода, солевой туман. Высокая влажность над поверхностью моря будет существенно снижать мощность лазерного излучения, при поражении целей над поверхностью воды, в связи с чем минимальную мощность лазерного оружия, пригодного для размещения на кораблях, можно оценить в 100 кВт.

Для кораблей не так критична необходимость поражения «дешёвых» целей, типа мин и неуправляемых ракет, такое оружие может представлять ограниченную угрозу только в местах базирования. Также нельзя рассматривать в качестве обоснования для размещения лазерного оружия угрозу, исходящую от маломерных судов, хотя в некоторых случаях они могут нанести серьёзный ущерб.

 

 

В результате атаки террористов на эсминец УРО «Коул» ВМС США, осуществлённой 12 октября 2000 года в порту Йемена с помощью моторного катера, 17 моряков погибли, десятки других были ранены, корабль получил значительные повреждения (кстати, Google выдаёт по запросу данного инцидента существенно меньше результатов, чем, например, Yandex)

Определённую угрозу для кораблей представляют малогабаритные БПЛА, и как средство разведки, и как средство поражения уязвимых точек корабля, например, РЛС. Поражение таких БПЛА ракетно-пушечным вооружением бывает затруднительно, и в этом случае наличие лазерного оборонительного вооружения на борту корабля полностью решит данную проблему.

Противокорабельные ракеты (ПКР), против которых может быть применено лазерное оружие, можно разбить на две подгруппы:
— низколетящие дозвуковые и сверхзвуковые ПКР;
— сверхзвуковые и гиперзвуковые ПКР, атакующие сверху, в том числе по аэробаллистической траектории.

В отношении низколетящих ПКР препятствием для лазерного оружия будет служить кривизна земной поверхности, ограничивающая дальность прямого выстрела, и насыщенность нижнего слоя атмосферы водяными парами, снижающая мощность луча.

Для увеличения зоны поражения рассматриваются варианты размещения излучающих элементов лазерного оружия на надстройке. Мощность лазера, пригодного для поражения современных низколетящих ПКР, скорее всего будет составлять от 300 кВт.

 

В концептуальном проекте боевого корабля будущего «Dreadnought 2050» размещение лазерного вооружения предполагается на борту БПЛА, снабжаемом электроэнергией по кабелю с корабля носителя

Зона поражения ПКР, атакующих по высотной траектории, будет ограничиваться только мощностью лазерного излучения и возможностями систем наведения.

Наиболее сложной целью будут гиперзвуковые ПКР, как из-за минимального времени нахождения в зоне поражения, так и из-за наличия штатной теплозащиты. Впрочем, теплозащита оптимизирована на нагрев корпуса ПКР во время полёта, и дополнительные киловатты пользу ракете явно не принесут.

Необходимость гарантированного поражения гиперзвуковых ПКР потребует размещения на борту корабля лазеров, мощностью свыше 1 МВт, оптимальным решением будет лазер на свободных электронах. Также лазерное оружие такой мощности может применяться против низкоорбитальных космических аппаратов.

Время от времени в изданиях на военную тематику, в том числе и на Военном обозрении, обсуждается информация о слабой защищённости ПКР с радиолокационной головкой самонаведения (РЛ ГСН), против радиоэлектронных помех и маскирующих завес, применяемых с борта корабля. Решением данной проблемы считается применение многоспектральной ГСН, включающей телевизионный и тепловизионный каналы. Наличие на борту корабля лазерного оружия, даже минимальной мощности порядка 100 кВт, может нивелировать преимущества ПКР с многоспектральной ГСН, за счёт постоянного или временного ослепления чувствительных матриц.

В США разрабатываются варианты акустических лазерных пушек, позволяющих воспроизводить интенсивные звуковые колебания на значительном удалении от источника излучения. Возможно, на основе этих технологий корабельные лазеры можно будет применять для создания акустических помех или ложных целей для сонаров и торпед противника.

Прототип акустической лазерной пушки

 

Таким образом, можно предположить, что появление лазерного оружия на боевых кораблях позволит повысить их устойчивость перед всеми типами средств нападения.

Основным препятствием, для размещения на кораблях лазерного оружия, является отсутствие необходимых электрических мощностей. В связи с этим, появление действительно эффективного лазерного оружия скорее всего начнётся только с вводом в строй перспективных кораблей с технологией полного электродвижения.

На модернизируемых кораблях может быть установлено ограниченное количество лазеров мощностью порядка 100-300 кВт.

На подводных лодках размещение лазерного оружия мощностью от 300 кВт с выводом излучения через оконечное устройство, размещённое на перископе, позволит подводной лодке с перископной глубины осуществлять поражение авиационных противолодочных средств противника – самолётов и вертолётов противолодочной обороны (ПЛО).

Дальнейший рост мощности лазеров, от 1 МВт и выше, позволит повреждать или полностью уничтожать низкоорбитальные космические аппараты, по внешнему целеуказанию. Преимущества размещения такого вооружения на подводных лодках: высокая скрытность и глобальная досягаемость носителя. Способность перемещаться в Мировом океане на неограниченную дальность позволит подводной лодке – носителю лазерного оружия выйти в точку, оптимальную для поражения космического спутника с учётом его траектории полёта. А скрытность затруднит предъявление претензий противником (ну, вышел космический аппарат из строя, как доказать, кто его сбил, если явно вооруженные силы в этом регионе не присутствовали).

В целом на начальном этапе военно-морской флот в меньшей степени ощутит преимущества от внедрения лазерного оружия по сравнению с другими видами вооружённых сил. Однако в дальнейшем, по мере непрекращающегося совершенствования противокорабельных ракет, лазерные комплексы станут неотъемлемой частью ПВО/ПРО надводных кораблей, а, возможно, и подводных лодок.

источник