Lotniczy laser zestrzeli rakiety balistyczne. Powrót do elementu "tarczy"

Agencja obrony rakietowej MDA (Missile Defense Agency) chce całkowicie zrewolucjonizować zakończony w 2012 r. projekt. O ile więc w „starym” rozwiązaniu lotniczym ABL zastosowano laser chemiczny, co powodowało konieczność zabrania na załogowy samolot zbiorników z toksycznymi związkami chemicznymi, o tyle teraz efektorem systemu ma bardziej kompaktowy laser elektryczny zamontowany na bezzałogowym statku powietrznym.

Chodzi jednak nadal o to samo, czyli zbudowanie działa laserowego zamontowanego na platformie latającej, które wyniesione w powietrze będzie mogło niszczyć rakiety balistyczne tuż po starcie, kiedy są one największe i najbardziej wrażliwe (rakiety mają jeszcze wypełnione paliwem co najmniej dwa stopnie), najwolniejsze, a wszystkie głowice bojowe i wabiki nie oddzieliły się jeszcze od nosiciela. Dodatkowo atak ma być realizowany z odległości bezpiecznej dla statku powietrznego.

Amerykanie zorientowali się prawdopodobnie, że nie są w stanie finansowo wprowadzić tyle antyrakiet, by osobno niszczyć wszystkie głowice atomowe i głowice „fałszywe”, które mogą nadlecieć nad Stany Zjednoczone. Powrócono więc do projektu lotniczego działa laserowego, chociaż nikt obecnie nie wie, jak rozwiązać problem zasilania i jaką platformę bezzałogową zastosować. Pamiętać należy bowiem, że żadne z już opracowanych lotniczych dział laserowych nie ma tak dużej mocy, tak dużego zasięgu, a dodatkowo, nigdy nie potrzebowano aż tak skupionej wiązki.

W udanym teście jaki przeprowadzono w 2010 r., laser ABL zestrzelił rakietę balistyczną z odległości kilkudziesięciu kilometrów zużywając około 1 MW. Teraz jednak chodzi o stworzenie broni, która będzie skuteczna przeciwko celom oddalonym o kilkaset kilometrów, która będzie dysponować o wiele wyższym pułapem działania i zdecydowanie zwiększoną autonomicznością działania.

Wyższy pułap jest ważny przede wszystkim z dwóch powodów. Po pierwsze, eliminuje się w ten sposób ograniczenia zasięgu związane z krzywizną Ziemi. Po drugie - na wyższym pułapie powietrze jest rzadsze, przez co jego wpływ na promień lasera jest mniejszy. O ile wiec załogowy samolot ABL latał na wysokości maksymalnie 12000 m, o tyle obecne plany zakładają loty powyżej 19000 m. Stąd pojawił się pomysł by w nowym projekcie wykorzystać bezzałogowe systemy latające.

Sama idea montażu systemów laserowych na bezzałogowcach nie jest nowością. Prace w tej dziedzinie realizowane są w Stanach Zjednoczonych z wykorzystaniem dronów Phantom Eye firmy Boeing i MQ-9 Reaper firmy General Atomics. Jednym z głównych problemów stojących przed oboma zespołami konstrukcyjnymi jest masa uzbrojenia Od razu zauważono, że stosunek masy lasera do mocy przez niego generowanej jest zbyt duży. Jak na razie, do wyemitowania promienia o mocy około 1 kW, konieczne jest urządzenie o masie około 55 kg.

Tak więc do wygenerowania 1 MW (czyli 1000 kW) Amerykanie muszą zabrać w powietrze 747 laserów o mocy 1 kW. Obecnie udało się obniżyć tą wagę do 35-40 kg/kW dla laserów elektrycznych – z tym, że tylko w warunkach laboratoryjnych. Celem jest otrzymanie 2 kg/kW, co przy generowaniu mocy 1 MW zmuszałoby do zabrania około 2000 kg ładunku. Takie obciążenie nie będzie już problemem dla przyszłych systemów bezzałogowych.

Agencja MDA zamierza testować teraz różne koncepcje, by w latach 2018-1019 zdecydować się na najbardziej obiecujące technologie i techniki. Rok 2021 wskazywany jest jako data pierwszych lotów prototypu statku powietrznego z demonstratorem lasera małej mocy. Data powstania prototypu działa laserowego dużej mocy i jego zabudowy na docelowej platformie lotniczej nie została, jednak, określona.

Laser „elektryczny” i „chemiczny” - wyjaśnienie autora. Amerykanie opisując najnowszy projekt lotniczego lasera antyrakietowego używają często skrótów specjalistycznych, które rzeczywiście upraszczają teksty i zostały również zapożyczone do tego artkułu. W odniesieniu do systemu laserowego ABL używają więc niekiedy pojęcia „chemically powered laser” lub prościej - „chemical laser”. Jest to zresztą całkowicie uzasadnione, ponieważ wynika to z oficjalnie stosowanych w USA nazw w odniesieniu do systemu ABL (Airborne Laser). Był on bowiem oparty na chemicznym laserze tlenowo - jodowym bardzo dużej mocy COIL (Chemical Oxygen Iodine Laser), który pracował na fali o długości 1,315μm. Amerykanie więc po prostu opuszczają przydługie określenie „tlenowo – jodowy”. Przypomnijmy, że laser tlenowo - jodowy COIL wykorzystuje stan wzbudzony cząsteczkowego tlenu, wywołany reakcją chemiczną pomiędzy gazowym chlorem i wodnym roztworem nadtlenku wodoru oraz wodorotlenku potasu. Molekuły jodu są następnie wstrzykiwane i mieszane z tworzącymi się cząsteczkami tlenu przejmując od nich energię i oddając ją w postaci światła. To światło po wzmocnieniu w rezonatorze optycznym tworzy promień lasera. Próby wykazały, że zapas potrzebnych do tej reakcji czynników na samolocie Boeing pozwoliłby na oddanie od 20 do 40 strzałów w czasie jednego lotu. W przypadku laserów, nad którymi obecnie się pracuje w Stanach Zjednoczonych stosuje się często nazwy: „Electric lasers” lub„electrical laser”. Nie ma na razie opisu, o jakie konkretnie urządzenie chodzi, ale prawdopodobnie będą to powszechnie obecnie stosowane na świecie lasery półprzewodnikowe. Teoretycznie są one najczęściej zbudowane na bazie złącza p-n, a więc połączenia dwóch półprzewodników niesamoistnych o różnych typach przewodnictwa: n (w którym występuje nadmiar elektronów w paśmie przewodnictwa) i p (w którym jest więcej dziur w paśmie walencyjnym). Jego działanie opiera się na stymulowanej (przez przepływający prąd elektryczny) rekombinacji dziur z pasma walencyjnego i elektronów z pasma przewodzenia, której efektem są uwalniane fotony. „Przy dostatecznie dużym prądzie może zajść inwersja obsadzeń, pozwalająca wywołać akcję laserową”. Niestety jaki dokładnie rodzaj lasera zastosują Amerykanie jeszcze nie wiadomo. Na pewno będzie to jednak urządzenie, którego działanie będzie wywoływane bezpośrednio prądem elektrycznym.