Budućnost je u laserima

”Klasični“ topovi još uvijek su dominantno rješenje na ratnim brodovima i tako će biti i u idućim desetljećima. No tehnološki najnaprednije tvrtke i ratne mornarice intenzivno rade na novim, revolucionarnim rješenjima  

Ilustracija laserskog sustava HELIOS (High Energy Laser with Integrated Optical-dazzler and Surveillance) tvrtke Lockheed Martin postavljenog na ratni brod (Ilustracija: Lockheed Martin)

Američka ratna mornarica donedavno je ulagala golema sredstva u razvoj nove vrste topničkog oružja za koje je smatrala da će im donijeti veliku prednost nad svim potencijalnim protivnicima. To je oružje bilo elektromagnetski top. ElectroMagnetic RailGun ili EMRG razvijan je za klasu razarača Zumwalt. No kako je gradnja tih brodova obustavljena već nakon prva tri, isplativost razvoja EMRG-a postala je upitna. Tim prije jer se trenutačno ne planira njihova ugradnja na neku drugu platformu. Mornarica je čak obustavila i proizvodnju streljiva za topove Advanced Gun System (AGS) koji su trebali biti ugrađeni na klasu Zumwalt. Kako je broj potrebnih granata pao zajedno sa smanjenjem broja brodova, njihova cijena narasla je na 800 000 do milijun dolara po komadu. Američka ratna mornarica ionako na raspolaganju ima velik broj krstarećih projektila kojima može uništavati ciljeve daleko u unutrašnjosti kopna. Stoga proizvodnja tako skupog streljiva za samo tri instalirana AGS topnička sustava nije isplativa.

Ista je sudbina zadesila i EMRG-e. Umjesto uobičajenog načina korištenja kemijske topničke propulzije (barut), takav se top oslanja na velike količine električne energije kojom se induciraju snažna magnetska polja, sposobna ubrzavati metalne predmete do brzina većih od 6000 km/h.

Cilj razvoja bio je dosegnuti razinu energije od 64 MJ pri opaljenju. To bi EMRG-u omogućilo ispaljivanje kinetičkih energetskih (KE) projektila mase 18,15 kg brzinom od sedam Macha. Krajnji bi rezultat bio domet veći od 200 nautičkih milja (više od 370 km). Zahvaljujući brzini, EMRG bi rabio isključivo metalna, prikladno oblikovana puna zrna, bez ikakvog eksplozivnog punjenja. Ona bi na cilj djelovala isključivo kinetičkom energijom, poput kugli onih starih, prvih topova. U krajnjem slučaju to bi pridonijelo znatno većoj sigurnosti broda jer bi bila otklonjena opasnost od eksplozija i požara u brodskim komorama za streljivo. Istodobno, dobio bi se dodatan prostor za smještaj projektila jer bi streljivo bez barutnog punjenja imalo dvostruko manje gabarite. Za usporedbu, na razaračima klase Arleigh Burke (DDG-51) u komori topa Mk 45 može se smjestiti 600 do 680 granata kalibra 127 mm, dok bi se u taj prostor moglo smjestiti gotovo četiri puta više (više od 2400) KE projektila.

Ciljana brzina paljbe EMRG-a projicirana je na 6 do 12 zrna u minuti, odnosno 360 do 720 projektila na sat. Prema energetskim kalkulacijama, kinetički energetski projektili za ispaljivanje iz elektromagnetskog topa trebali su biti najmanje dva do osam puta snažniji od današnjih specijaliziranih (u što su uključeni dugodometni projektili za napad na kopnene ciljeve) i konvencionalnih topničkih projektila.

Nema dovoljno energije

Međutim, najveći nedostatak svih elektromagnetskih topova jest potreba da se na brodu osiguraju velike količine električne energije. Osim klase Zumwalt, niti jedna druga klasa američkih ratnih brodova nema dostatnu proizvodnju električne energije da bi bila opremljena EMRG-om. Vjerojatno bi nova klasa krstarica DD(X), koje bi mogla nastati na osnovi projekta Zumwalt, mogla biti opremljene tom vrstom topova, no to je i dalje vrlo upitno (opširnije v. Nova američka krstarica, Hrvatski vojnik br. 569). Sukladno toj situaciji, američki časopis Popular Mechanics 27. je travnja prošle godine objavio tekst kojim se pozabavio problemom (naslov originala je The U.S. Navy’s Railgun Is Nearly Dead in the Water). Dakle, Ured za mornarička istraživanja započeo je razvoj EMRG-a još 2005. godine, da bi 2012. godine započela testiranja demonstratora tehnologija. Iako su bila obećavajuća, odustajanje od gradnje klase Zumwalt značilo je i odustajanje od daljnjeg razvoja EMRG-a. Ipak, tvrtke koje bi bile uključene u završni razvoj, a potom i u proizvodnju EMRG-a i pripadajućeg streljiva i dalje snažno lobiraju u Kongresu za uključivanje tog oružja u planove opremanje budućih krstarica. Među argumentima im je i pojava elektromagnetskog topa na kineskom desantnom brodu Haiyang Shan klase Type 072III. Prve fotografije na društvenim mrežama tog broda s elektromagnetskim topom u velikoj kupoli smještenoj na pramcu pojavile su se krajem 2018. godine. No sama činjenica da je elektromagnetski topnički sustav instaliran na brod ne dokazuje ništa. Niti da je top uporabljiv, a još manje da će biti ugrađivan na brodove kineske ratne mornarice.

Kako protiv ”tvrdih“ ciljeva?

Iako je američka ratna mornarica najvjerojatnije izgubila interes za nastavak razvoja EMRG-a, to ne znači da ne razvija nove topničke sustave. Trenutačno se vrlo velika sredstva ulažu u razvoj laserskih ”topova“. Iako su laseri bili omiljeno oružje u romanima i filmovima znanstvene fantastike prvi je izrađen tek relativno nedavno – 1960. godine konstruirao ga je američki fizičar Theodore Harold Maiman (1927. – 2007.). Teoretski ne odveć zahtjevna, izrada lasera pokazala se vrlo složenom. Najveći je problem osiguranje dostatno velikog izvora energije. Izrada lasera male snage, kao što su laserski daljinomjeri ili osvjetljivači ciljeva, odavno je uspješno usvojena. No izrada lasera dostatno velike snage, koji će moći uništavati ciljeve kao što su povratni moduli balističkih projektila ili protubrodski vođeni projektili pokazala se znatno složenija. Ipak, u zadnjih desetak godina i na tom je području napravljen velik napredak.

Najpoznatiji pokušaj uporabe lasera u obrani od balističkih projektila pokrenut je još krajem prošlog stoljeća. Utjelovio ga je YAL-1A Airborne Laser Testbed – modificirani avion Boeing 747-400F u koji je ugrađen veliki kemijski laser. Tako opremljen avion dobio je oznaku YAL-1A. Najprepoznatljiviji dio aviona bila je tureta s optičkim sustavom smještena u nosu, koja je služila za usmjeravanje laserske zrake prema cilju. Iako su testiranja pokazala da visokoenergetski laser ima dostatno energije da obori i interkontinentalni balistički projektil, cijeli je projekt prije otprilike deset godina proglašen neuspješnim.

Testiranje elektromagnetskog topa u siječnju 2017. godine. Kako je američka ratna mornarica odustala od njihove instalacije na razarače klase Zumwalt, budućnost je cijelog projekta upitna (Foto: John F. Williams/US Navy)

Neuspjeh nije zaustavio daljnji razvoj lasera za američke oružane snage. Program američke ratne mornarice koji je najdalje dospio je AN/SEQ-3 Laser Weapon System (XN-1 LaWS). Taj je laser razvila tvrtka Kratos Defense & Security Solutions unutar eksperimentalnog i razvojnog programa koji bi trebao uroditi laserima velike i vrlo velike snage namijenjenih ugradnji na velike brodove američke ratne mornarice. AN/SEQ-3 ima izlaznu snagu od 30 kW, što je dostatno za obaranje ciljeva kao što su male bespilotne letjelice, ili za uništavanje elektrooptičkih senzora na velikim bespilotnim letjelicama. No da bi se dosegnula uporabljivost protiv ”tvrdih“ ciljeva kao što su protubrodski vođeni projektili potrebna je znatno veća snaga.

Treba naći prostor

Američka ratna mornarica još je 2013. godine precizno kategorizirala uporabljivost lasera po izlaznoj snazi. Laseri snage do 10 kW uporabljivi su protiv manjih bespilotnih letjelica na malim dometima. Laseri snage više desetaka kW imaju dostatnu snagu za uništavanje srednje velikih bespilotnih letjelica i manjih plovila na malim i srednjim udaljenostima. No tek laseri čija će izlazna snaga biti veća od 100 kW imat će dostatno snage da uništavaju i protubrodske vođene projektile. Zapravo, za sigurno uništavanje ciljeva kao što su protubrodski vođeni projektili i borbeni zrakoplovi potrebni su laseri izlazne snage više stotina kW. Laseri s izlaznom snagom u megavatima imat će dostatno snage da sigurno uništavaju i najteže ciljeve kao što su nadzvučni protubrodski projektili i povratni moduli balističkih projektila. No i tad će učinkovit domet biti tek oko dvadesetak kilometara.

Osim u samoj konstrukciji lasera, problem je i u okolini u kojoj bi trebao djelovati. Brodski laseri moraju se nositi s problemom termičkog rasipanja zrake kao posljedice zagrijavanja zraka dok kroz njega prolazi laserski snop. Posljedica je disperzija zrake što je značajno slabi. Na snagu laserske zrake jako utječe i magla te velika količina vlage u zraku, koja je nad morem još i puna soli.

Teoretski, izraditi laser snage nekoliko megavata nije problem, no teško ga je konstruirati dostatno kompaktnim da stane na brod veličine krstarice ili razarača.

S obzirom na navedene probleme, za sada je najizglednije da će razvoj ići prema laserskim oružjima snage od 100 do 150 kW. Tvrtka Raytheon Missile Systems predložila je integraciju lasera na CIWS sustav Phalanx. Predloženi laser ima snagu od samo 30 kW (dobiven je spajanjem šest modificiranih komercijalnih lasera pojedinačne snage 5 kW) pa bi bio učinkovit tek protiv malih besposadnih letjelica. Zbog toga bi se laser rabio tek kao nadopuna topu. Stoga ne čudi da američka ratna mornarica nije pokazala zanimanje za taj prijedlog.

Hvatanje koraka

I europske vojnoindustrijske tvrtke pokušavaju održati korak u razvoju. Njemački Rheinmetall predstavio je laser snage 30 kW postavljen na kućište njihova topničkog sustava Skyguard umjesto topa Oerlikon Millennium kalibra 35 mm, a drugi je laser snage 20 kW i smješten je u posebnoj statičnoj kupoli. Zahvaljujući uporabi posebne Rheinmetallove tehnologije, oba su lasera fokusirala svoje djelovanje u istu točku čime je dobivena zajednička snaga od 50 kW. Tijekom testiranja djelovanja punom snagom od 50 kW laseri su pokazali da mogu prerezati 15 mm debelu čeličnu šipku na udaljenosti od jednog km. Demonstrirana je i samostalna uporaba lasera od 30 kW. Uspio je uništiti čeličnu kuglu promjera 82 mm brzine 50 m/s koja je predstavljala minobacačku minu te besposadne letjelice koje su letjele istom brzinom.

I njemački ogranak tvrtke MBDA radi na svojem C-RAM sustavu. U 2012. su uz pomoć radara Cassidian Spexer 2000 i infracrvenog optičkog sustava Meos II uspjeli laserom od 40 kW uništiti metu veličine granate na udaljenosti od 2 do 2,5 km i visini leta od 1000 m. I MBDA planira dovršetak operativno upotrebljivog C-RAM sustava za početak idućeg desetljeća, dok bi C-UAV inačica mogla biti spremna i ranije. Sustav bi trebao biti dimenzija sličnih samohodnoj haubici Caesar i moći se transportirati avionom A400M.

U studenom 2014. javnosti je prvi put prikazan kineski laserski sustav Dikong Weishi tvrtke China Jiuyuan Hi-Tech Equipment Corporation. Riječ je o sustavu male snage sposobnom obarati male bespilotne letjelice. Po tvrdnjama proizvođača ima učinkoviti domet od 2 km te pokriva kružno područje od 12 km2. Besposadne letjelice može obarati pod uvjetom da lete na visini od najviše 500 m i brzinom do 50 m/s. No, zanimljivo je da je sustav smješten u dvama  kontejnerima koji se mogu prevoziti kamionima. Na jednom je montiran sam laser i ciljnički sklop. U drugom je kontejneru najvjerojatnije izvor – generator za proizvodnju električne energije. S obzirom na kompaktnost, sustav bi se mogao prilagoditi za ugradnju i na manje ratne brodove veličine korvete.

Mario GALIĆ