Energia Dirigida

A Visão Futura

Major General David Scott, USAF
Coronel David Robie, USAF

É dever de todo oficial da Força Aérea apoiar a luta em curso. No entanto, altos líderes, principalmente os do Estado-Maior, devem preparar a Força para a próxima década e até mesmo para os próximos cinquenta anos. À medida que se aperfeiçoa a nova tecnologia, avaliamos continuamente seu impacto para permitir que assimilem os recursos oferecidos. Ao mesmo tempo, ficamos de prontidão para qualquer possível vulnerabilidade, quando essa mesma tecnologia é explorada por adversários. A Energia Dirigida [Directed Energy – DE] será, no mínimo, um fator que vai mudar o jogo, mas com a tendência de criar uma revolução em assuntos militares. Na expectativa do que acredito ser parte integral de capacidade de uso das forças dentro de 10 a 20 anos, gostaria de passar aos leitores deste periódico certos dados importantes. Para começar, traço breve esboço, demonstrando onde se encontra a tecnologia DE atual. A seguir analiso quatro programas essenciais: o Laser Aerotransportado [Airborne Laser- ABL], Laser Tático Avançado [Advanced Tactical Laser - ATL], o Projeto de Contra-Eletrônica de Mísseis Avançados de Micro Ondas de Alta Potência [Counter- Electronics High Power Microwave Advanced Missile Project – CHAMP], e o Sistema Ativo de Negação [Active Denial System - ADS]. Logo após, avalio as vulnerabilidades que enfrentamos e considero os obstáculos para colocar esses sistemas em campo. Concluo, abordando as tentativas empreendidas dentro da Força Aérea, em preparo para o advento de armas ciberaeroespaciais de DE.

Foto da USAF
Fig. 1 - Laser Aerotransportado

A Tecnologia Atual e Futura [Curto Prazo]

Há várias décadas vislumbramos esse tipo de Armas. Em 1960, Theodore Maiman inventou o primeiro laser, utilizando um cristal de rubi sintético com potência de ejeção de apenas poucos miliwatts. Nos anos 70, a potência do laser atingiu o megawatt. Esse avanço, no início de 1980, levou ao estabelecimento do Laboratório de Laser Aerotransportado [Airborne Laser Lab], de grande êxito - um laser a gás dinâmico montado em versão modificada de uma KC-135 utilizada para provas de voo. Extensivamente modificado pelo Laboratório de Armas da Força Aérea, [Air Force Weapons Laboratory] na Base Aérea Kirtland, Novo México, o NKC-135A, durante experimento, destruiu cinco mísseis ar-ar AIM-9 Sidewinders e um alvo robô BQM-34A da Marinha. Recentemente, avanços em laser químico, óptico e de controle do feixe levaram ao ABL e ATL.

O ABL, laser químico montado em Boeing 747, oferece defesa contra mísseis balísticos táticos, tais como o Scud.¹ Iniciado pela Força Aérea em 1996, o programa foi transferido à Agência de Defesa de Mísseis, em 2001. A Boeing é a contratada para a integração, a Northrop Grumman fornece o laser químico de oxigênio-iodo (COIL) e a Lockheed Martin responsabiliza-se pela torre no cone da aeronave e pelo sistema de controle de disparo. Até agora, o ABL demonstrou capacidade de rastrear e iluminar alvos e já disparou o laser durante testes de superfície. Os testes reais de disparo contra ameaças representadas por mísseis balísticos táticos foram programados para o final de 2009.

Considerado por muitos como o sistema de armas militares mais complexo até agora, o ABL foi projetado para destruir mísseis balísticos durante a fase de propulsão, quando a energia do laser enfraquece a estrutura do míssil o suficiente para causar falha catastrófica, devido ao estresse de voo. O sistema inclui vigilância infravermelha para detectar lançamentos, um sistema de rastreamento rápido e iluminação de alvo a laser para rastreamento preciso e luz laser sinalizadora que gera dados para sistema óptico adaptativo que pré-compensa a alta energia do feixe COIL e permite que a atmosfera concentre a energia do laser no alvo. Apesar de cada parte dessa cadeia de destruição apresentar obstáculos sofisticados, a integração de todos os sistemas multiplica ainda mais a complexidade. Independente disso, o programa até agora, enfrentou os problemas e permanece no cronograma para a prova de fogo.

Copyright © Boeing
Fig. 2 - Boeing 747-400F Laser Aerotransportado

Vamos considerar como esse recurso afetará combates futuros. O programa atual permite o cancelamento de mísseis balísticos de curto e médio alcance, bem como os intercontinentais, aperfeiçoando em grande parte a força de proteção, possibilitando a operação de bases mais próximas e otimizando o posicionamento de forças navais. Os ciclos futuros de desenvolvimento em espiral do ABL proporcionarão maior potência de laser, bem como maior alcance. A combinação desses realces ao relé de espelhos permite longo alcance, viabilizando o engajamento de aeronaves inimigas ou mísseis-cruzeiro, além do horizonte.² Podemos até imaginar uma série de missões auxiliares para o ABL, talvez, até mesmo, defesa antiaérea. Isso não é apenas um sonho. O ABL já testou o laser em solo, demonstrando o sistema de rastreamento em alvos substitutos. O teste real continua no calendário.

O programa de ATL, outro possível uso para lasers aerotransportados de alta energia, teve início em 2001 como Demonstração de Conceito de Tecnologia Avançada [Advanced Concept Technology Demonstration - ACTD], patrocinado pelo Comando de Operações Especiais [Special Operations Command] e posteriormente transferido à Força Aérea em 2008. O ATL demonstrou o sistema óptico e de rastreamento em testes de voo de baixa potência. [Também] “disparou” o laser de alta energia no solo. No momento da redação deste artigo já havia realizado dois testes de voo de alta energia e alcance de alvo. Como observado em estudo recente pelo Scientific Advisory Board, o ATL pode atingir alvos à velocidade da luz com precisão sem precedentes com pouquíssimo ou sem qualquer dano colateral.³ O atual ATL incorpora um COIL em aeronave C-130, ocupando todo o espaço de carga do avião de teste, devido ao enorme tamanho. No entanto, com o aperfeiçoamento de laser em estado sólido e alta energia, um dispositivo menor e mais leve caberá dentro de uma das três guarnições do AC-130. A combinação de precisão do laser e cinética dos obuses de 105 milímetros da aeronave dará ao Comando de Operações Especiais da Força Aérea formidável capacidade para uso de força.

A tecnologia a laser não é a única área em que armas DE fizeram grandes avanços. A radiofrequência (RF) de DE, especialmente micro-ondas de alta potência (HPM), também demonstrou capacidades únicas em combate não-letal. Durante os próximos três anos, o ACTD CHAMP tentará demonstrar armas HPM capazes de penetrar qualquer sistema militar eletrônico, desativando-o ou causando sua destruição. Para citar o inventor da pesquisa HPM, o Dr. Bill Baker do Laboratório de Pesquisas da Força Aérea, “Quanto mais inteligente a arma, mais idiota ficará após o uso de contraeletrônicos” – tudo isso sem qualquer efeito em seres humanos ou estruturas.⁴ Esse recurso não-letal não só oferece ao Presidente e ao Secretário de Defesa meios razoáveis de confronto, mas também proporciona aos líderes militares reprogramação de sistemas de armas e efeitos calibráveis.

Para empregar a impressionante capacidade de armas HPM de modo apropriado, devemos iniciar os preparativos agora mesmo. Se tudo correr conforme o plano, o CHAMP entrará em execução em 2014. Se quisermos usá-lo eficazmente, devemos desenvolver a estrutura inteligente necessária para orientar a arma ao alvo (manual conjunto de eficácia de munição para combate não-letal).⁵ Também é necessário garantir a existência do sistema de entrega adequado no inventário, armas cujo alcance é maior do que o das armas usadas pelo adversário, veículos aéreos não-tripulados e outros atuais ou futuros. é importante elaborar a avaliação efetiva de baixas (humanas ou não - BDA) e treinar os comandantes combatentes no uso dessas ferramentas de forma produtiva. Devemos desenvolver essa base agora para garantir a utilização eficaz da tecnologia para a mudança de jogo, amanhã.

Fig. 3 - C-130 transportador de COIL
(Observar o cone alongado que serve para alojar radar aperfeiçoado
para controle remoto de veículo em missão prévia)

Outro sistema de radiofrequência em desenvolvimento, o ADS, projeta um feixe de RF de gigahertz que rapidamente aquece a camada superior da pele humana, produzindo um efeito não-letal descrito como “o abrir de porta de forno.”⁶ O ADS possibilita que as forças contem com “canhão de água”de alcance bastante longo para dispersar multidão ou determinar intento. Atualmente, implantamos tal sistema em modo estacionário e a Diretoria Conjunta de Armas Não-Letais está em processo para desenvolver utilização móvel.

A Vulnerabilidade Associada à Energia Dirigida

Não somos os únicos a desenvolver DEs. Possíveis adversários investem grandes somas na tecnologia. Presenciamos o desenvolvimento e comercialização de lasers de alta energia e múltiplo uso, de curtíssimo alcance (que requerem baixa qualidade de feixe).⁷ Fundada e operada por proprietários exilados russos, a IPG Photonics, sedeada nos Estados Unidos, é líder mundial em lasers de fibra de alta potência. Atualmente oferece ao mercado laser de fibra de 50 quilowatts com mais de 25% em eficiência.⁸ Em comparação, o programa conjunto de Laser de Estado Sólido de Alta Potência do Departamento de Defesa, apresentou no início de 2009 um laser de 100 quilowatts com boa qualidade de feixe (ótimo alcance militar) e eficiência de 15-20%. Na verdade, a qualidade do feixe (medida de abertura de enfoque) desse laser é bastante superior ao do laser industrial da IPG Photonics.

Além disso, os franceses, britânicos e alemães também contam com programas de DE. Por exemplo, a empresa Diehl, da Alemanha, está colocando no mercado dispositivos HPM capazes de gerar um pulso contraeletrônico com 10 metros ou mais de alcance. Sem dúvida alguma, as DEs estão em fase de desenvolvimento ao redor do globo. É de vital importância estarmos preparados.

Recentemente, a Força Tarefa de DE concluiu a avaliação - Directed Energy Net Assessment (DENA) um estudo de um ano que alavancou a perícia no Centro de Inteligência Nacional Aeroespacial, Comando Aéreo de Combate, Corpo de Aquisição de Exército, Laboratório de Pesquisa da Força Aérea e Estado-Maior da Aeronáutica [National Air and Space Intelligence Center, Air combat Command, Army Acquisition Corps, Air Force Research Laboratory, Air Staff]; para pesquisar a vulnerabilidade que enfrentaremos na próxima década. A partir de dois cenários – uma operação de contingência maior e operação expedicionária – o DENA avaliou ameaças de nação quase em igualdade de condições e de adversário menos sofisticado, utilizando equipamento disponível em mercado aberto. Durante o ano passado, o DENA concluiu a elaboração detalhada de cenários, inclusive os objetivos de missão, rigorosa avaliação de inteligência e ameaça e, análise técnica de efeitos de DE em nossos sistemas. A Escola de Armas da Força Aérea combinou esses dados com empreendimentos usando modelos e simulação de jogos de guerra para determinar o impacto em operações. Finalmente, o estudo priorizou vulnerabilidades, recomendando táticas, técnicas e procedimentos de atenuação. Para aquelas que exigem soluções materiais, o relatório forneceu recomendações concretas para auxiliar a conduzir a pesquisa e investimentos, a fim de solidificar os sistemas e proteger as forças.

Desenvolvimentos Futuros

As capacidades de DE ainda estão em fase de laboratório. No entanto, aqui, dentro deste fóro aberto, espero despertar nos leitores da Air and Space Power Journal um senso de urgência. Quanto à ameaças, os chineses possuem um programa de pesquisa de DE muito ativo; empresas russas lideram em laser de fibra e uma empresa alemã comercializa uma mala-bomba de contraeletrônicos. Quanto ao desenvolvimento, o ATL orientou, rastreou e disparou com sucesso contra vários alvos no solo; o ABL está programado para disparar em alvos substitutos; estamos iniciando o ACTD CHAMP e o sistema ADS está em fase preparatória de implementação. As DEs estão, na verdade, às portas.

Temos muito a fazer. Como mencionado, estamos conduzindo um DENA de vulnerabilidades. Mas o trabalho não vai parar aí. O DENA servirá de ponto de partida para várias tentativas. Primeiro, identificará áreas que necessitam maior pesquisa e investigação. Embora o DENA não pretenda ser estudo totalmente abrangente, irá remover os pontos cegos e colocar em destaque “o que não sabemos.” Segundo, usaremos os resultados de modelos e simulação para aperfeiçoar os modelos de jogos de guerra e influenciar o processo de Avaliação de Risco e Revisão de Capacidades para melhor definir pontos fracos e fortes. Além disso, providenciará ferramentas para avaliar novas táticas, técnicas e procedimentos usados para empregar ou derrotar as DEs. Terceiro, o DENA irá liderar os investimentos em empreendimentos de reforço. Apesar das atuais restrições orçamentárias da Força Aérea, a priorização de vulnerabilidades permitirá pesquisa e desenvolvimento de estratégias de fortalecimento para aquelas mais críticas, em primeiro lugar. Finalmente, servirá de base para o desenvolvimento de requisitos. Fornecerá avaliação técnica e análise crítica que necessitamos para gerar requisitos sólidos – a base do processo de aquisição. Apesar de não ser o fim da identificação e mitigação de vulnerabilidades, o DENA é início de alta potência.

A Força Aérea deve aprender a utilizar armas DE. Conhecemos cinética, sabemos como modelar os efeitos, possuimos uma série de alvos detalhados e manuais conjuntos de eficácia de munições, contamos com inteligência detalhada para apoiar a seleção de alvos e contamos com técnicas sofisticadas de avaliação de dano em batalha (BDA). Para apoiar nova era de armamentos, devemos examinar toda a cadeia de destruição e avaliar as mudanças necessárias. Para direcionar as armas com eficácia, devemos mudar procedimentos de compilação de dados de inteligência, a fim de apoiar novos métodos de combate (e.g., contraeletrônicos). Com armas cinéticas, desenvolvemos métodos para aumentar o poder explosivo (até o uso de armas nucleares) e diminuí-lo (e.g., bombas de pequeno diâmetro) para obter o efeito desejado. As armas de DE permitirão um “poder explosivo” instantaneamente variável (reprogramável em voo). Para apoiar plenamente tal capacidade, o comandante combatente deve possuir alto conhecimento dos efeitos da arma. Essa informação apoia-se em pesquisa de efeitos, bem como em modelos e simulação. Já demos início à tentativas nesse sentido, mas continuam incipientes. Em escala descendente na cadeia de destruição, vemos que os métodos de lançamento incluem os tripulados e não-tripulados, descartáveis e recicláveis, reprogramáveis, de adaptação ao terreno e de capacidade furtiva, entre outros. Ao modificar plataformas existentes ou projetar novas, devemos levar em consideração aspectos singulares de emprego desse tipo de armas (ângulo de incidência para com o alvo, tamanho da antena/localização, óptica, efeitos atmosféricos, etc.) Finalmente, essas armas podem ser muito mais precisas de letalidade variável e, assim, reduzir em grande escala danos colaterais – um benefício na maioria dos casos. Mas a avaliação de danos de batalha (BDA) é muito mais difícil, exigindo raciocínio inovador, uma vez que não envolve apenas o uso de imagens. Por exemplo, poderíamos conceber o uso de forças cibernéticas em apoio à BDA como arma contraeletrônica.

Companheiros da Força Aérea, bem-vindos ao século XXI!

Há muito que fazer em preparo para o advento de DEs ao campo de batalha.

A tecnologia de mudança de jogo, tais como essa, afetarão a Força Aérea em doutrina, organização, treinamento, material, liderança e educação, pessoal e instalações (DOTMLPF) (ver quadro). Os Conceitos de operações (CONOPS) e conceitos de emprego (CONEMPS) continuarão a passar por aperfeiçoamento, à medida que ganhamos experiência com os sistemas e ameaças. No entanto, as diretivas em seu uso são essenciais para a implantação de armas em campo. A única diretriz existente em relação a armas desse tipo é a proibição do uso de laser para causar perda de visão.⁹ À medida que maior número de armas é colocado em campo, iremos elaborar diretrizes individuais para armas, baseados em efeitos. No entanto, esse trabalho deve iniciar agora, durante a fase de demonstração tecnológica, para que o Conselho Geral conte com os dados necessários para apoiar e desenvolver uma diretriz coerente. Além disso, o treinamento e a educação irão desempenhar função importante no desenvolvimento de combatentes que as empregam, efetivamente, e se autoprotegem em campo de batalha. Sem dúvida, novas soluções materiais afetarão pessoal e instalações. Porém, e de maior importância, cabe à liderança da Força Aérea compreender a natureza desses recursos e o aperfeiçoamento dessa tecnologia para que possamos permitir que as Forças empreguem tais armas e protejam o pessoal do efeito que causam.

Tabela. DOTMLPF considerações para DEs na Força Aérea

Conclusão

As armas de energia dirigida serão a mudança tecnológica de maior porte que a maioria de nós presenciará durante a carreira militar. Essa tecnologia já avança por muitos anos, mas nunca antes a evidência de sua importancia foi tanta: ABL, ATL, CHAMP e ADS. Estou convencido de que, com o investimento adequado, desenvolveremos a capacidade de DEs destacáveis dentro dos próximos cinco anos. Há tanto que fazer enquanto os cientistas e engenheiros labutam: avaliar vulnerabilidades, desenvolver CONOPS e avaliar a prontidão para uso das armas de modo eficaz em toda a DOTMLPF. Com o advento de tais recursos promissores, espero que o leitor a nós se junte em preparativos para a Força Aérea do futuro.

Notas:

1. O ABL combina a potência de seis lasers de oxigênio-iodo químico para produzir um sistema de armas da classe de megawatt.

2. O sistema de relé de espelhos tático é um programa do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea projetado para demonstrar a capacidade de estender o alcance e precisão de laser de alta energia por intermédio de espelhos aerotransportados ou sistemas relé (espelhos ativos).

3. Dr. Hsiao-hua K. Burke et al., “Airborne Tactical Laser (ATL) Feasibility for Gunship Operations,” Air Force Scientific Advisory Board Study (Washington, DC: Headquarters US Air Force, Scientific Advisory Board, 2008).

4. Douglas Beason, The E-Bomb: How America’s New Directed Energy Weapons Will Change the Way Future Wars Will Be Fought (Cambridge, MA: Da Capo Press / Perseus Publishing Group, 2005), 214.

5. Um grupo separado desses manuais em elaboração para DE não-cinética e efeitos de guerra eletrônica.

6. Em mais de 11.000 testes, o sistema não causou um só caso de dano a longo prazo; na maioria dos casos (99,9%), os sintomas desaparecem assim que o indivíduo escapa do feixe.

7. Apesar de lasers industriais produzirem grande energia, seu potencial de alcance militar efetivo é relativamente curto porque os feixes são otimizados para alcance muito curto (de uma ou duas polegadas a um ou dois pés) de soldagem, corte e assim por diante.

8. Com sede em Oxford, MA, o IPG possui instalações fabris nos Estados Unidos, Alemanha, Rússia e Itália, assim como escritórios de vendas regionais no Japão, Coreia, Índia e Reino Unido.

9. Em outubro de 1995, os Estados Unidos uniram-se a 43 outras nações a fim de ratificar a proibição de armas laser que causem cegueira. O protocolo internacional foi elaborado em Viena, Áustria, durante a revisão da Convenção de Armas Convencionais, também conhecida como Convenção de Armas Desumanas.

Colaboradores:

O Maj. General David Scott (USAFA; Mestrado em Ciências, Valdosta State University) é Diretor, Requisitos de Capacidade Operacional, Chefe Adjunto do Estado-Maior encarregado de Operações, Planos e Requisitos. Baseado na Força Aérea dos Estados Unidos em Washington D.C. Serviu em vários postos em esquadrão, grupo, ala e forças conjuntas na Europa, Pacífico e Estados Unidos. Comandou esquadrão de caças, grupo de operações e ala de caças. Também comandou o 310 Grupo Expedicionário Aéreo, coordenando aeronaves americanas, britânicas, canadenses, espanholas e turcas que decolavam da Base Aérea Aviano, Itália. Serviu de Chefe de Gabinete de Ligação da Força Aérea em Washington D.C.; Adjunto-Assistente de Chefe do Estado Maior encarregado de operações, Comando de Forças Combinadas e Forças Norte-Americanas na Coréia e Vice-Diretor de Operações Comando de Defesa Aeroespacial Norte-Americano, Base Aérea Peterson, Colorado. Antes de assumir o cargo atual, foi Comandante-Adjunto, Centro de Operações Aéreas Combinadas 7, Componente de Comando Aéreo, Izmir, Operações do Comando Aliado (OTAN), Larissa, Grécia. Piloto-Comandante com mais de 3.000 horas de voo em F-4, F-5 e F-16, o General Scott, aluno graduado da Escola de Oficiais de Esquadrão, Air Command and Staff College e Escola de Guerra da Aeronáutica.

O Coronel David L. Robie (Bacharel em Ciências, Mestrado em Ciências, Pennsylvania State University; Doutorado, Georgia Institute of Technology) é Diretor da Força-Tarefa de Energia Dirigida da Força Aérea, Pentágono, Washington D.C. Membro da Directed Energy Professional Society, exerceu funções na Directed Energy Directorate and Sensors Directorate do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. Piloto-Comandante com mais de 3.000 horas de voo em T-37 Tweet, T-38 Talon e C-130 Hercules.

As opiniões expressas ou insinuadas nesta revista pertencem aos seus respectivos autores e não representam, necessariamente, as do Departamento de Defesa, da Força Aérea, da Universidade da Força Aérea ou de quaisquer outros órgãos ou departamentos do governo norte-americano.

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