Las armas de energía dirigida, el futuro del campo de batalla

La historia de las armas de energía dirigida se remonta a las primeras teorías sobre el uso de la luz como un arma destructiva. Según la leyenda, en el siglo III AC Arquímedes ideó los espejos cóncavos que Siracusa empleó para incendiar la flota empleada por Roma para la invasión de la ciudad. Sin embargo, fue en la década de 1960 cuando el láser se convirtió en una realidad. El interés militar en estas tecnologías creció rápidamente y, para la década de 1980, la Iniciativa de Defensa Estratégica de Estados Unidos, conocida como "Guerra de las Galaxias", buscó utilizar láser y otros sistemas avanzados para defenderse contra misiles balísticos.

Esta fascinante narrativa histórica nos lleva hasta el momento actual, en el que las armas de energía dirigida (DEW) comienzan a ser una tendencia palpable de carácter emergente, que puede llegar a redefinir los principios de los conflictos armados. Estas armas no solo ofrecen una precisión sin precedentes, minimizando el riesgo de daño colateral, sino que también presentan una versatilidad táctica revolucionaria. Su capacidad para atacar objetivos específicos, desde aeronaves no tripuladas enemigas, hasta sistemas de defensa aérea, sugiere un cambio radical en el enfoque de la guerra moderna. La velocidad de propagación de la energía dirigida y su capacidad para atravesar el espacio sin obstáculos presentan una ventaja táctica significativa

Nuevas técnicas, el mayor entendimiento de la física, la miniaturización y la mejora de la eficiencia energética son los pilares en los que se basa el desarrollo actual de las DEW que se clasifican en función de la tecnología base empleada en el funcionamiento general del arma. Las tres principales categorías por el mayor desarrollo tecnológico y su máximo exponente son las siguientes:

Microondas: High Power Microwaves (HPM).
Láser: High Energy Laser (HEL).
Haz de partículas: Particle Beam Weapon (PBW).

Sin embargo, por sus características y potencial militar, pero con menor nivel de desarrollo tecnológico, también podemos incluir las siguientes tres tecnologías con los principales sistemas asociados.

Plasma: Laser-Induced Plasma Channel (LIPC).
Sónicas: Ultrasonic Weapon (USW).

Tecnologías empleadas en las armas de energía dirigida (fuente Juan Carlos Andrés).

Microondas

Las armas de microondas se caracterizan por su capacidad para alcanzar objetivos de alto valor, limitando y reduciendo al mínimo los daños colaterales. Estas acciones no cinéticas permiten actuar dentro de escenarios complejos en los que la protección de la población civil es un criterio primordial. Los últimos avances en HPM permiten atisbar el inicio de su empleo extensivo en operaciones militares para el año 2030, convirtiéndose en una herramienta coercitiva sin precedentes. Existen dos tipos de HPM fundamentales: ondas continuas (CW) y ondas (PW).

Los CW-HPM emiten un flujo constante de energía de microondas en un área extensa. Esto los convierte en idóneos para ser empleados en acciones de denegación de área, contra masas de personal o para hacer frente a enjambres de sistemas no tripulados (UxV). Por su parte, los PW-HPM emiten pulsos de energía de microondas de alta potencia y corta duración. Esto les permite atacar objetivos concretos y definidos con el propósito de dañar o destruir componentes eléctricos. Estas ráfagas cortas de radiofrecuencia de alta potencia oscilan entre 1 MHz y 100 GHz.

La forma de propagación de la energía a través de la atmósfera afecta a la cantidad de energía que llega al receptor-objetivo, por ello es fundamental que los HPM trabajen dentro de banda. Esto implica que la frecuencia de emisión del HPM coincida con la de recepción del objetivo, es decir, se acopla. Cuando esto no ocurre, la cantidad de energía que alcanza el objetivo será menor, produciéndose un trabajo fuera de banda. De manera general, los trabajos en banda estrecha generarán una mayor precisión y cantidad de energía, pero con una mayor dificultad de acoplamiento de frecuencias.

Por su parte, las transmisiones en banda ultraancha abren su radio de acción, disminuyendo la energía transmitida, pero aumentando la probabilidad de acoplamiento. El tamaño y peso de los HPM han ido disminuyendo en los últimos años, mientras que su potencia y alcance han aumentado. En 2003 un HPM de 180 kg. generaba 20 KW de potencia, mientras que en 2016 un HPM del mismo peso ya producía terawatios de potencia. Se estima que los alcances actuales de cientos de m. se conviertan en km. para 2030.

Representación del funcionamiento del CW-HPM “Leonidas” contra un enjambre de UAV (fuente Epirus)

Láser

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) es la amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación. Se define como una fuente de radiación electromagnética coherente, casi monocromática, que se propaga en forma de haz. A diferencia de la luz blanca de una bombilla que se propaga en todas las direcciones, la del láser posee un color bien definido (monocromático), las ondas están coordinadas con crestas y valles en fase entre sí (coherente) y la luz se propaga en una dirección bien definida (como un haz). Las armas láser aprovechan la energía electromagnética concentrada para incrementar la temperatura de los materiales del objetivo para dañarlos o destruirlos. Existen tres categorías:

Láser de baja energía: <10kW.
Láser de energía media: 10kW-100kW.
Láser de alta energía: >100kW.

Los de alta energía (HEL) representan la categoría más potente de armas de láser, capaces de destruir o incapacitar objetivos como misiles, aeronaves y vehículos terrestres. Existen numerosos programas de HEL en desarrollo a nivel global, lo que les confiere un potencial significativo como multiplicadores de fuerza en conflictos futuros. Los de baja energía (LEL) son menos potentes, pero encuentran utilidad en diversas aplicaciones. Pueden usarse para deslumbrar sensores enemigos, interrumpir sistemas de comunicación y actuar como disuasivos contra posibles ataques. Los LEL ya están siendo utilizados por muchas fuerzas militares.

Las armas de láser ofrecen una serie de ventajas sobre los sistemas convencionales. La velocidad de la luz láser permite atacar objetivos muy distantes de manera casi inmediata tras su detección. También se caracteriza por la discreción, los limitados daños colaterales y la capacidad de graduar la potencia y los efectos generados, lo que le otorga un carácter quirúrgico que puede resultar de gran interés para las operaciones militares. Si bien los costes de fabricación son muy elevados, su empleo puede ser considerado económico, lo que le convierte en un sistema de armas sostenible. La falta de partículas en el espacio favorece el empleo de los HEL, al desplazarse sin inhibición.

Existen 3 tipos de tecnologías en las que se basan los sistemas de armas de láser: químicos, de estado sólido y de electrón libre. Los químicos utilizan una reacción exotérmica como fuente de energía para bombear un medio de ganancia gaseoso a baja presión. Son generalmente dispositivos grandes y de alta potencia, que integran sistemas de suministro químico, una boquilla supersónica y un resonador óptico. Requieren combustibles especializados y generan residuos de calor residual. Los más destacados son los Chemical Oxygen-Iodine Laser (COIL); Hydrogen Fluoride (HF), con más de 150 MW; y Deuterium Fluoride (DF) láser de hasta 100 MW.

Los de estado sólido (SSL) incluyen capacidades de manejo del calor, fibras y láseres enfriados continuamente. Los conjuntos de diodos láser de alta eficacia permiten fabricar armas de gran potencia promedio. Requieren sistemas especializados de gestión térmica. Un láser de electrón libre (FEL) utiliza un haz de electrones relativistas como su medio de emisión. Grupos de electrones de alta energía se mueven a través de un vacío. mientras imanes los hacen moverse y producir luz. Los láseres de electrón libre suelen operar con pulsos muy cortos a altas tasas de repetición. Tienen buena calidad de haz, son ampliamente ajustables y operan mejor a alta potencia. En junio del 2000, el Tactical High Energy Laser (THEL) fue capaz de interceptar y destruir un cohete Katyusha. En enero de 2024, Reino Unido informó del éxito en las pruebas del DragonFly contra blancos aéreos.

Imagen del High-Powered Microwave Weapons System chino (fuente NORINCO)

Partículas

Un PBW utiliza un haz de alta energía de partículas atómicas o subatómicas aceleradas a altas velocidades mediante potentes campos magnéticos en un acelerador de partículas. Las partículas impactan en el objetivo, transmitiendo la energía cinética para infligir el daño deseado y alterando su estructura atómica. Es la menos madura de las tecnologías de las DEW y, con mucho, la que recibe menos esfuerzos de investigación. A diferencia de otras que dirigen energía electromagnética hacia el objetivo, esta transmite energía cinética a la estructura atómica del blanco, convirtiéndose en un arma de uso exclusivamente letal.

Un haz de partículas está formado por protones, electrones o átomos neutros que fluyen con corriente real. La energía del haz se expresa en mega electrón-voltios (MeV) y 1 eV es la energía cinética de un electrón acelerado por un potencial eléctrico de 1 voltio. Un PBW capaz de infligir graves daños a un objetivo situado a 1.000 km. en el espacio requeriría normalmente una energía de haz de 1 GeV. Uno de los elementos más importantes, y a la vez más complejos, de los PBW es el acelerador de partículas. Su funcionamiento se basa en un concepto similar a un cañón Gauss o a un sistema acelerador lineal de inducción. Existen 2 tipos principales de PBW: armas de partículas cargadas (CPB) y neutras (NPB).

Un arma CPB acelera electrones mediante la combinación de campos magnéticos y eléctricos. Para poder destruir el objetivo, la energía de las partículas debe ser elevada, al igual que la corriente del haz. Por ejemplo, para destruir un objetivo situado a 1.000 km. de distancia, un arma de haz de electrones debería generar uno de 1.000 amperios con una energía de 1 GeV durante 0,1 miliseg. Un arma NPB consiste en partículas atómicas neutras aceleradas hasta un alto nivel de energía cinética en un acelerador de partículas. Gases como el hidrógeno o deuterio son sometidos a una enorme carga eléctrica que produce iones cargados negativamente. Estos iones se aceleran en un túnel de vacío, al final del cual los electrones se desprenden de los iones. El resultado final es una partícula neutra acelerada a velocidades cercanas a la de la luz que seguirá una trayectoria lineal hasta alcanzar su objetivo.

Las NPB requieren elevadísima energía en MeV y potencias de haz de decenas de MW, lo que en la actualidad se traduce en aceleradores muy pesados y fuentes de energía de grandes dimensiones. Además, un NPB se ve muy afectado por su paso a través de la atmósfera. Se atenúa y difunde al atravesar gases densos o aerosoles en suspensión, lo que lo hace mucho más adecuado que un CPB para aplicaciones en el espacio contra objetivos aéreos o espaciales de alto vuelo. Ambos tipos de PBW se enfrentan a sus propios retos tecnológicos que pueden llegar a limitar su empleo.

Las CPB requerirán mayor potencia y precisión para propagarse por la atmósfera. La tecnología requerida para desarrollar una fuente de alimentación lo suficientemente potente para las CPB es muy compleja y de alto riesgo. Por su parte, las NPB requerirán un robusto sistema de control para apuntar y dirigir el haz hacia el objetivo, así como la capacidad para aplicar correcciones en caso necesario. Desde un punto de vista militar, una de las principales diferencias entre ambos tipos de PBW es que las CPB son endoatmosféricas, mientras que las NPB son exoatmosféricas.

El SSL Laser Weapon System (LaWS) norteamericano (foto US Navy)

Plasma

El plasma es el cuarto estado de agregación de la materia, tras el sólido, el líquido y el gaseoso. Es un estado fluido en el que una sustancia gaseosa ionizada se vuelve altamente conductora de la electricidad, con una carga eléctrica cercana a 0. El plasma se puede alcanzar calentando un gas o aplicando un fuerte campo electromagnético mediante un láser o microondas. El concepto genérico usado para el desarrollo de armas de plasma es el empleo de un sistema para generar una haz o rayo de plasma que impacte sobre un objetivo a temperaturas extremas.

Si bien esta tecnología se encuentra en un estado de desarrollo muy inicial, ya hay ejemplos de sistemas de armas que la emplean. Uno de los más representativos son los cañones de plasma.Estas armas lanzan plasma a altas velocidades que alcanzan su objetivo con partículas ionizadas a elevadas temperaturas en vez de con proyectiles convencionales. El MARAUDER (Magnetically Accelerated Ring to Achieve Ultra-high Directed-Energy and Radiation) fue un cañón de plasma desarrollado por el AFRL (Air Force Research Laboratory) en 1990. El proyectil de plasma alcanzaba velocidades de 10.000 km/seg., generando choques mecánicos y térmicos extremos, además de producir un pulso electromagnético (EMP) capaz de perturbar los sistemas electrónicos. En 2017, el Ministerio de Defensa ruso afirmaba estar desarrollando, dentro de su programa de modernización, armas de plasma. Sin embargo, por el momento, no existen pruebas de la existencia de armamento operativo en su arsenal.

Una tecnología que sí se encuentra en un estado de desarrollo considerable es el electrolaser, o Laser-Induced Plasma Channel (LIPC). Es un tipo de arma de electrochoque que utiliza láser para inducir y formar un canal de plasma eléctricamente conductor. Una fracción de segundo después de la creación de este canal, el LIPC envía una potente corriente eléctrica a través de él hasta alcanzar el objetivo. Es una especie de versión a gran escala de una pistola Taser que emplea el plasma inducido por láser como cable conductor. El LIPC emite un rayo que ioniza los gases atmosféricos para crear el canal de plasma. Por ello es necesaria la presencia de esos gases para su funcionamiento, lo que imposibilita su empleo en el vacío espacial. La corriente alterna enviada a través del canal de plasma puede llegar a alcanzar los 10⁹ Voltios en el objetivo.

En septiembre de 2018 arrancó el programa Joint Non-Lethal Weapons Development Program (JNLWD) del Pentágono para producir un arma de plasma láser no letal viable. Producto de este programa es el SCUPLS (Scalable Compact Ultra-Short Pulse Laser System), un sistema no letal que utiliza láser de pulso corto para enviar ondas sonoras que perturban y ahuyentan a objetivos humanos a 1 km. de distancia.

Con todo lo anterior, los LIPC pueden emplearse para neutralizar personal, dañar componentes electrónicos o destruir dispositivos eléctricos. Su empleo puede verse limitado con la presencia de tormentas eléctricas, así como por los potenciales daños colaterales causados sobre infraestructuras eléctricas. Las únicas defensas contra las LIPC son los campos electrostáticos, los aislantes eléctricos y las jaulas de Faraday. Las armas basadas en plasma, aunque en una etapa más experimental, presentan un potencial intrigante.

Demostración de láser a bordo de la fragata alemana FGS “Sachsen" (foto MBDA)

Sónicas

Las armas sónicas o ultrasónicas (USW) son sistemas que emplean el sonido para dañar o incapacitar a un adversario a través de su sistema auditivo. Pueden emplear haces concentrados de ultrasonido para alcanzar objetivos concretos, pudiendo llegar a incapacitar de manera temporal o permanente al adversario. Con un modo de funcionamiento de mayor rango, puede crear un campo de sonido que afecte a varios objetivos al mismo tiempo, generando un efecto de denegación de área.

El Long Range Acoustic Device (LRAD), o Dispositivo Acústico de Largo Alcance, es un sistema acústico que en un modo de trabajo bajo permite comunicar advertencias a largas distancias. Incrementando la potencia sirve como arma no letal de energía acústica dirigida. Se encuentran desde versiones portátiles hasta modelos más grandes instalados sobre plataformas vehiculares terrestres, aéreas o marítimas. Este tipo de sistemas genera una onda de choque de unos 140 dB y de hasta 3.500 Hz. La combinación de ambos parámetros es la clave de estos sistemas. Es importante matizar que los sonidos de 120 dB causan náuseas y molestias y que a partir de los 140 dB se produce dolor y que en concentraciones altas, pueden llegar a presentar daños permanentes en el sistema auditivo.

Si bien los USW son considerados sistemas no letales, en realidad, con la combinación correcta, podrían llegar a producir fallos críticos en el sistema nervioso del adversario. Cuerpos policiales de diferentes países utilizan este tipo de armas para la contención de masas y control de la migración ilegal. También ha sido empleado por fuerzas militares en diferentes conflictos armados y en la lucha contra la piratería. Los USW son capaces de atravesar vehículos, paredes y escombros, siendo ideales para operaciones militares en áreas urbanas.

Arma láser rusa “Peresvet” (foto Ministerio de Defensa de Rusia).

Pulso electromagnético

Las armas de pulso electromagnético EMP (Electro Magnetic Pulse) emplean la emisión masiva de energía electromagnética de alta intensidad sobre una zona objetivo para perturbar, dañar o incluso destruir sistemas electrónicos. Aunque pueda parecer un sistema no letal en una primera instancia, sus efectos devastadores sobre todo tipo de sistemas electrónicos, líneas eléctricas y sistemas de servicios esenciales puede llegar a provocar un gran número de bajas civiles y militares como efectos de segundo orden. La dependencia en los sistemas electrónicos derivada del alto grado de digitalización de la sociedades y fuerzas armadas occidentales genera una vulnerabilidad que podría llegar a ser explotada mediante un arma EMP.

Estados Unidos, Rusia y China trabajan en sus propios proyectos. El Pentágono cree que Irán y Corea del Norte también lo hacen. Genera pulsos electromagnéticos para desactivar temporalmente sistemas electrónicos en un área específica. Cuanto mayor sea la altura a la que se genere el EMP, mayor será el área a la que afecte y más potentes sus efectos. En este sentido, la bomba Arco Iris es un tipo de ataque EMP masivo generado mediante una detonación de un arma nuclear a gran altitud. La teoría indica que sería capaz de afectar a prácticamente un continente entero, con los consiguientes efectos catastróficos sobre todos los aspectos de las sociedades modernas.

Un Long Range Acoustic Device empleado por la policía de Pittsburgh en estados Unidos (fuente Flickr).

Principales potencias y el siguiente paso

Estados Unidos es pionera en la investigación de armas de energía dirigida. Ha invertido considerablemente en láseres de estado sólido y microondas de alta potencia. El programa láser de estado sólido ha alcanzado hitos significativos, demostrando la capacidad de realizar ataques precisos a largas distancias. Además, los cañones de microondas de alta frecuencia han demostrado ser prometedores en el ámbito de la guerra electrónica. Destacan los programas High Power Joint Electromagnetic Non-Kinetic Strike (HIJENKS) y el Counter-electronics High Power Microwave Missile Project (CHAMP). El CHAMP es básicamente un misil de crucero sin carga explosiva, que se puede lanzar desde el aire y que tiene un alcance de más de 1.000 km.

China ha emergido como un competidor destacado en este campo, principalmente en la investigación de láser de fibra óptica y armas basadas en plasma. Los láseres de fibra óptica ofrecen ventajas en términos de tamaño y flexibilidad, mientras que las armas de plasma presentan un enfoque novedoso y prometedor para la generación de haces de energía dirigida. China presentó en 2021 el High-Powered Microwave Weapons System. Además de para luchar contra enjambres de aeronaves no tripuladas, plantea la posibilidad de lanzar estos HPM al espacio. Rusia, conocida por su enfoque innovador en materia militar, también ha invertido en tecnologías de armas de energía dirigida. Aunque con menos detalles disponibles públicamente, se isabe ha estado trabajando en láser y armas de microondas, buscando mantenerse al día con las potencias occidentales en este ámbito.

La Unión Europea también está contribuyendo al desarrollo de armas de energía dirigida. Se han llevado a cabo investigaciones en láser de estado sólido y otras tecnologías, con el objetivo de fortalecer su capacidad de defensa. Destaca el proyecto Extreme Light Infrastructure (ELI). Este gigantesco láser situado en la ciudad rumana de Magurele, con una salida de más de 10 millones de vatios, puede ser considerado el más potente del mundo. Si bien los propósitos de este proyecto son puramente científicos, su carácter radicalmente disruptor abre la puerta a una potencial aplicación en el ámbito militar.

En el ámbito de la defensa contra misiles, estas armas ofrecen una respuesta rápida y precisa, desafiando las limitaciones de las interceptaciones convencionales, principalmente contra sistemas de armas hipersónicos. Del mismo modo, la capacidad de atacar objetivos en la atmósfera, en el espacio o en la superficie terrestre proporciona una flexibilidad sin igual en el diseño de estrategias militares. El avance constante en las armas de energía dirigida señala un cambio paradigmático en la naturaleza de la guerra.

Estas tecnologías ofrecen un potencial sin precedentes para redefinir las estrategias militares. Sin embargo, con este poder también surge la necesidad crítica de abordar cuestiones éticas, regulaciones internacionales y la posibilidad de una carrera armamentista que podría alterar el equilibrio de poder en el escenario mundial. (Juan Carlos Andrés)

Arma laser destruyendo aeronaves no tripuladas (foto Lockheed Martin)