Armas láser

Utilizar armas láser en el campo de batalla es una vieja aspiración que solo ahora comienza a materializarse. Desde los primeros desarrollos, en los años 50, hasta los modernos sistemas, han pasado décadas marcadas más por las promesas y las frustraciones que por los éxitos. No obstante, en el último lustro se han multiplicado los sistemas en pruebas y las nuevas tecnologías permiten ya contar con los primeros modelos operativos y con una eficiencia aceptable, inaugurando una nueva era en el campo de batalla. En estas líneas trataremos de hablar de las armas láser desde una perspectiva lo más amplia posible, de tal forma que el artículo sirva de introducción para futuros trabajos.

La tecnología láser data de mediados del pasado siglo. Su implementación en el campo de batalla, sin embargo, ha sido agridulce, y solo hoy se empieza a vislumbrar su madurez como arma operativa.

El predecesor del arma láser podría ser el rayo, fenómeno que hemos tratado de imitar desde la Antigüedad; ahí tenemos los sistemas de espejos de Arquímedes, que quemaban las velas romanas durante el asedio de Siracusa. La Biblia también narra episodios en los que el sol reflejado en los escudos y armaduras bruñidas de un ejército cegaban al enemigo, al igual que un moderno deslumbrador.

Tal y como lo conocemos, el láser fue inventado en los años 50, y tan solo unas décadas después sus aplicaciones se han revelado inmensas: lectores de códigos de barras, lectores de CD, sensores para la seguridad de los edificios, medicina, medición de distancias, etc. En el plano militar, por supuesto, también han sido muchas las aplicaciones que durante este tiempo se han encontrado al láser. Así, nos encontramos desde punteros láser acoplados a fusiles, hasta telémetros, marcadores o radares que emplean esta tecnología y que son ya imprescindibles en el campo de batalla moderno. Es más, la RMA de la Información, que se escenificó como nunca con la guerra del Golfo de 1991, no hubiera sido posible sin el láser, utilizado en los telémetros de los tanques Abrams, los marcadores SOFLAM de los equipos de fuerzas especiales, los helicópteros Apache o los cazabombarderos. Sin embargo, ha habido una frontera que se ha resistido: El empleo del láser como arma. En realidad, todo ha sido una cuestión de inmadurez tecnológica, como veremos.

Hace tiempo que disponemos de láseres con una potencia inferior a 1 kW y un tamaño relativamente pequeño. Usualmente se han destinado a guiar municiones, pero lo cierto es que desde los años 80 existen aplicaciones ofensivas operativas y, de hecho, hoy en día se utilizan deslumbradores láser concebidos para cegar a los operadores tras una óptica, como los que posiblemente incorporan los carros de combate Tipo 99 chinos. No en vano, todos nuestros Leopardo 2E cuentan con protección anti-láser de Nivel 6 en todas sus ópticas.

Sin embargo, la tecnología láser aplicada al campo de batalla sigue siendo una gran desconocida y un terreno abonado para la fantasía y las ideas más alocadas, por lo que intentaremos arrojar sobre sus orígenes, evolución y futuro previsible.

Tipología y problemática

Los láseres, en general, funcionan mediante un fenómeno denominado inversión de población. Este proceso consiste en estimular moléculas o átomos para que se generen fotones y estos sean encauzados y reflejados a fin de que viajen en la misma dirección y fase. En tanto estos dos últimos objetivos se alcancen en mayor proporción y cantidad, de mayor calidad y potencia será el haz.

El medio y forma utilizados para excitar las moléculas es fundamental, y permite clasificar los láseres en:

• Líquidos

• Químicos. COIL principalmente, y DF

• Gas. CO2

• Estado Sólido (Nd: YAG) combinado con otras tierras raras parte del neodimio y utilizadas como potenciadores

• Fibra láser, una versión muy mejorada del anterior

En base a la continuidad, pueden ser de pulsos o de onda continua, mientras que el iniciador del proceso puede ser por descarga eléctrica, algún tipo de “lámpara” (arc o flash) o por reacción química, entre otros.

Finalmente, la longitud de onda depende o bien del medio de excitación (DF, CO2, COIL…) o de un sistema equivalente al AESA de los radares, conocido como FEL, que permite regular la longitud de onda. En cuanto a su potencia, en el ámbito militar se pueden clasificar, grosso modo, en:

• Baja potencia (inferior a 1 kW): uso no letal

• Media potencia (10-100 kW): blancos menores

• Alta potencia o HEL (más de 100 kW): grandes blancos

En realidad, para destruir una granada de mortero atravesando su carcasa pueden bastar 10 kW, de ahí que considerar láser medio a uno que despliegue, por ejemplo 50 kW, sea un tanto inadecuado. Debido a ello no es raro que se encuadre también como láseres de alta potencia a sistemas que no llegan a superar los 100 kW.

Ahora bien, pasando a su funcionamiento militar, el láser está capacitado para emitir a una potencia determinada, medida en kW, y con una apertura numérica (equivalente al calibre de un arma convencional). La capacidad destructiva dependerá del número de kW focalizados sobre la primera capa física de un objetivo. Naturalmente, a mayor distancia, menos kW llegarán.

Cabe decir en este punto que -quizás- algún día los láseres no afecten a la primera capa de impacto, sino a todo lo que haya detrás, gracias a la transmisión de una especie de “radiación” letal y destructiva conocida como “haz cargado de partículas”. Sin embargo esta tecnología es pura ciencia ficción hoy por hoy y por eso la obviaremos.

Volviendo a su funcionamiento, también influirá en este el diámetro del foco, igual que lo hace el diámetro de una bala, al fin y al cabo no es lo mismo un foco de 1 mm que uno de 100 mm. Las características del arma láser, la situación alrededor de la plataforma de disparo, y las circunstancias atmosféricas afectarán a la calidad del haz. No obstante, no todos los factores tienen la misma importancia. La potencia y la apertura numérica del cañón láser son factores a tener en cuenta, pero el estado del cañón láser es mucho más importante y delicado que en un cañón normal.

Por ejemplo, el colimador debe estar perfectamente calibrado, ya que es un arma direccional. Las lentes a través de las que se proyecta el haz deben estar en perfecto estado, sin sufrir apenas desgaste. Los anclajes deben estar igualmente en perfecto estado para impedir las vibraciones y el software de control ha de estar actualizado y calibrado. Un mínimo grado de dejadez o de falta de mimo con el láser hacen degenerar sus especificaciones de forma mucho más pronunciada que en un arma más tradicional, como pueda ser un obús. Recordemos que el error circular de probabilidad admisible en un láser es literalmente milimétrico: cualquier desviación da lugar a un disparo errado.

En cuanto a la situación en torno a la plataforma de disparo, las vibraciones, pensando simplemente en las ondas de sonido, reducen enormemente la calidad del haz, ya que tienden a provocar “desalineaciones” por decirlo llanamente, en el complejo proceso de reflejo que permite concentrar los fotones.

Lo anterior significa que la plataforma de tiro debe ser extremadamente estable y aislada de las vibraciones de los motores de la plataforma en la que el arma láser haya sido integrada, del oleaje que bate a un barco, el cañoneo, o cualquier circunstancia análoga, algo nada fácil en condiciones de combate real.

Respecto a la cuestión energética, una gran parte de la energía que se pierde se transforma en calor, con el que hay que cuidar mucho la refrigeración para mantener en buen estado el cañón. A este efecto el diseño de barras T-Bar ha sido muy útil para permitir la dispersión del calor. Por la misma razón, los circuitos de líquido refrigerante destinados a reducir la temperatura son muy importantes. Recordemos que un cañón mal refrigerado da lugar a un haz de peor calidad, ya que este tenderá a dispersarse más rápidamente en la atmósfera. Además, un fallo en la refrigeración puede dar lugar a algún tipo de explosión o emisión de gases tóxicos por calentamiento.

Respecto a las condiciones atmosféricas, tienen una influencia notable debido a tres fenómenos:

• Absorción: Por el mero contacto del haz con los elementos, este interacciona y va perdiendo su potencia, fenómeno denominado absorción. Distintos elementos como polvo, nubes, aire o aerosoles darán lugar a mayores o menores absorciones.

• Dispersión: La dispersión o distorsión se produce por las características del haz y su interacción con lo que le rodea. Es pues la otra cara de la absorción.

• Reflexión: La reflexión da lugar a una calibración errónea, en particular “desapuntando” el telémetro al reflejar y desviar su láser y, por tanto, dando lugar a falsos retornos.

Como se deduce de lo anterior, las condiciones de humedad, altura, presencia de nubes, niebla, polvo, humo, aerosoles o lo que fuere, afectan drásticamente al desempeño del láser. Asimismo, está comprobado que su eficacia mejora cuanto mayor sea la altitud de empleo, lo que otorga ventaja evidentes a su utilización desde plataformas aéreas y dificulta su desempeño como arma naval o montada sobre vehículos.

Efectivamente, cuanto más cerca de la corteza terrestre, la gravedad de la tierra atrae un mayor número de partículas y estas afectan negativamente al haz más que cuando avanza por ejemplo a 12.000 metros, en donde suelen encontrar menos “obstáculos”. Esta diferencia se deja notar especialmente en los primeros 500 metros de altura respecto al nivel del mar, mucho menos en los 1.500 siguientes y de ahí en adelante el impacto de la altitud es proporcionalmente cada vez menos acusado. Esto significa que si pretendemos atacar un camión y disponemos de dos láseres iguales: uno montado en un blindado y otro en un avión a 2.000 metros de altura, este último podrá obtener los mismos resultados a mayor distancia.

Como ya hemos explicado al comienzo del artículo, el tipo de estimulación de las moléculas determina las fortalezas y debilidades del láser.

En el futuro, debido a una cuestión de mera madurez tecnológica, que los americanos quieren llamar SWaP (Seize, Weight and Power), nos vamos a encontrar con que los láseres de alta potencia (+100 kW) serán poco operativos, y en su lugar van a ser los de media potencia (10-100 kW), los preponderantes.

Lo anterior se debe principalmente al descubrimiento y aplicación de dos ideas: 1) el acople espectral y, 2) la superimposición de haz. Esta última técnica, que ya está madurada, permite juntar varios haces pequeños en uno grande.

Este tipo de láser es especialmente viable en el caso de emplear varios módulos de fibra óptica, porque ésta se alinea mucho mejor y da como resultado un haz de mayor calidad que el conseguido por otros métodos en los que las vibraciones tenderían a provocar una pérdida de precisión, de concentración de energía y alcance.

Los láseres de estado sólido también son muy prometedores. Por desgracia, todavía son extremadamente caros y consumen recursos estratégicos, como es el caso de las tierras raras.

Por su parte, los láseres de gas, aunque han sido los más favorecidos hasta hace poco, tienen graves problemas debido al “combustible” que utilizan, ya que consumen grandes cantidades de gases altamente tóxicos y corrosivos, lo que exige un grado de mantenimiento, suministro y especialización por parte de sus operadores que los hace muy poco competitivos.

Los recubrimientos de las lentes también son un problema constante; se trata de recubrimientos caros, delicados y que afectan notablemente al rendimiento del arma, lo que de nuevo exige un mantenimiento constante y muy diligente, algo que en situación de combate se torna complicado.

Un problema adicional es la cuestión del aumento y la disminución de potencia; es decir, se necesita generar una enorme cantidad de energía en poco tiempo para derribar un blanco, pero una vez logrado esto al láser le cuesta “apagarse” porque existe una corriente abundante de energía que ya está en “marcha” y que puede dar lugar a accidentes de fuego amigo, provocar incendios u otros problemas. Por ello, ser capaces de apagar y encender el láser a voluntad y en muy poco tiempo es uno de los mayores retos técnicos a los que se enfrentan los desarrolladores de este tipo de armas.

Armas láser en China

Los desarrollos chinos en cuanto a tecnología láser de uso militar vienen de muy atrás. Fue en plena década de los 60 cuando un buen número de altos jerarcas del partido comunista apoyaron la idea de invertir en un arma láser autóctona.

En este proceso tuvieron especial importancia tres personajes: el mismísimo Mao, quien dominaba por aquel entonces con mano de hierro la República Popular de China, el mariscal Nie Ronghzen y el científico Qian Xuesen.

Fue Mao Ze Dong quien el 16 de diciembre de 1963 ordenó la creación de un grupo dedicado al estudio de las armas láser, tanto en su vertiente ofensiva como en la defensiva. Esta tarea recayó sobre el mariscal Nie Ronghzen, uno de los hombres clave del programa atómico de Pekín. Fue él quien preparó el entramado de departamentos encargados de la investigación y desarrollo láser dentro de la Academia China de las Ciencias.

Además, en 1964 las conversaciones de Mao con el científico Qian Xuesen llevaron a la creación de la rama 640-3 dentro del Programa 640, dedicado a la defensa antimisil. Xuesen, quien había trabajado en los programas científicos de los EE.UU., se centró en el desarrollo de láseres destinados a derribar los misiles norteamericanos y soviéticos que pudiesen caer sobre territorio chino.

Finalmente, entre 1964 y 1970 se establecieron las tres mayores instituciones dedicadas al desarrollo del láser en China, que son; en orden de importancia: el Sanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, el Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics y el Changchun Institute of Optics and Fine Mechanics.

Durante la etapa de Deng Xiaoping el impulso al láser continuó, en buena medida debido a las infladas expectativas estadounidenses que terminaban por calar entre los propios jerarcas chinos. No en vano, el propio Deng hablaba ya durante la guerra contra Vietnam acerca del arma láser y su uso contra satélites, o sobre su preeminencia en la defensa aérea del futuro.

Ya en los años 80, una vez en el poder, estableció el Programa 863 para el desarrollo de una amplia base científica e investigadora que hiciese posible la modernización del Ejército Popular de Liberación (EPL). En 1999 incluso se apuntó a que 10.000 personas, entre las cuales se podían contar hasta 3.000 ingenieros, y alrededor de 300 organizaciones estarían involucradas en el programa de láser chino, mientras que un 40% de los fondos de I+D que recibía estarían dedicados a su faceta militar.

Llegados los años 90, la tecnología láser del EPL comenzó a dar sus frutos con la popularización de nuevos telémetros para los blindados, deslumbradores TAO como los instalados en algunos T-72M iraquíes e incluso la torreta láser instalada en carro de combate Tipo 98G que desfiló en 1999 por primera vez.

A partir del año 2000 aparecieron publicados en medios americanos varios informes apuntando al empleo de láseres antisatélite chinos para cegar a los satélites norteamericanos. De hecho, varios miembros del Instituto Changchun de óptica aseveraron que en 2005 se llevó a cabo un experimento exitoso para cegar un satélite que levitaba en órbita baja, a unos 600 km de la tierra, empleando para ello un láser de 100 kW, con una apertura numérica de 600 mm y una precisión inferior a 5 microradianes.

Los científicos chinos que publicaron estas informaciones quizás lo hicieron en busca de mayores partidas presupuestarias. En cualquier caso, preveían que en 2023 sería posible que China enviase al espacio un vehículo de 5 t armado con un láser de gas de 1 MW con 2,5 t de combustible y 100 segundos de munición.

Aunque las afirmaciones de los investigadores chinos deben enmarcarse en las luchas burocráticas o en la mera propaganda, no deja de ser cierto que el Programa 640, posteriormente reconvertido en el Programa 863, lleva tiempo jugando con la idea de situar armas láser al espacio, como en su día lo hiciere la Iniciativa de Defensa Estratégica (más conocida como “Guerra de las Galaxias”) estadounidense.

Pensemos que la nueva generación de vehículos de lanzamiento chino, como el Larga Marcha-5 (CZ-5), son capaces de lanzar al espacio vehículos de hasta 25 t y se prevé aumentar esta capacidad hasta las 100 t en futuros diseños, lo que sin duda facilitará la posibilidad de que las plataformas espaciales chinas sean de doble uso, llegando a ser armadas algún día.

En cuanto a los láseres de uso táctico, supuestamente el primero, de 10 kW, apareció en 2013 de la mano del Programa 863 y de la Corporación China de Industria y Ciencia Aeroespacial. No obstante, ha sido el Grupo Poly quien ha puesto los láseres tácticos chinos en el mercado internacional, aunque aún no hayan logrado ninguna venta. Lo han hecho mediante el modelo Silent Hunter y los prototipos que le precedieron, que seguramente no superan los 75 kW pero que serían capaces de atravesar de 2 a 5 mm de acero a 0,8-1 km. Fue utilizado, por cierto, en septiembre de 2016 en Huanghzou, durante la reunión del G-20, como medida de protección.

Es solo uno más en una lista creciente de desarrollos que sigue un patrón común: están basados en plataformas terrestres, tienen potencias inferiores a los 100 kW, se conciben para derribar oleadas de drones baratos y aprovechan la fibra láser como tecnología básica.

Finalmente, y como apunte, en 2015 tres militares chinos publicaron el escrito “Guerra de Luz” (Light Warfare) en el que apuntaban el desarrollo de las armas de energía como el núcleo de una amplia gama de transformaciones en la guerra futura . En esta obra incluso se atrevían a predecir que en 2035 las armas energéticas serían las más importantes en servicio, dominando por completo el campo de batalla hacia 2065.

Armas láser en Estados Unidos

En los años 50, la Air Force Office of Scientific Research, que estaba trabajando con microondas y láseres, sufragó las investigaciones de los doctores Townes y Schawlow que dieron lugar al nacimiento del láser tal y como lo conocemos, logro por el que obtuvieron el Nobel de Física en 1964.

El gran empujón al láser llegó, no obstante, con la Iniciativa de Defensa Estratégica (SDI) de Ronald Reagan, en los años 80. Esta buscaba el desarrollo de una serie de tecnologías que debían proporcionar una ventaja militar decisiva frente a la URSS. Por supuesto, también perseguía aumentar la presión sobre una economía soviética que daba signos claros de agotamiento, obligando a Moscú a invertir todavía más en defensa para seguir compensando simétricamente los desarrollos norteamericanos, algo que ya estaba lejos de las capacidades del bando comunista.

El torrente de dinero invertido favoreció, entre otros, el desarrollo de láseres de alta potencia (superior a los 100 kW), para lidiar con el armamento estratégico soviético, en concreto con sus ICBM y SLBM, así como sus satélites militares. En este contexto de competición entre superpotencias se puso énfasis en los láseres de alta potencia porque, en el fondo, eran los únicos viables con la tecnología de la época.

Así nació el Tri-Service Laser, entregado en 1979 al US Army, la US Navy y la USAF para efectuar pruebas, así como el MIRACL, un láser de tipo químico basado en el Fluorido de Deuterio (DF) que fue capaz de destruir blancos supersónicos manteniendo el haz sobre los mismos durante varios segundos. Sin embargo, los experimentos y pruebas realizados aproximadamente hasta el año 2000 no hicieron sino confirmar la inviabilidad de los láseres como armas operativas, incluso aunque fueran montadas en plataformas como cruceros o destructores, capaces de proveer la energía necesaria.

Eran diseños delicados, que requerían estar completamente estáticos, un gran mantenimiento, un suministro constante de energía y alguna clase de “combustible” en forma líquida o gaseosa que además era especialmente exigente en cuanto a su tratamiento. Esto daba lugar a que los experimentos en escenarios controlados fueran exitosos y prometedores, pero impedía superar las mismas pruebas en escenarios más realistas.

Tras el final de la Guerra Fría y el creciente desarrollo de la industria del láser civil, unido al dinero desperdiciado en proyectos de la SDI, Estados Unidos en general, y DARPA en particular comenzaron a apoyar proyectos de láser más humildes y realistas. Buscaban reducir el riesgo tecnológico y favorecer el desarrollo de tecnologías más maduras marcándose objetivos tácticos, más que estratégicos.

Asimismo, en el marco de la tradicional cultura militar de los EE. UU., que preconizaba -y todavía lo hace- el uso de la aviación y la búsqueda de la supremacía aérea como medios imprescindibles para imponerse, el láser despertó el interés como medio defensivo aerotransportado, que debía funcionar a la manera de un APS (ver Número 2).

De lo anterior surgió en 1975 el Airborne Laser Laboratory, un KC-135 (técnicamente un NKC-135A) modificado para llevar un láser de gas basado en el CO2 con un alcance preciso de unos 10 Km. Durante su vida experimental, este aparato derribó al menos tres blancos aéreos BQM-34A que simulaban ser misiles de crucero soviéticos, así como al menos cuatro misiles aire-aire AIM-9B.

Posteriormente vino el Airborne Tactical Laser, solo que esta vez sería un láser sólido COIL montado sobre un C-130H. El programa se desarrolló a lo largo de la primera década del presente siglo y se perseguía obtener un alcance de 10 Km, así como poder realizar varios centenares de “disparos” con una potencia de entre 100 y 300 kW. Todo ello con el objetivo de servir a las fuerzas especiales en el rol de cañonero montado a bordo de un NC-130.

En paralelo, también se desarrolló el Advanced Tactical Laser, de tipo COIL, probado exitosamente en 2009. Se trataba de una variante basada en el anterior, aunque muy mejorada y capaz de alcances muy precisos a 20 Km.

Otro programa fundamental, iniciado a partir de los estudios de DARPA en 2003, es el HELLADS. En este caso se buscaba explotar las bondades de los láseres basados en líquidos y se ubicaría en un avión para proporcionar defensa de área en misiones C-RAMMD (contra cohetes, morteros, proyectiles, misiles y drones).

Junto al anterior, en 2009 Northrop Grumman tomó parte en el programa JHPSSL, concebido para plataformas terrestres y navales, con una potencia de 105 kW y hecho a base de 7 módulos de fibra óptica de 15 kW cada uno. Una de las claves de esta iniciativa pasaba por la maduración de la tecnología necesaria para reducir la masa y el volumen y para mejorar la eficiencia. Se pretendía una generación de alrededor de 1 kW por cada 5 Kg de peso del arma, y una conversión de energía de un 15%, lo que supone que por cada kW consumido se debía generar una potencia de salida de 0,15 kW en el haz láser.

Al poco, para mejorar el JHPSSL apareció la Robust Electric Laser Iniciative, que buscaba mediante nuevas técnicas mejorar la eficiencia del haz y explorar las tecnologías más prometedoras. Particularmente se perseguía llegar a una conversión energética de hasta el 30% para un láser de 100 kW.

Entre 2002 y 2011 llegó el sucesor del Airborne Laser Laboratory, conocido como Airborne Laser. En este caso se trataba de un avión Boeing 747 modificado para portar un láser de tipo COIL llamado YAL-1A y destinado a derribar misiles balísticos. Este prototipo logró tener la capacidad de alcanzar blancos a distancias de hasta 600 Km en condiciones óptimas. Sin embargo, su enorme consumo limitaba el número de disparos efectivos a 20, muy poco para un sistema que había sido construido mediante 6 módulos de 3 toneladas cada uno.

En el primer lustro de la pasada década, también apareció el Tactical High Energy Laser (Nautilus), un láser de gas NF3 concebido para C-RAM que se hizo famoso en 2001 por derribar 28 cohetes Katyhuska y 5 proyectiles de artillería, hasta el punto de que el Premier israelí, en plena ofensiva de Hezbolá en 2006, solicitó el codesarrollo de dicha arma como medida para proteger su país. Esto dio lugar al comienzo del desarrollo del Skyguard, que nunca vería la luz.

Derivado de este proyecto surgió una versión montada en vehículos que ha desembocado en un elevado número de desarrollos basados en el camión HEMTT (HELMTT), en el Stryker 8×8 (MEHEL), el SHORAD basado en el 8×8 MMHEL, y hasta en el Apache. Varios de ellos han sido probados exitosamente en misiones C-RAMD, en particular contra flotas de drones.

Otra iniciativa muy interesante fue la del Aero Optic Beam Control, en la que tuvo el protagonismo la empresa Lockheed Martin. En este caso se trataba de desarrollar un sistema de control de tiro completo, incluyendo su torre y todo ello pensado para una plataforma aérea.

Asimismo, encontramos el programa Tactical Laser Weapon Module, que busca un sistema modular homogeneizado con variantes de 50, 75, 150 y 300 kW, destinado a satisfacer las necesidades de plataformas terrestres, aéreas y navales.

Pero no fue hasta 2014 cuando se desplegó uno de los primeros láseres operativos hasta la fecha. En este caso, la U.S. Navy instaló el conocido como AN/SEQ-3, LaWS o Laser Weapon System, que era un cañón láser de 30 kW montado en el buque USS Ponce y concebido para la defensa cercana.

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