레이저 퀘스트
Boxer 20x8 기계에 장착된 Rheinmetall의 8kW 레이저가 DSEI 2015에서 공개되었습니다.
기술 진보는 이제 차량 탑재 레이저 무기 시스템이 현실이 되는 이정표에 도달했습니다. 이러한 전투능력 강화 시스템이 어떻게 진화하는지 살펴보겠습니다.
차량 탑재 무기는 전투 능력을 강화하기 위한 저렴한 도구로, 세계의 거의 모든 분쟁에 참여하는 정규 군대와 비정규 "비대칭" 군대 모두에서 사용됩니다.
최근까지 전투 차량에 무기를 설치하는 옵션은 기관총과 다양한 형태의 포병 시스템으로 제한되었습니다. 그러나 소형 항공기와 탄약을 공중에서 태울 수 있는 충분한 전력을 갖춘 레이저 시스템이나 지향성 에너지 시스템의 출현으로 상황이 바뀌기 시작했습니다.
이러한 시스템에 부피가 큰 에너지 저장 장치를 배치하는 것은 항상 심각한 문제였지만 최근 개발로 인해 레이저가 대형 지프에도 설치할 수 있는 크기로 축소되었습니다.
기술 혁명
90년대에는 광섬유 통신의 기술 혁명이 일어나 고출력 고체 레이저의 개발이 가속화되었으며, XNUMX년 후에는 스탬핑, 절단, 용접, 용융 등의 산업 가공에 사용되었습니다.
이 레이저는 근거리에서 매우 효과적이었지만 업계가 이 기술을 확장하고 미래 지향적인 미래를 창조할 방법을 찾는 것은 시간 문제였습니다. оружие, 수백 미터, 심지어 수천 미터 거리에 있는 목표물을 절단하고 녹일 수 있습니다.
미국의 방위 산업 거물 인 록히드 마틴 (Lockheed Martin)은 그렇게했다. 반도체, 태양 전지 및 자동차 용접의 새로운 생산 기술을 기반으로 회사는 상업적 전임자보다 수백 배 강력한 군사용 레이저 설비를 개발했습니다.
이 회사의 선임 연구원 인 Robert Afzal은 "이 분야에서 수년간 거대한 연구를 통해 진정한 혁명이 일어나고 있습니다. 그리고 우리는 레이저 기술이 마침내 전술적 인 기계에 설치 될 정도로 충분히 강력하고 작은 레이저를 만들 수 있다는 점에서 마침내 준비가되었다고 생각합니다. "
"이전의 레이저는 너무 커서 광역이었습니다. 그러나 고성능 빔 레이저 기술이 출현하면서 마침내 그 기계에 설치하기 위해 마지막으로 퍼즐 조각을 얻었습니다. "
민간 업계에서는 수 킬로와트의 레이저를 사용했지만 Afzal은 군용 레이저는 10-100 kW로 평가되어야한다고 지적했습니다.
"우리는 더 큰 광섬유 레이저를 제작하는 것뿐만 아니라 몇 킬로와트 급 모듈을 결합하여 필요한 군사력을 얻는 광섬유 레이저의 성능을 확장 할 수있는 기술을 개발했습니다."
레이저는 여러 레이저 모듈을 결합하여 10 kW를 사용하여 여러 개별 레이저보다 효율성과 치사 성을 제공하는 고전력 및 고품질 빔을 형성 할 수있는 광선 추가에 기반을두고 있습니다.
흰색 시준 빔
그는 많은 색의 물줄기로 굴절 된 프리즘을 통해 빛의 광선을 통과시키는 과정을 설명하면서 다음과 같이 설명했다. "약간 다른 색의 레이저 광선이 여러 개 있고 필요한 각도로 정확하게이 프리즘에 들어가면 모두이 프리즘에서 부과되어 나온다. 이른바 하얀 시준 빔 "을 형성 할 것이다.
"우리는 기본적으로 프리즘 대신에 동일한 기능을 수행하는 회절 격자라고하는 또 다른 광학 요소를 사용합니다. 즉, 우리는 고출력 레이저 모듈을 각각 약간 다른 파장으로 구축 한 다음, 회절 격자에서 반사하여 결합하고, 출력에서 하나의 고출력 레이저 빔을 얻습니다. "
Afzal은 사실 이러한 솔루션은 산업 생산의 고전력 광섬유 레이저와 결합 된 통신 부문의 스펙트럼 압축 기술입니다.
"광섬유 레이저는 지금까지 개발 된 것 중 가장 효율적이고 강력한 레이저입니다." - 즉, 우리는 30 %를 초과하는 총 전기 효율에 대해 이야기하고 있습니다. 10-15 %의 효율을 얻었던 몇 년 전 15-18의 꿈이 아니 었습니다. 이것은 전력 및 냉각에 큰 영향을 미치므로이 시스템은 이제 더 작아 질 수 있습니다. 레이저는 이제 대형 레이저를 만들지 않고 새로운 모듈을 추가하여 확장 할 수 있습니다. "
미 육군은 최근 회사의 경량 전술 차량 중 하나에 장착할 수 있는 ATHENA(Advanced Test High Energy Asset) 설치를 기반으로 하는 고출력 레이저 무기 시스템을 구축하기 위해 록히드 마틴(Lockheed Martin)을 영입했습니다.
작년 테스트에서 프로토타입 30kW 파이버 레이저는 소형 픽업 트럭의 엔진을 성공적으로 비활성화하여 XNUMX마일 떨어진 곳에서 몇 초 만에 그릴을 불태웠습니다. 테스트 중 실제 작동 조건을 시뮬레이션하기 위해 픽업 트럭은 엔진이 작동하고 기어가 연결된 플랫폼에 설치되었습니다.
신세대
2015년 60월, 록히드는 차세대 고출력 모듈형 레이저 생산을 시작했다고 발표했는데, 그 중 첫 번째 레이저는 XNUMXkW 출력을 갖고 미 육군 전술 차량에 설치될 예정입니다.
Afzal은 육군이 대공, 대미사일, 포병 및 박격포탄, UAV를 위해 차량 탑재 레이저를 배치하기를 원한다고 말했습니다. “전략적 의미에서 미사일 방어보다는 전술적 방어 수준을 보고 있다.”
Lockheed에 따르면 모듈식 솔루션을 사용하면 특정 작업 및 위협의 요구 사항에 따라 전력을 변경할 수 있습니다. 육군에는 더 많은 모듈을 추가하고 전력을 60kW에서 120kW로 늘릴 수 있는 옵션이 있습니다.
Afzal은 계속해서 다음과 같이 말했습니다. “아키텍처는 요구 사항에 따라 확장 가능합니다. 30kW, 50kW 또는 100kW를 원하십니까? 이는 서버 랙의 서버 모듈과 같습니다. 우리는 이것이 유연한 아키텍처라고 믿습니다. 즉, 본격적인 생산에 더 적합합니다. 이를 통해 계속해서 다시 생성할 수 있는 모듈을 가질 수 있고 시스템을 직접 맞춤 설정할 수 있습니다.”
“이 시스템은 귀하가 현재 사용하고 싶은 모든 차량에 적응하며, 이것이 바로 이 기술이 매우 인상적인 이유입니다. 왜냐하면 이를 통해 귀하가 결정한 것을 크게 조정하지 않고도 다양한 차량에 맞게 아키텍처의 유연성을 허용할 수 있기 때문입니다. 이를 통해 예를 들어 전투 여단과 전방 작전 기지 모두에 대한 지원을 제공하는 시스템을 확보할 수 있습니다.
이 시스템은 쉽게 재현 가능한 모듈로 조립된 상업용 파이버 레이저를 사용하므로 가격이 매우 저렴합니다. 여러 개의 광섬유 레이저 모듈을 사용하면 사소한 오작동 가능성은 물론 유지 관리 및 수리 비용과 범위도 줄어듭니다.
전술 차량에 장착된 전투용 레이저가 언제 전장에 나타날 것인지 묻는 질문에 Afzal은 대략적인 시기를 제시했습니다. “우리는 2016년 말에 레이저를 제공할 계획입니다. 그 이후에는 군대가 한동안 제 역할을 하게 될 것이고, 그 이후에는 지켜보도록 하겠다”고 말했다.
레이저의 매력
전술 지향 에너지 무기에는 저렴한 "군수품" 비용과 속도, 정확성 및 사용 용이성을 포함하여 현대 군대에 매우 매력적으로 만드는 몇 가지 특성이 있습니다.
Afzal은 “우선 이 무기는 잠재적으로 부수적 피해가 매우 낮은 매우 정확한 무기이며 이것이 중요합니다.”라고 덧붙였습니다. "빛의 속도로 인해 목표물에 즉시 조사할 수 있으므로 기동성이 뛰어난 목표물을 공격할 수 있습니다. 즉, 때때로 운동 탄약이 대처할 수 없는 목표물에 빔을 유지할 수 있습니다."
아마도 가장 중요한 장점은 한 번의 효과적인 "샷" 비용이 저렴하다는 것입니다.
Afzal은 "이 시점에서는 값싼 다중 위협에 비싸고 강력한 방어 운동 무기를 낭비하고 싶지 않습니다."라고 말했습니다. – 우리는 레이저 무기를 운동 시스템에 추가되는 것으로 간주합니다. 우리는 당신이 레이저 시스템을 값싸고 강도가 낮은 수많은 위협에 맞서 사용하고 당신을 공격하는 복잡하고 무장된 장거리 위협에 대한 운동 저장소를 남겨둘 것이라고 가정합니다.
Afzal은 레이저 무기가 초기 표적화를 제공하는 명령 및 제어 센서 네트워크를 통해 전투 공간에 배치될 수 있다고 제안합니다.
“우선 특정 시스템이 위협의 출현을 보고해야 하며, 전투통제 운영자는 어떤 대응책을 사용할지 결정하고 표적을 결정한 후 레이저를 발사하고 레이더 데이터에 따라 표적을 포착한 후 운영자는 모니터에서 대상을 보고 레이저가 작동 중인지 여부를 결정합니다."
“전 세계 군대가 이미 수십 년 전에 레이저 무기를 자체적으로 상상했기 때문에 이 분야에는 많은 문제가 축적되었으며, 문제는 오늘날 우리가 레이저 무기를 보유하지 못하는 이유입니다. 주된 이유는 전술 차량에 장착할 만큼 작고 강력한 레이저 무기 부품을 제작할 기술이 없었기 때문이라고 생각합니다."
최종 단계
한편 보잉은 현재 개발 마지막 단계에 있는 미 육군의 HEL MD(High Energy Laser Mobile Demonstrator) 작업에도 수년을 투자했다. 트럭에 장착된 레이저는 군대가 처리할 수 있는 위협에 고출력 빔을 발사하여 로켓, 포탄, 지뢰 및 UAV를 요격하는 시스템 역할을 합니다. 이 시스템은 이제 센서를 파괴할 수 있는 정확도에 도달했습니다. 드론, 10년 White Sands와 2013년 Eglin AFB에서 2014kW 레이저 시연 중에 선보였습니다.
군용 사양에 따르면 완성된 HEL MD 시스템은 고출력 효율적인 레이저와 군용 차량에 장착할 견고한 하위 시스템으로 구성됩니다. 이 시스템은 다른 파괴 수단과 함께 전방 기지, 해군 시설, 공군 기지 및 기타 구조물 등 특정 구역을 보호할 수 있습니다.
보잉은 개조된 HEMTT(Heavy Expanded Mobility Tactical Truck)에 설치될 최종 프로토타입에 통합될 여러 시스템을 개발하고 있습니다.
이러한 하위 시스템에는 레이저가 포함됩니다. 빔 제어; 전원 공급 장치; 열교환 제어 시스템 및 전투 제어 시스템.
미 육군 미사일 및 우주방위사령부는 HEL MD를 단계적으로 개발하고 있다. 하위 시스템의 출력과 기술적 정교함을 높이기 위해 레이저, 전원 공급 시스템 및 열 교환 시스템은 향후 몇 년 내에 개선될 예정입니다.
기술이 향상됨에 따라 구성 요소의 모듈식 특성으로 인해 향상된 타겟팅 및 추적 기능과 통합된 더욱 강력한 레이저를 도입할 수 있습니다.
전체주기
Boeing에 따르면 HEL MD의 빔 가이드는 360도 회전하고 차량 지붕 위로 올라가 지평선 너머의 표적을 포착하기 때문에 "전천공"을 커버할 수 있습니다. 열 교환 및 전원 공급 시스템을 통해 표적의 지속적인 결합이 촉진됩니다.
전체 시스템은 디젤 연료로 작동됩니다. 즉, 무기의 "탄약 부하"를 보충하는 데 필요한 것은 빠른 재급유뿐입니다. HEL MD 시스템의 리튬 이온 배터리는 60kW 디젤 발전기로 재충전되므로 군대에 연료가 있는 한 무기한 작동할 수 있습니다.
시스템은 랩톱 컴퓨터와 Xbox 유형 콘솔을 사용하여 기계 드라이버와 설치 운영자에 의해 제어됩니다. 현재 실증모델은 10kW급 레이저를 사용한다. 그러나 가까운 시일 내에 50kW급 레이저가 설치될 예정이며, 앞으로 100년 후에는 그 출력이 XNUMXkW로 증가할 것입니다.
보잉은 이전에 미 육군을 위한 소형 레이저 시스템을 개발해 보잉 레이저 어벤저(Boeing Laser Avenger)라고 불리는 AN/TWQ-1 어벤저 장갑차에 장착했습니다. 1kW 고체 레이저는 UAV와 싸우고 급조폭발물(IED)을 무력화하는 데 사용됩니다. 시스템은 다음과 같이 작동합니다. 저전력 폭발 과정에서 폭발물이 다 소진될 때까지 레이저 빔의 출력을 점진적으로 증가시켜 옆에 있는 IED 또는 불발탄을 목표로 합니다. 2009년 테스트에서 Laser Avenger 시스템은 이라크와 아프가니스탄에서 발견된 것과 유사한 50개의 장치를 성공적으로 파괴했습니다. 또한 이 시스템의 작동에 대한 또 다른 시연이 열렸으며 그 동안 여러 개의 소형 드론이 파괴되었습니다.
보잉 레이저 어벤저(Boeing Laser Avenger) 레이저 기계
XNUMX개년 계획
독일 방위산업 기업인 라인메탈(Rheinmetall)에 따르면 XNUMX년 안에 자체 고출력 고에너지 레이저(HEL) 차량 탑재 레이저를 시장에 선보일 예정이다.
2013년 스위스에서 일련의 테스트를 거친 후, 회사는 빔포머의 소프트웨어 기능과 레이저 자체의 기술을 향상시키는 작업을 진행했으며, 이후 지상 목표물뿐만 아니라 지상 목표물과의 전투를 위한 레이저 시스템을 예측했습니다. 대공방어는 2018년에 이미 준비되었을 수 있습니다.
HEL 모바일 플랫폼으로 사용할 차량 113대가 선정되었습니다. Boxer 장갑차와 함께 1kW 레이저(Mobile HEL Effector Track V)를 갖춘 수정된 M8 장갑차와 8개의 10kW 레이저(Mobile HEL Effector Wheel XX)를 갖춘 Tatra XNUMXxXNUMX 트럭이 그 특성을 보여주었습니다.
레이저 시스템을 갖춘 세 가지 플랫폼 모두
GTK Boxer 장갑차에 설치된 20kW 레이저는 HEL 실행 모듈로 구별되며, 그 장점은 모듈식 구성 원리에 있습니다. Rheinmetall은 Boxer에 아직 20kW 이상의 레이저가 설치되어 있지 않지만 빔 정렬 기술을 사용하여 여러 레이저를 조합하면 총 출력을 높일 수 있다고 말합니다. 여러 Boxer HEL 장치를 결합하여 100kW 이상의 유효 출력을 갖춘 시스템을 만드는 것도 가능합니다.
2013년에 실시된 시연 테스트에서 Boxer 차량의 승무원은 기관총 사수를 위험에 빠뜨리지 않고 픽업 트럭에 장착된 중기관총을 무력화시켜 HEL 레이저 시스템의 성능을 확인했습니다(아래 사진). 또한 Tatra Mobile Effector Wheel XX 트럭에 설치된 Skyguard 레이더와 함께 작동하여 헬리콥터형 UAV를 무력화하는 모든 단계를 시연했습니다.
헬기장의 무력화는 표적을 탐지하고 식별하는 SkyGuard 레이더를 사용하여 수행되었습니다. 또한 HEL Boxer 시설은 그로부터 데이터를 수신하여 대략적이고 정밀한 추적을 수행한 다음 파괴 대상을 포착했습니다.
보잉의 HEL MD 레이저 시스템은 미국 미사일 및 우주방위사령부(Missile and Space Defense Command)와의 계약에 따라 개발되고 있습니다.
해양 연구
미국 해군 연구 개발 사무소(ONR)는 GBAD OTM(Ground-Based Air Defense Directed Energy On-the-Move)으로 지정된 자체 차량 탑재 고체 전투 레이저를 테스트하고 있습니다. 본질적으로 이 시스템은 전술 차량에 장착되고 적 UAV로부터 원정군을 보호하도록 설계된 고출력 레이저입니다.
무인 항공기의 사용이 증가함에 따라 항공 시스템에 따라 미 해병대는 전투 부대가 공중에서 감시 및 정찰을 수행하는 적으로부터 자신을 방어해야 하는 상황이 점점 더 커질 것이라고 가정합니다.
GBAD OTM 시스템은 HMMWV, JLTV(Joint Light Tactical Vehicle) 등 소형전술차량에 장착되도록 설계됐다. ONR 사무소에 따르면 GBAD OTM 프로그램은 적의 정찰 및 공격 드론으로부터 보병을 보호할 수 있는 기존 시스템에 대한 대안을 만드는 것을 목표로 합니다. 레이저, 빔 가이드, 배터리, 레이더, 냉각 및 제어 시스템을 포함한 GBAD OTM 시스템의 구성 요소는 ONR, 해군 수상 무기 개발 센터 Dahlgren 및 여러 산업 기업이 공동으로 개발하고 있습니다.
이 프로그램의 목표는 이러한 모든 구성 요소를 경전술 장갑 차량에 설치할 수 있을 만큼 작지만 의도된 위협을 처리할 수 있을 만큼 강력한 단일 단지로 결합하는 것입니다.
널리 사용
워싱턴에서 열린 Sea-Air-Space 2015 회의의 일환으로 ONR Directorate의 병력 보호 프로그램 책임자인 Lee Mastroianni는 기자와의 대화에서 레이저가 미사일을 포함한 대공 방어의 전체 스펙트럼에서 위협을 효과적으로 파괴할 수 있다고 설명했습니다. , 포탄, 박격포 탄약, UAV, 운송 자금 및 IED. "그러나 우선 GBAD 시스템은 우리 전투부대에 위협을 가하는 소형 UAV를 처리하도록 설계되었습니다."
“GBAD OTM 시스템은 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 위협을 판단하는 XNUMX축 추적 레이더; 미사일이나 포병 무기를 사용할 경우 위협을 무력화하는 방법을 식별하고 결정하는 지휘 및 통제 장치; 실제로는 레이저가 장착된 플랫폼입니다.
Mastroianni는 GBAD 프로그램의 경우 경전투차량에 탑재된 UAV를 파괴하기 위한 고출력 레이저 개발에 중점을 두고 있다고 지적했습니다.
“그러한 결정을 지지하는 중요한 주장이 있습니다. 즉, 그러한 위협은 비용이 저렴하다는 것입니다. 즉, 이 경우 값비싼 미사일을 사용하는 것은 문제에 대한 우리의 비전에 맞지 않습니다. 따라서 펄스당 비용이 저렴한 레이저를 사용하면 값싼 무기 시스템으로 값싼 위협에 쉽게 맞서 싸울 수 있습니다. 일반적으로 프로그램의 본질은 이동 중에도 그러한 목표에 맞서 싸울 수 있는 해병대의 전투 작전을 지원하는 것입니다.
Mastroianni에 따르면 ONR은 미 해군이 페르시아만에 있는 USS Ponce에 탑재한 LaWS(레이저 무기 시스템) 실증기의 여러 구성 요소를 사용했습니다.
Mastroianni는 “우리는 핵심 기술과 소프트웨어 중 일부인 예측 회피 원칙을 사용하지만 다른 문제도 많이 있습니다.”라고 덧붙였습니다. - USS Ponce의 경우 공간 등 모든 것이 넉넉한 반면, 시스템을 경량 전술 차량에 장착해야 할 경우 무게, 크기 및 에너지 소비 특성과 관련하여 많은 문제가 있습니다. 나는 빔 가이드, 전원 공급 장치, 냉각 시스템, 가이드 및 타겟 지정을 갖고 있으며 이 모든 것이 "개그" 없이 조화롭게 작동해야 하므로 이 단일 프로젝트에서 많은 다양한 문제를 해결해야 합니다.
ONR에 따르면 시스템 구성 요소 중 일부는 다양한 크기의 드론을 탐지하고 추적하기 위한 시험에 사용되었으며 전체 시스템은 10kW 레이저로 이동할 때 중간 솔루션인 30kW 레이저로 테스트되었습니다. 30kW 시스템의 현장 테스트는 2016년에 실시될 예정이며, 이때 프로그램은 간단한 탐지 및 추적에서 소형 군용 차량의 발사까지 복잡한 테스트를 시작할 예정입니다.
사용 된 재료 :
www.lockheedmartin.com
www.boeing.com
www.rheinmetall.com
www.onr.navy.mil
www.wikipedia.org
en.wikipedia.org
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