В. А. Катенин, д‑р воен. наук,

профессор (ОАО «ГНИНГИ»)

В настоящее время за рубежом набирает силу тенденция по использованию лазерных технологий не только в качестве средств уничтожения (боевых лазеров), но и в интересах обеспечения действий вооруженных сил в целом, изучения Мирового океана в военных целях и др. При этом развитие именно оружейного направления остается приоритетным. Это объясняется уникальными свойствами боевых лазеров [1]:

— низкая стоимость одного выстрела и отсутствие ограничений по количеству выстрелов;

— использование лазеров может дать кораблю альтернативу при уничтожении менее важных целей типа беспилотных летательных аппаратов (БЛА), тогда как ракеты будут применяться для гарантированного уничтожения более важных целей;

— практически мгновенное поражение цели, что устраняет необходимость расчета траектории перехвата атакующей цели противоракетой;

— возможность поражать сверхманевренные цели, превосходящие по своим аэродинамическим характеристикам корабельные противоракеты;

— минимальные побочные разрушения, особенно при ведении боя в портовой зоне.

— возможность применения для обнаружения и сопровождения целей и нелетального воздействия на них, подавления бортовых оптико-электронных датчиков.

Первые исследования по лазерному оружию морского базирования начали проводиться в США в начале 1980-х. Мощным толчком в развитии стала стратегическая оборонная инициатива США (СОИ), давшая старт новой гонки вооружений. Многие военные эксперты, в том числе и в нашей стране, считали ее доктрину СОИ фантастичной. Тем не менее, в 1987 г. в США была принята целевая программа «Корабельное лазерное оружие», и работы в этой области продолжились с нарастающей интенсивностью. Спустя почти тридцать лет после появления информации о СОИ положение в области применения лазеров в военных целях резко изменилось. Продемонстрируем это на примерах использования лазерных технологий в зарубежных ВМС. 

Лазерное оружие

Американский концерн Boeing завершил предварительное проектирование нового боевого лазера на свободных электронах (FEL), который может быть использован на перспективных кораблях ВМС США [2].

В FEL луч электронов высокой энергии будет проходить через мощные магнитные поля, в результате чего предполагается генерировать излучение, способное вывести из строя или полностью уничтожить цель.

В качестве источника энергии FEL будет использовать энергетические системы корабля. ВМС намерены использовать FEL как оружие самообороны кораблей, в том числе и от крылатых ракет. Контракт на предварительное проектирование Boeing получил в апреле 2009 года. Сумма сделки составила 163 миллиона долларов. У Boeing уже есть опыт в разработке боевых лазеров, в частности, концерн совместно с компаниями Northrop Grumman и Lockheed Martin создает мегаваттный химический лазер ABL на платформе самолета B747-400F. В середине февраля 2010 года при помощи ABL были сбиты две баллистические ракеты, имитирующие атаку условного противника.

Специалисты концерна также создают лазерную систему MATRIX, способную генерировать луч повышенной яркости.

По сведениям [3], в 2010 г. на учениях флота США успешно прошла испытания комбинированная лазерная пушка, являющаяся совокупностью тактической лазерной системы оружия американской фирмы Raytheon — LaWS (Laser Weapon System) с хорошо известной и широко распространённой по всему миру корабельной артиллерийской установкой Mark 15 Phalanx («Фаланга») CIWS (Close-In Weapon System — «орудийная система ближнего боя») (рис.1).

Комплекс CWS предназначен для борьбы с противокорабельными ракетами, летящими с дозвуковой скоростью. В ходе испытаний в мае 2010- го недалеко от берегов Калифорнии, комплекс обнаружил, захватил, взял на сопровождение и поразил четыре цели на разных высотах и дальностях, в качестве которых выступали беспилотные летательные аппараты (БЛА). Один из БЛА, летящий со скоростью 480км/ч, был поражён на дальности 3,2 км (рис.2). Испытания проводились под руководством команды Naval Sea Systems Command (NAVSEA), которая также руководила процессом разработки и создания опытного образца системы LaWS.

     Особенность проведенных испытаний заключалась в том, что луч лазера, используемого рядом с поверхностью моря, подвергался воздействию нескольких факторов, отрицательно влияющих на его распространение, и которые отсутствуют на суше или в воздухе.    

     Основным из них является высокая влажность воздуха и наличие  мельчайших  капель  солёной морской воды, которые рассеивают и поглощают энергию лазерного луча и в некоторых случаях критически снижают его мощность. А значит, мощность излучения при стрельбе вдоль поверхности моря должна быть увеличена.

Вместо химических лазеров, для которых было необходимо оборудование больших размеров и большие запасы 

токсичного топлива, в новой системе использовались твердотельные лазеры, с питанием от корабельной электросети.

В системе LaWS использовались шесть серийных коммерческих лазеров, излучения которых одновременно фокусируются на цели для создания единого луча суммарной мощностью до 50 кВт. Ожидается, что разработка полностью готовых к серийному выпуску боевых систем по данной технологии завершится через пять-шесть лет.   

      Успешное предварительное проектирование боевой лазерной установки для кораблей ВМС США открывает новые пути для совершенствования тактики боевых действий на море.

В качестве иллюстрации возможностей новых лазерных технологий проанализируем возможный вариант применения такого оружия американскими ВМС против Ирана, который угрожает прервать международную транспортировку нефти через Персидский залив в случае атаки своих ядерных объектов [4].

Одним из элементов этой тактики являются массированные атаки американских кораблей, в том числе авианосцев, множеством скоростных катеров-торпедоносцев и низколетящих самолетов, когда поражающий эффект достигается не за счет высоких ТТХ, а из-за невозможности уничтожить все нападающие объекты в короткий промежуток времени.

Американские военные специалисты провели несколько моделирований подобного рода атак, но не пришли к однозначному выводу. В ряде случаев им удавалось полностью уничтожить нападающие катера и самолеты без ущерба для себя. В отдельных же ситуациях предполагаемая тактика иранцев доказывала свое превосходство – у американцев просто заканчивались ракеты и боеприпасы, которыми можно было бы уничтожать все новые цели.

Для решения возникшей проблемы корпорация Northrop Grumman разработала специальный лазер, который, как предполагают разработчики, гарантированно уничтожит средства массированной атаки. Мощность луча при этом превысит 100 киловатт. Параллельно поступают сведения о создании боевых лазеров мощностью несколько мегаватт.

По другой информации [5], ВМС США уже провели испытания твердотельного лазера, предназначенного для защиты кораблей от малых судов. Испытания в открытом море проводились с октября 2010 по 8 апреля 2011 года на морском полигоне неподалеку от острова Сан-Николас у побережья Калифорнии. В ходе испытаний была поражена лазером надувная моторную лодка, движущаяся на расстоянии мили от корабля. Для «поджога» лодки использовался твердотельный лазер мощностью 15 киловатт, установленный на патрульном корабле «Пол Фостер».

Помимо лазерной установки с твердотельным лазером, в интересах ВМС США создается и лазер на быстрых нейтронах. Его разработкой занимается концерн Boeing, который в еще марте 2010 года завершил предварительное проектирование. Как ожидается, мощность установки составит один мегаватт, а для поражения целей будет использоваться лазер с изменяемой длиной волны, что позволит избежать потери мощности при стрельбе на большие расстояния.

Помимо ВМС США разработкой лазерного оружия для флота занимаются и другие страны НАТО. Так европейская компания Cassidian, дочернее предприятие концерна EADS, получила контракт Организации оборонных исследований и разработок (DRDC) Канады на создание системы защиты кораблей от всех типов лазерного оружия [6]. Новая система будет разрабатываться под обозначением LOCATES (Laser Optical Countermeasures and Surveilllance Against Threat Environment Scenarios).

Основной задачей новой системы, которая также будет использовать лазер в качестве средства противодействия, остается защита кораблей от ракет с лазерным наведением и от лазерных целеуказателей. Кроме того, LOCATES сможет обнаруживать пуски ракет с лазерным наведением или подсветку кораблей и предупреждать об этом команду. По условиям контракта с DRDC, Cassidian должна создать и испытать первый прототип системы к 2013 году.

В этот же период американский концерн Boeing совместно с британской компанией BAE Systems приступил к разработке гибридной оружейной установки для самообороны кораблей ВМС США [7]. Новое устройство будет представлять собой дистанционно управляемый модуль с 25-миллиметровой пушкой и 10-киловаттным лазером на твердых элементах. Изделие получило название Tactical Laser System (TLS) и разрабатывается в рамках контракта ВМС США стоимостью 2,8 миллиона долларов.

Ожидается, что на разработку и испытание TLS не потребуется много времени, поскольку в установке будут использованы уже существующие системы. Лазерный модуль ранее был создан и испытан компанией Boeing в рамках программ Laser Avenger, FEL и MATRIX.

Лазерная локация 

Развитие вооружения и военной техники (ВВТ) на современном этапе характеризуется возрастанием роли оптико-электронных средств различного назначения. Задачи обнаружения, распознавания, сопровождения целей и наведения на них оружия, а также контроля их поражения возлагаются в частности, на лазерные приборы, входящие в состав систем морского, наземного и воздушного базирования.

Способность лазерного излучения проникать сквозь толщу воды в сине-зеленом диапазоне позволило разработчикам систем поиска и обнаружения подводных объектов уже сейчас использовать это уникальное свойство для целей обнаружения подводных лодок, морских мин и исследования рельефа морского дна.

В настоящее время за рубежом (в первую очередь в США) все большее применение для поиска подводных лодок находят лазерные локационные системы (ЛЛС). Принцип лазерной локации изображен на рис. 3 [8,9].

ЛЛС, установленная на авиационный носитель, лишена многих традиционных демаскирующих факторов, позволяющих подводной лодке обнаружить присутствие противолодочных сил. Эффективность ЛЛС как средства обнаружения ПЛ в подводном положении достаточно высока, особенно в мелководных районах их действий.

Другим применением является поиск мин в прибрежных районах. На рис. 3 также продемонстрирована концепция использования противоминного вертолета с лазерной противоминной системой, позволяющей обнаруживать, идентифицировать донные и якорные контактные мины в прибрежных водах и на мелководье, а также уничтожать их с помощью специальных суперкавитационных снарядов [9].

 В 2008 г. ВМС США получили от промышленности (компания «Northrop Grumman») лазерную систему обнаружения морских мин (ALMDS) [10]. Она использует импульсное лазерное излучение и несколько сенсоров, которые позволяют оператору увидеть трехмерное водной поверхности. Система способна обнаруживать плавающие и якорные мины днем и ночью. ВМС США начали использовать ALMDS на вертолетах MH-60 Black Hawk (см. рис. 4). Как ожидается, в перспективе на вертолеты одновременно с ALMDS будет устанавливаться воздушная система быстрого разминирования (RAMICS), разработкой которой также занимается «Northrop Grumman». Согласно заявленным характеристикам, RAMICS будет получать данные о местонахождении мин от ALMDS и уничтожать их при помощи 30-миллиметровой пушки.По имеющейся информации [10], ВМС США заказали подобных систем на 45 миллионов долларов.

Связь и управление   Вопросу создания лазерных линий связи с объектами, находящимися под водой, уделяется особое внимание. По имеющейся информации [13], оборонное агентство DARPA подписало контракт с фирмой QinetiQ на создание системы подводной лазерной связи сине-зеленого диапазона. Предполагается, что новое устройство коммуникации будет включено в тактическую информационную сеть TRITON [14]. В ходе учений планируется отработать способность этой технологии поддерживать устойчивую связь самолетов с погруженными подводными лодками.

Проект TRITON основан на технологии DARPA 1990-х годов под названием «Тактическая бортовая лазерная связь» (TALC). В рамках разработки этой системы был испытан сине-зеленый коммуникационный лазер, который позволил погруженной ПЛ связаться с патрульным самолетом. Основа TALC — синий лазер с цезиевым приемником на длине волны 455,6 микрон и канал нисходящей связи (с самолета к подлодке) с зеленым лазером с диодной накачкой, который совместим с существующими подводными приемниками на 532 микрон.

ВМС США с помощью этой уникальной системы хотят уменьшить зависимость подводных лодок от буксируемых антенн, повысить надежность и пропускную способность связи. TRITON позволит подводным лодкам с баллистическими ракетами наводить противолодочную авиацию на подводные лодки противника, а самим при этом оставаться невидимыми и обеспечивать максимальную защиту стратегическому оружию. В перспективе лазерная связь позволит подлодкам связываться со спутниками, что даст мощнейшему и самому скрытному оружию возможности оперативной связи со штабом и средствами разведки. Подробная информация о сложившейся тактической обстановке совершит настоящую революцию на подводном флоте и серьезно повысит боевые возможности подводного стратегического оружия.

Другим направлением развития связи с подводными лодками является использование акустических волн, возникающих под воздействием лазерного излучения [15].

Американские физики во главе с Тедом Джонсом из военно-морской исследовательской лаборатории разработали технологию, которая позволяет получать из воды звук при помощи лазерного луча.

Суть новой технологии заключается в следующем. Проходя сквозь толщу воды, лазер ионизирует ее («срывает» с молекул воды электроны). Ионизированная вода перегревается выше температуры кипения. Образующиеся при этом пузырьки пара лопаются, производя звуковые волны.

Лазерный луч высокой интенсивности способен изменять оптические свойства воды, выступая в качестве фокусирующей линзы. Кроме того, лучи различных цветов перемещаются в воде с разной скоростью. Принимая во внимание эти две особенности, исследователи научились изменять характеристики взрывов пара.

Рассмотренный метод может быть использован для создания новых средств коммуникации между подводными лодками, а также между подводными лодками и кораблями. В воздушной среде описанные выше эффекты проявляются значительно слабее, чем в воде, где сигнал может проходить большие расстояния, сохраняя исходные параметры. Еще одна потенциальная область применения нового метода — создание звуковых «изображений» предметов, находящихся под водой.

Кроме того, возможность создания лазером источников звука в воде позволит использовать этот эффект для маскировки подводных лодок и разработки на его основе способов уклонения их от обнаружения противником. Особым образом сконцентрировав лазерный пучок в небольшом объеме воды, можно добиться его ионизации. Это, в свою очередь, позволяет воде быстро абсорбировать энергию излучения, порождая в итоге небольшой «взрыв кипения». Серия взрывов создают пульсацию звука силой до 220 децибел. Лазерная установка для создания «звуковой галлюцинации» вполне может быть смонтирована на подводной лодке или даже самолете: по воздуху луч без особых потерь распространяется на сотни метров, и лишь при взаимодействии с водой выдает нужный эффект.

Уклоняясь от противолодочных сил противника, лодка, с помощью лазера, будет способна создавать множество ложных акустических целей для гидролокаторов, сама быстро уходя из зоны обнаружения.

Подобные принципы, как показали исследования, можно использовать не только для световых волн, но и для звуковых. Однако традиционные линзы невозможно использовать для фокусировки световых или акустических волн с размером, меньшим, чем половина длины волны. Для этого материал линзы должен иметь отрицательное значение коэффициента преломления. Обычные материалы такими свойствами не обладают, за исключением искусственно созданных метаматериалов. Используя линзы из последних, можно заставить волны света или звука огибать предмет, делая его невидимым в соответствующем диапазоне.

Новая акустическая линза, разработанная Николасом Фангом (Nicholas Fang), доцентом из Университета Иллинойса, представляет собой алюминиевую пластину, на которой путем специальной обработки создается решетка из резонаторов с габаритами, позволяющими формировать длину звуковой волны, которая и будет преломляться этой линзой. При заполнении резонаторов водой происходит с их помощью преломление и отклонение звуковых волн в перпендикулярном направлении, чем и достигается нужный эффект. Подобные акустические линзы можно использовать для увеличения скрытности подводных лодок при уклонении от гидролокатора, работающего в активном режиме.

Отдельного рассмотрения заслуживают вопросы, связанные с использованием лазерных технологий в навигации, гидрографии и гидрометеорологии, а также при изучении Мирового океана в интересах флота.Следует заметить, что до развала Советского Союза лазерные технологии ВМФ были одной из немногих научных областей, где отечественные разработки, по признанию американских военных специалистов, не уступали передовым зарубежным образцам. Состояние дел в рассматриваемой области в настоящее время вызывает крайнюю озабоченность.
ВЫВОДЫ: 

  1. Лазерные технологии находят все более широкое применение на флотах передовых зарубежных стран: от создания перспективного оружия до средств его обеспечения. Из области фантастики лазерные технологии перешли в область интенсивных опытно-конструкторских работ, в первую очередь связанных с созданием противоракетной обороны, корабельного оружия, средств обнаружения подвижных и неподвижных объектов под водой и подводной связи.

  2. Интерес к лазерным технологиям вызван их достоинствами, к основным из которых следует отнести возможность создания корабельного оружия с качественно новыми ТТХ; использовать их в системах лазерной локации в различных средах, в том числе под водой; создавать сверхбыстродействующие скрытные и помехозащищенные системы связи, а также системы повышения боевой устойчивости подводных лодок и др.

  3. Принципиально новые направления в использовании лазерных технологий связаны с повышением скрытности действий подводных лодок как путем создания акустических помех, так и за счет скрытной связи на рабочей глубине погружения. При этом источник излучения может находиться как на авиационном носителе, так и на спутнике. Возможна также связь между подводными лодками в подводном положении.

  4. Способность лазерного луча сине-зеленого диапазона проникать сквозь толщу воды открывает возможность не только для скрытной подводной связи, но и для определения места подводных лодок без всплытия на поверхность. Интеграция в одном корабельном комплексе средств связи и подводной открывает перспективу создания принципиально нового поколения систем боевого управления силами и средствами флота и другими видами Вооруженных сил.   5. Для преодоления негативных тенденций в области применения лазерных технологий в интересах отечественного ВМФ необходимо возобновить научные исследования по разработке и применению лазерного оружия и систем его обеспечения, в первую очередь, навигации и связи, восстановить научные и производственные коллективы, занимающиеся лазерной тематикой, а также возобновить проведение морских натурных экспериментов. Одними из первых шагов по ликвидации негативных тенденций в лазерных исследованиях явилась бы разработка целевой комплексной программы по созданию глобального многоспектрального, многофункционального спутникового навигационно-связного комплекса для ВМФ с расширением его возможностей в перспективе на все виды Вооруженных сил.

Литература

1. http://vpk-news.ru/articles/9124 от 8.08.2012 г.

2. http://lenta.ru/news/2010/03/19/fel/ от 19.03.2010 г.

3. www.rg.ru от 20.07.2010 г.

4. http://www.mignews.co.il/news/politic/world/ от 04.10.2010 г.

5. http://www.lenta.ru/news/2011/04/11/laser/ от 11.04.2011 г.

6. http://lenta.ru/news/2011/06/01/locates/ от 01.06.2011 г.

7. http://lenta.ru/news/2011/08/03/laser1/ от 03.08.2011 г.

8. Патраков Ю.М., Закомолдин И.М., Завьялов А.К. Оптиколокационная заметность кораблей и проблемы их защиты от обнаружения лазерными локационными системами./Морская радиоэлектроника, 2005, № 4. – С. 46 –

50.

9. Warfare concept./Naval Forces. №3. 2005. – pp. 16-28.

10. http:/ltyna.ry/news/2010/01/12/aldms, от 01.12.2010 г.

11. http://www.waronline.org/forum/viewtopic.php?p=585342#585342 от

20.10.2010 г.

12. А. Алешин, Б. Азаров. Средства обнаружения лазерного излучения.//Зарубежное военное обозрение, №, 2, 1995 г. – С.53-57.

13. http://pda.cnews.ru/news/index.shtml от 27.09.2010 г.

14. http://pda.cnews.ru/news/index.shtml, от 27.09.2010 г.

15. http://lenta.ru/news/2009/09/08/laser/ от 08.09.2009 г.