Laserové ozařovače cílů

Laserové ozařovače cílů jsou moderní optoelektronické prostředky, které byly postupně zaváděny do výzbroje řady moderních armád v souvislosti s novou kategorií tzv. inteligentních a přesných zbraní v sedmdesátých až devadesátých letech. Osvědčily se zejména v mnoha ozbrojených konfliktech při úderech na bodové pozemní cíle. Největší výhodou této kategorie zbraní je to, že zasahují výhradně vojenské cíle a při správném použití v odpovídajících meteorologických podmínkách nezpůsobují ztráty na životech civilního obyvatelstva. V analýze leteckých úderů NATO proti bývalé Jugoslávii se uvádí, že ačkoliv přesné letounové zbraně představovaly jen 9% všech použitých zbraní, přesto se podílely celými 76% na celkovém počtu zničených pozemních cílů. K tomu není co dodat. Zcela jasné je, že podíl přesných zbraní bude v budoucnu stále více narůstat. Současně s tím se ukázalo, že k vysoké efektivnosti přesných zbraní významně přispěly prostředky zabezpečení jejich navedení na vybrané cíle, obvykle laserové vyhledávače a ozařovače cílů. Ty mohou být instalovány buď na vzdušných prostředcích, tzn. na letounech, vrtulnících a bezpilotních prostředcích, nebo mohou být přenosné, resp. převozné a obsluhovány operátory přímo v terénu ze vzdálenosti několika kilometrů od těchto cílů. Prostředky ve vzduchu se s ohledem na nerovnosti terénu sice vyznačují větším dosahem, ale zato vyžadují přiblížení letounu k cíli, kde se pak nebezpečně vystavují palbě protivzdušné obrany protivníka. Pozemní prostředky vyžadují ozařování cíle z relativně menší vzdálenosti, kdy je stopa na cíli jasná a stabilní, ale zato se obsluha musí nepozorovaně dostat do blízkosti těchto cílů a po úderu se rychle vytratit dříve než ji protivník stačí odhalit a zneškodnit. Je tu však ještě jedna další podstatná výhoda.

Operátor může v klidu ze skrytu pozorovat prostor celé hodiny např. vestavěnou termokamerou, aniž by se prozrazoval aktivním vyzařováním, které je nezbytné jen po krátkou dobu navedení přesných zbraní na označené cíle. K součinnosti s osádkami bojových letounů a vrtulníků, která je pro nalezení určeného cíle a jeho zásah nutná, jsou využívány rádiové stanice, odolné proti rušení a odposlechu. K přesné navigaci slouží terminály družicového navigačního systému NAVSTAR/GPS.

Operátor sdělí pilotovi polohu cíle a ve vhodném okamžiku, kdy se letoun (vrtulník) přiblíží k bodu možného odpalu ŘS, resp. odhozu pumy, aktivuje laserový ozařovač cílů. Pilot s využitím letounových optoelektronických prostředků detekuje odražený signál a odhodí klouzavou pumu, či odpálí protizemní řízenou střelu s laserovou naváděcí soustavou, která detekuje kódovaný impulzní laserový signál odražený od konkrétního cíle, na který je naváděna. Tak je zabezpečeno, že v daném prostoru může pracovat několik laserových ozařovačů cílů a naváděno několik zbraní současně bez toho, aniž by byly některé z nich omylem navedeny na jiný cíl, či nedopatřením navedeno několik zbraní na jeden cíl. Samozřejmě, že jak obsluha pozemního laserového ozařovače, tak pilot musí přesně znát příslušné kódové kombinace. Bez toho by navedení zbraní z jiného místa nebylo možné. I přestože se o těchto moderních zbraních a optoelektronických prostředcích často mluví, obvykle bývají princip jejich činnosti a způsoby použití mnohdy nejasné nebo zkreslené. K jejich objasnění v hlavních rysech má přispět tento článek.

Laserové vyhledávače a ozařovače cílů jsou aktivní prostředky (vyzařují elektromagnetickou energii). Zabezpečující vyhledávání, ozařování cíle pro přesné měření dálky a označování cíle laserovým paprskem. V praxi to znamená, že na cíli je znatelná jasná stopa v závislosti na vzdálenosti a šířce laserového svazku o průměru desítek centimetrů až jednotek metrů. Od cíle se tato energie odráží a je přijímána laserovou naváděcí soustavou zbraně, která zabezpečuje její navedení do místa stopy na cíli. Teoretická přesnost je totožná s rozměrem stopy, ale v praxi, kdy vstupují další nepříznivé faktory (úhel sestupu, mraky, mlha, vítr, zpoždění ovládacích řídicích prvků, pohyb cíle ad.), se nepřesnost zásahu podstatně zvyšuje. Ale i tak je tato přesnost srovnatelná s rozměry např. tanku a pro většinu případů je plně vyhovující.

Může nastat i situace, kdy je do spojnice naváděcí soustava zbraně – cíl vnesen závažný rušivý prvek, např. mrak, kouř a prach od předchozích výbuchů, jehož následkem dojde ke ztrátě signálu a zbraň mine svůj cíl. Tím se vysvětluje nepřesnost přesných zbraní při úderech na Jugoslávii na jaře roku 1999. Jinými slovy – efektivnost použití přesných zbraní značně závisí na počasí, na vhodné taktice a bojovém umění. Bez laserových ozařovačů cílů se dnes ale přesné zbraně neobejdou.

Jak již bylo zmíněno, laserové ozařovače jsou používány jak na vzdušných bojových a průzkumných prostředcích (letounech, vrtulnících, bezpilotních prostředcích), tak na zemi v podobě přenosných optoelektronických souprav, obvykle kombinovaných s prostředky pro noční vidění, které usnadňují vyhledávání cílů v noci. Některé laserové ozařovače jsou vybavovány rovněž navigačními prostředky, obvykle terminály družicového navigačního systému GPS a případně i rádiovými stanicemi pro komunikaci a zabezpečení součinnosti s operátory, či obsluhou zbraňových systémů. Hlavním prvkem je laser. Laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) je citlivý kvantový generátor, pracující ve viditelné a infračervené oblasti elektromagnetického spektra na principu vynucené emise předem vybuzených (excitovaných) elektronů na vnějších dráhách atomů.

Laserové záření je monochromatické, koherentní, má nepatrnou úroveň vlastního šumu, malou rozbíhavost paprsku a zejména schopnost soustředit značnou spektrální hustotou energie záření. Pro tyto své vlastnosti nachází široké uplatnění v civilní i vojenské sféře, hlavně v oborech s vysokými nároky na přesnost a vysokou směrovost. Pro tyto své přednosti je využíván v moderních armádách zejména pro účely vyhledávání, ozařování a označování vybraných taktických cílů na bojišti při zabezpečení navedení speciálních protizemních zbraní, střel a munice s laserovou naváděcí soustavou.

K označování cílů je využíván přerušovaný signál laserového paprsku ve zvolené kódové kombinaci, kterou naladí nejen operátor pozemního laserového ozařovače, ale rovněž pilot, resp. operátor zbraňového systému. Lasery mohou pracovat rovněž s různými druhy modulace. Původním zdrojem záření jsou fotony odpovídající frekvence, vyzářené aktivním prostředím spontánně ve směru optické osy rezonátoru. Po mnoha odrazech na zrcadlech rezonátoru se stupeň jeho koherence zvyšuje (tzv. kvazikoherentní záření). Hlavním prvkem laserové naváděcí soustavy zbraně je senzor, který přijímá a vyhodnocuje kódovaný impulzní signál, určuje směr k tomuto cíli a data předává řídicímu počítači, který je součástí řídicí soustavy střely či pumy. Současně je tedy možné ozařovat několik různých cílů na bojišti a navádět několik střel či pum současně, protože je každá z nich naváděna na jeden konkrétní cíl, určený kódem laseru. Dále jsou stručně popsány konstrukce a provozní možnosti některých vybraných typů přenosných laserových ozařovačů.

PAL (Portable Advanced Laser) je laserový ozařovač cílů izraelské firmy Elop Electro-Optics Industries, používaný jako součást zbraňových systémů pro zabezpečení navedení řízených střel a pum s laserovou naváděcí soustavou ve dne i v noci. Ozařovač PAL může vyhledávat a ozařovat stacionární i pohyblivé cíle, provádět sběr dat (vzdálenost, azimut a elevaci) a vybrané cíle označovat laserovým paprskem pro účely automatického sledování senzory v laserových naváděcích soustavách. Součástmi soupravy laserového ozařovače jsou hlava laserového ozařovače s laserovým dálkoměrem/značkovačem cílů, optická nebo optoelektronická pozorovací jednotka, třínožka a pohybový mechanizmus. Vhodným doplňkem pro efektivní provoz v noci je termovizní kamera, případně nízkoúrovňová CCD televizní kamera, například MTIS (Modular Thermal Imaging System) firmy Elop. Ozařovač cílů PAL je konstrukčně navržen tak, aby mohl být snadno instalován na různé stabilizované základny na pozemních, vzdušných a námořních bojových prostředcích. Ozařovač je v operačním použití v izraelských ozbrojených silách a vyvezen byl do řady dalších států. Efektivní dosah laserového ozařovače PAL v režimu rozpoznávání cílů je 8 km ve dne a 6 km v noci. Vyzařovaný výkon laserového svazku dosahuje hodnoty 130 mJ, opakovací kmitočet je volitelný až do 20 impulzů za sekundu. Divergence laserového svazku nepřesahuje 130 m rad. Laserový dálkoměr má rozsah měření 250 až 20 000 metrů. Vzdálenost cílů je schopen měřit s přesností ± 5 metrů, azimut a elevaci s přesností 1 mrad. Optická soustava se zorným polem 5,5° je osazena objektivem se zvětšením 13x. Hlava ozařovače má hmotnost 11,5 kg, termovizní kamera MTIS 12 kg. Souprava je napájena ze zdroje o napětí 24 až 28Vss.

Laserový ozařovač a zaměřovač polohy cílů ALATS (Litton Advanced Laser Targeting System) americké firmy Litton je lehký, flexibilní univerzální prostředek, jehož hlavním prvkem je laser GLTD (Ground Laser Target Designator). Laser GLTD je schopen efektivně označovat vybrané pozemní cíle, vzdálené více než 5 km, při použití laseru, pracujícího na vlnové délce, která poškozuje lidský zrak až 10 km. V případě, kdy je laser doplněn termovizní kamerou nebo nízkoúrovňovou CCD televizní kamerou, může být používán v noci. Může být rovněž doplněn laserovým dálkoměrem (např. ESL-200), jehož pracovní vlnová délka je pro lidský zrak zcela bezpečná a ve spojení s navigačním terminálem PLGR může být používán pro přesné určování polohy pozemních cílů. Prostředky ESL-200/PLGR mohou být mohou být v případě potřeby snadno a rychle vyjmuty a používány nezávisle na zařízení ALATS. Samostatné komponenty i soupravy ALATS jsou nyní sériově vyráběny.

Laserový ozařovač cílů typu Nd:YAG o celkové hmotnosti 5,2 kg pracuje na vlnové délce 1,064 m m výstupním vyzařovaným výkonem větším než 80 mJ. Stabilita opakovacího kmitočtu je lepší než 10%, divergence laserového paprsku je menší než 0,3 mrad. Je vybaven objektivem se zvětšením 10x, zorné pole v horizontální rovině je menší než 5°, ve vertikální rovině menší než 4,7°. V průzoru optického zaměřovače je otevřený nitkový kříž o tloušťce 0,5 mrad. Na vzdálenosti 5 km od ozařovače označuje cíl stopou o velikosti 3x3 m. Opakovací kmitočet je volitelný až do 10 impulzů za sekundu. Rozsah měření vzdálenosti je v rozsahu 200 až 9995 m s krokem po 50 m. Laserový dálkoměr ESL-200 vyzařuje výkonem 18 mJ. Objektiv se zvětšením 7x má zorné pole 7°. Vzdálenost k cíli měří s přesností ± 5m. Ozáření cíle laserovým paprskem je možné jednou za 6 sekund. Laserový ozařovač cílů je možné vybavit různými typy termovizních kamer a třínožkou.

Laserový dálkoměr/ozařovač cílů LDR 2 pákistánské firmy Al Technique Corporation of Pakistan (Pvt) je používán k označování pozemních cílů ze země v rámci přímé letecké podpory pozemních vojsk a pro účely přesného bombardování strategických pozemních cílů. Může být používán rovněž jako klasický laserový dálkoměr pro účely měření vzdálenosti k cíli až do 10 km. Vyvinuta byla rovněž verze pro zabudování do bojových letounů a vrtulníků pro účely ozařování pozemních cílů ze vzduchu.

Type 306 je lehký přenosný laserový dálkoměr/ozařovač cílů britské firmy GEC-Marconi Electro-Optics. Jeho konstrukční uspořádání a režimy byly optimalizovány pro předsunuté letecké návodčí a prvosledové průzkumné jednotky. Lze jím vyhledávat, ozařovat a označovat vybrané pozemní cíle. Na signál odražený od tohoto cíle mohou být naváděny všechny soudobé typy přesných protizemních zbraňových systémů a pum s laserovou naváděcí soustavou. Pro různé úkoly na taktickém stupni může být doplněn dalšími senzory a prvky, jako například termovizní kamerou, případně optoelektronickým přístrojem se zesilovačem jasu, nízkoúrovňovou CCD televizní kamerou a dalšími. Základní soupravu tvoří sledovací hlava, třínožka, optický přístroj se zesilovačem jasu a termovizní kamera. Dalším příslušenstvím může být navigační maják (miniaturní rádiový/radiolokační vysílač) pro vyznačení vlastní polohy, simulátor ozáření cíle nebo zařízení pro zabezpečení součinnosti s vyhledávači laserových stop (odražených signálů od cílů) při navedení bojových letounů na vyznačené pozemní cíle. Přenosný laserový dálkoměr/ozařovač cílů Type 306 je v operačním použití nejen u pozemního vojska britské armády, ale rovněž u sedmi dalších států.

Zařízení o rozměrech 310x231x141 mm má hmotnost 9,6 kg. Laserový ozařovač typu Nd:YAG pracuje minimálním výstupním výkonem 80 mJ. Pro měření vzdálenosti cíle je používán jeden impulz, pro ozařování/označování cíle série impulzů s opakovacím kmitočtem až 20 impulzů za sekundu. Maximální divergence laserového paprsku je 0,25 mrad. Vzdálenost k cíli měří v rozsahu od 300 do 9997 m (rozsah displeje) s přesností ± 5 m s dálkovým rozlišením lepším než 30 m.

DHY 307 francouzské firmy CILAS (Compagnie Industrielle des Lasers) je lehký přenosný laserový ozařovač cílů velké typové řady modulových prostředků pro označování a měření vzdálenosti cílů na bojišti s označením CILAS TIM. Konstrukčně je řešen tak, aby mohl být efektivně používám malými pozemními jednotkami pro zajištění přesného bombardování a navedení přesných protizemních střel s laserovou naváděcí soustavou. Provozně je kompatibilní se všemi běžnými typy této kategorie přesných zbraní podle standardních norem NATO STANAG č. 3733. Může být propojen s počítačem řízení dělostřelecké palby a s terminálem družicového navigačního systému NAVSTAR/GPS. DHY 307 je tvořen moduly:

Zařízení může být ovládáno a kontrolováno operátorem dálkově, pro použití v noci může být doplněno optoelektronickým zařízením se zesilovačem jasu, například typem KN200 firmy Simrad Optronics, případně termovizní kamerou, například ALIS firmy SAGEM. Laserový ozařovač cílů DHY 307 byl nedávno podroben náročným testovacím zkouškám v polních podmínkách a poté zaveden do výzbroje pozemního vojska a vojenského letectva francouzské armády a nyní je již sériově vyráběn. Vyvezen byl i do několika cizích států.

Laserový ozařovač o celkové hmotnosti 8 kg a rozměrech 330x260x80 mm pracuje na vlnové délce 1,064 m m, objektiv o průměru 25 mm má zvětšení 7x. Laserový paprsek je vyzařován do prostorového úhlu menšího než 100 mrad. Střední hodnota elektrického příkonu při opakovacím kmitočtu 20 impulzů za sekundu je menší než 350 W. Je napájen ze zdroje 24 Vss/20A. Opakovací kmitočet impulzů je volitelný od 8 do 20 GHz. Může pracovat při teplotách prostředí od –40 do +50°C.

AN/PEQ-1A SOFLAM (Special Operations Forces Laser Marker) americké firmy Litton Systems je lehký přenosný laserový ozařovač/označovač cílů americké firmy Litton, určený pro jednotky speciálního určení. Laser typu Nd:YAG, pracující na vlnové délce 1,064 m m, je používán k ozařování pozemních cílů a k navedení inteligentních zbraní, jako např. přesných pum typové řady PAVEWAY, letounových a vrtulníkových protizemních řízených střel HELLFIRE, dělostřeleckých střel COPPERHEAD a dalších zbraňových systémů s laserovou naváděcí soustavou. Speciální optoelektronické zařízení umožňuje měřit vzdálenost k cíli a označovat jej pro účely navedení přesných zbraní. Laser je schopen rozpoznávat a rozlišovat cíle do vzdálenosti 5 km, maximální efektivní dosah je 10 km. Pracuje s opakovacími kmitočty a kódy ve dvou standardních pásmech NATO (Band I a Band II). AN/PEQ-1A SOFLAM může být podle potřeb kombinován s řadou dalších senzorů a doplňkových průzkumných, navigačních a spojovacích prostředků. Například ve spojení s termovizní nebo televizní CCD nízkoúrovňovou kamerou může být používán jako nedílná součást integrovaných systémů řízení palby různých zbraňových prostředků.

Laserový ozařovač cílů typu Nd:YAG o hmotnosti 5,2 kg pracuje na vlnové délce 1,064 m m výstupním vyzařovaným výkonem větším než 80 mJ. Stabilita opakovacího kmitočtu impulzů kódovaného signálu je lepší než 10%, divergence paprsku je nižší než 0,3 mrad. Zorné pole má rozsah 5 x 4,7°, k zaměřování cíle je využíván nitkový kříž o síle 0,5 mrad otevřený v průsečíku. Na vzdálenosti 5 km vytváří stopu o rozměru 3 x 3 m. Laserový dálkoměr má rozsah měření 200 až 9995 metrů. Vzdálenost cílů je schopen měřit s přesností ± 5 metrů, s dálkovým rozlišením cílů 50 m.

Kompaktní, lehký laserový ozařovač cílů LLDR (Lightweight Laser Designator Rangefinder) o celkové hmotnosti 14,6 kg firmy Litton Laser Systems je přenosný jednou osobou. Je určen k průzkumu a pozorování bojiště ve dne i v noci a ozařování stacionárních i mobilních cílů na větší vzdálenosti a pro navedení přesných zbraní. Vestavěná termovizní kamera s plošným detektorem a volitelným úzkým/širokým zorným polem pracuje v pásmu 3 až 5 µm. Pro denní podmínky může být použita nízkoúrovňová CCD televizní kamera. Souprava je tvořena čtyřmi konstrukčními celky – modulem pro zjišťování a určování polohy cíle, modulem laserového ozařovače, třínožkou a zdrojem. Uživatelům poskytuje rozšířené možnosti při velice snadném použití i v nejnáročnějších meteorologických podmínkách. Laserový dálkoměr typu YAG může měřit dálku cíle v rozsahu od 100 do 20 000 m s přesností 2 m. Laserový paprsek není nebezpečný lidskému zraku. Laserový ozařovač cílů typu YAG je účinný do 5 km Terminál družicového navigačního systému NAVSTAR/GPS PLGR umožňuje určit polohu s přesností lepší než 16 m. Cíl může být sledován monokulárem nebo na plošném displeji s vysokou rozlišovací schopností. Formáty standardizovaných výstupních dat (RS-485/RS-232) a vidiosignálu (RS-170) umožňují bezproblémové napojení na automatizované informační a průzkumné systémy pozemního vojska i vojenského letectva. Vestavěný počítač se speciálním softwarem umožňuje operátorovi zařízení ovládat z menu. Může pracovat v rozsahu provozních teplot od –37 do + 49°C.

Porovnání základních TTD vybraných typů pozemních laserových ozařovačů cílů

Parametr/Typ	PAL	LDR 2	Type 306	DHY 307	ALATS	PEQ-1A	LLDR
Stát	Izrael	Pákistán	V.Británie	Francie	USA	USA	USA
Firma	Elop	Pvt	GEC-Marconi	CILAS	Litton	Litton	Litton
Vlnová délka	.	.	1,064 m m	1,064 m m	1,064 m m	1,064 m m	1,064 m m
Vyzařovaný výkon	130 mJ	.	80 mJ	.	80 mJ	80 mJ	.
Maximální dosah	8 km	10 km	.	.	5 (10) km	5 km	5 km
Rozsah měření dálky	20 000 m	.	9997 m	.	9995 m	9995 m	20 000 m
Rozměr stopy v cíli	.	.	.	.	3x3 m	3x3 m	.
Přesnost měření dálky	± 5 m	.	± 5 m	± 5 m	± 5 m	± 5 m	2 m
Hmotnost	11,5 kg	.	9,6 kg	8 kg	5,2 kg	5,2 kg	14,6 kg

Laserové ozařovače představují moderní optoelektronické prostředky, které mohou v součinnosti s přesnými zbraněmi vytvářet rozprostřený zbraňový systém vysoké přesnosti. Tato vysoká přesnost umožňuje zasahovat různé taktické pozemní cíle s vysokou pravděpodobností. Za největší přednost je považován způsob jejich použití, který na jedné straně umožňuje odpálení, či odhoz pum s laserovou naváděcí soustavou z prostoru mimo dosah prostředků PVO (několika kilometrů až desítek kilometrů od cíle) a bezpečně se vzdálit, na straně druhé poskytuje operátorovi laserového ozařovače označovat vybrané pozemní cíle ze skrytu a nevystavovat se zbytečně možnosti jeho odhalení protivníkem. Tento způsob ničení bodových cílů je výrazným posunem ve způsobech vedení boje na budovaném digitálním bojišti s cílem uchránit životy civilních obyvatel.

Vzhledem k pozitivním zkušenostem z regionálních konfliktů lze předpokládat, že přesné zbraně v příštích letech pravděpodobně postupně nahradí klasické zbraně. Laserové ozařovače cílů i jejich přídavné prostředky, termovizní a televizní kamery i terminály družicové navigace, budou dále zdokonalovány s cílem zvýšit zejména jejich přesnost a provozní spolehlivost.