Pięć wynalazków, które przeniosą flotę USA w rzeczywistość znaną z filmów sci-fi

Świat

US NavyTak będzie wyglądać przyszłość

Najsilniejsza flota świata znalazła się u progu ważnej rewolucji technologicznej. Kształtu zaczynają nabierać programy zbrojeniowe, które w ciągu kilku dekad mogą znacząco przeobrazić nie tylko amerykańskie siły zbrojne i spowodować, że wizje do tej pory znane tylko z filmów science-fiction staną się rzeczywistością.

Pomimo postępującego ograniczania wydatków na wojsko, które tylko w 2013 roku były mniejsze od tych w 2012 o ponad 7,8 procenta, Amerykanie nadal wydają wielkie pieniądze na badania i rozwój technologii militarnych. W 2013 roku wojsko USA przeznaczyło na ten cel około 50 miliardów dolarów, co jest sumą większą niż cały budżet obronny Niemiec czy Indii. Dla porównania Polska na całe siły zbrojne wydaje nieco ponad 9 miliardów. Ta gigantyczna suma to jednak nie koniec amerykańskich możliwości. Obecny Sekretarz Obrony Chuck Hagel, według nieoficjalnych informacji, chce dodatkowo zwiększyć wydatki na badania i rozwój. Podczas wstępnych prac nad budżetem na 2015 rok miał zażądać, aby dowódcy poszczególnych rodzajów sił zbrojnych zwiększyli nakłady na ten cel o 15 procent. Pieniądze najpewniej będą częściowo pochodzić z oszczędności uzyskanych dzięki ograniczeniu obecności w Afganistanie.

Nakłady na nowe technologie

Spośród wszystkich rodzajów sił zbrojnych najwięcej na badania i rozwój wydaje lotnictwo (USAF) - w 2013 roku było to dokładnie 26,3 miliarda dolarów. Flota i Korpus Piechoty Morskiej liczone razem są drugie z kwotą 16 miliardów. Znaczna cześć pieniędzy USAF jest przeznaczana na program nowego samolotu wielozadaniowego F-35, który jest najdroższym w historii ludzkości. Flota rozwija natomiast wiele mniejszych programów, z których część należy do najbardziej awangardowych pomysłów naukowców pracujących dla wojska. Te programy to po pierwsze prace nad działami elektromagnetycznymi i laserowymi, po drugie dron nowej generacji X-47B, po trzecie niszczyciel typu Zumwalt i po czwarte proces pozwalający tworzyć paliwo z wody morskiej. Poza ostatnim wszystkie wyszły już z fazy czysto eksperymentalnej i trafiły w mniejszym lub większym stopniu do fazy testów. Jeśli wszystko będzie szło zgodnie z planami naukowców, to próby i dopracowywanie technologii najpewniej potrwają jeszcze wiele lat i dopiero w drugiej dekadzie XXI wieku można się spodziewać szerszej produkcji i zastosowania takich wynalazków jak działa elektromagnetyczne czy latające roboty zdolne przejąć wiele zadań obecnych samolotów załogowych. Jednak kiedy to już nastąpi, rzeczywistość będzie niewiele odbiegała od wizji znanych z filmów science-fiction.

Koniec klasycznych dział?

Najbardziej futurystycznym i co za tym idzie najbardziej złożonym programem jest opracowanie praktycznego działa elektromagnetycznego, nazywanego przez Amerykanów skrótowo "railgun". Zasada jego działania jest bardzo prosta - pocisk jest wystrzeliwany z działa przy pomocy oddziaływania pola magnetycznego wytwarzanego przez przepływ wielkiej ilości prądu, a w całym urządzeniu nie ma ani grama materiałów wybuchowych. Działo elektromagnetyczne ma dwie kluczowe zalety w porównaniu do tych klasycznych. Po pierwsze, pociski z niego wystrzeliwane lecą z wielokrotnie większą prędkością. W obecnym programie US Navy chce osiągnąć prędkość pocisku ok. 10 tys. km/h (siedem razy szybciej niż dźwięk). Do tej pory podczas testów udało się dojść do 9 tys. km/h.

Wystrzeliwany pocisk waży zaledwie kilkanaście kilogramów i nie ma wybuchowej głowicy, ale do zniszczenia celu ma wystarczyć sama jego energia kinetyczna. Jak stwierdził obrazowo szef działu badań i rozwoju US Navy admirał Matthew Klunder, podczas uderzenia w cel wyzwalana jest taka energia jak podczas uderzenia w ścianę pociągu towarowego jadącego 160 km/h. Duża prędkość przekłada się na duży zasięg, co jest drugą kluczową zaletą. W obecnym programie celem jest osiągnięcie zasięgu ponad 180 km, czyli cztery razy większego niż są w stanie osiągnąć najlepsze obecne klasyczne działa. "Railgun" ma służyć przede wszystkim do ostrzeliwania celów lądowych z dalekiego dystansu oraz do obrony przeciwlotniczej i przeciwrakietowej.

Pocisk do railguna to solidny, kilkunastokilogramowy, kawałek metaluUS Navy
Testy railguna budowanego przez General AtomicsGeneral Atomics

Płomienie towarzyszące widocznym na nagraniach wystrzałom to efekt powstania wielkiej temperatury w lufie działa. Wbrew pozorom nie dochodzi w niej do żadnej eksplozji.

Przeszkody do pokonania

Są również wady działa elektromagnetycznego i to poważne. Podczas wystrzału na lufę działają olbrzymie siły, znacznie większe niż w klasycznych działach. Pierwsze prototypy trzeba było w zasadzie odbudowywać po każdym wystrzale, a choć obecnie używane modele znoszą strzelanie znacznie lepiej, to i tak daleko im do żywotności swoich klasycznych odpowiedników. Niemniej wciągu kilku ostatnich lat dokonano na tym polu wielkiego postępu, więc prawdopodobnie jest możliwe osiągnięcie zadowalającej wytrzymałości.

Kolejnym poważnym problemem jest ilość energii niezbędna do oddania strzału. Na razie trzeba ją magazynować w dziesiątkach wielkich kondensatorów, które zajmują niemałą halę. Ze względu na rozmiar i ciężar taki system nie nadaje się do zastosowania bojowego. Pracujące nad działem koncerny BAE Systems i General Electric zapewniają jednak, że są na dobrej drodze, aby rozwiązać ten problem i przy okazji opracować nowe bardzo wydajne baterie.

Pomimo problemów program budowy działa elektromagnetycznego idzie naprzód. W pierwszej połowie kwietnia ogłoszono rozpoczęcie jego "drugiej fazy", czyli przejście z etapu badań naukowych do dopracowywania technologii. Do zbudowania kolejnego prototypu wybrano koncern BAE Systems, który ma go dostarczyć do 2016 roku. Wówczas działo elektromagnetyczne zostanie zamontowane na pokładzie okrętu transportowego USNS Millinocket i wyruszy na testy morskie. Wersja docelowa działa ma się pojawić na okrętach bojowych około 2025 roku.

Prototyp działa produkcji BAE Systems wygrał pierwszą fazę programu. W tle widać masywne kondensatory niezbędne do strzelania. Stoją w kilku rzędachUS Navy
Wizualizacja prowizorycznego stanowiska dla działa elektromagnetycznego, które ma wyruszyć na testy morskie w 2016 rokuUS Navy

Strzelanie światłem

Drugim rodzajem uzbrojenia rodem z filmów science-fiction, które właśnie nabiera kształtu na zamówienie US Navy jest działo laserowe. Stojąca za nim technologia jest znana od lat i szeroko stosowana na całym świecie, ale nie skonstruowano dotychczas na jej podstawie żadnej broni. Największym problemem była i jest ziemska atmosfera, która na małych wysokościach skutecznie rozprasza i osłabia wiązkę lasera. Naukowcom udało się rozwiązać ten problem częściowo, stosując nowe technologie zasilania i generowania wiązki światła przy pomocy ciała stałego.

Działo laserowe zamontowane na pokładzie niszczyciela tylu Alreigh BurkeUS Navy

Dokładne informacje na temat zasięgu prototypowego działa laserowego są niejawne, ale ma on ponoć przekraczać 1,5 kilometra, co jest wbrew pozorom wielkim osiągnięciem. Oznacza to, że taki laser nadaje się do zastosowania wojskowego, dokładniej do obrony przed rakietami, pociskami, małymi samolotami lub dronami czy małymi łodziami. Prawdziwe działo laserowe działa inaczej niż to znane z filmów. Nie wystrzeliwuje krótkiej wiązki światła, która sieje zniszczenie uderzając w cel. W dużo mniej spektakularny sposób po prostu silnie rozgrzewa cel, podpalając go lub powodując eksplozję paliwa czy amunicji.

Działo laserowe na lądowym stanowisku testowymUS Navy

Flota USA rozwija działo laserowe, by wykorzystać je do obrony okrętów. Zaletą takiej broni jest celność, znikomy koszt "strzału" i jego prędkość - prędkość światła. Poważnym problemem jest działanie w trudnych warunkach atmosferycznych, bo np. mgła, deszcz czy silny wiatr podrywający drobinki wody prowadzą do znacznie szybszego rozpraszania wiązki lasera. Dotychczas przeprowadzono już wiele testów na morzu demonstrujących potencjał działa. Obecnie jest ono instalowane na pokładzie okrętu desantowego USS Ponce, który latem tego roku ma wyruszyć na Zatokę Perską, gdzie zostaną przeprowadzone pierwsze długotrwałe testy w warunkach zbliżonych do bojowych. Potrwają one rok, a dowództwo US Navy ma nadzieję, że pierwsze seryjnie produkowane lasery bojowe pojawią się na okrętach w latach 2017-2021.

Działo laserowe strąca małego dronaUS Navy

Kształty nie z tej ziemi

Działa elektromagnetyczne i laserowe potrzebują jeszcze okrętu, który będzie im w stanie dostarczyć dość energii do działania, a obie bronie będą jej potrzebować bardzo dużo. Obecne podstawowe okręty US Navy, takie jak niszczyciele Alreigh Burke i krążowniki Ticonderoga, nie mają dostatecznych rezerw mocy, ani miejsca na dodatkowe generatory i baterie. Częściowym rozwiązaniem tego problemu mają być futurystyczne niszczyciele typu Zumwalt, z których pierwszy w połowie kwietnia został ochrzczony. Określenie "niszczyciel" w stosunku do tych okrętów jest nieco mylące, bowiem są niemal o połowę większe od krążowników Ticonderoga i wypierają ponad 14 tys. ton, co w okresie II wojny światowej kwalifikowałoby je do klasy ciężkich krążowników. Tym co najbardziej rzuca się w oczy w przypadku Zumwaltów jest futurystyczny kształt ich kadłuba. Dzięki takiej konstrukcji okręt ma być znacznie mniej widoczny dla radarów niż jego współczesne odpowiedniki. We wnętrzu Zumwalta kryje się wiele innych nowinek, z których największym eksperymentem jest napęd. W przeciwieństwie do klasycznych okrętów, w których silniki wprost obracają śrubami poprzez wały napędowe, tutaj proces jest bardziej złożony. Potężne generatory wytwarzają prąd (78 megawatów, czyli dość, aby zaopatrzyć małe miasto), który następnie służy do napędzania silników elektrycznych połączonych ze śrubami. Energia jest produkowana z nadwyżką, co pozwala na zasilanie bardzo rozbudowanych systemów elektronicznych i potencjalnie również dział elektromagnetycznych. To właśnie na pokład USS Zumwalt ma trafić po 2020 roku pierwsze bojowe działo tego typu. Z powodu zastosowania wielu nowinek technicznych w wielkich niszczycielach ich cena okazała się nie do przełknięcia nawet dla Amerykanów. Pierwotnie planowano zbudować kilkanaście Zumwaltów, ale z powodu wzrostu kosztów do około siedmiu miliardów dolarów za sztukę, produkcję ograniczono do trzech okrętów. Zumwalty pozostaną przede wszystkim jednostkami eksperymentalnymi, platformami do testowania najnowocześniejszych technologii oraz awangardowych rozwiązań, które później mogą trafić do innych nowy okrętów floty USA.

Wodowanie USS ZumwaltUS Navy

Roboty w powietrzu

Nawet jednak najnowocześniejsze jednostki nawodne wymagają w dzisiejszych czasach wsparcia z powietrza. Flota USA chce, aby w przyszłości zapewniały ją przynajmniej w części samodzielnie działające roboty, a prace w tym zakresie są bardzo zaawansowane. Amerykanie testują obecnie drona X-47B, który jest przedstawicielem nowej generacji tych maszyn. Rewolucją jest to, że nie steruje go zdalnie człowiek, ale jedynie nadzoruje jego działanie. Maszynę kontroluje komputer pokładowy, a ludzki nadzorca wyznacza cele i podejmuje kluczowe decyzje, takie jak rozkaz użycia broni. Na świecie są prowadzone prace nad co najmniej dwoma podobnymi maszynami - francuskim nEuronem i brytyjskim Taranisem. X-47B jest jednak najbardziej zaawansowany w testach. Maszyna zdołała między innymi w minionym roku dokonać trudnej sztuki startu i lądowania na lotniskowcu, a w połowie kwietnia wykonano pierwsze loty nocne. Obecnie trwają przygotowania do kolejnej fazy testów na lotniskowcu, podczas których dron będzie traktowany tak jak każdy inny samolot i będzie musiał wpasować się w rygorystyczny rytm startów oraz lądowań na ciasnym pokładzie. X-47B jest maszyną czysto eksperymentalną i nie trafi do produkcji seryjnej. Trwają już jednak wstępne przymiarki do stworzenia jego bojowego następcy, który ma korzystać z technologii opracowanych dla X-47B. Ogłoszono już stosowny przetarg, a Pentagon zakłada, że bojowe roboty latające trafią do służby w drugiej dekadzie XXI wieku. Mają przede wszystkim służyć do nalotów i misji zwiadowczych w miejscach zbyt ryzykowanych dla zwykłych maszyn. Na razie nie jest planowana dla nich funkcja myśliwska. To zadanie na razie zostanie w gestii samolotów pilotowanych przez ludzi.

Zwiastun nowej ery. X-47B trafił na lotniskowiecUS Navy

Paliwo wszędzie wokół

Kolejna potencjalnie przełomowa technologia, która może stać się rzeczywistością, to proces produkcji paliwa dla samolotów i okrętów z wody morskiej. Również w tym przypadku ogłoszono istotne osiągnięcie w połowie kwietnia. Naukowcy US Navy oznajmili, że po raz pierwszy udało im się przeprowadzić reakcję chemiczną, dzięki której z wody morskiej uzyskali dwutlenek węgla i wodór, które następnie przetworzyli na paliwo. Był to wstępny eksperyment, ale udało się w ten sposób potwierdzić teorię. Uzyskiwane tą drogą paliwo może posłużyć do napędzania tak okrętów, jak i samolotów.

Osiągnięcie naukowców ma potencjalnie wielką wartość dla floty, ponieważ uniezależniłoby okręty od konieczności regularnego zaopatrywania się w paliwo z baz lub tankowców. Jedynym ograniczeniem ich zasięgu stałaby się wytrzymałość załogi i zapasy żywności, tak jak ma to miejsce w przypadku okrętów z napędem atomowym.

Szacowana cena paliwa uzyskiwanego tą drogą ma się nie różnić istotnie od tego dostępnego teraz metodami klasycznymi. Technologia wymaga jednak jeszcze dopracowania. Według założeń Pentagonu, pierwsze instalacje do produkcji paliwa z wody morskiej pojawią się na okrętach za około dekadę.

Autor: Maciej Kucharczyk/mtom / Źródło: tvn24.pl

Źródło zdjęcia głównego: US Navy