Leidos, BAE Systems ve Verus Research tarafından geliştirilen AFRL’nin THOR demonstratör sistemi, operasyonel değerlendirmesinin bir parçası olarak Afrika’da konuşlandırıldı.

AFRL fotoğrafı Barry Manz tarafından

İnsansız hava sistemleri (UAS) bugünlerde büyük bir konu, ancak her zaman iyi bir şekilde değil. Ekim ayında Rusya, ölümcül insansız hava araçları ve seyir füzeleri kullanarak Ukrayna’daki enerji ve elektrik altyapısına yönelik kapsamlı bir saldırı kampanyası başlattı. Rusya’nın füzelerinin ve başıboş mühimmatlarının (İran tarafından tedarik edilen Shahed-136’lar ve -131’ler dahil) çoğu ilkel olsa da, Ukrayna’nın hava savunma sistemlerini alt etmek amacıyla bazen bir düzine ya da daha fazla dalgalar halinde yüzlerce füze fırlattı. Ukrayna bu saldırılarda insansız hava araçlarının ve seyir füzelerinin en az dörtte üçünü düşürdüğünü iddia ediyor ve neredeyse sadece sınırlı sayıdaki RF ve IR güdümlü karadan havaya füzelerine güveniyor. 75’lik bir öldürme oranı Ukrayna için iyi olsa da, Ukrayna için ciddi bir sorun teşkil eden enerji altyapısına yönelik %25’lik başarılı Rus saldırılarıdır. Rusya’nın Ukrayna enerji santrallerine yönelik insansız hava aracı saldırılarından yakın zamanda vazgeçmesi pek olası görünmüyor. Uzun vadede, 20.000 dolarlık insansız hava araçlarını 200.000 dolarlık karadan havaya füzelerle yenmek de Ukrayna’yı maliyet denkleminin yanlış tarafına koyuyor. Ancak daha iyi bir şey elde edene kadar elinizdekilerle savaşırsınız.

Rusya’nın Ukrayna altyapısına yönelik insansız hava aracı ve seyir füzesi saldırıları dünyanın dikkatini çekti ancak bu saldırılar benzersiz değil. Gelecekte yaşanacak bir çatışmada pek çok ülke kendini benzer bir durumda bulabilir; düşmanının silahlandırılmış insansız hava araçlarıyla karşı karşıya kalabilir. Ukrayna’daki savaşın da gösterdiği gibi, karadan havaya füzeler ve radar yönlendirmeli AAA bu soruna tam bir cevap değildir. Hava hedeflerine karşı daha uzun menzil ve hassasiyet sunsalar da, esasen çok sayıda nispeten ucuz insansız hava aracından ziyade avcı ve bombardıman uçaklarının yanı sıra seyir füzelerine saldırmak için tasarlanmışlardır. İhtiyaç duyulan şey, düşük maliyetle (kinetik olmayan) ve tercihen ışık hızında çalışarak hızla birden fazla kez ateş edebilen (derin şarjör) sistemlerdir. Başka bir deyişle, hava savunma birimlerinin bu drone ve seyir füzesi saldırılarına karşı koymak için ihtiyaç duyduğu şey yönlendirilmiş enerji silahlarıdır (DEW’ler).

Geçtiğimiz on yıl içinde ABD, İsrail ve bazı Avrupa ülkeleri, başta yüksek enerjili lazer (HEL) sistemleri ve yüksek güçlü mikrodalga (HPM) sistemleri olmak üzere, DEW’lerin geliştirilmesinde önemli ilerlemeler kaydetmişlerdir. Bu makalede HPM teknolojisine, geçmişine ve mevcut programlarına bakacağız.

HPM silahları diğer kinetik ve kinetik olmayan silah türlerine göre çeşitli avantajlar sunmaktadır. HPM sistemleri tipik olarak bir saniyeden daha kısa sürede ateş edebilir ve en yeni nesil sistemler derin şarjörler sağlar (yani, kısa bir süre içinde birden fazla kez ateş etme yeteneği). HPM silahları bir hedef üzerinde hassas elektronik bileşenleri yok etmekten veya zarar vermekten performanslarını düşürmeye veya yeniden başlatma ve yeniden başlatmaya zorlamaya kadar bir dizi etki yaratabilir. Bir HPM sistemi RF ve mikrodalga enerjisini hedefin işlemcilerine ve diğer mantık bileşenlerine hedefin RF ve mikrodalga antenleri aracılığıyla veya esasen açıklık görevi gören korumasız kablolara ve devrelere iletir. Ayrıca, bir HPM sistemi bir antenden iletim yaptığı için, ışını geniş bir alana veya dar bir ışına odaklanacak şekilde şekillendirilebilir. Kullandığı açıklığın türüne bağlı olarak geniş anten ışını bir HPM sisteminin aynı anda birden fazla hedefe saldırmasını sağlarken dar anten ışını enerjiyi tek bir hedefe odaklayabilir. Dahası, aktif bir elektronik taramalı dizi ile donatılmış bir HPM sistemi, bu ışın şeklini gerektiğinde çok hızlı bir şekilde değiştirebilir.

KIVILCIM ARALIĞI VERICILERINDEN AŞAMALI DIZILERE

HPM silahlarının büyüleyici bir teknolojik geçmişi vardır ve bu geçmiş ABD’nin 1962 yılında Pasifik’in 250 mil üzerinde bir nükleer silah patlatmasıyla başlamıştır. Stuart Moran’ın 2012 tarihli “Dahlgren’deki Yönlendirilmiş Enerji Çalışmalarına Tarihsel Bakış”¹ başlıklı makalesinde anlattığı üzere, bilim insanları şunları kaydetmiştir: “Patlama üst atmosferde büyük bir elektron dengesizliğine yol açmış, bu da Dünya’nın manyetik alanıyla etkileşime girerek Pasifik’in geniş bir alanında salınan elektrik alanları yaratmıştır. Bu alanlar binlerce mil ötedeki Hawaii’deki elektronik cihazlara zarar verecek kadar güçlüydü ve elektromanyetik darbenin (EMP) etkilerini açıkça gösterdi.”

Bu keşif Pentagon’da büyük yankı uyandırdı, çünkü bir şekilde kullanılabilseydi, sonuç Savunma Bakanlığı’nın cephaneliğinde çok etkili bir kinetik olmayan araç olacaktı. Asıl soru, metre başına yüz binlerce voltluk (veya daha fazla) alan gücü üretecek bir araç gerektiren böyle bir silahın nasıl gerçekleştirileceğiydi. Bundan sonra ne olacağını incelemeden önce, iki gerçeği göz önünde bulundurmak önemlidir.

Birincisi, 60 yıldan daha uzun bir süre önce Savunma Bakanlığı’nın niyeti hedefleri etkisiz hale getirmekten ziyade yok etmekti. İkincisi, bir hedefteki neredeyse tüm bileşenler dijitalden ziyade analogdu ve bunlar yüksek seviyelerde EM enerjisinden kaynaklanan hasara karşı küçük bir yarı iletken cihazdan çok daha dayanıklıydı (ve hala da öyledir). Sonuç olarak, büyük miktarlarda RF enerjisine duyulan ihtiyacın elzem olduğu düşünülüyordu. Bu durum bugün de bazı durumlarda geçerli olsa da, bir HPM silahı kullanan düşman bir sisteme karşı koyarken büyük miktarlarda enerji her zaman gerekli değildir, hatta istenmez.

“E-bomba” terimini ortaya atan Air Power Australia düşünce kuruluşu kurucu ortağı Dr. Carlo Kopp’un 2012 tarihli bir makalesinde belirttiği gibi: “Herhangi bir monolitik yarı iletken cihazı, ister geçici ister radyo frekansı olsun, spesifikasyon sınırları olan birkaç volttan daha yüksek voltajlara maruz bıraktığınızda genellikle kötü şeyler olur. Cihaza bağlı bir şebeke veya batarya güç kaynağıyla, yıkıcı bir elektrik arızası başlatmak için çok az enerji gerekir çünkü öldürücü darbeyi vuran güç kaynağıdır.”²

Moran’ın makalesi 1960’lara dönerek, Dahlgren’deki (bugün Dahlgren, VA’daki Naval Surface Warfare Center Dahlgren Division (NSWCDD)) Donanma Silah Laboratuarı Özel Uygulamalar Şubesi’ndeki araştırmacıların Pasifik’teki patlamadan sonra nasıl çalışmaya başladıklarını ve çabalarının radyo yayıncılığının ilk günlerindeki gibi kıvılcım aralığı vericilerinin yüksek güçlü versiyonlarına nasıl odaklandığını açıklıyor. RF jeneratörleri, “bir kondansatörün yüksek gerilime şarj edildiği, bir anahtarın kapatıldığı ve devrede akımın aktığı, depolanan enerjinin kondansatörün elektrik alanı ile bir indüktörün manyetik alanı arasında salınmasına neden olan” Hertz osilatörleriydi, ta ki kıvılcım aralığı arasındaki havanın bozulma gerilimine ulaşılana kadar. Arıza anında bir kıvılcım LC devresini tamamlayarak rezonans frekansında salınım yapar. Daha sonra elektromanyetik dalgaları elektrik salınımları olarak iletebilir.

Hertzian tipi cihazlar tipik olarak basit bir antene bağlıydı ve 100 MHz veya altındaki düşük frekanslarda salınım yapıyordu. Bu cihazların çıkış alanını ölçmek zemin etkileri nedeniyle zordu, bu nedenle temel bir ölçüm sistemi oluşturan yüksek voltajlı jeneratörleri ve teşhis cihazlarını barındırmak için her iki ucunda yarı yeraltı römorkları bulunan bir alana kaynaklı telden 100 metrelik bir zemin düzlemi yerleştirildi. Kaynaklar genellikle bir gigawatt’ın üzerinde tepe gücü ve hedef bölgelerde metre başına birkaç kilovoltluk alan güçleri üretti.

Moran, 1970’ler boyunca Dahlgren’de tasarlanan, inşa edilen ve test edilen birçok Hertz cihazı türünü tanımlamaktadır. Örneğin, kavite osilatörü “salınan bir dalga formu oluşturmak için bir ucunda anahtarlanan çeyrek dalga boylu bir koaksiyel boru kullandı.” “Donmuş dalga” jeneratörü olarak adlandırılan bir başka türde ise “kabloda ‘donmuş’ iki döngülü bir dalga formu oluşturmak için şarj edilen çeyrek dalga kablo kesitleri” kullanılmış ve onlarca kilohertzlik tekrarlama hızlarıyla megahertz frekans aralığında çok kilovatlık RF darbeleri üretilmiştir. Dahlgren’de Hertz osilatörleri kullanılarak oluşturulan hemen hemen tüm çözümler en az 500 kV oluşturabiliyor ve antenden yüzlerce metre uzakta büyük elektrik alanları üretebiliyordu.

Diğer cihaz türleri arasında “voltaj üretmek için spiral sargılı kapasitif plakalar kullanan vektör ters çevirme jeneratörleri” vardı, ancak transformatör gerektirmiyordu, bu önemli bir gelişmeydi. Parabolik bir çanak antenin odak alanına monte edilen Landecker halkası adı verilen bir cihaz, “paralel olarak yüklenen ve seri olarak boşaltılan bir kürek tekerleği düzenlemesinde kapasitörler ve indüktörler kullandı.” Dairesel düzenleme, sistemin bir dipol olarak yayılmasını sağlayarak etkili bir anten yarattı.

Ya da düşük frekanslı geniş bant etkileri üreten Akı Sıkıştırma Jeneratörünü (FCG) düşünün. Kopp, “E-Bombalar” hakkındaki bir makalesinde şöyle açıklıyor: “Başlangıçta elektriksel bir başlangıç akımı ile hazırlanan “yüksek hızlı bir patlayıcı, manyetik alanı mekanik olarak sıkıştırmak ve patlayıcıdan manyetik alana enerji aktarmak için kullanılır.”² “FCG çalışma sırasında parçalanırken, güçlü bir elektrik akımı darbesi üretir.” Ve üç FCG birlikte kademelendirildiğinde, gücü yüz kat artırarak birçok gigawatt’lık tepe güç çıkışları sağlayabilir.

Bir de çok yüksek güç seviyelerinde ayarlanabilir dar bant frekanslarında kısa darbeler üreten Sanal Katot Osilatörü (Vircator) var. Kopp’un “E-Bomb” makalesinde açıklandığı gibi, Vircator, FCG tarafından üretilen gücün yüzlerce metre uzaklıktaki bir hedef alana hassas bir şekilde odaklanmasını sağlar, ancak en ciddi hasar onlarca metre içinde meydana gelir.

1973 yılında Dahlgren, “tek atımlık, çok yüksek tepe güçlü EMP’ler kullanarak düşman radar ve füze sistemlerini ‘yakmanın'” fizibilitesini araştırmak için Özel Efekt Savaş Başlığı (SEW) programını başlattı. Amaçlardan biri de 1 mil uzaklığa kadar elektronik cihazları devre dışı bırakabilecek bir elektromanyetik savaş başlığı yaratılıp yaratılamayacağını belirlemekti. Laboratuvar hem çok ilginç hem de çok tehlikeli olmalı. Moran’ın makalesinde açıklandığı gibi, “Yüksek voltaj alanları ve kıvılcımlar işçilerin binalardan biri için bir tabela yapmasına neden oldu: ‘Bilim Kurgu Bölümü’.”

O zamanlar yabancı ya da ABD elektronik ve sistemlerinin kırılganlığı hakkında çok az şey biliniyordu ve test için kullanılan vericiler Nike Hercules Radar Sistemi gibi büyük hedefleri test etmek için yeterince yüksek alanlar üretemiyordu. Moran, bu sorunu çözmek için treyler tabanlı bir RF impuls sistemi inşa edildiğini açıklıyor. Bu sistemde “Marx jeneratörüyle çalışan ve iki milyon voltla şarj edilen bir L-C osilatörü” kullanıldı. Taşınabilir Salınımlı Darbe Sistemi (TOPS) olarak bilinen bu sistem, “bütün bir radar ya da füzenin yerleştirilebileceği kadar geniş bir bölgede tekdüze alanlar üreten büyük bir sınırlı dalga yapısına bağlıydı.” Moran şöyle devam ediyor: “Sistemden yayılan elektrik alanı o kadar yüksekti ki, ışıma yapan yapı normal atmosfere geçebilecek kadar büyüyene kadar özel bir yalıtkan gaz torbası (sülfür heksaflorid) kullanılmadığı takdirde hava ark yapacaktı.”

DAHA FAZLA GÜÇ LÜTFEN

Moran, Dahlgren’de “bu sistemlerin boyut, ağırlık ve maliyetinin RF kaynağının kendisinden değil, sistemi çalıştırmak için gereken darbeli DC teknolojilerinden kaynaklandığının anlaşıldığını” belirtiyor. Sonuç olarak, birçok silah konsepti için gerekli olan güç aktarım teknolojilerine daha fazla çaba harcanmaya başlandı.” Darbeli güç bileşenleri enerjinin saniyeler içinde depolanmasını sağlıyordu – DE açısından uzun bir süre – ve “en yüksek güçte bir milyar kat artış elde etmek için” nanosaniyeler içinde serbest bırakılabiliyordu. Dahlgren yetkilileri Donanma liderlerini 1978 yılında “gelecekteki silahlar için gerekli güç kaynaklarını, enerji depolama sistemlerini, yüksek güçlü anahtarları ve güç koşullandırma sistemlerini geliştirmek üzere” bir Darbeli Güç Teknolojisi Programı başlatmaya ikna etti.

Moran şöyle devam ediyor: “Büyük miktarlarda elektrik ana gücü sağlamak için volanlar, geleneksel alternatörler, homopolar jeneratörler, döner akı kompresörleri ve dengelenmiş darbeli alternatörler dahil olmak üzere yeni tip döner makineler üzerinde çalışıldı. Bu makineler kayıpları, girdap akımlarını ve mekanik gerilimleri azaltmak için özel malzemeler kullanarak hızlı, yüksek güçlü darbeler üretmeye çalıştı.”

1970’lerin geri kalanında ve 1980’lerde, üniversiteler ve diğer bazı Savunma Bakanlığı departmanları (Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuarı dahil) HPM çabalarında Dahlgren’e katıldıkça, ana ve RF güç teknolojileri gelişmeye devam etti. Ancak Soğuk Savaş’ın sona ermesi yönlendirilmiş enerji silahlarına olan ilgiyi zayıflattı. Darbeli Güç Teknolojisi Programı ve Donanmanın Yüklü Parçacık Işını Programı iptal edildi, ancak Dahlgren daha sonra kullanılabilecek temel bir teknik yetkinliği sürdürmek için finansmanı bir araya getirmeyi başardı. Dahlgren şu anda ABD’de HPM teknolojisi geliştirmeye özel bir bölümü olan iki yerden biridir, diğeri ise Kirtland AFB, NM’deki Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuarı Yönlendirilmiş Enerji Müdürlüğü’dür.

HPM DÖNÜŞLERİ

2000’li yılların ortalarına gelindiğinde, dünya analog teknolojiden dijital teknolojiye geçmeye çoktan başlamıştı ve bir zamanlar neredeyse tamamen analog olan ürünler neredeyse tamamen dijital hale gelmişti. Bu elektronik sistemlerin çok azı bir HPM saldırısına karşı kırılganlıkları açısından test edilmişti. Sovyetler Birliği’nin çöküşünden sonra büyük EMP bulutlarının yaratılması daha az önemli hale gelmişti, dolayısıyla elektronikleri zarar verici seviyelerdeki RF enerjisinden korumak da daha az önemli hale gelmişti.

Ancak bu rahatlık uzun sürmedi. Dijital elektronikler ABD askeri sistemlerinde ve elektrik santralleri, iletişim sistemleri, acil durum ve endüstriyel sistemler gibi sivil altyapının kontrolünde daha yaygın olarak kullanılmaya başlandıkça, bir düşmanın bu sistemlere HPM silahlarıyla saldırma potansiyeli giderek artan bir endişe kaynağı haline geldi. Bugün, çoğu ABD müttefiki olmakla birlikte Rusya ve Çin’in de aralarında bulunduğu bir düzineden fazla ülke HPM silah teknolojisi geliştirmektedir ve bunların bazıları onlarca yıllık deneyime sahiptir. Sonuç olarak, HPM saldırılarına karşı savunma, son yıllarda Pentagon liderlerinin daha fazla dikkatini çekmiştir. Dahlgren’deki Özel Teknoloji Karşı Tedbirleri Ortak Program Ofisi (JPO/STC) dijital sistemlerin RF saldırılarına karşı savunmasızlığı konusunda yoğun bir çalışma yürütmüştür. Moran’ın makalesinde açıklandığı üzere, program aynı zamanda “güvenlik açığı verileri, kaynak tasarımları ve RF-etkileri bilgileri” için Savunma Bakanlığı çapında bir veri tabanı oluşturmuş ve bunları yıllar boyunca önemli bir öngörü ile depolanmış olan bilgilerle birleştirmiştir. “1990’ların sonu ve 2000’lerin başında Dahlgren, kinetik olmayan bozulma kullanarak RF saldırısı potansiyeline ilişkin programlar başlattı” ve ayrıca “İHA’lar için RF faydalı yükleri geliştirdi ve bunların etkinliğini saha testlerinde gösterdi.”

Bu, Savunma Bakanlığı’nın bu tür HPM teknolojisinin ilk gösterimiydi. Bunları test etmek için, iki çok katlı bina, farklı bina inşaatı ve elektromanyetik kalkan türlerini yansıtacak şekilde yeniden yapılandırıldı. Bunların içinde “elektronik, bilgisayar ağları, sunucu sistemleri, telefon sistemleri, güvenlik sistemleri ve çeşitli dijital endüstriyel kontrollerden oluşan büyük kompleksler bir araya getirilmiş, enstrümante edilmiş ve saldırıya maruz bırakılmıştı.” Maginot Açık Hava Test Sahası (MOATS) olarak adlandırılan bu kompleks, elektronik ekipmanların potansiyel HPM silahlarına karşı RF duyarlılığını test etmek için tasarlanmıştır ve hedef sistemlerin yanı sıra dahili ve harici ve uluslararası kuruluşlar tarafından geliştirilen çeşitli RF silah teknolojilerini test etmek için kullanılmaya devam etmektedir.

PEKI, ŞIMDI NEREDEYIZ?

Geleneksel olarak, HPM sistemleri bir silah sistemindeki savunmasız elektronik bileşenleri yok etmeye odaklanmıştır. Ancak dronlar, dron sürüleri veya diğer hedefler söz konusu olduğunda, gerekli olan sadece elektronik aksamı karıştırmak veya çalışamaz hale getirmektir. Bunları yüksek güçlü ultra geniş bant darbeleriyle imha etmek gereksizdir, bu da bir HPM sisteminin diğer varlıklara karşı olduğu gibi tek bir hedefi imha etmek için gigawattlarca güç iletmesi gerekmediği, yalnızca bir sensörü çalışamaz hale getirmek veya silah sistemlerinin navigasyonunu veya uçuş kontrollerini etkilemek için gerekli olduğu anlamına gelir. Bu kabiliyet Raytheon’un 2006 yılında Valiant Eagle sistemini ve daha sonra BAE Systems Bofors HPM Blackout’u geliştirmesinden bu yana 15 yıldan fazla bir süredir şu ya da bu şekilde gösterilmiştir.

AFRL son birkaç yıldır en az dört HPM demonstratör sistemi geliştirmekte ve değerlendirmektedir. Bu sistemler arasında Raytheon’un bir reflektör antene yüksek seviyede RF enerjisi ileten ve aynı anda birden fazla hedefi imha edebilen Phaser sistemi de bulunmaktadır. Işının konik şekli, tek bir darbenin aynı anda havada bulunan birkaç drone’a saldırabileceği anlamına gelir ve Phaser’ı drone sürülerine karşı kullanışlı hale getirir.

AFRL’nin Leidos, BAE Systems ve Verus Research tarafından geliştirilen Taktik Yüksek Güçlü Operasyonel Yanıtlayıcı (THOR) HPM sistemi, bir seferde 100’den fazla insansız hava aracını etkisiz hale getirebileceğini göstermiştir. AFRL ayrıca askeri üsleri tehdit eden drone sürülerini etkisiz hale getirmek için THOR’un daha gelişmiş bir versiyonu üzerinde de çalışıyor. Yeni nesil platforma efsanevi tanrı Thor’un çekicine bir saygı duruşu olarak Mjölnir adı verildi. AFRL, Mjölnir prototipini geliştirmesi ve 2024 yılı başlarında teslim etmesi için Leidos ile 26 milyon dolarlık bir sözleşme imzaladı.

Son olarak AFRL, Raytheon ile birlikte Karşı-Elektronik Yüksek Güçlü Mikrodalga Genişletilmiş Menzilli Hava Üssü Savunma (CHIMERA) sistemini geliştirmek için çalışmaktadır. Yakın mesafedeki hedeflere karşı çalışan Phaser ve THOR sistemlerinden farklı olarak CHIMERA (adından da anlaşılacağı gibi) daha uzun mesafelerde havadaki hedeflere saldırmak üzere tasarlanmıştır.

THOR ve Phaser dahil olmak üzere bu sistemlerin çoğunun gerekli yayılan gücü üretmek için vakum tüpü teknolojisini kullandığını belirtmek önemlidir. Bunların çoğu aynı zamanda nispeten büyüktür ve askeri üslerin insansız hava araçları ve roket saldırılarına karşı savunulması gibi sabit saha uygulamaları için en uygunudur.

AFRL ve NRL, daha küçük olan ve füzeler ve UAS’lerde kullanılmak üzere tasarlanmış başka bir HPM silah sınıfı geliştirmektedir. Boeing ve AFRL tarafından 2012 yılında sergilenen Karşı-elektronik Yüksek Güçlü Mikrodalga Gelişmiş Füze Projesi (CHAMP), her sortide birden fazla HPM “atışı” yapabilen Raytheon tarafından geliştirilmiş bir HPM faydalı yükünü taşımak için bir AGM-86 Konvansiyonel Havadan Fırlatılan Seyir Füzesinin (CALCM) gövdesini kullanmaktadır. HiJENKS olarak bilinen Yüksek Güçlü Müşterek Elektromanyetik Kinetik Olmayan Vuruş Silahı da düşmanın elektronik sistemlerini devre dışı bırakmak için mikrodalga teknolojisini kullanır. HiJENKS, CHAMP’in halefidir ve daha geniş bir taşıyıcı sistem yelpazesine entegre edilebilen daha küçük ve daha sağlam HPM teknolojisini kullanır. Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuarı ve Donanma Araştırma Ofisi tarafından ortaklaşa finanse edilen beş yıllık HiJENKS programı geçtiğimiz yaz Donanma Hava İstasyonu China Lake’de (China Lake, CA) “capstone” testlerini tamamladı.

GAN TARAFINDAN GÜÇLENDİRİLMİŞTİR

HPM teknolojisindeki en son gelişme, gerekli RF gücü seviyelerini üretmek için vakum tüpleri yerine aktif fazlı dizilerin ve katı hal (galyum nitrür – GaN) tabanlı RF güç amplifikatörlerinin kullanılmasıdır. Leonidas adı verilen bir sistem, Epirus adlı nispeten yeni bir şirket tarafından bağımsız olarak geliştirildi. Los Angeles ve McLean, VA’daki tesisleriyle 2018 yılında kurulan Epirus, hem savunma hem de ticari uygulamalar için seçkin bir dizi çekirdek teknolojiden yararlanıyor.

Leonidas, şirketin ölçeklenebilir HPM teklifidir. Başlangıçta bir treyler konfigürasyonunda geliştirilen şirket, UAS’ler için havadan bir podu da test etti ve Ekim ayında bir Stryker aracına entegre edilmiş mobil bir versiyonu açıkladı. Bir AESA sistemi gibi, Leonidas da enerjisini bir hedefe veya hedeflere odaklamak için ışın yönlendirmesi kullanırken, dost kuvvetlerin operasyona devam etmesine izin vermek için uçuşa yasak bölgeler tanımlar. Leonidas nispeten küçük bir yer tabanlı araca monte edilebilir ve saniyede binlerce “mermi” ateşleyebilir. Leonidas açık sistem mimarisine sahiptir ve GaN tabanlı hat değiştirilebilir amplifikatör modüllerine dayanır ve bir UAS hedefini hassas hale getiren frekanslardan yararlanmak için benzersiz dalga formlarından oluşan bir barajı hızla ateşler.

Şirket, Leonidas’ın uydu navigasyon sinyallerinin iletişimini keserek drone’un dijital elektronik aksamının kafasını karıştırmak yerine, hedefi çok düşük ve çok yüksek frekansları kapsayan elektromanyetik enerjiyle, EMP’nin sıklıkla tanımlandığı gibi “DC’den gün ışığına” saran bir EMP jeneratörü olarak tanımlanmasının daha doğru olduğunu vurguluyor. Epirus’un baş ürün sorumlusu Andrew Lowery, “Bir dronun hangi frekansta çalıştığı umurumuzda değil” diyor. “Biz bir EMP sistemiyiz, bu yüzden frekanslar önemli değil. Veri bağlantılarını veya GPS’i devre dışı bırakmaya çalışmak nispeten basit ve birçok şirket bunu yapabiliyor. Bunun yerine, hedefi kinetik menzillerin ve hatta THOR’un çok ötesinde, uzun bir mesafeden vuruyoruz.”

Şirket Leonidas’ın menzilini yalnızca “taktiksel olarak ilgili” bir mesafe olarak tanımlasa da, bu tipik olarak 10 km gibi bir şey anlamına geliyor. “Hüzmemiz aslında çok dar değil; 3-dB hüzme genişliği yaklaşık 6 derecedir” diye devam ediyor. “Eğer bir insansız hava aracı filosunu ortadan kaldırmak istiyorsam, gökyüzünü saniyede bin kez tarıyoruz, böylece bu alana doğru hareket eden herhangi bir insansız hava aracı, biz ışını gökyüzüne boyarken bir enerji duvarıyla karşılaşacaktır.

“Oraya devasa bir e-alan yerleştirmek istiyoruz ve boşluklar ve diğer giriş noktaları bazı frekanslarda diğerlerinden daha fazla kırılganlığa eğilimli olduğundan, bir enerji mermisi atmak yerine enerji kalkanları oluşturuyoruz. Kalkanın içine giren her şey bozulur. Küçük boşluklar ve diğer çeşitli giriş noktaları olsa bile, bir anahtara 10 ya da 20 volt verirseniz, elektroniği kapatacak kadar bozacaktır. EMP’nin gücü budur. Bir bilgisayarı, bir kamerayı, motor kontrolünü ya da başka herhangi bir devreyi etkileyebilir.”

Leonidas, sistemin aşırı ısınmamasını sağlarken yüksek güçlü darbeler üretmek için RF performansını optimize eden şirketin tescilli SmartPower güç yönetimi teknolojisini kullanır. Donanım, yazılım ve makine akıllı algoritmaların tescilli bir kombinasyonu olan SmartPower teknoloji platformu, gerçek zamanlı yapay zeka ve makine öğrenimini kullanır ve güç tüketimini %70’e kadar azaltabilir, bu da sistem güç taleplerini, çok yüksek güç kaynaklarına olan ihtiyacı azaltır ve vakum tüpü tabanlı sistemlere göre daha az soğutma gerektirir.

Dijital teknoloji, örneğin AC’den DC’ye enerji dönüşümünü denetliyor. Lowery, “Güç, dijital bir mimari ile geliştirilmiştir, çünkü hedefteki tüm bu doğrusal olmayan devreler, onu doğru öngerilim koşuluna yerleştiren pasif bir ağ ile çevrelenmiştir” diyor. “Doğrusal olmayan devrenin performansını optimize ediyor ve bir dizi dinamik kontrolümüz var, böylece pasif bir statik sistemin yapabileceğinin ötesine geçiyoruz. Yani, her dönüşüm metriğini optimize etmek için drenaj, kapı ve giriş sinyallerini modüle ederek devreyi yönetmek için makine öğrenimini kullanıyoruz.

Lowery, “Ayrıca darbeli uygulamalar, yükselme ve düşme süreleri vb. için geçit üzerinde zarf izleme, ön bozulma ve algoritmalar gerçekleştiriyoruz” diye açıklıyor. “Bu, geleneksel olarak doğrusal olmayan dönüşümde ortaya çıkan büyük miktarda israfı ortadan kaldırıyor ve verimliliği artırıyor ve ısıyı azaltıyor, böylece gerekli soğutma çok daha az oluyor. Kanalların her biri THOR gibi tek kanallı bir yaklaşımın gerektirdiği EIRP’ye sahip olmadığından, hedefte EIRP’yi en üst düzeye çıkarmak için elimizden gelen her şeyi yapıyoruz.”

Sistem yazılım tanımlı olduğundan, kalabalık bir elektromanyetik ortamda belirli bir hedefi ele almak için dalga formları bant genişliği ve diğer özelliklerde gerçek zamanlı olarak değiştirilebilir. Bu, Leonidas’ın dost bir varlığın yakınındaki düşman bir drone ile başa çıkabileceği ve aynı zamanda büyük drone sürülerini hafifletebileceği anlamına gelir. Yapay Zeka ve Makine Öğrenimi, Leonidas sisteminin yeni hedef verilerine maruz kaldıkça zaman içinde öğrenmesini de sağlar. Yazılım güncellemeleri, yeni hedeflere karşı olumlu etkiler elde etmek için özellikleri optimize etmek üzere havadan iletilebilir.

GERÇEK DÜNYA PROBLEMLERI

HPM teknolojisi hızla olgunlaşıyor ve tıpkı 1970’ler ve 1980’lerde olduğu gibi, operasyonel topluluktan gelen talep sinyali artıyor – bu kez hava savunma uygulamaları ve bir düşmanın sensörden atıcıya ağlarındaki kinetik olmayan birçok yumuşak noktaya (yani, korumasız kablolama ve korumasız dijital bileşenler) saldırabilen havadan silahlar için.

Ukrayna Silahlı Kuvvetleri şu anda bu HPM sistemlerinin çoğundan kesinlikle faydalanabilirdi, ancak Rus insansız hava araçları ve seyir füzeleri onlar için mükemmel bir saha testi olsa da bu pek olası görünmüyor. THOR ve PHASER’in değerlendirmelerinin bir parçası olarak ABD dışında konuşlandırıldığı, Leonidas’ın ise konuşlandırılmadığı bildiriliyor. Epirus’tan Lowery, şirketin Leonidas’ın dört adet sağlamlaştırılmış prototipini ürettiğini ve bunların LRIP’ye “hazır” hale gelebileceğini ve 2023’te konuşlandırılıp Ukrayna’ya gönderilebileceğini söylüyor. Ukrayna’ya yönelik drone ve füze saldırılarının önümüzdeki birkaç ay içinde artması beklenirken, Ukrayna’nın bunlara karşı koymak için HPM silahlarına olan ihtiyacı da kesinlikle artacaktır. Bu silahlar karmaşık bir soruna yönelik çok katmanlı bir hava savunma çözümünün bir parçasını oluşturabilir.

1 Moran, Stuart (2012), “Historical Overview of Directed-Energy Work at Dahlgren” (Report), downloaded from https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA560558.pdf.

2 Kopp, Carlo (2012), “E-Bomb Frequently Asked Questions – For the EE Community,” accessed at http://www.ausairpower.net/E-Bomb-FAQ.html.