Armi a energia diretta (DEW)

Le armi a energia diretta (DEW) sono una classe di tecnologie anti-drone che utilizzano energia elettromagnetica concentrata anziché proiettili cinetici per compromettere, danneggiare o distruggere un sistema aereo senza pilota (UAS). A differenza delle misure balistiche tradizionali, che si basano sull’impatto fisico, i sistemi DEW trasmettono energia alla velocità della luce per infliggere danni termici o elettronici a un bersaglio.

Nel contesto del C-UAS, il DEW comprende due categorie principali. I laser ad alta energia (HEL) concentrano l’energia ottica per fondere o bruciare i componenti strutturali, mentre le microonde ad alta potenza (HPM) emettono impulsi di radiazione per disturbare i sistemi elettronici di bordo. Il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti definisce questi sistemi come componenti essenziali per ottenere la neutralizzazione fisica senza l’onere logistico delle munizioni tradizionali.

Perché il DEW è importante

Le armi a energia diretta rispondono ai requisiti C-UAS grazie alla presenza di un “magazzino profondo”. Nella terminologia della difesa, per “magazzino profondo” si intende la capacità di fornire una scorta praticamente illimitata di munizioni – o, in questo caso, di impulsi energetici – limitata solo dalla disponibilità di energia. Ciò consente di effettuare ingaggi continui a un costo per colpo trascurabile.

Per diversi scenari operativi, il DEW offre un netto vantaggio in contesti specifici. Mentre i metodi “soft-kill”, come l’analisi dei protocolli o le interferenze, sono preferiti negli ambienti urbani per garantire l’assenza di danni collaterali, il DEW funge da livello “hard-kill” indispensabile per gli ambienti ad alta sicurezza, quali gli impianti nucleari o le basi operative avanzate. In queste zone, se un drone non risponde alle soluzioni anti-drone che sfruttano il controllo informatico, la neutralizzazione fisica immediata garantita dal DEW diventa l’ultima linea di difesa contro i carichi utili armati.

Come funziona il DEW

Il funzionamento delle armi a energia diretta si basa sulla conversione dell'energia elettrica in un fascio o campo di energia concentrato. Questo processo richiede complessi meccanismi di tracciamento e controllo del fascio per garantire che il sistema convogli l'energia con precisione sul bersaglio in movimento.

Sequenza operativa

1. Rilevamento e tracciamento: Prima che il sistema rilasci energia, deve individuare e agganciare il bersaglio. Ciò richiede sensori ad alta precisione. Le capacità operative autonome di Sentrycs in materia di rilevamento e tracciamento fungono spesso da ’occhi“ che guidano questi sistemi, garantendo che il sistema identifichi con certezza il bersaglio prima dell’attacco.
2. Generazione di fasci:
   1. Laser: L'energia elettrica eccita un mezzo amplificatore (in fibra, allo stato solido o chimico) per produrre un fascio di luce coerente.
   1. Microonde: Le sorgenti ad alta tensione alimentano valvole a vuoto o dispositivi a stato solido per generare impulsi elettromagnetici.
3. Propagazione atmosferica: L'energia si propaga attraverso l'atmosfera. I sistemi devono ricorrere all'ottica adattiva per compensare il fenomeno del "blooming" o la dispersione di energia causati dalla turbolenza dell'aria o dal particolato.
4. Mitigazione (Interazione con il bersaglio e neutralizzazione):
   1. Tempo di permanenza termica (laser): Il laser mantiene il contatto con un punto specifico del drone, come un braccio del rotore o una telecamera, finché il materiale non si scioglie o non subisce un cedimento strutturale.
   1. Disturbi elettronici (microonde): Il campo elettromagnetico penetra la schermatura del drone e induce picchi di tensione che danneggiano i circuiti o compromettono l'elaborazione dei dati.

Tecnologie e varianti: laser contro microonde

Nell'ambito dello spettro DEW, il settore classifica le tecnologie in base al loro meccanismo d'azione e all'impronta operativa.

Laser ad alta energia (HEL)

I sistemi HEL concentrano un fascio stretto su un singolo bersaglio. Si tratta di strumenti di precisione progettati per distruggere in modo chirurgico componenti specifici.

• Meccanismo: Il meccanismo principale è l'ablazione termica.
• Capacità: Questi sistemi sono progettati per ingaggiare un singolo bersaglio e richiedono un tempo di esposizione (alcuni secondi di puntamento) per neutralizzare un drone.
• Implementazione: Le unità comprendono modelli fissi, montati su veicoli e portatili, anche se i requisiti di alimentazione spesso limitano l'uso delle versioni portatili.

Microonde ad alta potenza (HPM)

I sistemi HPM emettono un cono di energia più ampio, in grado di colpire più bersagli contemporaneamente.

• Meccanismo: L'effetto è una perturbazione elettronica o un guasto.
• Capacità: Questi sistemi garantiscono una difesa contro bersagli multipli e contro gli sciami con un effetto istantaneo alla velocità della luce che non richiede alcun tempo di permanenza.
• Implementazione: Le soluzioni di grandi dimensioni, fisse o in container, sono la norma a causa dell’elevato fabbisogno di energia elettrica.

Queste tecnologie integrano le implementazioni flessibili di altri livelli del sistema C-UAS. Mentre un laser offre una precisione chirurgica, un sistema HPM garantisce una capacità di negazione dell'accesso all'area efficace contro gli sciami, a condizione che l'ambiente consenta emissioni elettromagnetiche ad alta potenza senza interferire con le comunicazioni amiche.

Ruolo nelle operazioni di contrasto agli UAS

Le armi a energia diretta rientrano nella categoria "cinetica/hard-kill" della catena operativa di rilevamento, tracciamento, identificazione e neutralizzazione. Raramente costituiscono soluzioni autonome, poiché non sono in grado di distinguere autonomamente tra amici e nemici.

Per un impiego efficace delle armi a energia diretta (DEW) è necessaria l’integrazione con un sistema di comando e controllo (C2) alimentato da sensori di identificazione ad alta precisione. È proprio in questo contesto che il rilevamento basato su protocolli assume un’importanza fondamentale. Prima che un comandante autorizzi un attacco laser, che comporta rischi di lesioni agli occhi o di incendio, deve accertarsi che il bersaglio sia ostile.

In un'architettura difensiva a più livelli:

1. Livello 1 (a lungo raggio): Il rilevamento a radiofrequenza (RF) identifica il drone.
2. Livello 2 (Soft Kill): Analisi del protocollo o tentativi di interferenza per assumere il controllo del drone o farlo atterrare in sicurezza.
3. Livello 3 (Hard Kill): Se il drone è autonomo (“dark”) e non risponde, gli operatori attivano il DEW per distruggere fisicamente la cellula.

Punti di forza e limiti del DEW

Sebbene il DEW rappresenti un salto tecnologico nel campo della balistica, non è una panacea per tutte le sfide relative alla sicurezza dello spazio aereo.

Punti di forza

• Asimmetria dei costi: Un colpo laser costa pochi centesimi in termini di energia elettrica, mentre i missili ne costano migliaia.
• Deep Magazine: Finché un generatore o una batteria forniscono energia, l'arma può sparare.
• Velocità: L'energia viaggia alla velocità della luce, il che semplifica il calcolo della traiettoria per i bersagli in rapido movimento.
• Precisione (HEL): I laser possono colpire parti specifiche di un drone, come la telecamera o il carico utile, per neutralizzare la minaccia senza distruggere l'intera struttura dell'apparecchio.

Limiti

• Sensibilità ambientale: La pioggia, la nebbia, il fumo e la polvere compromettono notevolmente le prestazioni dei laser, poiché causano la diffusione del raggio e riducono la potenza sul bersaglio.
• Linea di vista: Il sistema DEW richiede una visuale diretta e libera sul bersaglio. A differenza dei metodi di presa di controllo del protocollo, non è in grado di neutralizzare i droni nascosti dietro edifici o alberi.
• Rischi collaterali: Sebbene siano più sicuri dei missili che esplodono, i colpi laser mancati possono percorrere miglia e accecare i piloti o danneggiare i satelliti. L’HPM può inavvertitamente mettere fuori uso i dispositivi elettronici alleati nelle vicinanze, il che mette a rischio l’obiettivo di non causare interferenze di segnale alle infrastrutture civili.
• Caduta di detriti: Il sistema DEW provoca un incidente incontrollato che comporta rischi per la sicurezza nelle aree popolate.

Aspetti normativi e operativi

L'impiego delle armi a energia diretta (DEW) è soggetto a una rigida regolamentazione e attualmente è limitato principalmente ad applicazioni militari e di difesa federale.

• Base giuridica: Agli enti non federali è generalmente vietato utilizzare sistemi d'arma a energia diretta (DEW) negli Stati Uniti e nell'Unione Europea a causa dei rischi per la sicurezza, quali il potenziale rischio di lesioni oculari a distanze che si estendono per chilometri.

• Gestione dello spettro radio: I sistemi HPM inondano le frequenze di energia, creando ostacoli normativi legati alle interferenze accidentali con le apparecchiature ospedaliere o con i sistemi di controllo del traffico aereo.

• Sicurezza aerea: I sistemi devono essere dotati di geofence o di limitazioni meccaniche per evitare di interferire con le infrastrutture locali e ridurre al minimo i rischi per gli aeromobili con equipaggio.

Tendenze emergenti nel campo delle armi a energia diretta

Il panorama dei sistemi DEW sta evolvendo rapidamente con l'aumentare della densità di potenza e la riduzione delle dimensioni.

• Miniaturizzazione: La tecnologia sta passando da unità delle dimensioni di un container a sistemi montati su veicoli tattici, consentendo impieghi più flessibili nei convogli mobili.
• Targeting basato sull'intelligenza artificiale: L’integrazione dell’apprendimento automatico consente di identificare automaticamente il punto più vulnerabile di un drone, come ad esempio l’alloggiamento della batteria, al fine di ridurre al minimo il tempo di permanenza.
• Sistemi ibridi: Il settore sta assistendo a una convergenza tra le tecnologie Cyber-over-RF (CoRF) e DEW. I sistemi futuri potrebbero utilizzare i dati RF per identificare il modello del drone e quindi regolare automaticamente la potenza del laser al livello esatto necessario per la neutralizzazione, garantendo efficienza e funzionamento autonomo.
• HPM anti-sciame: I progressi nel campo dei generatori a stato solido stanno rendendo le armi a microonde una soluzione sempre più praticabile per proteggere i convogli dagli attacchi coordinati di sciami.