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Hands on mit Raytheons Anti

Apr 16, 2023

PopSci hat exklusiv eine Laserwaffe in der Hochwüste von New Mexico getestet. Hier erfahren Sie, wie es funktioniert und was es bewirkt.

Von Kelsey D. Atherton | Veröffentlicht am 31. Oktober 2022, 7:00 Uhr EDT

Bevor ich das Fadenkreuz der Laserwaffe auf die DJI Phantom-Drohne richten konnte, musste ich sicherstellen, dass es sich in der richtigen Position befand. Während die Drohne vor einem wolkenlosen blauen Himmel stand, konnten die Sensoren der Waffe sie deutlich sehen und verfolgen, aber hartcodierte Einsatzregeln verhinderten, dass die Waffe feuerte, bis das Ziel einen Erdhintergrund hatte. Licht breitet sich weit aus, und wir wollen nicht versehentlich das Falsche treffen, das weit entfernt ist.

Der Pilot der Zieldrohne steuerte das Phantom unterhalb der Horizontlinie, mit etwas Landmasse dahinter. Auf dem Laptop vor mir platzierte ich einen Tracker-Marker direkt neben der Drohne. Durch Drücken des linken Joysticks eines Xbox-Controllers wurde der Tracker am Ziel fixiert. Mit einer leichten Bewegung des rechten Joysticks bewegte ich mein Fadenkreuz auf einen der Rotoren des Quadcopters und drückte dann den Abzug. Das Phantom leuchtete auf der Infrarotansicht auf und stürzte 15 Sekunden später ab, wobei sich der geschmolzene Kunststoff des Rotorarms beim Aufprall verbogen hatte.

Ich legte den Controller ab und ein Techniker stellte den „scharfgeschalteten“ Schalter in die Aus-Position. Es war das erste Mal, dass ich eine Laserwaffe abgefeuert habe.

Der fragliche 10-Kilowatt-Laser war ein von Raytheon gebautes Hochenergie-Laserwaffensystem, und ich wurde von der Firma eingeladen, ihn im Energetic Materials Research and Testing Center, Teil von New Mexico Tech, in Socorro, New, in Betrieb zu beobachten Mexiko.

Um zur Bergkette zu gelangen, mussten wir mit einem Allradfahrzeug auf die unbefestigten Straßen fahren, etwa sechs Meilen hinter dem Socorro Peak. Während New Mexico Tech seinen Ursprung im Bergbau hat, sind aufgrund seiner Nähe zur White Sands Missile Range (und der Verfügbarkeit von EMRTC selbst) andere Rüstungsunternehmen wie Northrop Grumman und Aerojet Rocketdyne als Standortmieter geblieben.

Auf dem Schießstand werden unter anderem Sprengstoffe getestet. Form, Zusammensetzung und Aerodynamik der Artillerie können durch scharfes Feuer untersucht werden. Auf der anderen Seite des Bergrückens, wo Raytheon seinen Arbeitsplatz eingerichtet hat, ertönte der unverkennbare Donner der Artillerie. Rund um das Testgelände befanden sich mehrere M110-Haubitzen, Artilleriegeschütze auf Laufflächen, die die USA 1994 außer Dienst stellten.

Diese alte Artillerie, verglichen mit einer Felddemonstration von Lasern, die Drohnen außer Gefecht setzen, veranschaulichte eine der Realitäten der modernen Kriegsführung. Artillerie kann nach ihrer Inbetriebnahme noch Jahrzehnte lang wirksam bleiben, doch Drohnenaufklärer verändern die Art und Weise, wie sich Armeen bewegen und kämpfen, und auch, wie Armeen Artilleriefeuer lenken. Die Laser sind eine Reaktion auf diese Drohnen und ein Versuch, die Zerstörung durch Drohnen einfach, effektiv und auf lange Sicht erschwinglich zu machen.

Als wir vor Ort ankamen, stieg ich hinter den verwitterten Kanonen aus dem SUV und sah eine Startzone mit etwa zehn DJI Phantom 4. Je nach Modell können diese Drohnen jeweils bis zu 3.500 US-Dollar kosten. Das liegt am oberen Ende der kommerziellen Angebote von DJI, ist aber um eine Größenordnung günstiger als die einfachsten Drohnen, die für den militärischen Einsatz entwickelt wurden. Auf dem Schießstand standen diese Phantome wie Tontauben aufgereiht und warteten am Himmel darauf, dass sie an die Reihe kamen, bevor sie abgeschossen wurden.

Diese Drohnen würden von zwei High Energy Laser Weapon Systems (HELWS) von Raytheon gefeuert. Einer war auf der Rückseite eines Polaris MRZR montiert, einem Dünenbuggy in Militärqualität. Der MRZR hatte immer noch die beiden Vordersitze und hinten befanden sich die Stromversorgung und das Zielsystem für die HELWS. Neben der auf dem Buggy montierten Laserwaffe befand sich ein identisches System, nur befand sich dieses auf der Ladefläche eines großen Lastwagens. Im Feldeinsatz ist HELWS auf Batteriebetrieb ausgelegt, doch heute wurde jeder von einem tragbaren Generator betrieben, der Benzin verbrennt.

Eine relativ kleine Menge Treibstoff würde die beiden an diesem Tag im Einsatz befindlichen Laser während ihres gesamten Einsatzes mit Energie versorgen. Am Ende des Tages würden 10 DJI Phantom 4 eingesammelt in unterschiedlichem Zustand der Zerstörung liegen. Bei etwa 3.000 US-Dollar pro Stück, je nach Modell, entspricht das einer Zerstörung von Drohnen im Wert von 30.000 US-Dollar für ungefähr das, was zum Auftanken eines Kleinwagens nötig ist.

Dieser Kostenunterschied zwischen billigen Drohnen und noch günstigeren Laser-Takedowns ist ein expliziter Grund für die Entwicklung von Laserwaffen. Aktuelle Mittel zur Zerstörung von Drohnen im Feld können übertrieben sein und verschiedene Nachteile mit sich bringen.

„Es muss eine kostengünstige Lösung sein, damit Soldaten es nutzen können“, sagte Annabel Flores, Chief Operating Officer von Global Spectrum Dominance bei Raytheon Intelligence and Space. „Es macht keinen Sinn, etwas, das Hunderttausende Dollar wert ist, oder eine Millionen-Dollar-Rakete auf etwas zu schießen, das tausend Dollar wert ist.“

Berichten zufolge feuerte ein US-Verbündeter im Jahr 2017 eine Patriot-Luftabwehrrakete auf einen Hobby-Quadrocopter ab. Patriot-Raketen sollen Marschflugkörper und Flugzeuge abfangen und kosten etwa 3 Millionen US-Dollar pro Stück. Patrioten werden auch von Lockheed Martin und Raytheon hergestellt, und obwohl die Rakete gegen die Drohne wirksam war, ist der Kostenunterschied so groß, dass es sich bestenfalls um einen Pyrrhussieg handelte. Es ist, als würde man eine Mücke mit einer Granate töten.

„Das ist einfach die falsche Seite der Kostengleichung, auf der Sie stehen wollen“, sagte Flores. „Was uns im Wesentlichen auf diesem Weg bewogen hat, ist, dass dies ein echter Bedarf und eine echte Lösung ist.“

Die Kosten jeder Laseraktivierung sind nur ein Teil der Gleichung. Raytheon hat mindestens 52,4 Millionen US-Dollar für die Entwicklung und Lieferung von HELWS-Systemen an das Verteidigungsministerium erhalten. Diese Prototypen und Modelle wurden auf Herz und Nieren geprüft, mit Einsätzen außerhalb der Vereinigten Staaten und 25.000 Betriebsstunden.

„Der nächste Schritt für uns besteht darin, uns wirklich darauf vorzubereiten, dass es nicht nur ein cooler Demonstrator, ein cooler Prototyp ist, sondern dass es sich um produzierbare Systeme handelt, die Montagetechniker heute zusammenbauen“, sagte Flores. „Ursprünglich waren es Physiker, die mit Lasern arbeiteten, dann wurden es Ingenieure, während wir diese Beweise machten. Jetzt sind es Montagetechniker, die diese Systeme zusammenbauen.“

Auf der Fahrt zum Schießplatz fragten meine Gastgeber, ob ich Videospiele spiele. Es ist schon ein Jahrzehnt her, dass ich mich wirklich mit einem Ego-Shooter beschäftigt habe, aber Videospiel-Controller haben ein Muskelgedächtnis, das bestehen bleibt. Die Steuerungen für den Laser waren in einem nahegelegenen Wohnwagen mit Sperrholzwänden untergebracht, passten aber problemlos in einen Rucksack. Das Abfeuern des HELWS-Lasers erfolgt über ein Programm, das auf einem Laptop ausgeführt wird und dem Informationen über Ethernet oder Glasfaserkabel zugeführt werden. In meiner Hand befand sich der Plug-in-Xbox-Controller, der den Turm und den Laser steuerte.

Der Bildschirm des Laptops war in Quadranten unterschiedlicher Größe unterteilt. Oben links ist ein weites Bild der elektrooptischen Kamera zu sehen, das einen Ausschnitt des umliegenden Geländes zeigt. In einem kleineren Fenster oben rechts ist eine engere Ansicht zu sehen, die entlang der „Sichtlinie“ des Lasers blickt. (Mehr dazu gleich.) Unter der schmalen Ansicht befindet sich ein Kompass auf einer Karte, der die Richtung, in die das Fahrzeug zeigt, die Ausrichtung des Lasers und, sofern angegeben, alle sichtbaren Ziele anzeigt. Dieser Quadrant enthält auch Spalten für „Hinweise“, zu denen die Kamera schnell schwenken kann. Dabei kann es sich um vorgegebene Fokuspunkte oder um neue Drohnen handeln, die dem System durch Sensoren hinzugefügt wurden.

Unten links auf dem Bildschirm befand sich ein fotografisches Panorama der Umgebung des Lasers im Querformat. Dieses Bild wurde von der Kamera aufgenommen und enthält darüber geschichtete Daten. Eine leuchtend rote Linie zeichnet den Horizont nach und gibt eine Grenze vor, über die der Laser in diesem Bereich bei diesem Shooting nicht feuern darf. Unter einem hohen Hang liegen in einer Gruppe mehrere grüne Rechtecke, die Sichtfelder und Feuerzonen markieren. Innerhalb dieser Einstellungen können die Lasertürme Drohnen verfolgen und dann abfeuern und schmelzen, aber über der Horizontlinie oder außerhalb des Feldes funktioniert der Abzug des Lasers nicht.

Diese Funktion, die über andere Menüs eingestellt wurde, ist auf dem Trainingsgelände nützlich und findet im Feld Anwendung. Ein Laser, der zum Beispiel zum Schutz eines Kraftwerks eingesetzt wird, möchte möglicherweise fest codiert werden, sodass bestimmte Bereiche verboten sind, um absolut sicher zu sein, dass der Laser nicht versehentlich die Infrastruktur trifft.

Bevor der Laser abgefeuert wird, muss er scharfgeschaltet werden. Über eine Sicherheitsverriegelungsbox mit zwei Schaltern können Benutzer die Laserwaffe und einen Laserbeleuchter einschalten, der sich von der Laserwaffe unterscheidet. Der Illuminator wird zum Zielen verwendet, kann jedoch auch zu Verletzungen und Orientierungslosigkeit führen, wenn er auf die Augen einer Person gerichtet wird. Um sicherzustellen, dass der Laser nicht ohne Befehlsberechtigung in Betrieb genommen werden kann, können die Schalter durch einen vom Kommandanten mitgeführten Schlüssel verriegelt werden.

Mit dem Controller in der Hand ist das Anvisieren des Lasers so etwas wie das Spielen eines Videospiels, allerdings eines, bei dem die Schwierigkeit des Zielens im Infrarotbereich schwer zu ignorieren ist und nicht aus Gründen der Spielbarkeit gelockert wird. Sobald ein Objekt als Ziel bestimmt ist, kann der Turm ihm gut folgen, aber herumzuzoomen, um das Objekt zu finden, kann schwierig sein, insbesondere angesichts der mit Wacholder besprenkelten Hügel der Hochwüste.

Im Feld und in anderen Entfernungen kann die optische Identifizierung durch Radardaten unterstützt werden, die neue Drohnen, die in Reichweite ankommen, anpingen und verfolgen können. Damit kann ein Laserschütze „Slew to Cue“ oder zwischen verfolgten Objekten umschalten, so wie eine Fernbedienung zwischen Lieblingskanälen wechselt.

Der Laser des HELWS ist im Gehäuse unter dem Turm untergebracht und zeigt nach oben auf eine Linse, die ihn fokussiert. Durch diese Ausrichtung kann eine Kamera auch in die gleiche Richtung zeigen, was dem Videobild eine Perspektive verleiht, die dem Blick in den Lauf einer Waffe entspricht, obwohl der Laser keinen Lauf hat und keine Waffe ist.

Der HELWS-Laser ist in eine vorhandene Raytheon-Kamera und einen Laserbezeichner-Pod eingebaut. Entfernen Sie die Laserwaffe, und die Infrarot- und elektrooptischen Kameras der Kapsel sowie der Laserbeleuchter sind in Fahrzeugen wie Predator-Drohnen und C-130-Flugzeugen zu finden. Der Illuminator kann überflüssig erscheinen, aber in Aktion kann er das Bild auf der Kamera ausgleichen, während die Laserwaffe selbst eingeschaltet ist. In der Infrarotansicht verzerrt die Hitze des Lasers das Ziel, einen hell leuchtenden Punkt über dem, was einst eindeutig Drohnenmerkmale waren. Mit dem Illuminator scheint die Hitze ausgewaschen zu sein und der Laser auf dem Ziel ist deutlich zu sehen.

Der Laser hat eine effektive Reichweite von 3 Kilometern oder etwas mehr als 1,8 Meilen. Die Geschwindigkeit, mit der der Laser ein Ziel durchbrennen kann, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, nicht zuletzt von der Luft selbst. Wäre der Tag regnerisch oder windig und staubig gewesen, wäre der Besuch verschoben worden, da die Partikel in der Luft die Funktion beeinträchtigen können. Die Zeit, die der Laser benötigt, um ein Ziel zu zerstören, wird auch von der Stabilität seines Fokus, der Wattleistung der Waffe und dem Material des Zielobjekts bestimmt.

Um ein Gefühl für den Laser zu bekommen, bevor man ihn auf Drohnen abfeuert, wurden einige Ziele auf einem Brett angebracht, hinter dem sich ein weiteres Brett auf einem Ständer befand. Dazu gehörten inerte 20-mm-Patronen mit Gummispitzen, Scheingranaten, Dosen mit Energy-Drinks und Limonade und später eine Munitionskiste. Eine der 20-mm-Patronen leuchtete unter dem Laserfeuer wie eine Kerze, als die Hitze des Metalls nach oben wanderte und einen Teil der Gummispitze abbrannte. Die Getränkedosen platzten und leerten sich, dünnes Metall erhitzte sich schnell und platzte nach außen. Die leere Munitionskiste brannte in Sekundenschnelle auf. Die Granaten verliefen ereignislos. Der Zementträger der Platte hinter den Objekten schmolz, Zement und Fasern sahen bei der anschließenden Untersuchung glasig und kristallin aus.

Bei Drohnen war der entscheidende Faktor dafür, wie lange ein Abschuss dauerte, welcher Teil der Drohne getroffen wurde. Batteriegehäuse brauchten am längsten. Ein sauberer Schuss in den Rumpf und die Elektronik könnte eine Drohne in 8-10 Sekunden abschießen. Mein Weitschuss auf den Rotor, der einen Teil eines Arms zum Schmelzen brachte, war mit 15 Sekunden der langsamste des Tages.

Letztendlich sind es Hobbydrohnen, die als Kameras eingesetzt werden, die das Interesse des Pentagons an den HELWS und ähnlichen Waffen geweckt haben. Vor Drohnen war die Luftüberwachung teuer, erforderte Flugzeuge oder Hubschrauber und konnte mit teuren Waffen neutralisiert werden. Mittlerweile sind Kameradrohnen, auch solche, die man günstig im Laden kaufen kann, so nützlich, dass die kämpfenden Kräfte auf beiden Seiten in der Ukraine sie für unverzichtbar halten. Die Drohnen können Artilleriefeuer auskundschaften, manchmal sogar angreifen und leiten. Soldaten mit Langstreckenwaffen können in Echtzeit nicht nur sehen, wo sie schießen müssen, sondern auch die Wirkung eines Schusses, nachdem sich der Staub gelegt hat. Die auf Lastwagen und Buggys montierten Laser sind eine Möglichkeit, dies zu verhindern, Drohnen außer Gefecht zu setzen und Feinde ohne diese Informationen im Feld zurückzulassen.

Im Laufe des Tages unterbrach der Artilleriedonner gelegentlich Gespräche und sorgte so für zusätzliche Atmosphäre. Die Lasertestanlage bestand letztendlich aus einem Anhänger und einigen Fahrzeugen mit Allradantrieb, die auf einem Hügel mit einigen tragbaren Toiletten und spärlichen Bunkern geparkt waren. Die Landschaft war wunderschön, besonders aus der Ferne. Abgenutztes und verrostetes Metall sammelte sich an bestimmten Stellen und überall gruben sich robuste Pflanzen mit klebrigen Samen ein.

Gegen 16 Uhr fuhren wir von der Baustelle weg. Dahinter, im Dreck, der darauf wartete, weggekarrt zu werden, lagen die geschmolzenen Hüllen mehrerer einst nützlicher Flugroboter.

Kelsey D. Atherton ist ein Journalist für Militärtechnologie, der seit 2013 für Popular Science schreibt. Er berichtet über unbemannte Robotik und andere Drohnen, Kommunikationssysteme, das Nuklearunternehmen und die Technologien, die bei der Planung, Führung und Eindämmung von Kriegen zum Einsatz kommen.