Rozwój bezzałogowych statków powietrznych całkowicie odmienił charakter współczesnego pola walki, a rosnąca dostępność dronów komercyjnych oraz wojskowych wymusza poszukiwanie nowych, bardziej precyzyjnych środków ich neutralizacji. Klasyczne systemy obrony przeciwlotniczej, projektowane z myślą o samolotach i rakietach balistycznych, okazują się nie tylko kosztowne, ale również mało efektywne przeciw rojom małych, szybkich i trudnych do wykrycia platform bezzałogowych. W odpowiedzi na to wyzwanie przemysł zbrojeniowy intensywnie inwestuje w rozwój systemów laserowych, zdolnych do niszczenia lub oślepiania dronów energią skierowaną, bez konieczności użycia amunicji kinetycznej.

Technologiczne podstawy wojskowych systemów laserowych

Systemy laserowe do zwalczania dronów należą do szerszej kategorii broni określanej jako energia skierowana (Directed Energy Weapons – DEW). Zasada ich działania opiera się na generowaniu, wzmacnianiu i precyzyjnym kierowaniu wiązki promieniowania elektromagnetycznego o dużej gęstości energii na wybrany cel. W praktyce oznacza to możliwość oddziaływania na elementy konstrukcyjne drona – takie jak kadłub, śmigła, powierzchnie nośne – lub na jego wrażliwe podzespoły elektroniczne i optyczne.

Najbardziej rozpowszechnione w zastosowaniach wojskowych są obecnie:

• lasery na ciele stałym (solid-state), w tym lasery światłowodowe i diodowo pompowane;
• lasery chemiczne, stopniowo wypierane z powodu kosztów i logistyki;
• lasery wysokiej mocy oparte na technologiach hybrydowych, łączących kilka źródeł w jedną spójną wiązkę.

W praktyce kluczowa jest możliwość osiągnięcia odpowiedniej mocy wyjściowej w sposób ciągły lub w bardzo długich impulsach, przy utrzymaniu wysokiej jakości wiązki – czyli zdolności do skupienia energii na małym obszarze celu z odpowiednią precyzją. Dla zwalczania lekkich dronów klasy mikro i mini wystarczające są moce rzędu kilkudziesięciu kilowatów, jednak dla skutecznej neutralizacji celów bardziej odpornych, w tym dronów wielowirnikowych z zapasem redundancji czy bezzałogowych aparatów skrzydlatych, dąży się do uzyskania mocy powyżej 100 kW.

Ważnym parametrem jest czas oddziaływania. Aby zniszczyć śmigło lub przegrzać kluczowy komponent elektroniczny, system musi utrzymać wiązkę na celu przez określony czas – od ułamków sekundy do kilku sekund, zależnie od odległości, warunków atmosferycznych oraz materiałów użytych w konstrukcji drona. Ta konieczność stabilnego śledzenia celu wymaga zaawansowanych systemów optomechatronicznych, łączących precyzyjne głowice obrotowe, zwierciadła kierujące, a także algorytmy korekcji drgań i kompensacji turbulencji powietrza.

Podstawowym wyzwaniem technologicznym pozostaje zapewnienie odpowiedniego zasilania oraz chłodzenia. Lasery dużej mocy generują znaczne ilości ciepła odpadowego, co wymaga rozbudowanych układów chłodzenia cieczą lub powietrzem, niekiedy z wykorzystaniem wymienników ciepła zintegrowanych z podwoziem pojazdu. Z kolei źródła energii muszą umożliwiać szybkie ładowanie kondensatorów i stabilne zasilanie modułów laserowych. Stąd rosnące zainteresowanie integracją systemów laserowych z platformami o dużej rezerwie energetycznej – okrętami wojennymi, pojazdami ciężkimi, a w przyszłości także z mobilnymi źródłami energii opartymi na ogniwach paliwowych czy małych reaktorach.

Kolejnym istotnym elementem jest maskowanie sygnaturowe. System laserowy, choć nie emituje głośnych wystrzałów ani widocznych smug, generuje ciepło i może emitować promieniowanie w zakresie podczerwieni. W warunkach walki radioelektronicznej należy liczyć się z możliwością wykrycia takich systemów przez czujniki przeciwnika, co rodzi zapotrzebowanie na środki ograniczające emisję cieplną i poprawiające przeżywalność samego komponentu laserowego.

Integracja laserów z systemami obrony przeciwlotniczej i przeciwdronowej

Skuteczność systemów laserowych przeciw dronom nie wynika wyłącznie z mocy źródła promieniowania, lecz z ich integracji z całym łańcuchem wykrywania, śledzenia i zwalczania. Współczesne rozwiązania są projektowane jako ogniwo większego systemu obrony powietrznej krótkiego i bardzo krótkiego zasięgu (SHORAD/VSHORAD), działającego w ścisłej współpracy z radarami, sensorami optoelektronicznymi, systemami walki radioelektronicznej oraz tradycyjnymi efektorami kinetycznymi.

Typowy zestaw przeciwdronowy z laserem dużej mocy obejmuje:

• radar dozoru przestrzeni powietrznej o wysokiej rozdzielczości, zdolny do wykrywania małych obiektów o małej skutecznej powierzchni odbicia;
• system identyfikacji swój–obcy oraz moduły analizy trajektorii, pozwalające odróżnić drony cywilne od potencjalnych środków napadu powietrznego;
• głowice optoelektroniczne (kamera dzienna, termowizyjna, dalmierz laserowy) służące do dokładnej lokalizacji i śledzenia celów;
• moduł kierowania wiązką laserową z precyzyjnymi napędami oraz systemem stabilizacji;
• stanowisko operatora lub zautomatyzowany system zarządzania walką, integrujący dane z różnych sensorów.

Ważną przewagą lasera nad klasyczną amunicją jest praktycznie nieograniczona liczba „strzałów”, ograniczona jedynie zapasem energii. Pozwala to na prowadzenie ognia do wielu celów następujących po sobie lub atakujących w roju, bez konieczności uzupełniania magazynów. W kontekście obrony baz wojskowych, infrastruktury krytycznej czy związków taktycznych w marszu oznacza to znaczące obniżenie kosztu jednostkowego neutralizacji pojedynczego drona.

Integracja z istniejącymi systemami dowodzenia i łączności ma kluczowe znaczenie dla efektywnego wykorzystania laserów. W nowoczesnych armiach dąży się do tego, aby systemy antydronowe mogły współdzielić informacje w ramach zintegrowanych sieci C4ISR (Command, Control, Communications, Computers, Intelligence, Surveillance and Reconnaissance). Dane o wykrytych dronach są przekazywane pomiędzy jednostkami naziemnymi, okrętami, a nawet komponentem powietrznym, co pozwala wyznaczyć optymalny efektor – laser, pocisk rakietowy, system walki radioelektronicznej lub klasyczną artylerię przeciwlotniczą.

Współdziałanie z systemami walki radioelektronicznej ma znaczenie szczególne. Zakłócanie łączności i sygnału GPS drona może zmusić go do lądowania awaryjnego lub utraty kontroli, jednak coraz częściej stosowane są odporne na zakłócenia systemy nawigacji inercyjnej i algorytmy autonomiczne. W takich przypadkach laser staje się fizycznym środkiem ostatecznej neutralizacji celu. Przeciwnie, gdy ze względów prawnych czy operacyjnych preferuje się przejęcie kontroli nad dronem, system laserowy może zostać użyty wyłącznie do oślepienia jego sensorów optycznych, uniemożliwiając prowadzenie rozpoznania.

Nie mniej istotna jest elastyczność platform, na których montowane są lasery. Przemysł zbrojeniowy rozwija obecnie rozwiązania w trzech głównych kategoriach:

• systemy stacjonarne – chroniące lotniska, bazy, składy amunicji czy zakłady przemysłowe, często z możliwością zasilania z sieci energetycznej;
• systemy mobilne na podwoziach kołowych lub gąsienicowych – przeznaczone do osłony wojsk lądowych i kolumn logistycznych, zintegrowane z istniejącymi systemami OPL;
• systemy okrętowe – zapewniające ochronę jednostek nawodnych przed dronami powietrznymi i nawodnymi, z możliwością korzystania z rozbudowanej infrastruktury energetycznej okrętu.

W każdym z tych przypadków rola przemysłu zbrojeniowego nie ogranicza się do dostarczenia samego lasera, lecz obejmuje kompleksową integrację, certyfikację oraz przygotowanie procedur eksploatacyjnych i szkoleniowych, uwzględniających specyfikę działania w różnych środowiskach operacyjnych.

Ekonomika, wyzwania operacyjne i kierunki rozwoju przemysłu zbrojeniowego

Z punktu widzenia użytkowników wojskowych jednym z najczęściej podkreślanych atutów laserów jest niski koszt jednostkowego „strzału”. Podczas gdy odpalenie nowoczesnego pocisku przeciwlotniczego krótkiego zasięgu może kosztować od kilkudziesięciu do kilkuset tysięcy dolarów, wystrzał z systemu laserowego sprowadza się do kosztu zużytej energii oraz amortyzacji infrastruktury technicznej. W konfrontacji z tanimi, komercyjnymi dronami, które można nabyć za ułamek ceny pocisku, różnica ta nabiera fundamentalnego znaczenia strategicznego.

Jednocześnie całkowity koszt posiadania takich systemów pozostaje wysoki, szczególnie na etapie wdrażania pierwszych generacji uzbrojenia. Obejmuje on nie tylko sam laser, ale i:

• zaawansowane systemy optoelektroniczne wymagające precyzyjnej kalibracji i serwisu;
• moduły zasilania i magazynowania energii, nierzadko oparte na technologiach specjalnych;
• infrastrukturę chłodzenia, zabezpieczenia programowe i sprzętowe, systemy bezpieczeństwa personelu;
• koszty badań, testów poligonowych oraz dostosowania przepisów bezpieczeństwa.

Wyzwania operacyjne wynikają przede wszystkim z ograniczeń fizycznych propagacji wiązki laserowej w atmosferze. Mgła, deszcz, śnieg, zapylenie czy dym znacząco obniżają skuteczność działania, rozpraszając i pochłaniając energię. W praktyce oznacza to, że systemy laserowe osiągają największą efektywność w sprzyjających warunkach pogodowych i na stosunkowo krótkich dystansach, sięgających zazwyczaj kilku kilometrów. Przemysł zbrojeniowy, projektując takie rozwiązania, musi brać pod uwagę konieczność ich współdziałania z innymi efektorami, zdolnymi do działania w trudniejszych warunkach atmosferycznych.

Istotnym ograniczeniem jest również bezpieczeństwo własnych wojsk i ludności cywilnej. Promieniowanie o wysokiej energii może stanowić zagrożenie nie tylko dla celu, ale i dla wszelkich obiektów, które przypadkowo znajdą się w linii strzału lub w pobliżu odbić od powierzchni odbijających. Konieczne jest zatem opracowanie szczegółowych procedur użycia, stref bezpieczeństwa oraz systemów awaryjnego wyłączania. Dotyczy to zwłaszcza obrony obiektów położonych w rejonach zurbanizowanych, gdzie każda ingerencja w przestrzeń powietrzną musi być ściśle kontrolowana.

Równie istotne są kwestie prawne i etyczne. Użycie broni laserowej wobec dronów pełniących funkcje rozpoznawcze lub transportowe może podlegać odmiennym regulacjom niż wobec uzbrojonych platform bojowych. Pojawia się także pytanie o odpowiedzialność za potencjalne szkody wyrządzone przez spadające zestrzelone drony. Przemysł obronny zmuszony jest prowadzić ścisły dialog z organami regulacyjnymi państw oraz organizacjami międzynarodowymi, aby nowe systemy uzbrojenia były zgodne z międzynarodowym prawem humanitarnym i standardami bezpieczeństwa lotniczego.

Perspektywy rozwoju laserów w sektorze obronnym są jednak bardzo szerokie. Prace badawczo-rozwojowe koncentrują się przede wszystkim na:

• zwiększaniu mocy wyjściowej przy jednoczesnym zmniejszaniu masy i rozmiarów urządzeń;
• poprawie jakości wiązki i zdolności jej adaptacyjnego ogniskowania w zmiennych warunkach atmosferycznych;
• wdrażaniu rozwiązań modułowych, umożliwiających łączenie kilku źródeł w jeden spójny system o wyższej mocy;
• opracowaniu algorytmów automatycznego wykrywania i klasyfikacji celów, w tym rojów dronów.

Szczególne znaczenie ma koncepcja „inteligentnego pola walki”, w którym sensory rozmieszczone w różnych domenach – lądowej, morskiej i powietrznej – będą przekazywać dane do wspólnej sieci, a systemy laserowe będą jednym z wielu dostępnych środków rażenia. W takim środowisku drony przeciwnika zostaną włączone w szerszy kontekst informacyjny, a decyzja o ich neutralizacji konkretnym efektorem będzie podejmowana automatycznie lub półautomatycznie, zależnie od przyjętej doktryny użycia.

Przemysł zbrojeniowy dostrzega także potencjał eksportowy tej technologii. Państwa, które intensywnie rozbudowują infrastrukturę krytyczną – porty, rafinerie, terminale LNG, centra logistyczne – wykazują rosnące zainteresowanie środkami ochrony przed atakami z użyciem tanich dronów. Systemy laserowe, dzięki możliwości precyzyjnego, selektywnego oddziaływania na cele bez generowania odłamków i fali uderzeniowej, są postrzegane jako atrakcyjne narzędzie zwiększające poziom bezpieczeństwa takich obiektów.

Rozwój systemów laserowych do zwalczania dronów wpływa również na kształtowanie nowych wymagań wobec samych platform bezzałogowych. Projektanci dronów wojskowych już teraz analizują sposoby zwiększenia odporności na działanie promieniowania – poprzez stosowanie materiałów odporniejszych na przegrzanie, wprowadzenie redundantnych układów sterowania czy użycie powłok refleksyjnych. Z kolei konstruktorzy systemów obrony muszą uwzględnić możliwość takich adaptacji i pracować nad zwiększeniem skuteczności rażenia mimo rosnącej odporności celów.

W szerszej perspektywie systemy laserowe stają się jednym z filarów przyszłych koncepcji obrony aktywnej, w których kluczową rolę odgrywać będą zintegrowane rozwiązania C-UAS (Counter-Unmanned Aerial Systems). Drony, które jeszcze niedawno postrzegano głównie jako tanie narzędzie rozpoznania, stały się poważnym zagrożeniem asymetrycznym, zdolnym do dezorganizacji logistyki, ataków na zaplecze operacyjne czy prowadzenia uderzeń na cele o wysokiej wartości symbolicznej i strategicznej. Odpowiedzią przemysłu zbrojeniowego jest konsekwentne rozwijanie technologii laserowych jako środka szybkiego, precyzyjnego i relatywnie taniego w eksploatacji, zdolnego do wypełniania luk tam, gdzie tradycyjna obrona przeciwlotnicza okazuje się niewystarczająca.