Lorsque le département américain de la Défense a décidé en mai de cette année d'envoyer une division Patriot au Moyen-Orient pour contrer ce qu'il appelle la menace accrue de l'Iran, il a déployé du personnel déjà trop épuisé par des rotations périodiques.
"En ce qui concerne les forces de défense antimissile, nous, au Moyen-Orient, avons régulièrement été confrontés à ce problème bien avant ce déploiement", a déclaré le vice-ministre de l'époque aux journalistes, notant que les unités Patriot avaient un rapport devoir-repos inférieur à 1: 1. en mai. Au début de l'année, le ratio global de service au combat et de repos était d'environ 1: 1, 4, tandis que le commandement s'était fixé comme objectif d'atteindre un ratio de 1: 3.
Alors que l'armée américaine cherche des moyens de réduire le nombre de rotations continues à deux équipes et d'augmenter le niveau de préparation au combat, une question tout aussi urgente est à l'ordre du jour de la façon dont la future combinaison d'armes cinétiques et non cinétiques affectera son combat. Besoins.
« Si vous devez combattre un adversaire à peu près égal, le Patriot sera efficace, mais au final peut-il affaiblir ou neutraliser la menace ? Peut-être pas. Par conséquent, au fil du temps, vous verrez de nouvelles capacités qui seront introduites dans notre arsenal de défense antimissile », - a-t-il dit, ajoutant que les futurs investissements majeurs dans le développement d'armes à énergie dirigée pourraient changer le modèle tactique de l'armée.
« Sinon, vous continuerez à accumuler des batteries Patriot, en essayant de combattre de plus en plus de menaces. »
Le Pentagone est à la recherche de technologies énergétiques dirigées depuis des décennies et il semble souvent que l'oiseau soit déjà en cage. De nombreux militaires américains pensent qu'aujourd'hui la situation a radicalement changé, et les avancées récentes dans ce domaine donnent aux forces armées du pays l'espoir d'un déploiement rapide de véritables systèmes d'armes pour diverses missions de combat.
Alors que le Pentagone est apparemment optimiste quant au déploiement de systèmes d'énergie dirigée dans un avenir proche, en particulier des lasers à haute puissance, il reste de nombreux problèmes non résolus. Des différences de capacités tactiques et stratégiques aux problèmes liés à l'évolutivité ou à l'évolutivité des lasers et au financement de projets concurrents, l'armée a beaucoup à surmonter.
Besoins changeants
Cela fait près de six décennies que le laser a été introduit, et pendant la majeure partie de ce temps, le ministère de la Défense a cherché des moyens de développer cette technologie dans le but de créer la prochaine génération d'armes. Pour les forces de défense aérienne, de tels systèmes promettent un coût inférieur par défaite et, en même temps, une diminution de la consommation de munitions. Par exemple, si la Chine lance de nombreux missiles bon marché sur un navire américain, un laser puissant pourrait en théorie être utilisé pour les cibler et les détruire.
Le Dr Robert Afzal, l'un des principaux spécialistes de la technologie laser chez Lockheed Martin, estime que jusqu'à présent, deux facteurs ont empêché la mise en œuvre de la technologie laser: l'accent initial du ministère de la Défense sur le développement d'armes stratégiques et son sous-développement.
Dans le passé, l'armée a alloué des fonds pour la recherche énergétique dirigée sur des projets tels que le programme YAL-1 Airborne Laser, désormais fermé, géré conjointement par l'US Air Force et la Missile Defense Agency. Dans le cadre de cette initiative, un laser chimique a été installé sur un Boeing 747-400F modifié pour intercepter les missiles balistiques pendant la phase d'accélération.
"A cette époque, l'accent était toujours mis sur la confrontation stratégique, ce qui nécessitait des systèmes laser très gros et très puissants." Aujourd'hui, la prolifération des véhicules aériens sans pilote et des petits bateaux a contribué à un changement partiel de l'accent à court terme du Pentagone sur les systèmes tactiques. Cela aide l'armée à augmenter progressivement les systèmes d'armes en vue de faire face aux nouvelles menaces.
En avril 2019, une discussion a eu lieu à la Brookings Institution à Washington sur cette question. "J'ai une petite vision des perspectives à court et moyen terme de l'énergie dirigée", - a noté le chercheur principal de l'institut.
« Apparemment, l'énergie dirigée peut nous aider dans un environnement tactique très, très spécifique. L'idée de créer un laser suffisamment gros pour fournir un système de défense antimissile territorial est plutôt irréaliste, tandis que la protection d'un véhicule spécifique avec un système actif est un peu plus réaliste. »
Le secrétaire de l'armée américaine de l'époque a noté que les progrès en matière d'énergie dirigée étaient "plus loin que vous ne pouvez l'imaginer", et la décision de l'armée de rétablir un système de défense aérienne maniable pour ses unités lourdes permet de déployer de nouvelles armes laser.
« Sur la base des menaces existantes et nouvelles, c'est vraiment un gros problème pour nous. Quant à savoir où va la technologie, nous sommes sur le point de posséder un système déployable qui peut abattre des drones, des petits avions et des objets similaires. »
Barrières technologiques
Pour créer des systèmes laser haute puissance capables d'abattre des drones, des technologies du spectre le plus large sont nécessaires. En plus de la plate-forme de base, un radar est utilisé pour détecter les menaces aériennes et divers capteurs pour verrouiller une cible. Ensuite, la cible est suivie, le point de visée est déterminé, le laser est activé et maintient le faisceau à ce point jusqu'à ce que l'UAV subisse des dommages inacceptables.
Au fil des décennies, les chercheurs qui ont développé ces lasers ont pu tester un certain nombre de concepts, y compris des investissements massifs dans les armes chimiques, avant de se concentrer sur la mise à l'échelle des lasers à fibre.
« L'avantage des lasers à fibre est que vous pouvez adapter ces lasers à une taille beaucoup plus petite. »
- a déclaré lors d'une rencontre avec des journalistes le directeur du bureau de la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency).
Le système YAL-1 ABL, par exemple, utilisait un laser chimique oxygène-iode à haute énergie et, bien qu'il ait intercepté avec succès une cible de test en 2010, son développement s'est arrêté après près de 15 ans de financement. À ce stade, le secrétaire à la Défense de l'époque, Robert Gates, a publiquement remis en question l'état de préparation opérationnelle de l'ABL et a critiqué sa portée efficace.
L'un des inconvénients des lasers chimiques est que le laser cesse de fonctionner lorsque des produits chimiques sont consommés. « Dans ce cas, vous avez un magasin limité, et le but a toujours été de créer un laser qui fonctionne à l'électricité. Après tout, tant que vous avez la possibilité de générer de l'électricité sur votre plate-forme, que ce soit via un générateur embarqué ou une batterie, votre laser fonctionnera », a déclaré Afzal.
Ces dernières années, le ministère de la Défense a augmenté ses investissements dans le développement d'un laser à fibre électrique, mais a également été confronté à de sérieux défis, en particulier dans le développement d'un laser avec des caractéristiques de poids, de taille et de consommation d'énergie réduites.
Dans le passé, chaque fois que les développeurs tentaient d'augmenter la puissance d'un laser à fibre au niveau nécessaire pour les missions de combat, ils construisaient des lasers de grandes tailles, ce qui, en particulier, créait des problèmes de génération de chaleur excessive. Lorsque le système laser génère un faisceau, de la chaleur est également générée, et si le système n'est pas en mesure de le détourner de l'installation, le laser commence à surchauffer et la qualité du faisceau se détériore, ce qui signifie que le faisceau ne peut pas se concentrer sur le cible et l'efficacité du laser diminue.
Alors que l'armée s'efforce d'augmenter la puissance des lasers électriques, tout en limitant l'augmentation du poids, de la taille et des caractéristiques de consommation d'énergie des systèmes, l'efficacité passe au premier plan; plus le rendement électrique est élevé, moins il faut d'énergie pour faire fonctionner et refroidir le système.
Un porte-parole de l'armée américaine travaillant sur les lasers à haute puissance a déclaré que si les générateurs peuvent généralement alimenter des systèmes de 10 kW sans problème, les problèmes commencent lorsque la puissance des systèmes laser est augmentée. "Lorsque la puissance du laser de combat est augmentée à 50 kW ou plus, des sources d'énergie uniques, par exemple des batteries et des systèmes similaires, doivent déjà être utilisées."
Par exemple, si vous prenez un système laser de 100 kW, qui a un rendement d'environ 30 %, il aura besoin d'une puissance de 300 kW. Cependant, si la plate-forme sur laquelle il est installé ne génère que 100 kW de puissance, l'utilisateur a besoin de batteries pour couvrir la différence. Lorsque les batteries sont déchargées, le laser cesse de fonctionner jusqu'à ce que le générateur les recharge à nouveau.
"Le système doit être extrêmement efficace, à partir de la génération d'énergie et de sa transformation ultérieure en photons, qui sont dirigés vers l'objectif", - a déclaré le représentant de la société Lockheed Martin.
Pendant ce temps, Rolls-Royce LibertyWorks a déclaré qu'il travaillait depuis plus d'une décennie pour intégrer un système de contrôle de l'alimentation et de la chaleur pouvant être utilisé dans les systèmes laser haute puissance et a récemment "fait des percées technologiques importantes".
Rolls-Royce a déclaré que les percées comprennent des domaines tels que "l'énergie électrique, la gestion thermique, le contrôle et la surveillance de la température, la disponibilité instantanée de l'énergie et la continuité des activités". Ils ont ajouté que les tests du système sur le site du client commenceront à la fin de cette année, et s'ils sont menés à bien, il pourrait devenir possible de fournir des solutions intégrées modulaires pour la régulation de l'alimentation et l'évacuation de la chaleur pour les programmes de l'armée et de la marine.
A la recherche de solutions
La DARPA et le Lincoln Laboratory du MIT ont développé avec succès un laser à fibre de petite taille et haute puissance qui a été démontré en octobre de cette année. Cependant, ils ont refusé de clarifier les détails de ce projet, y compris le niveau de puissance.
Alors que l'armée et les entreprises ont signalé un succès constant dans le développement de lasers militaires, Afzal a déclaré que les efforts de Lockheed Martin pour relever certains des défis technologiques incluent "un processus de fusion par faisceau spectral qui rappelle quelque peu la couverture de l'album Dark Side of the Moon." par Pink Floyd ".
« Je ne peux pas fabriquer un laser à fibre de 100 kW s'il y a des problèmes de mise à l'échelle. La percée a été rendue possible par la capacité d'étendre les lasers à fibre haute puissance en utilisant la combinaison de faisceaux plutôt que d'essayer simplement de construire un système laser plus grand et plus puissant. »
« Les faisceaux laser de plusieurs modules laser, chacun avec une longueur d'onde spécifique, traversent un réseau de diffraction qui ressemble à un prisme. Ensuite, si toutes les longueurs d'onde et tous les angles sont corrects, il n'y a pas d'absorption mutuelle, mais l'alignement des longueurs d'onde dans une séquence stricte les unes après les autres, ce qui fait que la puissance augmente proportionnellement », a expliqué Afzal. - Vous pouvez mettre à l'échelle la puissance du laser en ajoutant des modules ou en augmentant la puissance de chaque module, sans essayer de simplement construire un énorme laser. Cela ressemble plus à du calcul parallèle qu'à un supercalculateur. »
Ensemble
Une grande attention est accordée au potentiel des lasers haute puissance, mais en même temps, l'armée et l'industrie américaines voient le potentiel d'utiliser des fréquences micro-ondes haute puissance pour abattre des essaims de drones ou les combiner avec des lasers.
"La consolidation de la technologie peut être une bonne solution", a déclaré aux journalistes le général Neil Thurgood de l'Office of Critical Technology. - C'est-à-dire que vous pouvez frapper de nombreux objets avec un laser. Mais je peux toucher plus de cibles avec deux lasers, je peux toucher plus de cibles avec des lasers et des micro-ondes à haute puissance. Les travaux dans ce domaine ont déjà commencé."
L'expert en énergie dirigé de Raytheon, Don Sullivan, a, pour sa part, parlé du travail dans cette direction. En particulier, il a déclaré que Raytheon avait combiné un laser haute puissance avec un système de visée multispectrale dans un véhicule Polaris MRZR, tout en développant un système micro-ondes haute puissance monté dans un conteneur d'expédition. Raytheon a démontré ces technologies séparément lors de l'expérience intégrée des incendies de manœuvre (MFIX) de l'armée en 2017, et a travaillé ensemble en 2018 lors des tests menés par l'U. S. Air Force sur les White Sands Proving Grounds.
Sullivan a déclaré que le système laser était utilisé pour abattre des drones volant sur de longues distances, tandis que de puissants micro-ondes étaient utilisés pour protéger le champ proche et contrecarrer les attaques des essaims de drones.
"Bien sûr, l'Air Force voit et comprend la nature complémentaire des deux technologies dans l'exécution non seulement de missions de contre-drones, mais également d'autres missions."
Dans la marine
En termes de masse, de volume et d'énergie, les navires de guerre de grande taille ont ici un net avantage sur les plates-formes terrestres et aériennes, ce qui a permis aux marins de lancer plusieurs projets à la fois.
La Marine travaille sur la Navy Laser Family of Systems (NLFOS), une initiative visant à déployer des systèmes laser navals de haute puissance dans un avenir proche. Cette initiative de la Marine comprend: le programme Solid-State Laser Technology Maturation (SSL-TM); RHEL (Ruggedized High Energy Laser) Laser à haute énergie de 150 kW; laser optique éblouissant Optical Dazzling Interdictor pour les destroyers du projet Arleigh Burke; et le projet de laser à haute énergie et d'éblouissement optique intégré avec surveillance (HELIOS).
Selon un rapport du Congressional Research Service, la Marine met également en œuvre le High Energy Laser Counter-Anti-Ship Cruise Missile Program (HELCAP), qui emprunte la technologie NLfoS pour développer des armes laser avancées pour lutter contre les missiles de croisière antinavires.
Le programme HELIOS vise à doter les navires de guerre de surface et autres plates-formes de trois systèmes: un laser de 60 kW; des équipements de surveillance, de reconnaissance et de collecte d'informations à longue portée et un dispositif aveuglant pour contrer les drones. Contrairement aux autres lasers testés sur les navires de l'US Navy, qui sont installés sur les navires en tant que systèmes supplémentaires, HELIOS deviendra une partie intégrante du système de combat du navire. Le système d'armes Aegis fournira un contrôle de tir pour les missiles standard ainsi que le ciblage et le ciblage des armes appropriées.
En mars 2018, Lockheed Martin a remporté un contrat de 150 millions de dollars (avec 943 millions de dollars d'options supplémentaires) pour concevoir, fabriquer et fournir deux systèmes d'ici fin 2020. En 2020, la flotte prévoit de mener une analyse du projet HELIOS afin de s'assurer qu'il répond aux exigences.
Le rapport du service du Congrès note que l'intégration de lasers sur les navires offre potentiellement de nombreux avantages: un temps de contact plus court, la capacité de faire face à des missiles en manœuvre active, un ciblage précis et une réponse précise, allant des cibles d'avertissement au brouillage réversible de leurs systèmes. Cependant, il est à noter que des limites potentielles demeurent.
Selon le rapport, ces restrictions comprennent: le tir en ligne de mire uniquement; problèmes d'absorption, de diffusion et de turbulence atmosphériques; l'étalement thermique, lorsque le laser chauffe l'air, ce qui peut défocaliser le faisceau laser; la complexité de repousser les attaques d'essaims, de frapper des cibles durcies et des systèmes de suppression électroniques; et le risque de dommages collatéraux aux aéronefs, aux satellites et à la vision humaine.
Les inconvénients potentiels des armes laser à haut rendement mis en évidence dans le rapport ne sont pas propres à la Marine, et d'autres branches des forces armées sont également confrontées à des problèmes similaires.
De son côté, le Marine Corps (ILC) a clarifié les tactiques, méthodes et méthodes d'utilisation au combat du système laser Boeing CLWS (Compact Laser Weapon System), qui est installé dans un conteneur de transport.
Un porte-parole de Boeing a déclaré qu'il avait l'intention de mettre à niveau le système CLWS, en augmentant la capacité de 2 kW à 5 kW. Ce faisant, il a noté que l'augmentation de la puissance réduirait le temps nécessaire pour abattre les petits drones. « La Marine veut un système très rapide qui peut fournir les capacités qu'elle veut. Ils sont en train de vérifier les caractéristiques de ces systèmes, et donc ils nous ont confié un contrat pour leur modernisation et augmentation de capacité. »
Désir d'investir
Tout au long du premier semestre de cette année, le commandement de l'armée s'est engagé dans la définition des programmes énergétiques dirigés actuels et dans l'élaboration d'un plan à long terme pour le transfert des projets du stade de développement au stade d'utilisation pratique au combat.
Dans le cadre de cette activité, le général Turgud a eu 45 jours pour clarifier et rassembler tous les projets en cours dans un seul registre. Cela peut conduire au fait que certains d'entre eux seront rejetés. « Une fois que nous avons créé le Critical Technologies Office, j'ai fait un effort particulier pour trouver tous les projets d'énergie dirigée concurrents. Tout le monde travaille sur ce qu'on appelle l'énergie dirigée, et j'essaie de comprendre ce que cela signifie vraiment et ce qui se passe vraiment là-bas », a déclaré Thurgood lors des auditions du comité sur les forces armées.
Fin mai, le commandement de l'armée a approuvé un plan global, qui prévoit des investissements accrus et un développement accéléré des technologies laser et micro-ondes dans divers projets de l'armée. Lors d'une conférence de presse, Thurgood a annoncé que l'armée avait décidé d'accélérer le programme MMHEL (Multi-Mission High Energy Laser), dans lequel des lasers de 50 kW seront installés sur des véhicules blindés Stryker dans le cadre d'un système de défense aérienne à courte portée. Si tout se passe comme prévu, d'ici la fin de 2021, l'armée aura adopté quatre véhicules dotés de systèmes laser.
On ne sait pas encore quelles initiatives seront fusionnées ou fermées, mais Thurgood a déclaré que cela se produira certainement de toute façon. « Certaines personnes travaillent, disons, sur un laser de 150 kW qui sera éventuellement installé sur un camion et une remorque ou un navire. Nous n'avons pas besoin de notre propre programme laser de 150 kW, nous pouvons combiner de tels projets ensemble, accélérer ce processus et économiser des ressources pour notre pays. »
Entre-temps, un certain nombre d'initiatives énergétiques dirigées demeurent dans le portefeuille de l'Armée de terre. Par exemple, l'armée a utilisé le laser MEHEL (Mobile Experimental High Energy Laser) afin d'accélérer le développement de systèmes laser prometteurs et d'élaborer des tactiques, des méthodes et des principes d'utilisation au combat associés au fonctionnement de tels systèmes. Selon le projet MEHEL, l'armée a installé un Stryker sur la machine et testé des lasers d'une puissance allant jusqu'à 10 kW.
En mai 2019, le groupe dirigé par Dynetics a annoncé avoir été sélectionné pour développer un système d'arme de 100 kW et l'installer sur des camions FMTV (Family of Medium Tactical Vehicles) dans le cadre du programme de développement d'un modèle de démonstration d'un véhicule de grande puissance. Installation laser HEL TVD (Démonstrateur de Véhicule Tactique Laser Haute Energie). Ceci est mis en œuvre dans le cadre des travaux de l'armée sur les armes à énergie dirigée conçues pour combattre les missiles, les obus d'artillerie et les mines de mortier, ainsi que les drones.
Dans le cadre d'un contrat de 130 millions de dollars sur trois ans, une équipe tripartite a été formée (US Army, Lockheed Martin et Rolls-Royce) pour préparer un examen critique du projet qui déterminera la conception finale du laser, puis fabriquera le système et l'installera sur un Camion FMTV 6x6 pour essais sur le terrain à White Sands Missile Range en 2022.
Le trio prévoit d'augmenter la puissance du laser à fibre de Lockheed Martin, pour lequel Rolls-Royce développe un système d'alimentation. Dans le même temps, Rolls-Royce a refusé de révéler si elle utiliserait son nouveau système intégré de gestion de l'énergie et de contrôle des échanges thermiques.
En 2018, l'armée a annoncé qu'elle travaillait séparément avec Lockheed Martin pour équiper les drones d'un puissant lanceur à micro-ondes pour abattre d'autres drones. Dans le cadre d'un contrat de 12,5 millions de dollars, le duo développera un système anti-drone aéroporté. Les charges utiles potentielles d'UAV comprendront des engins explosifs, des réseaux et des installations micro-ondes.
Cependant, le directeur du bureau de la DARPA a déclaré aux journalistes que malgré les progrès dans le domaine de l'énergie dirigée, l'armée est encore loin d'intégrer la technologie dans l'avion, et donc les navires et les véhicules terrestres sont susceptibles de devenir les premières plates-formes de base.
Dans le ciel
L'armée de l'air des États-Unis met également en œuvre des projets d'énergie dirigée, notamment ceux développés dans le cadre du programme prototype SHiELD ATD (Self-Protect High Energy Laser Demonstrator - Advanced Technology Demonstrator), qui prévoit l'installation d'un petit système laser de haute puissance sur les avions. pour se protéger contre les missiles de classe "sol-air" et "air-air".
Plus tôt cette année, l'Air Force Research Laboratory a annoncé qu'il avait obtenu un succès intermédiaire en utilisant un échantillon d'essai au sol pour abattre plusieurs missiles. À mesure que la technologie progresse, l'US Air Force prévoit de rendre le système plus petit et plus léger et de l'adapter aux avions.
Le plan plus ambitieux du Pentagone et de la Missile Defense Agency est un retour en arrière de l'Initiative de défense stratégique du président Ronald Reagan, également connue sous le nom de Star Wars, qui appelle théoriquement au déploiement de systèmes d'armes laser dans l'espace.
En janvier de cette année, l'administration Trump a publié une revue tant attendue de la défense antimissile, qui a salué le travail de l'Agence anti-missile balistique pour développer des armes à énergie dirigée pour intercepter les missiles balistiques en phase de poussée. En 2017, par exemple, l'Agence a publié une demande d'informations sur des drones à haute altitude et longue portée qui auraient la capacité de charge utile pour installer de puissants lasers pour détruire les ICBM en phase de boost. L'appel d'offres, publié en 2017, stipule que le drone volera à des altitudes d'au moins 19 000 mètres, aura une capacité de charge utile d'au moins 2 286 kg et une puissance disponible de 140 kW à 280 kW. Pour créer une installation prometteuse pour de tels drones, l'Agence travaille avec Boeing, General Atomics et Lockheed Martin, explorant la possibilité de mettre en œuvre une technologie laser haute puissance à bord des drones.
« Quant à nous, nous mettons un accent particulier sur la capture, le suivi et le ciblage », - a déclaré le représentant de la société Boeing.
« Ce sont vraiment nos compétences de base, que nous avons développées en travaillant avec des lasers chimiques. Boeing l'a démontré dans tous ses systèmes et a montré qu'en utilisant les technologies existantes, vous pouvez créer un système d'acquisition, de suivi et de ciblage compact et très efficace et l'intégrer de manière transparente dans n'importe quel appareil laser, augmentant ainsi considérablement ses capacités. »
