США строят “лазерные сети", способные удерживать беспилотники в воздухе бесконечно долго

Агентство перспективных оборонных исследований Министерства обороны Соединенных Штатов (DARPA) впервые приступило к реализации проекта по увеличению продолжительности полета беспилотников за счет использования беспроводной передачи энергии. Эксперты считают, что это имеет существенное значение для беспилотных технологий и материально-технического обеспечения военных авиабаз.

DARPA разрабатывает новую технологию беспроводной передачи энергии, которая позволит значительно увеличить время полета беспилотных летательных аппаратов. На снимке Концепция энергетической веб-платформы. Иллюстрация: DARPA

В этом месяце журнал Defense One сообщил, что DARPA выделило компании Raytheon 10 миллионов долларов США на разработку энергетической "паутины", которая позволит беспилотникам находиться в воздухе неограниченное время. По данным Defense One, программа POWER от DARPA направлена на создание принципиально нового способа проектирования авиационных беспилотных платформ, работа которых не зависит от количества топлива, которое они несут.

 В сообщении говорится, что в рамках двухлетнего контракта Raytheon создаст воздушный ретранслятор, который обеспечит работу "паутины", способной собирать, передавать и перенаправлять оптические лучи. Источник отмечает, что этаи "паутина" будет передавать энергию от наземных источников на большие высоты для обеспечения точности и дальности работы беспилотных систем, датчиков и механизмов.

Defense One отмечает, что концепция беспроводной передачи энергии восходит к экспериментам Николы Теслы в XIX веке по передаче электричества на небольшие расстояния с помощью высокочастотного резонансного трансформатора. По словам издания, первые исследования Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) и других организаций были направлены на то, чтобы питать различные объекты с помощью микроволновой энергии. Но при этом должно было соблюдаться одно важное условие - летательный аппарат должен был находиться относительно близко к источнику энергии.

Автор статьи сообщает, что в апреле прошлого года сотрудникам военно-морской исследовательской лаборатории удалось передать 1,6 киловатта энергии на расстояние в 1 километр на испытательном поле армии Соединенных Штатов в Блоссом-Пойнт, штат Мэриленд. С другой стороны, в проекте DARPA "POWER" речь шла о лазерах, якобы способных передавать большие объемы энергии с помощью более узконаправленного луча.

Почему Индия отказалась от французских истребителей Rafale даже за 25% от их стоимости

По словам источника, такая концепция имеет ключевое значение, поскольку позволяет обеспечить устойчивость и распределенность средств в условиях противодействия доступу/отрицанию зоны (A2/AD), защитить активы и сбалансировать их против дальнобойных высокоточных ракет. Тем не менее, пишет автор, такое решение вызывает опасения по поводу возможной оккупации с воздуха. Эксперты считают, что пока технология передачи энергии с помощью лазеров на большие расстояния находится в зачаточном состоянии, но признают ее огромную значимость для военных.

Беспроводная передача энергии

В своей статье, опубликованной в октябре прошлого года, специалисты DARPA заявили, что современные военные платформы, обладающие большой дальностью полета, высокой боевой живучестью или оснащенные мощным оружием, должны быть довольно крупными, чтобы перевозить значительные запасы жидкого топлива для выполнения поставленных задач.

Однако, некоторые эксперты считают, что беспроводные способы передачи энергии фактически превращают БПЛА платформы в "линии электропередач", наделяя небольшие и экономичные дроны новыми качествами, такими как неограниченная дальность полета и высокая выносливость.

Специалисты DARPA обнаружили проблему, связанную с (не)эффективностью преобразования волн в электричество и обратно в сетях с несколькими переходами, в результате чего возникают существенные потери. Они утверждают, что эффективность каждого такого преобразования относительно невысока, поэтому мультипликация этих процессов по всей цепочке нецелесообразна.

Тем не менее Пентагон усиленными темпами пытается использовать военные преимущества этой технологии. Так, в июне 2022 года издание The Warzone сообщило, что DARPA планирует использовать авиационные топливозаправщики в качестве "воздушных энергетических резервуаров" для подзарядки беспилотников от аккумуляторов. По данным The Warzone, DARPA просит представителей оборонной промышленности рассмотреть возможность оснащения действующих танкеров ВВС США KC-135 и KC-46 подкрыльевыми энергетическими капсулами.

Самолет, похожий на NASA HELIOS, работающий от солнечных панелей, является одним из возможных вариантов высоколетящих самолетов с большой продолжительностью полета, которым потенциально может помочь летающая заправочная электростанция.

Автор статьи отмечает, что устройство должно быть способно генерировать постоянный лазерный луч мощностью не менее 100 киловатт. Интегрированная в танкер капсула позволит обеспечить почти полный полусферический охват. Warzone отмечает, что цель проекта - устранить недостаток выносливости беспилотников, работающих от аккумуляторов, и дать им возможность подзаряжать свои "батарейки" во время полета.

В статье говорится, что предложенный "воздушный энергетический резервуар" в краткосрочной перспективе не сможет заряжать большие беспилотники. Тем не менее, по словам экспертов, более крупные и многофункциональные конструкции со временем, скорее всего, будут питаться от аккумуляторов, что даст толчок к развитию технологии перезарядки в полете.

"Бесшумный полет"

В статье также отмечается, что хотя беспилотники на аккумуляторах могут быть очень тихими, их ограниченная выносливость делает создание более крупных конструкций нецелесообразным.  Несмотря на это, программа Great Horned Owl, разработанная американской организацией Intelligence Advanced Research Projects Activity (IARPA), предусматривает создание полностью бесшумного летательного аппарата с электронным питанием для будущего поколения высококлассных ударных дронов разведки, наблюдения и рекогносцировки (ISR), действующих в условиях хорошо охраняемого воздушного пространства.

IARPA заявила, что программа сфокусирована на превращение топлива в электричество. Новая технология совместит модернизированный двигатель внутреннего сгорания, генератор переменного (или постоянного) тока и устройство преобразования электричества в тягу посредством инновационных пропульсивных систем.

Эксперты считают, что программа IARPA "Большая рогатая сова" на определенном этапе развития может использовать технологию DARPA POWER, что в итоге позволит создать прототипы, полностью работающие на аккумуляторах, которые можно будет заряжать во время полета. Кроме того, технология, лежащая в основе проекта DARPA POWER, может быть использована для электроснабжения удаленных военных аванпостов.

БПЛА палубного базирования кардинальным образом изменят способы ведения боевых действий на море

В своей статье для журнала Popular Mechanics, опубликованной в октябре 2022 года, Кайл Мизоками пишет, что электричество, вырабатываемое военными электростанциями, может быть преобразовано в лазерный луч. Далее этот луч направляется на беспилотник-ретранслятор, который передает его другим таким же дронам, до тех пор, пока последний БПЛА не перенаправит излучение на военный аванпост, где свет будет преобразован в электричество.

Мизоками отмечает, что такая технология избавит от необходимости использовать медленные и уязвимые топливные автоколонны и генераторы для переработки дизельного топлива в электричество, обеспечит питание гибридных или электрических военных автомобилей, а также улучшит качество жизни на аванпостах благодаря отсутствию выхлопных газов от дизельных установок. Он считает, что подобные средства могут быть развернуты в Азиатско-Тихоокеанском регионе, где Соединенные Штаты пытаются увеличить количество островных баз, чтобы укрепить свое военное присутствие в борьбе с Китаем.

В августе издание Stars and Stripes опубликовало статью о том, что Пентагон намерен возобновить эксплуатацию своих заброшенных авиабаз времен Второй мировой войны в Тихом океане. Это позволит рассредоточить силы и избежать уничтожения на земле в результате упреждающего ракетного удара со стороны Китая. Журнал Stars and Stripes отметил, что количество авиабаз США в Тихом океане будет увеличено в течение 10-15 лет, но не упомянул, о каких именно авиабазах может идти речь.

Не отстает от США и Китай. Недавно Пекин предложил свой вариант передачи энергии с помощью лазера. Так в январе этого года мы сообщали, что китайские военные специалисты из Северо-Западного политехнического университета (NPU) оснастили беспилотники фотоэлектрическими модулями, которые преобразуют свет в электричество, позволяя мощным лазерным лучам дистанционно питать дроны во время полета.

Компания Raytheon получила 10 миллионов долларов на разработку энергетической "паутины", которая сможет удерживать беспилотники в воздухе бесконечно долго. Диаграмма DARPA, изображающая, как с помощью беспилотных летательных аппаратов лазеры будут передавать энергию. DARPA

Недавно сотрудники школы искусственного интеллекта NPU провели эксперимент с беспилотниками, объединив автономную систему подзарядки с интеллектуальной технологией передачи и обработки сигналов. В ходе эксперимента команда NPU столкнулась с рядом проблем, в том числе с контролем беспилотников в воздухе, искажением лазерного излучения и вопросами лазерной безопасности. Однако используя "интеллектуальные" алгоритмы, способные отслеживать дроны в воздухе, технологию адаптивного формирования луча и новый способ защиты, позволяющий регулировать интенсивность лазера до безопасного уровня при обнаружении препятствий, специалистам удалось решить все поставленные задачи.