Pratique avec l'anti de Raytheon

PopSci a testé en exclusivité une arme laser dans le haut désert du Nouveau-Mexique. Voici comment cela fonctionne et ce qu'il fait.

Par Kelsey D. Atherton | Publié le 31 octobre 2022 à 7h00 HAE

Avant de pouvoir verrouiller le réticule de l'arme laser sur le drone DJI Phantom, je devais m'assurer qu'il était dans la bonne position. Avec le drone contre un ciel bleu sans nuage, les capteurs de l'arme pouvaient clairement le voir et le suivre, mais des règles d'engagement codées en dur empêchaient l'arme de tirer jusqu'à ce que la cible ait un fond de terre. La lumière voyage loin, et nous ne voulons pas zapper accidentellement la mauvaise chose qui est loin.

Le pilote du drone cible a dirigé le Phantom sous la ligne d'horizon, avec une masse continentale derrière lui. Sur l'ordinateur portable devant moi, j'ai placé un marqueur de suivi juste à côté du drone, une pression sur le joystick gauche d'un contrôleur Xbox fixant le suivi à la cible. Avec un léger coup de joystick droit, j'ai déplacé mon réticule sur l'un des rotors du quadricoptère, puis j'ai appuyé sur la gâchette. Le Phantom s'est allumé sur la vue infrarouge, et 15 secondes plus tard, il s'est écrasé, le plastique fondu du bras du rotor se pliant à l'impact.

J'ai posé le contrôleur et un ingénieur a mis l'interrupteur "armé" en position d'arrêt. C'était la première fois que je tirais avec une arme laser.

Le laser de 10 kilowatts en question était un système d'arme laser à haute énergie construit par Raytheon, et j'ai été invité par la société à l'observer en fonctionnement au centre de recherche et d'essai sur les matériaux énergétiques, qui fait partie de New Mexico Tech, à Socorro, New Mexique.

Pour arriver à la gamme, nous avons dû prendre un véhicule à quatre roues motrices sur les chemins de terre, à environ six miles derrière Socorro Peak. Alors que New Mexico Tech a son origine dans l'exploitation minière, sa proximité avec White Sands Missile Range (et la disponibilité de l'EMRTC lui-même) ont gardé d'autres entrepreneurs de la défense, comme Northrop Grumman et Aerojet Rocketdyne, en tant que locataires de la gamme.

Une partie de ce qui est testé sur le champ de tir est constituée d'explosifs. La forme, la composition et l'aérodynamique de l'artillerie peuvent toutes être étudiées par le tir réel. De l'autre côté de la crête d'où Raytheon a installé son poste de travail, retentissait le tonnerre caractéristique de l'artillerie. Autour de la zone d'essai se trouvaient plusieurs obusiers M110, des pièces d'artillerie sur chenilles que les États-Unis ont retirées en 1994.

Cette artillerie ancienne, juxtaposée à une démonstration de terrain de lasers désactivant des drones, illustrait une des réalités de la guerre moderne. L'artillerie peut rester efficace pendant des décennies après son entrée en service, mais les éclaireurs de drones changent la façon dont les armées se déplacent et se battent, ainsi que la façon dont les armées dirigent les tirs d'artillerie. Les lasers sont une réaction à ces drones et une tentative de rendre la destruction des drones simple, efficace et, à long terme, abordable.

Lorsque nous sommes arrivés sur place, devant les canons altérés, j'ai débarqué du SUV et j'ai vu une zone de lancement d'une dizaine de DJI Phantom 4. Selon le modèle, ces drones peuvent coûter jusqu'à 3 500 $ chacun. C'est le haut de gamme des offres commerciales de DJI, mais un ordre de grandeur moins cher que la plupart des drones nus conçus pour un usage militaire. Au champ de tir, ces Fantômes étaient alignés comme des pigeons d'argile, attendant leur tour dans le ciel avant d'être abattus.

Faire frire ces drones serait une paire de systèmes d'armes laser à haute énergie (HELWS), fabriqués par Raytheon. L'un était monté à l'arrière d'un Polaris MRZR, un buggy de qualité militaire. Le MRZR avait toujours les deux sièges avant, et à l'arrière se trouvaient l'alimentation électrique et le système de ciblage du HELWS. À côté de l'arme laser montée sur buggy se trouvait un système identique, seul celui-ci était sur le lit d'un gros camion. Sur le terrain, HELWS est conçu pour être alimenté par batterie, mais pour aujourd'hui, chacun fonctionnait avec un générateur portable, brûlant de l'essence.

Une quantité relativement faible de carburant alimenterait les deux lasers utilisés ce jour-là pour l'ensemble de leurs opérations. À la fin de la journée, 10 DJI Phantom 4 seraient, rassemblés, dans divers états de destruction. À environ 3 000 $ chacun, selon le modèle, cela représente 30 000 $ en drones détruits pour à peu près ce qu'il faut pour remplir une petite voiture.

Cette disparité des coûts, entre les drones bon marché et les démontages laser encore moins chers, est une raison explicite pour développer des armes laser. Les moyens actuels de destruction des drones sur le terrain peuvent risquer d'être exagérés et présenter divers inconvénients.

"Ce doit être une solution rentable pour que les soldats puissent l'utiliser", a déclaré Annabel Flores, directrice des opérations de Global Spectrum Dominance chez Raytheon Intelligence and Space. "Cela n'a aucun sens de tirer quelque chose qui vaut des centaines de milliers de dollars ou un missile d'un million de dollars sur quelque chose qui vaut mille dollars."

En 2017, un allié américain aurait tiré un missile anti-aérien Patriot sur un quadricoptère amateur. Les missiles Patriot sont conçus pour intercepter des missiles de croisière et des avions, et ils coûtent environ 3 millions de dollars chacun. Les patriotes sont également fabriqués par Lockheed Martin et Raytheon, et bien que le missile ait été efficace contre le drone, la différence de coût est si grande qu'il s'agissait au mieux d'une victoire à la Pyrrhus. C'est comme tuer un moustique avec une grenade.

"C'est juste le mauvais côté de l'équation des coûts sur lequel vous voulez être", a déclaré Flores. "Ce qui nous a fondamentalement poussés dans cette voie, c'est qu'il s'agit d'un vrai besoin et d'une vraie solution."

Le coût de chaque activation laser n'est qu'une partie de l'équation. Raytheon a reçu au moins 52,4 millions de dollars pour développer et fournir des systèmes HELWS au ministère de la Défense. Ces prototypes et modèles ont été mis à l'épreuve, avec des déploiements en dehors des États-Unis et 25 000 heures de fonctionnement.

"La prochaine étape pour nous est vraiment en cours de préparation afin que ce ne soit pas seulement un démonstrateur cool, un prototype cool, mais ce sont des systèmes productibles que les techniciens d'assemblage assemblent aujourd'hui", a déclaré Flores. "A l'origine, ce sont les physiciens qui travaillaient avec les lasers, puis ce sont devenus des ingénieurs pendant que nous faisions ces preuves. Maintenant, ce sont les techniciens d'assemblage qui rassemblent ces systèmes."

Sur le chemin de la plage, mes hôtes m'ont demandé si je jouais à des jeux vidéo. Cela fait une décennie que je n'ai pas vraiment passé de temps sur un jeu de tir à la première personne, mais il y a une mémoire musculaire des contrôleurs de jeux vidéo qui persiste. Les commandes du laser étaient installées à l'intérieur d'une remorque voisine avec des murs en contreplaqué, mais elles pouvaient facilement tenir dans un sac à dos. Le déclenchement du laser HELWS s'effectue via un programme exécuté sur un ordinateur portable, qui reçoit des informations par Ethernet ou par câble à fibre optique. Dans ma main, contrôlant la tourelle et le laser, se trouvait le contrôleur Xbox enfichable.

L'écran de l'ordinateur portable était divisé en quadrants de différentes tailles. En haut à gauche, il y a une vue large de la caméra électro-optique, montrant une tranche du terrain environnant. Dans une fenêtre plus petite en haut à droite se trouve une vue plus étroite, regardant la "ligne de visée" du laser. (Plus d'informations à ce sujet dans un instant.) Sous la vue étroite se trouve une boussole sur une carte, indiquant la direction à laquelle le véhicule fait face, l'orientation du laser et, le cas échéant, toutes les cibles en vue. Ce quadrant comporte également des colonnes pour les "indices" vers lesquels la caméra peut pivoter rapidement, qui pourraient être des points prédéterminés sur lesquels se concentrer ou pourraient être de nouveaux drones ajoutés au système par des capteurs.

En bas à gauche de l'écran se trouvait un panorama photographique orienté paysage de la zone entourant le laser. Cette image a été capturée par le module de caméra et comporte des données superposées. Une ligne rouge vif trace l'horizon, codant en dur une limite que, pour cette plage sur cette prise de vue, le laser n'est pas autorisé à tirer au-dessus. En grappe, sous une pente élevée, reposent plusieurs rectangles verts, délimitant les champs de vision et les zones de feu. Dans ces paramètres, les tourelles laser peuvent suivre puis tirer et faire fondre des drones, mais au-dessus de la ligne d'horizon ou à l'extérieur de la boîte, la gâchette du laser ne fonctionnera pas.

Cette capacité, qui a été définie par d'autres menus, est utile sur la plage d'entraînement et a des applications sur le terrain. Un laser déployé pour protéger une centrale électrique, par exemple, peut vouloir être codé en dur avec certaines zones interdites, pour être absolument sûr que le laser ne touche pas l'infrastructure par accident.

Avant de tirer le laser, il doit être armé. Un boîtier de verrouillage de sécurité avec deux bascules permet aux utilisateurs d'allumer l'arme laser et d'allumer un illuminateur laser, qui est distinct de l'arme laser. L'illuminateur est utilisé pour le ciblage, mais peut également causer des dommages et une désorientation s'il est pointé dans les yeux d'une personne. Pour s'assurer que le laser ne peut pas être configuré sans autorisation de commande, les bascules peuvent être verrouillées par une clé, portée par un commandant.

Avec le contrôleur en main, viser le laser est quelque chose comme jouer à un jeu vidéo, même si la difficulté de viser dans l'infrarouge est difficile à ignorer, plutôt que facilitée pour des raisons de jouabilité. Une fois qu'un objet est désigné comme cible, la tourelle peut bien le suivre, mais zoomer pour trouver l'objet peut être délicat, en particulier contre les collines parsemées de genévriers du haut désert.

Sur le terrain et à d'autres distances, l'identification optique peut être aidée par des données radar, qui peuvent cingler et suivre les nouveaux drones arrivant à portée. Avec cela, un mitrailleur laser peut "Slew to Cue" ou basculer entre les objets suivis de la même manière qu'une télécommande passe d'un canal à l'autre.

Le laser du HELWS est logé dans le corps sous la tourelle, et il pointe vers le haut vers une lentille qui le focalise. Cette orientation permet également à une caméra de pointer dans la même direction, donnant au flux vidéo une perspective qui équivaut à regarder le canon d'un pistolet, bien que le laser n'ait pas de canon et ne soit pas un pistolet.

Le laser HELWS est intégré à une caméra Raytheon existante et à un module de désignation laser. Retirez l'arme laser, et les caméras infrarouges et électro-optiques du pod, ainsi que l'illuminateur laser, se trouvent sur des véhicules comme les drones Predator et les avions C-130. L'illuminateur peut sembler redondant, mais en action, il peut égaliser l'image sur la caméra pendant que l'arme laser elle-même est sous tension. Dans la vue infrarouge, la chaleur du laser déforme la cible, un point lumineux brillant sur ce qui était autrefois clairement des caractéristiques de drone. Avec l'illuminateur, la chaleur semble délavée et le laser sur la cible est clairement visible.

Le laser a une portée effective de 3 kilomètres, soit un peu plus de 1,8 miles. La vitesse à laquelle le laser peut traverser une cible dépend d'une foule de facteurs, dont l'air lui-même n'est pas le moindre. Si la journée avait été pluvieuse ou venteuse et poussiéreuse, la visite aurait été reportée, car les particules dans l'air peuvent entraver son fonctionnement. Le temps du laser pour détruire une cible est également déterminé par la stabilité de sa mise au point, la puissance de l'arme et le matériau contre lequel il tirait.

Pour avoir une idée du laser avant de le tirer sur des drones, certaines cibles ont été placées sur une planche, avec une autre planche sur un support derrière elle. Ceux-ci comprenaient des cartouches inertes de 20 mm avec des pointes en caoutchouc, des fausses grenades, des canettes de boissons énergisantes et de sodas et, plus tard, une boîte de munitions. L'un des obus de 20 mm s'est allumé comme une bougie sous le feu du laser, alors que la chaleur du métal se déplaçait vers le haut pour brûler une partie de la pointe en caoutchouc. Les canettes de soda éclatèrent et se vidèrent, le métal fin chauffant rapidement et éclatant vers l'extérieur. La boîte de munitions vide s'est ouverte en quelques secondes. Les grenades se sont déroulées sans incident. Le support en ciment de la planche derrière les objets a fondu, le ciment et la fibre semblant vitreux, cristallins lors d'un examen ultérieur.

Contre les drones, le facteur clé de la durée d'un démontage était la partie du drone touchée. Les boîtiers de batterie ont pris le plus de temps. Un tir net dans la coque et l'électronique pourrait abattre un drone en 8 à 10 secondes. Mon long tir sur le rotor, qui a fait fondre une partie d'un bras, a été le plus lent de la journée, à 15 secondes.

En fin de compte, ce sont les drones amateurs utilisés comme caméras qui ont soutenu l'intérêt du Pentagone pour le HELWS et les armes similaires. Avant les drones, la surveillance aérienne était coûteuse, nécessitait des avions ou des hélicoptères, et pouvait être neutralisée avec des armes coûteuses. Désormais, les drones avec caméra, même ceux qui sont assez bon marché pour être achetés dans un magasin, sont suffisamment utiles pour que les forces qui combattent des deux côtés en Ukraine les considèrent comme essentiels. Les drones peuvent repérer, parfois même attaquer, et guider les tirs d'artillerie. En temps réel, les soldats utilisant des armes à longue portée peuvent voir non seulement où tirer, mais aussi l'impact d'un tir une fois la poussière retombée. Les lasers, montés sur des camions et des poussettes, sont un moyen d'empêcher cela, de neutraliser les drones et de laisser les ennemis sans cette information sur le terrain.

Tout au long de la journée, le boom de l'artillerie interrompait parfois la conversation, ajoutant une ambiance supplémentaire. L'installation de test laser était, en fin de compte, une remorque et quelques véhicules à quatre roues motrices, garés sur une colline avec quelques porta-pots et des bunkers clairsemés. Le paysage était magnifique, surtout de loin. Du métal usé et rouillé collecté à certains endroits, et des plantes robustes aux graines collantes creusées dans tout.

Nous sommes partis du site vers 4 heures. Derrière, dans la boue attendant d'être transportée, se trouvaient les carcasses en fusion de plusieurs robots volants autrefois utiles.

Kelsey D. Atherton est un journaliste de technologie militaire qui a contribué à Popular Science depuis 2013. Il couvre la robotique sans équipage et d'autres drones, les systèmes de communication, l'entreprise nucléaire et les technologies qui entrent dans la planification, la conduite et l'atténuation de la guerre.