Jepun Melepaskan Tembakan Meriam Rel Prototaip dari JS Asuka ke Kapal Sasaran, Kali Pertama di Laut

Ujian terobosan dengan kepentingan serantau

Jepun telah mengambil langkah besar ke arah mengoperasikan meriam rel di laut. Agensi Perolehan, Teknologi dan Logistik Kementerian Pertahanan (ATLA) mengesahkan bahawa dari Jun hingga awal Julai, jurutera melepaskan tembakan daripada prototaip meriam elektromagnet di kapal ujian JS Asuka ke arah sebuah kapal sasaran semasa ujian laut. Agensi itu menyiarkan empat imej ujian tersebut dan berkata ini menandakan kali pertama meriam rel yang dipasang pada kapal ditembakkan ke arah kapal sebenar. Kerja itu dijalankan dengan sokongan Pasukan Pertahanan Diri Maritim Jepun, yang kapal eksperimennya, Asuka, berfungsi sebagai makmal terapung untuk sistem baharu.

Meriam rel memecutkan projektil logam kecil menggunakan elektrik, bukan bahan dorong kimia. Dua rel konduktif dan angker gelangsar menghasilkan medan magnet kuat yang menolak projektil keluar dari laras pada kelajuan amat tinggi. Konsep ini menjanjikan tembakan berjarak jauh dan berkelajuan tinggi dengan kos setiap tembakan yang jauh lebih rendah berbanding peluru berpandu berpandu. Meriam rel tidak memerlukan kepala peledak letupan. Ia bergantung pada tenaga kinetik semata-mata, sekali gus mengurangkan bahaya penyimpanan dan membolehkan sesebuah kapal membawa lebih banyak peluru berbanding sel peluru berpandu.

Ujian pada Jun dan Julai itu berlangsung ketika Jepun melabur dalam pertahanan canggih untuk menghadapi persenjataan peluru berpandu yang semakin berkembang di rantau ini. Pegawai di Tokyo mengetengahkan meriam rel, sistem gelombang mikro berkuasa tinggi dan laser sebagai sebahagian daripada rancangan pertahanan udara dan peluru berpandu berlapis. ATLA berkata butiran teknikal lanjut daripada ujian laut akan dibentangkan pada simposium teknologi pertahanan pada November. Kerajaan memperuntukkan dana bagi usaha penyelidikan meriam rel masa depan dalam kitaran belanjawan semasa. Matlamatnya adalah untuk mematangkan sistem meriam lengkap yang boleh melepaskan beberapa tembakan berturut-turut, disepadukan dengan kawalan tembakan dan menstabilkan projektil ketika dalam penerbangan.

Apakah yang sebenarnya diuji di laut?

Asuka, kapal penyelidikan dan pembangunan sepanjang 151 meter yang ditauliahkan pada 1995, membawa prototaip meriam rel di dek buritannya. Foto-foto ujian menunjukkan rumah meriam kompak, tiang sokongan sensor yang jelas kelihatan berhampiran pelekap dan antena radar halaju muncung. ATLA turut memasang kamera, termasuk satu di bawah laras, untuk mengkaji detik pelancaran dan membantu analisis selepas tembakan. Sasaran dipasang pada sebuah bot tunda kecil yang bergerak sebagai sasaran permukaan, dengan papan sasaran kelihatan dalam imej.

ATLA menyatakan ujian itu merangkumi tembakan jarak jauh dan tembakan ke arah kapal sasaran. Agensi itu tidak menerbitkan rakaman impak projektil dalam ujian ini. Data tembakan, suapan sensor dan video akan digunakan dalam program ujian yang lebih besar, yang bermula di lapang sasar darat sebelum beralih ke laut pada penghujung 2023. Pemerintahan Penyelidikan dan Pembangunan Armada bagi perkhidmatan maritim menyokong kerja itu, dan pegawai kanan melawat Asuka pada musim bunga untuk melihat pemasangan sebelum kapal itu berlepas dari Yokosuka bagi menjalani ujian.

Bagaimanakah meriam rel berfungsi?

Meriam rel menggunakan daya Lorentz untuk memecutkan projektil. Apabila denyutan arus besar mengalir dari satu rel ke rel yang lain melalui angker di belakang projektil, interaksi antara medan magnet dengan arus menghasilkan daya sepanjang rel. Tenaga disimpan dalam bank kapasitor besar atau modul kuasa denyut lain, kemudian dilepaskan dalam masa beberapa milisaat. Pecutan puncak dan arusnya amat tinggi, sekali gus menimbulkan cabaran kejuruteraan.

Kuasa dan penyejukan

Pemasangan pada kapal bergantung pada kuasa elektrik yang dapat dijana dan disimpan dengan selamat dalam pakej kompak. Tembakan berterusan juga memerlukan pengecasan semula pantas dan pelesapan haba. Pengurusan haba amat penting kerana arus tinggi memanaskan rel dan laluan angker. Jurutera perlu menentukan kapasiti elektronik kuasa, kabel dan litar penyejukan supaya meriam dapat melepaskan beberapa tembakan tanpa kehilangan prestasi yang ketara. Inilah sebab utama Asuka, yang mempunyai ruang untuk peralatan ujian dan penjana besar, digunakan sebagai platform awal, sedangkan kapal kombatan yang lebih kecil memerlukan penyelesaian kuasa yang jauh lebih kompak.

Jangka hayat laras dan bahan

Berbeza daripada meriam gas, meriam rel tidak terhakis akibat tekanan letupan, tetapi rel dan permukaan sentuhannya mengalami kehausan akibat arus, haba dan geseran. ATLA melaporkan bahawa laras awal menggunakan rel tembaga, sebelum bahan rel lain digunakan. Agensi itu menetapkan sasaran jangka hayat laras sebanyak 120 tembakan pada halaju muncung yang stabil. Usaha itu merangkumi penambahbaikan pada angker yang membawa arus, salutan pada rel dan projektil yang kekal stabil ketika menembusi udara tumpat pada kelajuan tinggi.

Apakah pencapaian Jepun setakat ini?

ATLA memulakan kerja berskala penuh terhadap sistem pecutan elektromagnet pada 2016. Ujian darat mencapai beberapa pencapaian berturut-turut, diikuti tembakan pertama dari kapal pada penghujung 2023. Pada April tahun ini, imej menunjukkan meriam dipasang sepenuhnya pada Asuka sebelum tempoh ujian laut. Prototaip semasa mempunyai laras sepanjang kira-kira enam meter dengan kaliber sekitar empat puluh milimeter. Dalam tembakan terdahulu, pasukan itu melaporkan halaju muncung sekitar dua ribu hingga lebih daripada dua ribu empat ratus meter sesaat. Halaju itu hampir Mach tujuh pada altitud tinggi, meskipun kelajuan penerbangan sebenar di paras laut bergantung pada ketumpatan udara dan bentuk projektil.

ATLA pernah menunjukkan tembakan lima megajoule dan membincangkan rancangan untuk meningkatkan tenaga tersimpan kepada sekitar dua puluh megajoule bagi varian masa depan. Program ini beralih daripada ujian satu tembakan kepada tembakan berterusan, yang menjadikan pengecasan semula, pengumpulan haba dan kestabilan antara tugas kejuruteraan utama. Di laut, Asuka membawa konsol kawalan tembakan khusus di sebelah pelekap untuk menghubungkan meriam dengan sensor kapal dan mengumpulkan data tepat seperti halaju muncung yang diukur serta sudut pelepasan projektil. Perkara ini kelihatan dalam foto yang mengiringi pengumuman terkini.

Industri Jepun terlibat dalam kerja pembinaan dan kempen ujian. Kerja yang disebut oleh pegawai pertahanan mengiktiraf sumbangan syarikat seperti Japan Steel Works dalam fabrikasi, manakala ATLA menerajui reka bentuk dan ujian. Program itu juga meneroka kerjasama dengan Institut Penyelidikan Perancis-Jerman Saint Louis bagi bertukar data dan kaedah. Semua langkah ini bertujuan mematangkan sistem meriam lengkap yang boleh dihasilkan, diselenggara dan digunakan untuk latihan pada platform sebenar.

Apakah kegunaan senjata ini dalam pertempuran?

Meriam rel yang matang boleh menyerang pelbagai sasaran. Di laut, anak kapal boleh menembak bot kecil dan kenderaan permukaan kawalan jauh, yang tidak berbaloi disasarkan dengan peluru berpandu kerana kosnya tinggi. Dengan projektil yang sesuai, meriam itu boleh melepaskan serpihan letupan udara untuk memusnahkan dron dan peluru berpandu kruis. Bagi ancaman balistik atau hipersonik yang terbang tinggi dan pantas, meriam rel berkemungkinan beroperasi bersama peluru berpandu dan sensor sebagai sebahagian daripada pertahanan berlapis. Kelebihannya ialah jumlah tembakan. Kapal boleh membawa ratusan projektil kinetik dan melepaskan banyak tembakan dalam masa singkat, sesuatu yang bernilai untuk menghadapi ancaman serangan beramai-ramai.

Kapasiti simpanan peluru dan kos menjadi faktor utama minat terhadap teknologi ini. Kapal perang moden membawa bilangan sel peluru berpandu yang tetap dan tidak boleh mengisinya semula di laut. Setiap kali kapal menyerang dron berkos rendah dengan pemintas berteknologi tinggi, kapal itu membelanjakan berjuta-juta dolar dan kehilangan satu sel yang sukar diganti dalam rondaan panjang. Peluru meriam rel lebih kecil, lebih mudah disimpan dan jauh lebih murah bagi setiap tembakan. Ini menjadikannya menarik untuk penugasan panjang dan bagi pertempuran berulang seperti yang berlaku di Laut Merah, apabila kapal melepaskan sejumlah besar pemintas untuk menghentikan dron dan peluru berpandu.

Di darat, meriam rel boleh digunakan untuk tembakan balas bateri, artileri pantai atau serangan terhadap tapak tetap pada jarak yang melebihi kemampuan artileri laras konvensional. Program penyelidikan telah mengkaji projektil yang boleh melepaskan beberapa projektil kecil tungsten pada fasa akhir penerbangan bagi meningkatkan kebarangkalian mengenai sasaran masuk yang pantas. Pereka juga sedang menguji bantuan panduan seperti penerima GPS ringkas untuk kemas kini pada fasa pertengahan penerbangan, meskipun memasang elektronik pada projektil yang mengalami pecutan amat tinggi bukan tugas mudah.

Bagaimanakah program ini dibandingkan dengan usaha negara lain?

Tentera Laut Amerika Syarikat menggantung usaha meriam relnya pada 2021 selepas membelanjakan ratusan juta dolar tanpa mengoperasikan sistem itu. Halangan utama ialah kehausan rel, pemanasan teruk, keperluan kuasa dan kesukaran menghasilkan projektil yang mampu bertahan ketika dilancarkan serta terus berpandu dengan tepat. China telah menguji prototaip meriam rel besar di atas tongkang sungai dan mendakwa mencapai kemajuan dalam panduan, namun tiada bukti awam tentang sistem tentera laut yang beroperasi. Korea Selatan, Turkiye dan institut penyelidikan Eropah terus mengkaji teknologi ini.

Jepun mendahului dalam ujian laut sebenar dengan meriam rel yang dipasang pada kapal. Dengan melepaskan tembakan ke arah kapal sasaran dalam ujian yang disokong armada, ATLA telah beralih daripada demonstrasi makmal kepada senario maritim yang lebih menyerupai operasi sebenar. Negara itu juga menyepadukan usaha ini dalam rancangan lebih besar yang merangkumi kapal kombatan besar baharu dengan bekalan kuasa elektrik yang banyak serta penyepaduan sensor yang diperlukan untuk mutu penjejakan dan kawalan tembakan.

Apakah langkah seterusnya bagi meriam rel Jepun?

ATLA berkata pihaknya akan berkongsi data lanjut daripada siri tembakan Jun dan Julai pada simposium teknikal pada November. Pegawai telah pun menggariskan program penyelidikan yang berlangsung hingga tahun fiskal 2026 untuk menghasilkan sistem meriam lengkap. Belanjawan negara bagi tahun fiskal 2024 memperuntukkan dana untuk penyelidikan meriam rel masa depan yang boleh memintas ancaman udara. Ketiadaan peruntukan baharu dalam pelan seterusnya berkemungkinan mencerminkan peruntukan berbilang tahun yang menampung kerja berterusan.

Tugas jangka pendek termasuk meningkatkan kestabilan penerbangan projektil, memperkukuh rel dan permukaan sentuhan untuk mengekalkan halaju muncung bagi banyak tembakan, serta memperhalus sistem kawalan tembakan. Pasukan itu turut menumpukan perhatian pada pengecilan bekalan kuasa, kerana penjana kompak dan modul penyimpanan tenaga penting untuk pemasangan pada kapal pemusnah dan kapal besar masa depan yang dilengkapi Aegis. Tapak ujian darat akan terus melepaskan projektil pembangunan, sementara Asuka menyokong penyepaduan pada kapal, pemeriksaan keselamatan dan pembangunan taktik.

Jika kemajuan berjalan mengikut perancangan, sistem yang mewakili model pengeluaran mungkin mula-mula ditempatkan pada kapal besar dengan rizab elektrik yang banyak. Pilihan lain ialah bateri berasaskan darat untuk misi pertahanan pantai. Apa pun, keupayaan melepaskan banyak tembakan tepat ke arah sasaran pada kelajuan tinggi akan menambah satu lagi lapisan kepada postur pertahanan Jepun.

Risiko, batasan dan persoalan yang belum terjawab

Dakwaan tentang jarak dan daya pemusnah perlu dibuktikan di laut terhadap sasaran realistik yang bergerak mengelak dan tiba dalam jumlah besar. Memintas peluru berpandu kruis atau sasaran balistik memerlukan penjejakan yang boleh diharap, anggaran masa penerbangan yang tepat serta projektil yang mampu bertahan ketika dilancarkan, mengemudi dan meletup pada saat yang tepat. Pemanasan, pembentukan plasma di sekeliling projektil dan seretan atmosfera merumitkan keadaan. Foto terkini menunjukkan tumpuan pada pengukuran menggunakan radar halaju muncung dan kamera berkelajuan tinggi, namun program ini masih perlu membuktikan keupayaannya mengenai sasaran dalam keadaan mencabar.

Tembakan berterusan bukan sekadar soal kuasa. Hentakan dan haba mengubah jajaran mekanikal serta sentuhan elektrik di sepanjang rel. Perubahan sekecil mana pun boleh mengurangkan halaju muncung atau mengganggu kestabilan projektil. Kapal juga perlu mengurus keserasian elektromagnet supaya tembakan berarus tinggi tidak mengganggu sistem sensitif lain. Keselamatan juga perlu dipertimbangkan apabila menyimpan tenaga elektrik dalam jumlah besar di atas kapal yang membawa anak kapal. Isu kejuruteraan ini boleh diatasi, tetapi memerlukan masa dan proses penambahbaikan berulang.

Kos dan asas perindustrian juga menjadi persoalan. Meriam rel menggantikan peluru berpandu mahal dengan peluru yang lebih murah, namun tidak menghapuskan keperluan logistik. Armada masih perlu menghasilkan, menguji, mengangkut dan menyimpan banyak projektil. Pengilang memerlukan bahan yang boleh dihasilkan secara besar-besaran tanpa input yang jarang ditemui. Latihan, doktrin dan garis panduan untuk menentukan bila meriam rel patut digunakan berbanding peluru berpandu perlu diperhalus agar tembakan tidak dibazirkan dan keupayaan meriam dalam senario rumit tidak didakwa secara berlebihan.

Sekilas Pandang

• ATLA melepaskan tembakan daripada prototaip meriam rel di JS Asuka ke arah kapal sasaran dalam ujian laut dari Jun hingga awal Julai
• Agensi itu berkata ini kali pertama meriam rel yang dipasang pada kapal ditembakkan ke arah kapal sebenar
• Imej menunjukkan turet kompak, radar halaju muncung dan kamera untuk pengumpulan data
• Sasaran dipasang pada bot tunda bergerak yang dilengkapi papan sasaran
• Ujian awal mencapai halaju muncung sekitar dua ribu hingga lebih daripada dua ribu empat ratus meter sesaat
• ATLA telah menunjukkan tembakan lima megajoule dan menyasarkan peningkatan kepada sekitar dua puluh megajoule
• Matlamat program termasuk tembakan berterusan, sasaran jangka hayat laras sebanyak 120 tembakan dan sistem kawalan tembakan khusus
• Jepun membiayai penyelidikan meriam rel masa depan dalam tahun fiskal 2024 dengan kira-kira 167 juta dolar
• Butiran teknikal lanjut dijangka dibentangkan pada simposium teknologi November
• Amerika Syarikat menghentikan usaha meriam relnya pada 2021, sementara Jepun meneruskan ujian laut aktif
• Misi berpotensi termasuk pertahanan daripada dron dan peluru berpandu kruis, serangan terhadap sasaran permukaan serta peranan artileri pantai