Cifka Miklós
Hol vannak a lézerfegyverek?
A sci-fi filmek visszatérő szereplői a lézerfegyverek, a hadseregekben is már évtizedek óta várják őket, de hol késlekednek?
Lézerágyúk, elektromágneses gyorsítók, könnyű és szupererős testpáncélok, külső vázak (exo-skeleton), hiperszonikus rakéták, nukleáris meghajtású harckocsik és egyéb nyalánkságok. Ezek nem egy sci-fi film látványelemeinek felsorolása, hanem olyan katonai fejlesztések, amiknek már rendszerben kellene állniuk, vagy legalábbis hamarosan bevethetőnek kell(ene) lenniük. A hadviselés forradalmasítását ígérték, drága bukták lettek.
Lézerpisztolyok "tüzelés" közben az 1980-as Battlestar Galactica sorozatból
A legalapvetőbb, és talán legtöbbet emlegetett "szuperfegyver" a lézer. A lézernek sok olyan tulajdonsága van, amely miatt két kézzel kapnak a katonák utánuk. Előszöris a fény sebességével semmisít meg célokat, így földi katonai alkalmazás esetén gyakorlatilag azonnal eléri a célpontot. Tehát nincs szükség "előretartásra" (a cél sebességét figyelembe vett korrekció a célzásnál), a célnak nincs ideje kitérő manőverre, és elvben nem tud fedezékbe sem húzódni, vagy hatásos ellen-tevékenységet folytatni.
A lézer ráadásul gyakorlatilag láthatatlan, hacsak nem törik meg valamin, és a hullámhosszától függően - mivel a legtöbb katonai célú lézer a spektrum infravörös tartományába esik - általában szabad szemmel még így sem észlelhető. Vagyis a célpont megfelelő érzékelők hiányában még csak azt sem tudja pontosan, hogy honnan érte támadás egy lézercsapás után.
Ugyan a lézerekkel már sokan találkozhattak, mint látványelem, viszont valójában füstre is szükség van, hogy megtörjön rajta a sugár
Ezek az előnyök, ám a hátrányokra sem ártana kitérni, abból pedig akad bőven. A lézer esetén a kulcsmomentum a fókusz, vagyis hogy mekkora területre érkezik be a lézernyaláb. Minél kisebb, annál nagyobb az adott területre leadott energiamennyiség. Gyakorlatiasabban ha egy 1 kW-os lézersugár egy egy négyzetméteres területre van fókuszálva, akkor még egy papírhalmot se nagyon lehetne vele meggyújtani, ellenben ha egy négyzetmilliméternél kisebb területre fókuszáljuk, akkor akár fémet is lehet vágni vele.
A lézer elviekben úgy tűnik, hogy ideális hosszú távú fegyver, de a fókusz miatt mégis nagyon nehéz így kezelni. Ha sikerül a fókuszpontban kis helyre összpontosítani a lézer energiáját, nyert ügyünk van, csakhogy itt a gond az, hogy ehhez először pontosan meg kell állapítani a távolságot, utána pedig ennek megfelelően fókuszálni a sugarat. Ehhez nagyon precízen működtethető tükrökre, lencsékre van szükség.
A YAL-1A fő lézerének tornya, és ahogy a lézernyaláb halad benne, hogy végül a célpont felé induljon el
A lézerágyúban létrejövő hatalmas energiákat ugyanis valahogy a cél irányába kellene tornázni, erre pedig elviekben lencse és/vagy tükörrendszert kell igénybe venni. Ezek azonban akármennyire is tiszták, optikai szempontból, bizonyos szintű veszteséget jelentenek, ez az energiaveszteség pedig hővé alakul. Vagyis a lencséket és tükröket hűteni kell, avagy folyamatos tüzelésnél túlmelegedhetnek, ami a tükör/lencse torzulásához vezethet, tehát pontatlanabb lesz, illetve még több energiát nyelhet el. Gondoljunk bele: egy 100 kW-os lézernél az 1%-os veszteség 1 kW hőenergiát jelent!
Egy impulzusüzemű lézervágó berendezés munka közben. A látványos fényjelenséget a túlhevült fém kiterjedéséből keletkező apró fémdarabok okozzák
A lézereknél fontos megemlíteni, hogy a működési elvük alapján két fő változatuk létezik. A "hagyományos", folyamatos üzemű lézer egy nyalábban fejti ki az energiát, rövid idő alatt, ám ez például fémvágásnál hátrányos, hiszen a vágás során keletkező fémgőzök és füst elnyeli a lézer energiáját. Az impulzuslézer ehhez képest olyan, mint valami ütvefúró; egy adag energiát lead a céltárgyon, majd kis szünet, és újabb energialeadás (lézernyaláb) következik. A kétféle lézer hatása is ennek megfelelő. Ha a folyamatos sugárral sikerül nagy energiát kis felületre koncentrálni, akkor olyasmi a hatása, mint egy robbanásnak. Egy köbcenti acél hirtelen 10 000 fokosra hevítve mintegy egy köbméternyi fémgőzt és plazmát hoz létre, ami robbanásszerűen terjed ki. Az impulzuslézer ezzel szemben olyasmi mint egy vágószerszám, "darabolni" lehet vele.
A YAL-1A kémia lézerének működési elve
A létrehozás tekintetében lehetnek a lézerek kémiai reakcióból származóak (kémiai lézer), ahol azonban üzemanyagra van szükség a reakcióhoz. Előnye ennek a rendszernek, hogy már ma is tudunk velük viszonylag nagy energiát létrehozni, a másik előnye pedig az, hogy a reakció folyamán keletkező hő nagy részétől meg tudunk szabadulni úgy, hogy a felhevült reakcióterméket szépen "kidobjuk", kieresztjük.
Egy rubin szilárdtest lézer felépítése
A másik lehetőség a szilárdtest lézer, jelenleg a fejlesztések főleg ebbe az irányba haladnak a katonai lézerfegyverek terén. Itt villanófénnyel vagy lézerrel gerjesztenek valamilyen speciális üvegrudat vagy rubinrudat, amelyben a fotonok koherens fénysugárként kezdenek viselkedni. Ezzel a probléma jelenleg az, hogy az ilyen lézerek energiaszintje egy nagyságrenddel alacsonyabb a kémiai lézerekénél, és a hatásfokuk sem igazán jó, általában alig 10% körül mozog. Ez azt jelenti, hogy egy 100 kW optikai teljesítményű lézer esetén 1 MW elektromos energiát kell befektetni, és ebből 900 kW hővé alakul.
Léteznek még gázlézerek, festéklézerek, amik szintén gerjesztett lézerek, ám ezek katonai alkalmazása (néhány korai példát leszámítva) nem jellemző.
Az NKC-135A repülőgép, az ALL program tesztlaborja
Az ABL (Anti-Ballistic Laser ~ Ballisztikus rakétaelhárító lézer) program eredete az 1970-es évekre vezethető vissza. Az ALL (Airborne Laser Laboratory ~ Légi Lézerlabor), egy átalakított C-135 (a Boeing 707 gépcsalád mostohagyermeke) fedélzetére egy 10 tonnás, 456 kW optikai teljesítményű szén-dioxid lézerágyút szereltek, amellyel kis távolságon belül Sidewinder rakétákat és egy pilóta nélküli drónt sikerült megsemmisíteniük. Az eredmények elsőre tehát igen bizalomgerjesztőek voltak, ám mégis leállították az ALL programot, mert a kiküszöbölésre váró problémák listája bizony nem volt rövidnek nevezhető.
A lézernyaláb optikai rendszeren belül való kezeléskor abszolút tisztaságot követel meg, mivel a nyaláb által eltalált por és más szennyeződést a lencsén szinte felrobban, és megrongálja az optikát. A másik probléma az volt, hogy a légkörben lévő nedvesség és széndioxid egyszerűen elnyeli a lézernyalábot, így csökkenti annak energiáját. A már említett időjárás probléma is belépett: esőben, ködben, felhőben a lézer gyorsan elveszti az energiáját. A harmadik probléma a légkör torzítása; a levegőben lévő hőmérséklet-különbségek nagyon kis mértékben, de megtörik a sugarat, és minél nagyobb a távolság, annál nagyobb mértékű ez a hatás.
Hiába alig valamivel több, mint egy II. Vh-s V2, mégis a mai napig állandó téma a SCUD
Csak 1991 után került újra elő a légi lézer ötlete, immár a ballisztikus rakéták elleni védelemmel kapcsolatban, köszönhetően az Irak által Izraelre kilőtt Scud (illetve Scud-mutáns) rakéták tapasztalata miatt. (Ugyebár a Patriot légvédelmi rakétarendszer az első híradásokkal szemben korántsem volt hatékony vele szemben.)
Fantáziarajz a rakétákra vadászó YAL-1A gépekről. A lézer természetesen a látvány miatt láthatónak lett ábrázolva
Az ilyen helyzetekre az ABL program keretében hozták létre a YAL-1A gépet, amely egy átalakított Boeing 747-es, amelynek fedélzetén egy 1 megawatt energiára képes kémiai lézert helyeztek el. Ez a fegyver 400 kilométeres távolságból mintegy egy négyzetméteres fókuszra képes, melynek még a nagy energiája ellenére is egy vékony alumíniumból készült rakétatest átégetéséhez 3-5 másodperces folyamatos "bevilágításra" van szüksége - mindezt úgy, hogy közben a lézernek végig a rakéta ugyanazon pontjára kell érkeznie!
A célpont külső burkolatának strukturális meggyengülése elég ahhoz, hogy az ekkor már nagy sebességgel haladó, és még mindig gyorsuló rakéta a vibrációk, a gyorsulás ereje és az aerodinamikai hatások miatt a darabjaira tépje magát. Ehhez még hozzá kell tenni, hogy a YAL-1A a felhők szintje felett kell repüljön, és meg kell várnia, amíg az ellenséges területről indított rakéta kiérkezik a felhők takarásából.
A YAL-1A hasán ezeken a nyílásokon át távoznak a reakciótermék gázok
Ez már így sem egyszerű, de a dolgot tovább bonyolítja a lézer üzemanyaga, ami klórgáz, jód, hidrogén-peroxid és kálium-hidroxid. Már a felsorolás sem túl biztató, hiszen mérgező gázokról, erősen toxikus oxidokról beszélünk. Nem is csoda, hogy a YAL-1A személyzetét vegyvédelmi ruhába öltöztették az éleslövészetek alkalmával, ha esetleg egy kifutópályán történő balesetre kerülne sor. Ennél is nagyobb gond, hogy a 4 500 liternyi üzemanyag mindössze hét lövésre ad lehetőséget, és egy utántöltésre való üzemanyag szállításához két C-17A óriás-tehergépre van szükség.
A YAL-1A teljes pompájában - klikk a nagyobb képhez!
A programnak eredetileg 2008-ban hét bevethető YAL-1A hadrendbe állítható géppel kellett volna a csúcspontjára érnie, ám a folyamatos technikai akadályok (például az eredetileg tervezett kémiai reaktorokból egyszerűen nem fért el elegendő a repülőgép gyomrába, majd az üzemanyag-mennyiséget kellett megkurtítani) miatt a költségek elszabadultak, a határidők pedig tarthatatlanná váltak. A végső csapást az adta meg, hogy a hatótávolság is messze kisebb lett, mint eredetileg számolták. A program megálmodásakor úgy vélték, hogy legalább 800 km-ről képes lesz a célpontok megsemmisítésére.
Az első tesztlövés egy ballisztikus rakétára a YAL-1A-val, infravörös tartományban készült videón, így a levegő részecskéit felhevítve látható a lézernyaláb is
A már említett fókuszálás problémáját az ABL esetén a főlézer melletti két másik szilárdtest lézer hivatott orvosolni, az egyik a célpont távolságát méri pontosan, a másik pedig a légköri torzításokat, ezek alapján állapíthatják meg a főlézer fókuszát. A probléma az, hogy még így is csak mintegy 600 km távolságból képes a folyékony hatóanyagú ballisztikus rakétákat megsemmisíteni (ott az üzemanyag berobbanhat), míg a masszívabb szilárd hajtóanyagú rakéták ellen már csak 300 kilométeren belül hatásos. Ilyen közel a rakéták indítási pontjához járőröztetni állandóan egy YAL-1A gépet iszonyatosan kockázatos és költséges, így az egész koncepció összeomlott.
A YAL-1A orra, a nagy energiájú lézer tornya "tárolási" pozicíóban
Az ilyen programoknál "érdekes módon" mindig csak utólag lehet hallani kritikus hangokat. Miután a programot lelőtték, persze megkönnyebbülten nyilatkoztak a légierő tisztjei olyanokat, hogy igazából ők sose látták hogy lesz ebből bevethető, harcképes eszköz, pláne nem úgy, hogy darabja több, mint egymilliárd dollárba kerül, az üzemeltetése pedig évente 100 millió dollárnál is többe.
Lapozz! Persze nem az ABL volt az egyetlen amerikai lézerfegyver program. Az 1996-ban indult THEL és MTHEL (Tactical High Energy Laser / Mobil Tactical High Energy Laser, vagyis Taktikai Nagy Energiájú Lézer és ennek mobil verziója) egy Izraellel közösen megálmodott rendszer volt. A 100 kW energiájú kémiai lézer üzemanyaga etilén, nitrogén-trifluorid, deutérium és hélium, a feladata pedig ellenséges aknagránátok és tüzérségi rakéták (katyusák) megsemmisítése, még mielőtt a saját csapatok fölé érne. A tesztlövészeteken 2000 és 2004 között összesen 28 darab 160 mm-es tüzérségi rakétát, tüzérségi gránátot és aknagránátot semmisítettek meg vele, ám maga a lézer nagy és drága volt, az üzemeltetése pedig körülményes.
Az MTHEL tesztverziójának tornya...
Izrael (és később az Egyesült Államok is) az Arrow ballisztikus-rakéta elhárító rakétarendszer felé, illetve a C-RAM (a haditengerészetnél használ Phalanx 20 mm-es közel-légvédelmi gépágyú teherautóra telepített változata) felé fordult.
...és a helyette irakba küldött C-RAM - klikk a nagyobb képhez!
A repülőgépekre telepített lézereknél az ATL (Advanced Tactical Laser ~ Fejlett Taktikai Lézer) program az ABL kistestvére volt, hasonló kémiai lézerrel, de csak 100 kW-os teljesítménnyel, egy C-130-as teherszállító gépbe szerelve. A légierő elvárása szerint az ATL az AC-130 "Gunship" repülőgépek méltó utódja lehet, 105 mm-es tarackágyúja és 40 mm- illetve 25 mm-es gépágyúk helyett lézerrel semmisítve meg az ellenséges földi célpontokat.
Az ATL programhoz átalakított C-130H, a hasán a lézerágyú tornya
2009-ben egy videón prezentálták azt, hogy a lézer egy sivatagban álló autó-motorháztőt éget össze - de ennél egy picivel többre lenne szükség ahhoz, hogy valóban használható eszköz legyen belőle. Azóta nem is hallani róla semmit.
Az ATL tesztje 2009 augusztusában
A légierő persze nem vesztette el (teljesen) a bizodalmát a lézerekben, de a meglehetősen körülményes kémiai lézerek helyett a szilárdtest lézerek felé fordult. A korábbi tervek szerint az F-35 Lightning II. vadászgépekbe is majd ilyen kerülhet, a korábbi típusok pedig a szárnyaik alatt két konténerben vihetik majd a lézert (az egyik az energiát biztosítja, a másik maga a lézer). Azonban jelenleg még jelenleg nem sikerült áttörést elérni, noha az első tervek szerint mostanra már a rendszer tesztelésénél kellene tartani. A jelenlegi ütemterv már csak 2020 utánra várja a vadászgépekről bevethető lézerfegyvert.
Fantáziarajz a lézerágyúkkal felszerelt F-35-ösökről
A szárazföldön az MTHEL utódja, a HEL TD (High Energy Laser Technology Demonstrator ~ Nagy Energiájú Lézer Technológiai Bemutató). Ez egy teherautóra szerelt szilárdtest lézer, és az MTHEL-hez hasonlóan a tüzérségi gránátok, rakéták elleni védelem lesz a célja. Jelenleg a lézer optikai rendszerének teherautóra-integrálásánál tartanak.
Fantáziarajz a HEL TD járműről
A fegyvernemek közül a haditengerészet még kimaradt, de ők sem akarnak lemaradni a technológiai versenyben. A tengerészek a hadihajók közel-légvédelmét akarják megoldani lézerrel, amit eredetileg a 20 mm-es Phalanx rendszer látott el. A haditengerészet a Szabad-Elektronos Lézer (FEL, Free-Electron Laser) technológiát támogatta, amelynél szabad elektronok segítségével hoznak létre fotonokat. E megoldás előnye, hogy nagyon széles spektrumon lehet a lézernyalábot létrehozni, így a légköri viszonyoknak legmegfelelőbb hullámhosszon működhet majd, kivédve a szilárdtest és kémiai lézerek egyik problémáját, nevezetesen hogy az általában vörös vagy infravörös tartományban dolgozó lézerek nyalábját a légkör nedvességtartalma könnyen megtörheti.
Elképzelés a lézerágyúkkal felszerelt CG(X) cirkálóról bő 10 éve
Idén februárban meg is jelentek a hírekben a minden eddiginél erősebb lézerről szóló hírek. Csak éppen azt értették sokan félre, hogy itt szó nincs arról, hogy most aztán ott van az amerikai haditengerészet kezében minden eddiginél erősebb lézere, csupán arról, hogy a szabad-elektronok létrehozásában értek el szép teljesítményt. Csakhogy maga a lézer még mindig a 14 kW-os régióban leledzik, és bár a haditengerészet további pénzt kért a program számára, júniusban a politikusok kihúzták a szőnyeget a program alól, mert korántsem osztották a lézeren dolgozó tudósok és mérnökök hurráoptimizmusát.
A haditengerészet ettől persze még nem marad lézer nélkül. A LAWS (LAser Weapon System ~ Lézer Fegyver Rendszer) egy szilárdtest lézer, valahol 15 kW körüli teljesítménnyel. A rendszerrel már kilenc célgépet lőttek le, de még egyetlen közeledő rakétát / robotrepülőgépet sem. A LAWS kifejezetten a közel-légvédelemre készül, és 2018-ra szeretnék a hajókon látni. Hangzatos szövegekből persze itt sincs hiány: a haditengerészet a "deep magazine" (~feneketlen lőszertároló) frázissal él, vagyis amíg egy gépágyú vagy rakétarendszernél csak korlátozott lőszerkészlettel lehet operálni, addig a lézernél csak a kellő mennyiségű elektromos energia határolja be a felhasználást.
A LAWS közel-légvédelmi demonstrációs rendszer
No persze nem csak az Egyesült Államokban dolgoznak lézereken, sőt, nemrég kiderült, hogy a szovjetek igencsak megelőzték őket. Az 1980-as években Ronald Reagen "csillagháborús" tervétől volt hangos a média, ám az ahhoz kapcsolódó lézerfegyver-tesztek legfeljebb a tervezőasztalig jutottak el. Azonban a nyugaton felmerült rendszerek, mint az ALL megkapták a szovjet ellenpárjukat, egy IL-76MD-ből épített, A-60 típusjelzésű kísérleti gép képében.
Az orosz RA-86879 regisztrációs számú A-60 idén májusban
A lézeréről nem sokat tudni, feltehetően széndioxid-gáz lézer vagy kémiai lézerről lehet szó. Az első gép 1981-ben repült, a második 1991-ben, de rögtön ezután a gépek földrekényszerültek a pénzhiány miatt. Egy kép szerint pedig 2009-ben az egyik gép repült, más képek tanulsága szerint pedig az egyik gép viszonylag jó állapotban áll egy reptéren ma is.
Ahogy a nyugatiak elképzelték a szovjet önjáró légvédelmi lézert
Egy másik program az még az MTHEL előtt hasonló elképzeléssel élt, vagyis rövid hatótávolságú légvédelem, teherautókra telepítve. Az Almaz-Antej által készült prototípus szén-dioxid lézerrel volt felszerelve, és a képek tanulsága szerint célgépek ellen kipróbálták. A Szovjetunió széthullását azonban ez a program se élte túl.
Az 1K17 lézer-harcjármű 2010-ben
Egy kép a nyugati médiából arról, hogy használnák a szovjetek a lézer-harcjárművet Afganisztánban: a harckocsik előtt haladva óvná őket a páncéltörő rakétáktól
A szovjetek - hűek maradva pragmatikus megközelítésükhöz - egy szilárdtest rubinlézer-rendszert is megépítettek. Fénypumpált rubinlézer volt a világ első lézere, így a technológia ismert és kiforrottnak tekinthető volt az 1980-as években is, vagyis kevés kockázattal járt a program. Ilyen lézerből néhányat egy harcjármű alvázára szereltek, hogy együtt tudjanak haladni a harckocsi- és gépesített gyalogsággal, megsemmisítve az ellenséges páncéltörő rakétákat és tüzérségi lövedékeket, amelyek veszélyt jelenthetnek rájuk. Másodlagos alkalmazási köre pedig az ellenséges harcjárművek optikájának tönkretétele, illetve az ellenséges katonák megvakítása volt. Legalább egy jármű elkészült, ám rendszeresítésre már nem került.
A lézer, mint már harctéren lévő eszköz
Noha a lézerfegyverek megjelenése még várat magára, a lézer már évtizedek óta jelen van a harcjárművekben. Még az 1960-as évektől kezdve gyorsan elkezdett terjedni távolságmérő eszközként. Korábban a cálpont távolságának megállapítására optikai távolságmérőket használtak, ám ezek alkalmazása körülményes volt, továbbá éjszaka egész egyszerűen nem lehetett őket megfelelően használni. A lézerrel automatikusan, gyorsan és nagy pontossággal lehet megállapítani a cél távolságát, így az 1970-es évek végétől kezdve minden harcjárművön kiváltották a távolságmérésnél az optikai céleszközöket.
AN/PED-1 lézeres célmegjelölő berendezés
A másik fontos alkalmazásuk a célpont "megfestése" a lézeres rávezetésű irányított fegyvereknél. Ez lehet légibomba vagy egy rakéta irányítórendszere számára. Ezek ellen manapság már általánosan érzékelőkkel látják el a harcjárműveket, amelyek figyelmeztetik a személyzetet, ha egy bizonyos frekvenciatartományú sugár éri őket. A szárazföldi harcjárművekre telepített rendszerek ilyenkor általában automatikusan ködgránátokat vetnek a beérkező lézer irányába, megtörve azt, így elfedve a harcjárművet az ellenség elől.
Egy kevésbé ismert módszer a vakítás. Még 1992-ben két Bradley lövészpáncélosra szerelt AN/VLQ-7 Stringray lézeres "zavaró" rendszer (ez a politikailag korrekt megnevezés) megjárta az Öböl-háborút, noha bevetésre nem kerültek. Az AN/VLQ-7 ha aktiválják, egy kis energiájú lézerrel pásztázza az előtte lévő területet. Ha a lézer visszaverődik egy (ellenséges) jármű optikájáról, akkor azt befoghatja, és nagyobb energiára kapcsolva "tüzel rá". Hogy mi történik, az az adott optikától függ; ha az optika túloldalán egy ellenséges katona ül, akkor megvakíthatja őt, ha az optika digitális képalkotó rendszerhez tartozik, akkor azt rongálhatja meg.
AN/VLQ-7 lézeres vakító berendezés egy M3 Bradley harcjárművön
Mi sem természetesebb, hogy a mai környezetben az ellenséges katonák megvakítását nyíltan nem vállalják (vállalhatják) fel a hadseregek, ezért nem verik nagy dobra a létezésüket (aligha fogjuk a Discovery Channelen viszontlátni őket), illetve találnak ki különféle jelzőket az ilyen eszközökre. (Nyilván sokkal humánusabb simán ízekre robbantani azt a szerencsétlen katonát.) Egyébként ilyen rendszert megfigyeltek már kínai harckocsikon is.
AN/AAQ-24(V) DIRCM rendszer tesztje - a rakéta hőkövető feje ugyanígy vakulna meg
E téren a következő lépcsőfok is megjelent már. A DIRCM (Directional Infrared Counter Measures ~ Irányított Infravörös Ellen-Tevékenység) rendszerek célja az, hogy egy közeledő hőkövető rakéta érzékelőjét egy viszonylag kis energiájú lézerrel tönkretegyék. Ilyen rendszerek már ma is rendszerben vannak helikoptereken és vadászgépeken. Viszont a lézerágyú, mint olyan, még mindig csak álom, és a jelek szerint még egy ideig az is marad.
Lézerágyúk, elektromágneses gyorsítók, könnyű és szupererős testpáncélok, külső vázak (exo-skeleton), hiperszonikus rakéták, nukleáris meghajtású harckocsik és egyéb nyalánkságok. Ezek nem egy sci-fi film látványelemeinek felsorolása, hanem olyan katonai fejlesztések, amiknek már rendszerben kellene állniuk, vagy legalábbis hamarosan bevethetőnek kell(ene) lenniük. A hadviselés forradalmasítását ígérték, drága bukták lettek.
Lézerpisztolyok "tüzelés" közben az 1980-as Battlestar Galactica sorozatból
A legalapvetőbb, és talán legtöbbet emlegetett "szuperfegyver" a lézer. A lézernek sok olyan tulajdonsága van, amely miatt két kézzel kapnak a katonák utánuk. Előszöris a fény sebességével semmisít meg célokat, így földi katonai alkalmazás esetén gyakorlatilag azonnal eléri a célpontot. Tehát nincs szükség "előretartásra" (a cél sebességét figyelembe vett korrekció a célzásnál), a célnak nincs ideje kitérő manőverre, és elvben nem tud fedezékbe sem húzódni, vagy hatásos ellen-tevékenységet folytatni.
A lézer ráadásul gyakorlatilag láthatatlan, hacsak nem törik meg valamin, és a hullámhosszától függően - mivel a legtöbb katonai célú lézer a spektrum infravörös tartományába esik - általában szabad szemmel még így sem észlelhető. Vagyis a célpont megfelelő érzékelők hiányában még csak azt sem tudja pontosan, hogy honnan érte támadás egy lézercsapás után.
Ugyan a lézerekkel már sokan találkozhattak, mint látványelem, viszont valójában füstre is szükség van, hogy megtörjön rajta a sugár
Ezek az előnyök, ám a hátrányokra sem ártana kitérni, abból pedig akad bőven. A lézer esetén a kulcsmomentum a fókusz, vagyis hogy mekkora területre érkezik be a lézernyaláb. Minél kisebb, annál nagyobb az adott területre leadott energiamennyiség. Gyakorlatiasabban ha egy 1 kW-os lézersugár egy egy négyzetméteres területre van fókuszálva, akkor még egy papírhalmot se nagyon lehetne vele meggyújtani, ellenben ha egy négyzetmilliméternél kisebb területre fókuszáljuk, akkor akár fémet is lehet vágni vele.
A lézer elviekben úgy tűnik, hogy ideális hosszú távú fegyver, de a fókusz miatt mégis nagyon nehéz így kezelni. Ha sikerül a fókuszpontban kis helyre összpontosítani a lézer energiáját, nyert ügyünk van, csakhogy itt a gond az, hogy ehhez először pontosan meg kell állapítani a távolságot, utána pedig ennek megfelelően fókuszálni a sugarat. Ehhez nagyon precízen működtethető tükrökre, lencsékre van szükség.
A YAL-1A fő lézerének tornya, és ahogy a lézernyaláb halad benne, hogy végül a célpont felé induljon el
A lézerágyúban létrejövő hatalmas energiákat ugyanis valahogy a cél irányába kellene tornázni, erre pedig elviekben lencse és/vagy tükörrendszert kell igénybe venni. Ezek azonban akármennyire is tiszták, optikai szempontból, bizonyos szintű veszteséget jelentenek, ez az energiaveszteség pedig hővé alakul. Vagyis a lencséket és tükröket hűteni kell, avagy folyamatos tüzelésnél túlmelegedhetnek, ami a tükör/lencse torzulásához vezethet, tehát pontatlanabb lesz, illetve még több energiát nyelhet el. Gondoljunk bele: egy 100 kW-os lézernél az 1%-os veszteség 1 kW hőenergiát jelent!
Egy impulzusüzemű lézervágó berendezés munka közben. A látványos fényjelenséget a túlhevült fém kiterjedéséből keletkező apró fémdarabok okozzák
A lézereknél fontos megemlíteni, hogy a működési elvük alapján két fő változatuk létezik. A "hagyományos", folyamatos üzemű lézer egy nyalábban fejti ki az energiát, rövid idő alatt, ám ez például fémvágásnál hátrányos, hiszen a vágás során keletkező fémgőzök és füst elnyeli a lézer energiáját. Az impulzuslézer ehhez képest olyan, mint valami ütvefúró; egy adag energiát lead a céltárgyon, majd kis szünet, és újabb energialeadás (lézernyaláb) következik. A kétféle lézer hatása is ennek megfelelő. Ha a folyamatos sugárral sikerül nagy energiát kis felületre koncentrálni, akkor olyasmi a hatása, mint egy robbanásnak. Egy köbcenti acél hirtelen 10 000 fokosra hevítve mintegy egy köbméternyi fémgőzt és plazmát hoz létre, ami robbanásszerűen terjed ki. Az impulzuslézer ezzel szemben olyasmi mint egy vágószerszám, "darabolni" lehet vele.
A YAL-1A kémia lézerének működési elve
A létrehozás tekintetében lehetnek a lézerek kémiai reakcióból származóak (kémiai lézer), ahol azonban üzemanyagra van szükség a reakcióhoz. Előnye ennek a rendszernek, hogy már ma is tudunk velük viszonylag nagy energiát létrehozni, a másik előnye pedig az, hogy a reakció folyamán keletkező hő nagy részétől meg tudunk szabadulni úgy, hogy a felhevült reakcióterméket szépen "kidobjuk", kieresztjük.
Egy rubin szilárdtest lézer felépítése
A másik lehetőség a szilárdtest lézer, jelenleg a fejlesztések főleg ebbe az irányba haladnak a katonai lézerfegyverek terén. Itt villanófénnyel vagy lézerrel gerjesztenek valamilyen speciális üvegrudat vagy rubinrudat, amelyben a fotonok koherens fénysugárként kezdenek viselkedni. Ezzel a probléma jelenleg az, hogy az ilyen lézerek energiaszintje egy nagyságrenddel alacsonyabb a kémiai lézerekénél, és a hatásfokuk sem igazán jó, általában alig 10% körül mozog. Ez azt jelenti, hogy egy 100 kW optikai teljesítményű lézer esetén 1 MW elektromos energiát kell befektetni, és ebből 900 kW hővé alakul.
Léteznek még gázlézerek, festéklézerek, amik szintén gerjesztett lézerek, ám ezek katonai alkalmazása (néhány korai példát leszámítva) nem jellemző.
Az NKC-135A repülőgép, az ALL program tesztlaborja
Az ABL (Anti-Ballistic Laser ~ Ballisztikus rakétaelhárító lézer) program eredete az 1970-es évekre vezethető vissza. Az ALL (Airborne Laser Laboratory ~ Légi Lézerlabor), egy átalakított C-135 (a Boeing 707 gépcsalád mostohagyermeke) fedélzetére egy 10 tonnás, 456 kW optikai teljesítményű szén-dioxid lézerágyút szereltek, amellyel kis távolságon belül Sidewinder rakétákat és egy pilóta nélküli drónt sikerült megsemmisíteniük. Az eredmények elsőre tehát igen bizalomgerjesztőek voltak, ám mégis leállították az ALL programot, mert a kiküszöbölésre váró problémák listája bizony nem volt rövidnek nevezhető.
A lézernyaláb optikai rendszeren belül való kezeléskor abszolút tisztaságot követel meg, mivel a nyaláb által eltalált por és más szennyeződést a lencsén szinte felrobban, és megrongálja az optikát. A másik probléma az volt, hogy a légkörben lévő nedvesség és széndioxid egyszerűen elnyeli a lézernyalábot, így csökkenti annak energiáját. A már említett időjárás probléma is belépett: esőben, ködben, felhőben a lézer gyorsan elveszti az energiáját. A harmadik probléma a légkör torzítása; a levegőben lévő hőmérséklet-különbségek nagyon kis mértékben, de megtörik a sugarat, és minél nagyobb a távolság, annál nagyobb mértékű ez a hatás.
Hiába alig valamivel több, mint egy II. Vh-s V2, mégis a mai napig állandó téma a SCUD
Csak 1991 után került újra elő a légi lézer ötlete, immár a ballisztikus rakéták elleni védelemmel kapcsolatban, köszönhetően az Irak által Izraelre kilőtt Scud (illetve Scud-mutáns) rakéták tapasztalata miatt. (Ugyebár a Patriot légvédelmi rakétarendszer az első híradásokkal szemben korántsem volt hatékony vele szemben.)
Fantáziarajz a rakétákra vadászó YAL-1A gépekről. A lézer természetesen a látvány miatt láthatónak lett ábrázolva
Az ilyen helyzetekre az ABL program keretében hozták létre a YAL-1A gépet, amely egy átalakított Boeing 747-es, amelynek fedélzetén egy 1 megawatt energiára képes kémiai lézert helyeztek el. Ez a fegyver 400 kilométeres távolságból mintegy egy négyzetméteres fókuszra képes, melynek még a nagy energiája ellenére is egy vékony alumíniumból készült rakétatest átégetéséhez 3-5 másodperces folyamatos "bevilágításra" van szüksége - mindezt úgy, hogy közben a lézernek végig a rakéta ugyanazon pontjára kell érkeznie!
A célpont külső burkolatának strukturális meggyengülése elég ahhoz, hogy az ekkor már nagy sebességgel haladó, és még mindig gyorsuló rakéta a vibrációk, a gyorsulás ereje és az aerodinamikai hatások miatt a darabjaira tépje magát. Ehhez még hozzá kell tenni, hogy a YAL-1A a felhők szintje felett kell repüljön, és meg kell várnia, amíg az ellenséges területről indított rakéta kiérkezik a felhők takarásából.
A YAL-1A hasán ezeken a nyílásokon át távoznak a reakciótermék gázok
Ez már így sem egyszerű, de a dolgot tovább bonyolítja a lézer üzemanyaga, ami klórgáz, jód, hidrogén-peroxid és kálium-hidroxid. Már a felsorolás sem túl biztató, hiszen mérgező gázokról, erősen toxikus oxidokról beszélünk. Nem is csoda, hogy a YAL-1A személyzetét vegyvédelmi ruhába öltöztették az éleslövészetek alkalmával, ha esetleg egy kifutópályán történő balesetre kerülne sor. Ennél is nagyobb gond, hogy a 4 500 liternyi üzemanyag mindössze hét lövésre ad lehetőséget, és egy utántöltésre való üzemanyag szállításához két C-17A óriás-tehergépre van szükség.
A YAL-1A teljes pompájában - klikk a nagyobb képhez!
A programnak eredetileg 2008-ban hét bevethető YAL-1A hadrendbe állítható géppel kellett volna a csúcspontjára érnie, ám a folyamatos technikai akadályok (például az eredetileg tervezett kémiai reaktorokból egyszerűen nem fért el elegendő a repülőgép gyomrába, majd az üzemanyag-mennyiséget kellett megkurtítani) miatt a költségek elszabadultak, a határidők pedig tarthatatlanná váltak. A végső csapást az adta meg, hogy a hatótávolság is messze kisebb lett, mint eredetileg számolták. A program megálmodásakor úgy vélték, hogy legalább 800 km-ről képes lesz a célpontok megsemmisítésére.
Az első tesztlövés egy ballisztikus rakétára a YAL-1A-val, infravörös tartományban készült videón, így a levegő részecskéit felhevítve látható a lézernyaláb is
A már említett fókuszálás problémáját az ABL esetén a főlézer melletti két másik szilárdtest lézer hivatott orvosolni, az egyik a célpont távolságát méri pontosan, a másik pedig a légköri torzításokat, ezek alapján állapíthatják meg a főlézer fókuszát. A probléma az, hogy még így is csak mintegy 600 km távolságból képes a folyékony hatóanyagú ballisztikus rakétákat megsemmisíteni (ott az üzemanyag berobbanhat), míg a masszívabb szilárd hajtóanyagú rakéták ellen már csak 300 kilométeren belül hatásos. Ilyen közel a rakéták indítási pontjához járőröztetni állandóan egy YAL-1A gépet iszonyatosan kockázatos és költséges, így az egész koncepció összeomlott.
A YAL-1A orra, a nagy energiájú lézer tornya "tárolási" pozicíóban
Az ilyen programoknál "érdekes módon" mindig csak utólag lehet hallani kritikus hangokat. Miután a programot lelőtték, persze megkönnyebbülten nyilatkoztak a légierő tisztjei olyanokat, hogy igazából ők sose látták hogy lesz ebből bevethető, harcképes eszköz, pláne nem úgy, hogy darabja több, mint egymilliárd dollárba kerül, az üzemeltetése pedig évente 100 millió dollárnál is többe.
Lapozz! Persze nem az ABL volt az egyetlen amerikai lézerfegyver program. Az 1996-ban indult THEL és MTHEL (Tactical High Energy Laser / Mobil Tactical High Energy Laser, vagyis Taktikai Nagy Energiájú Lézer és ennek mobil verziója) egy Izraellel közösen megálmodott rendszer volt. A 100 kW energiájú kémiai lézer üzemanyaga etilén, nitrogén-trifluorid, deutérium és hélium, a feladata pedig ellenséges aknagránátok és tüzérségi rakéták (katyusák) megsemmisítése, még mielőtt a saját csapatok fölé érne. A tesztlövészeteken 2000 és 2004 között összesen 28 darab 160 mm-es tüzérségi rakétát, tüzérségi gránátot és aknagránátot semmisítettek meg vele, ám maga a lézer nagy és drága volt, az üzemeltetése pedig körülményes.
Az MTHEL tesztverziójának tornya...
Izrael (és később az Egyesült Államok is) az Arrow ballisztikus-rakéta elhárító rakétarendszer felé, illetve a C-RAM (a haditengerészetnél használ Phalanx 20 mm-es közel-légvédelmi gépágyú teherautóra telepített változata) felé fordult.
...és a helyette irakba küldött C-RAM - klikk a nagyobb képhez!
A repülőgépekre telepített lézereknél az ATL (Advanced Tactical Laser ~ Fejlett Taktikai Lézer) program az ABL kistestvére volt, hasonló kémiai lézerrel, de csak 100 kW-os teljesítménnyel, egy C-130-as teherszállító gépbe szerelve. A légierő elvárása szerint az ATL az AC-130 "Gunship" repülőgépek méltó utódja lehet, 105 mm-es tarackágyúja és 40 mm- illetve 25 mm-es gépágyúk helyett lézerrel semmisítve meg az ellenséges földi célpontokat.
Az ATL programhoz átalakított C-130H, a hasán a lézerágyú tornya
2009-ben egy videón prezentálták azt, hogy a lézer egy sivatagban álló autó-motorháztőt éget össze - de ennél egy picivel többre lenne szükség ahhoz, hogy valóban használható eszköz legyen belőle. Azóta nem is hallani róla semmit.
Az ATL tesztje 2009 augusztusában
A légierő persze nem vesztette el (teljesen) a bizodalmát a lézerekben, de a meglehetősen körülményes kémiai lézerek helyett a szilárdtest lézerek felé fordult. A korábbi tervek szerint az F-35 Lightning II. vadászgépekbe is majd ilyen kerülhet, a korábbi típusok pedig a szárnyaik alatt két konténerben vihetik majd a lézert (az egyik az energiát biztosítja, a másik maga a lézer). Azonban jelenleg még jelenleg nem sikerült áttörést elérni, noha az első tervek szerint mostanra már a rendszer tesztelésénél kellene tartani. A jelenlegi ütemterv már csak 2020 utánra várja a vadászgépekről bevethető lézerfegyvert.
Fantáziarajz a lézerágyúkkal felszerelt F-35-ösökről
A szárazföldön az MTHEL utódja, a HEL TD (High Energy Laser Technology Demonstrator ~ Nagy Energiájú Lézer Technológiai Bemutató). Ez egy teherautóra szerelt szilárdtest lézer, és az MTHEL-hez hasonlóan a tüzérségi gránátok, rakéták elleni védelem lesz a célja. Jelenleg a lézer optikai rendszerének teherautóra-integrálásánál tartanak.
Fantáziarajz a HEL TD járműről
A fegyvernemek közül a haditengerészet még kimaradt, de ők sem akarnak lemaradni a technológiai versenyben. A tengerészek a hadihajók közel-légvédelmét akarják megoldani lézerrel, amit eredetileg a 20 mm-es Phalanx rendszer látott el. A haditengerészet a Szabad-Elektronos Lézer (FEL, Free-Electron Laser) technológiát támogatta, amelynél szabad elektronok segítségével hoznak létre fotonokat. E megoldás előnye, hogy nagyon széles spektrumon lehet a lézernyalábot létrehozni, így a légköri viszonyoknak legmegfelelőbb hullámhosszon működhet majd, kivédve a szilárdtest és kémiai lézerek egyik problémáját, nevezetesen hogy az általában vörös vagy infravörös tartományban dolgozó lézerek nyalábját a légkör nedvességtartalma könnyen megtörheti.
Elképzelés a lézerágyúkkal felszerelt CG(X) cirkálóról bő 10 éve
Idén februárban meg is jelentek a hírekben a minden eddiginél erősebb lézerről szóló hírek. Csak éppen azt értették sokan félre, hogy itt szó nincs arról, hogy most aztán ott van az amerikai haditengerészet kezében minden eddiginél erősebb lézere, csupán arról, hogy a szabad-elektronok létrehozásában értek el szép teljesítményt. Csakhogy maga a lézer még mindig a 14 kW-os régióban leledzik, és bár a haditengerészet további pénzt kért a program számára, júniusban a politikusok kihúzták a szőnyeget a program alól, mert korántsem osztották a lézeren dolgozó tudósok és mérnökök hurráoptimizmusát.
A haditengerészet ettől persze még nem marad lézer nélkül. A LAWS (LAser Weapon System ~ Lézer Fegyver Rendszer) egy szilárdtest lézer, valahol 15 kW körüli teljesítménnyel. A rendszerrel már kilenc célgépet lőttek le, de még egyetlen közeledő rakétát / robotrepülőgépet sem. A LAWS kifejezetten a közel-légvédelemre készül, és 2018-ra szeretnék a hajókon látni. Hangzatos szövegekből persze itt sincs hiány: a haditengerészet a "deep magazine" (~feneketlen lőszertároló) frázissal él, vagyis amíg egy gépágyú vagy rakétarendszernél csak korlátozott lőszerkészlettel lehet operálni, addig a lézernél csak a kellő mennyiségű elektromos energia határolja be a felhasználást.
A LAWS közel-légvédelmi demonstrációs rendszer
No persze nem csak az Egyesült Államokban dolgoznak lézereken, sőt, nemrég kiderült, hogy a szovjetek igencsak megelőzték őket. Az 1980-as években Ronald Reagen "csillagháborús" tervétől volt hangos a média, ám az ahhoz kapcsolódó lézerfegyver-tesztek legfeljebb a tervezőasztalig jutottak el. Azonban a nyugaton felmerült rendszerek, mint az ALL megkapták a szovjet ellenpárjukat, egy IL-76MD-ből épített, A-60 típusjelzésű kísérleti gép képében.
Az orosz RA-86879 regisztrációs számú A-60 idén májusban
A lézeréről nem sokat tudni, feltehetően széndioxid-gáz lézer vagy kémiai lézerről lehet szó. Az első gép 1981-ben repült, a második 1991-ben, de rögtön ezután a gépek földrekényszerültek a pénzhiány miatt. Egy kép szerint pedig 2009-ben az egyik gép repült, más képek tanulsága szerint pedig az egyik gép viszonylag jó állapotban áll egy reptéren ma is.
Ahogy a nyugatiak elképzelték a szovjet önjáró légvédelmi lézert
Egy másik program az még az MTHEL előtt hasonló elképzeléssel élt, vagyis rövid hatótávolságú légvédelem, teherautókra telepítve. Az Almaz-Antej által készült prototípus szén-dioxid lézerrel volt felszerelve, és a képek tanulsága szerint célgépek ellen kipróbálták. A Szovjetunió széthullását azonban ez a program se élte túl.
Az 1K17 lézer-harcjármű 2010-ben
Egy kép a nyugati médiából arról, hogy használnák a szovjetek a lézer-harcjárművet Afganisztánban: a harckocsik előtt haladva óvná őket a páncéltörő rakétáktól
A szovjetek - hűek maradva pragmatikus megközelítésükhöz - egy szilárdtest rubinlézer-rendszert is megépítettek. Fénypumpált rubinlézer volt a világ első lézere, így a technológia ismert és kiforrottnak tekinthető volt az 1980-as években is, vagyis kevés kockázattal járt a program. Ilyen lézerből néhányat egy harcjármű alvázára szereltek, hogy együtt tudjanak haladni a harckocsi- és gépesített gyalogsággal, megsemmisítve az ellenséges páncéltörő rakétákat és tüzérségi lövedékeket, amelyek veszélyt jelenthetnek rájuk. Másodlagos alkalmazási köre pedig az ellenséges harcjárművek optikájának tönkretétele, illetve az ellenséges katonák megvakítása volt. Legalább egy jármű elkészült, ám rendszeresítésre már nem került.
A lézer, mint már harctéren lévő eszköz
Noha a lézerfegyverek megjelenése még várat magára, a lézer már évtizedek óta jelen van a harcjárművekben. Még az 1960-as évektől kezdve gyorsan elkezdett terjedni távolságmérő eszközként. Korábban a cálpont távolságának megállapítására optikai távolságmérőket használtak, ám ezek alkalmazása körülményes volt, továbbá éjszaka egész egyszerűen nem lehetett őket megfelelően használni. A lézerrel automatikusan, gyorsan és nagy pontossággal lehet megállapítani a cél távolságát, így az 1970-es évek végétől kezdve minden harcjárművön kiváltották a távolságmérésnél az optikai céleszközöket.
AN/PED-1 lézeres célmegjelölő berendezés
A másik fontos alkalmazásuk a célpont "megfestése" a lézeres rávezetésű irányított fegyvereknél. Ez lehet légibomba vagy egy rakéta irányítórendszere számára. Ezek ellen manapság már általánosan érzékelőkkel látják el a harcjárműveket, amelyek figyelmeztetik a személyzetet, ha egy bizonyos frekvenciatartományú sugár éri őket. A szárazföldi harcjárművekre telepített rendszerek ilyenkor általában automatikusan ködgránátokat vetnek a beérkező lézer irányába, megtörve azt, így elfedve a harcjárművet az ellenség elől.
Egy kevésbé ismert módszer a vakítás. Még 1992-ben két Bradley lövészpáncélosra szerelt AN/VLQ-7 Stringray lézeres "zavaró" rendszer (ez a politikailag korrekt megnevezés) megjárta az Öböl-háborút, noha bevetésre nem kerültek. Az AN/VLQ-7 ha aktiválják, egy kis energiájú lézerrel pásztázza az előtte lévő területet. Ha a lézer visszaverődik egy (ellenséges) jármű optikájáról, akkor azt befoghatja, és nagyobb energiára kapcsolva "tüzel rá". Hogy mi történik, az az adott optikától függ; ha az optika túloldalán egy ellenséges katona ül, akkor megvakíthatja őt, ha az optika digitális képalkotó rendszerhez tartozik, akkor azt rongálhatja meg.
AN/VLQ-7 lézeres vakító berendezés egy M3 Bradley harcjárművön
Mi sem természetesebb, hogy a mai környezetben az ellenséges katonák megvakítását nyíltan nem vállalják (vállalhatják) fel a hadseregek, ezért nem verik nagy dobra a létezésüket (aligha fogjuk a Discovery Channelen viszontlátni őket), illetve találnak ki különféle jelzőket az ilyen eszközökre. (Nyilván sokkal humánusabb simán ízekre robbantani azt a szerencsétlen katonát.) Egyébként ilyen rendszert megfigyeltek már kínai harckocsikon is.
AN/AAQ-24(V) DIRCM rendszer tesztje - a rakéta hőkövető feje ugyanígy vakulna meg
E téren a következő lépcsőfok is megjelent már. A DIRCM (Directional Infrared Counter Measures ~ Irányított Infravörös Ellen-Tevékenység) rendszerek célja az, hogy egy közeledő hőkövető rakéta érzékelőjét egy viszonylag kis energiájú lézerrel tönkretegyék. Ilyen rendszerek már ma is rendszerben vannak helikoptereken és vadászgépeken. Viszont a lézerágyú, mint olyan, még mindig csak álom, és a jelek szerint még egy ideig az is marad.
