کاربردهای لیزر در سلاح های اینده مزایا و معایب ( بخش اول )

کاربردهای لیزر در سلاح های اینده مزایا و معایب ( بخش اول ) توسعه و پیشرفت توانمندی های سلاح های لیزری :

سلاح های موثر و کارامد لیزری در حال حاضر در مرحله توسعه و ازمایش قرار دارند. سیستم thel که محصول همکاری مشترک نیرو زمینی امریکا و اسراییل می باشد توانایی انهدام موشکهای برد کم و متوسط – گلوله های توپ و خمپاره را دارد .همچنین قادر به نابودی انواع دیگری از موشکها در هنگام پرواز نیز می باشند . به عنوان مثال سیستم لیزر هواپایه abl نیرو هوایی امریکا نیز تعدادی از ازمایشهای خود را با موفقیت پشت سر گذاشته است .این لیزر که بر روی هواپیمای بویینگ -747 مستقر و نصب شده است در یک ازمایش توانست یک موشک بالستیک اسکاد را در هوا رهگیری و منهدم سازد .

اگاهی از توسعه کاربردهای عملی این سلاح ها و همچنین اگاهی از ویژگی های مختلف برنامه های سلاح های لیزری امری بسیار مهم و ضروری می باشد .در حال حاضر امریکا در حال توسعه و پیگیری سه نوع مختلف از سلاح های لیزری می باشد که عبارتند از:

1- لیزرهای شیمیایی

2- لیزرهای حالت جامد

3- لیزرهای الکترون ازاد

لیزرهای شیمیایی :

لیزرهای به کار رفته در سیتم thel و abl از نوع لیزرهای شیمیایی می باشند. اشعه و نور لیزرهای شیمیایی در یک سطح بالایی از انرژی ( در حد صدها کیلو یا مگاوات ) به صورت یک اشعه قرمز قوی از فعل وانفعالات شیمیایی مشتق می شود . این تشعشعات به صورت بیم جمع شده و از لیزر رها می گردد . در خانواده سلاح های لیزری لیزرهای شیمیایی نسبت به بقیه لیزرها بسیار پر قدرت می باشند . این لیزرها به مقدارنسبتا زیادی سوخت شیمیایی نیاز دارند تا گرمای کافی را برای تولید و هدایت بیم لیزر به بیرون فراهم کنند . در حال حاضر سلاح حای لیزر شیمیایی در حال توسعه و تکمیل بوده و تکنولوژی مربوط نیز در حال توسعه است . نسخه های موجود از این سلاح ها در حال حاضر بسیار بزرگ و حجیم می باشند واین مسئله هم بیشتر به خاطر توان بسیار بالای انهاست مانند سیستم abl . برای کاربردهای عملیات میدانی طراحی سیستم ها باید به اندازه کافی کوچک و مناسب ماموریت باشند. به عنوان مثال ورژنی قابل حمل و متحرکی از thel توسعه داده شده است که در حدود 25 درصد از حجم و اندازه اولیه انها کاسته شده است . در حال حاضر ( سال 2005) سیستم thel به صورت گسترده ای ازمایش گردیده و تکنولوژی مربوط به ان نیز کامل شده است و نمونه عملیاتی ان را می توان تا 18 ماه دیگر در میادین جنگ به کار گرفت . لیزرهای شیمیایی می توانند در یک یا گسترهای از چندین طول موج (برای abl در حدود 1.315 میکرومتر و برای thel 3.5-3.9 میکرومتر ) کار کنند.این طول موجهای بلند به لیزر این امکان را می دهد که بیم ان در شرایط نا مساعد جوی توان نفوذ کافی را در محیط داشته باشد . این طول موج بلند باعث می شود که نور انرژی از لیزر برای چشمها زیانی را نداشته باشد .


لیزرهای حالت جامد :

پیشرفتهای کافی و لازم برای لیزرهای حالت جامد نیز به وقوع پیوسته است . در این نوع لیزرها با عبور الکتریسیته از یک محیط کریستالی یا شیشه ای بیم لیزر تولید گردد . برخلاف لیزرهای شیمیایی مانند thel لیزرهای حالت جامد با یک طول موج کوتاه تری کار می کنند در نتیجه بیم این نوع لیزر به سختی در فضا نفوذ می کند همچنین طول موجی که در ان کار می کند برای چشمها زیان اور می باشد . این لیزرها نسبت به لیزرهای شیمیایی از قدرت کمتری برخوردارند ( در حال حاضر توان انها در حدود ده ها کیلو وات می باشد ) با توجه به پیشرفتهایی که در این نوع لیزرها صورت گرفته است انتظار می رود که در اینده ای نزدیک که برروی سکوهای جنگی کوچک ( هواپیماهای بدون سرنشین – خودروهای رزمی ) نیز نصب کردد . این لیزرها می توانند از منابع الکتریکی موجود در روی هواپیما – کشتی – خودروهای زمینی تغذیه گردند .

با وجود اینکه این لیزرها نسبت به لیزرهای شیمیایی از قدرت کمتری برخوردار هستند اما در اینده ای نزدیک و قابل پیش بینی می توانند گستره ی وسیعی از ماموریت هایی را که نیازمند توان کمتر و سکوهای کوچکتر می باشند به انجام برسانند . یک نکته قابل توجه در مورد لیزرهای حالت جامد این است که در صورتی که این لیزر بخواهد توانی در حد لیزرهای شیمیایی تولید کند در انصورت نسبت به لیزر شیمیایی که توان یکسانی دارد جثه بسیار بزرگتری خواهد داشت . در حال حاضر ارتش امریکا علاقه ای برای بهبود و افزایش قدرت لیزرهای حالت جامد ندارد . در حال حاضر سه شرکت فعال در زمینه تولید و توسعه این لیزرها فعلا به توان 25 کیلو وات در محیط ازمایشگاهی رسیده اند . این مقدار از 100 کیلو واتی که اداره تکنولوژی لیزرهای توان بالا برای انجام یک ماموریت به صورت موثر تعیین کرده است بسیار دور می باشد . ولی رسیدن به این مقدار از انرژی بوسیله این لیزرها چندان دور از انتظار نیست و قطعا در اینده ای نزدیک قابل دستیابی است . با پیشرفت های خوب به نظر می رسد که مسئله وزن به قوت خود همچنان باقی است .براورد شده است که با رسیدن به توان مورد نظر در این لیزرها داشتن وزنی در حدود 11000 پوند بالاتر از ان باشد که بتوان بوسیله ان ماموریت های تعریف شده را برای این لیزرها به سرانجام رساند . مطلوب ترین وزن برای این لیزرها حدود 4000 پوند می باشد.


لیزرهای الکترون ازاد :

نیرو دریایی امریکا به استفاده از لیزرهای الکترون ازاد بسیار علاقه مند می باشد . این نوع از لیزرها با استفاده از الکتریسیته بیم لیزر را در طول موج های مختلف که قابل تغییر و هماهنگ با شرایط جوی دریا می باشد را تولید می کند .توسعه دهندگان سلاح های نیرو دریایی معتقدند که این لیزرها برای انجام ماموریتهای مختلف دریایی از لیزرهای حالت جامد (دارای طول موج ثابت ) بهتر و مناسبتر می باشد .پیشرفت های لازم برای افزایش توان این لیزرها صورت گرفته است ( در حال حاضر در حدود 10 کیلو وات ) . لیزرهای الکترون ازاد به نسبت لیزرهای حالت جامد روشهای بهتر و جذابتری را برای افزایش سطح توان بوسیله الکتریسیته مطرح می نمایند . با این وجود چالشهای ویژه ای برای توسعه این لیزرها در دریا وجود دارد .به عنوان مثال اندازه بزرگ این لیزرها سبب می شود که فقط در کشتی های بزرگ بتوان از ان استفاده کرد . همجنین بروز کردن کشتی های موجود برای نصب این لیزرها در ان فعلا بسیار سخت به نظر می رسد .


کیفیت بیم لیزر :

تلاشهای علمی صورت گرفته باعث شده است که چیشرفت های قابل توجهی در کیفیت بیم لیزرها در سطوح بالای توان بوجود اید . کیفیت بیم لیزرها بدین صورت تعریف می شود : مقدار بسته بودن و جمع شدن بیم لیزر و قدرت تمرکز ان بر روی یک نقطه کوچک از هدفی که دور از لیزر قرار دارد .


پیشرفت در ادغام و یک پارچه سازی سیستم های لیزری با سایر سیستم ها :

توسعه دهندگان سلاح های لیزری در حال پیشرفت و توسعه دادن طرح ها و ادغام سلاح های لیزری با سایر سیستم های جدید هوایی – دریایی – زمینی می باشند .

سیستم های لیزر شیمیایی نیز پیشرفت های خوبی داشته اند . در حال حاضر بر روی سیستم thel اقداماتی صورت گرفته است که تا بتوان از ان بطور موثر تری در میادین جنگ برای نابودی و از بین بردن راکتها – گلوله های توپ- خمپاره استفاده کرد . لیزرهای حالت جامد نیز در حال پیشرفت و توسعه می باشند و پیشرفت های خوبی در این زمینه در حال شکل گیری است . این لیزرها از لحاظ تکنولوژی در حدود 5-4 سال از لیزرهای شیمیایی عقب تر می باشند .

سیستم تغذیه الکتریکی این لیزرها بسیار بزرگ می باشند و توسعه دهندگان این لیزرها بیشترین تلاش خود را بر روی سیستم تغذیه این لیزرها متمرکز کرده اند . به عنوان مثال با پیشرفت سیستم های تغذیه مربوط به این لیزرها می توان انها را بر روی خودروهای رزمی زمینی نیز نصب کرد . نمونه دیگر از ادغام سلاح های لیزری با سایر سیستم های نصب یک لیزر حالت جامد در داخل حفره فن هواپیمای f-35 می باشد که از شفت فن هواپیما برای تولید توان در حد مگاوات استفاده گردد . سلاح های لیزری در حال حاضر در انواع مختلف سکوهای نظامی مانند هواپیماهای بدون سرنشین – بمب افکن – هواپیمای c-130 وخودروهای جنگی زمینی توسعه داده شده اند .


توسعه مبانی و مفاهیم قابل استفاده برای سلاح های لیزری :

با وجود پیشرفتهای چشمگیری که در حوزه سلاح های لیزری صورت گرفته است ولی هنوز جامعه نظامی از پتانسیل های نظامی موجود در این سیستم ها بی خبر می باشند. با وجود برگزاری همایش و کنفرانس های بسیار با حضور افسران نظامی ( در امریکا ) در خصوص کاربردهای نظامی سلاح های لیزری اگاهی از پیشرفت های صورت گرفته در این زمینه فقط مختص انجمن های علمی و فنی می باشد .علاوه بر اینها متفکرین پیشرو و نویسندگان کمیته های نظامی به ندرت به قابلیت های عملیاتی و نظامی سلاح های لیزری می پردازند . با وجود تلاش های جدید صورت گرفته برای شناساندن هر چه بیشتر این سلاح ها هنوز جامعه نظامی از ارزش واقعی این سلاح ها اگاه نیست . خصوصیت های کاربردی سلاح های لیزری و پتانسیل بالای این سلاح ها در انجام ماموریت گوناگون برای پی بردن به ارزشهای سلاح لیزری و ویژگی های این سلاح ها در میادین جنگ اینده اگاهی از توانایی منحصر به فرد و محدودیت ها و ضعف های انها بسیار مهم می باشد . به طور کلی سلاح های لیزری فرصتهای مناسبی همچون سرعت بسیار بالا در حد سرعت نور – دقت عمل در درگیری با اهداف – انعطاف پذیری و قابلیت تحرک بالا (به واسطه سبک بودن ) را در اختیار سربازان و استفاده کنندگان این سلاح ها قرار می دهد. همچنین این سلاح ها به ماندند تمام سیستم های فیزیکی دیگر ایده ال نبوده و دارای ضعف ها و محدودیت های زیر می باشد :

1- تاثیر گذاشتن شرایط اب و هوایی بر کارکرد انها

2- وابستگی به دید مستقیم

3- داشتن ترازنسبتا پایین انرژی و توان

4- نگرانی هایی در مورد ایمنی این سلاح ها


مزیت و توانایی سلاح های لیزری :

مزایا و ویژگی های جالب زیر سلاح های لیزری را برای استفاده در عملیات های نظامی کارامد و موثر می سازد :

1- دارا بودن سرعت بسیار بالا در حد سرعت نور : سلاح های لیزری با سرعتی در حد سرعت نور با اهداف خود درگیر می شوند و دیگر همانند سلاح های رایج نیازی به زمان برای رسیدن گلوله یا پرتابه به اهداف ندارند . همین سرعت بسیار بالای درگیری باعث می شود که این سلاح ها گزینه مناسبی برای درگیری بسیار نزدیک با هدف های مانوری ( همانند موشک های زمین به هوا – هوا به هوا – هواپیمای بدون سرنشین و انواع موشکهای کروز ) و هدفهای بالستیکی با سرعت فوق العاده زیاد (مانند گلوله های توپ – خمپاره – راکتها ) باشند و هیچ نیازی به محاسبه ی زمان پرواز در خط سیر ندارد . با این وجود این سلاح ها نیز به مقداری زمان جهت کشف و یابش هدف و تعقیب ان نیاز دارد تا با تثبیت هدف انرژی کافی را برای نابودی و منهدم کردن هدف را از خود انتشار دهد .

2- توان درگیری با اهداف چند گانه و هدف گیری مجدد بسیار سریع : از انجا که سلاح های لیزری قسمتهای مکانیکی کمی دارند و مدتم در حال تغذیه شدن یا شارژ و پر شدن بوسیله مخازن شیمیایی یا الکتریکی خود می باشند لذا می توانند با سرعت زیادی ( بدون نیاز به زمانی برای لود مجدد گلوله ها یا موشک و ... ) با چندین هدف درگیر شوند . محدودیتهای انها در این زمینه فقط در قابلیت فراهم کردن سوخت یا توان الکتریکی مورد نیازشان و نیز مقداری تلفات گرمایی سیستم می باشد . تغییر هدف در این سلاح ها فقط شامل نشانه گیری مجدد ومتمرکز شدن بر روی ان می باشد . به خاطر همین قابلیتها سلاح های مذکور گزینه بسیار مناسبی برای درگیری با هدفهای چند گانه همانند اتش توپخانه و راکتها می باشند

3- توان انجام عملیات برای مدت طولانی بدون نیاز به سوخت گیری (لود کردن مجدد مهمات ) : از انجایی که لیزرها فقط سوخت شیمیایی و یا الکتریکی مصرف می کنند لذا محدودیت اتش انها به مقدار سوخت شیمیایی موجود در دسترس برای لیزرهای حالت جامد و الکترون دارد . لیزرهای شیمیایی می توانند به صورت مداوم و با قدرت یکسان تا خالی شدن مخزن به کار ادامه دهند . ( به عنوان مثال برای سیستم helrame 10تا 20 هدف ) سوخت گیری مجدد لیزرها نیز نیازمند عوض کردن مخزن خالی با یک مخزن پر می باشد که این عمل فرایند بسیار ساده ای بوده و فقط چند دقیقه زمان می برد. در لیزرهای حالت جامد تعداد شلیکهای ان در یک زمان خاص به توانایی لیزر در عدم پذیرش گرمایی و گنجایش باتری ان محدود می گردد .این محدودیتها و ضعفها به نام محدودیت چرخه کار خوانده می شود و بدین معنی است که : یک لیزر میتواند به شلیک خود ادامه دهد فقط تا قبل از خاموش شدن لیزر برای شارژ مجدد و یا رفع گرمای تولید شده در حین انجام عملیات . به عنوان مثال در بعضی از سکوها همانند هواپیماها و یا خودروهای جنگی زمینی چرخه کار لیزر تقریبا درگیری با 10 تا 20 هدف می باشد و پس از ان لیزر باید خنک شده و مجددا شارژ گردد و پس از طی یک زمان معین در حدود 10 تا 20 دقیقه لیزر مجددا اماده درگیری و هدایت انرژی می گردد .برای سکوهای دیگری همچون کشتی بزرگ نیروی دریایی چون منابع الکتریکی و وسایل خنک کننده براحتی در دسترس می باشند لذا با یک طراحی خوب برای لیزرهای حالت جامد می توان از انها بدون محدودیت خاصی از این لحاظ به طور مداوم استفاده کرد . به غیر از زمان لازم برای خنک شدن عامل محدود کننده دیگر برای تولید و هدایت انرژی بوسیله لیزرهای حالت جامد مقدار سوخت و منابع الکتریکی در دسترس می باشد . هواپیماها – کشتی ها و وسایل جنگی زمینی می توانند در حین انجام ماموریت خود سوخت گیری نمایند . در حالت کلی میزان دسترسی به سوخت برای سلاح های لیزری یک عامل محدود کننده نمی باشد .

پایین بوده هزینه نهایی هر شلیک :

در سیستم های رایج کنونی هزینه نهایی هرپرتاب و شلیک با ارزش مهمات و تجهیزات شلیک شده به سمت هدف سنجیده می شود . در سیستم های موشکی سخت افزارهای گران بهای زیادی مورد استفاده قرار می گیرند ( مانند راکت – موتور – سیستم هدایت – جستجوگرها – بدنه و ... ) که با شلیک موشک به سوی هدف تمامی این تجهیزات گرانقدر از بین می روند . در حالی که در سلاح های لیزری فقط انرژی است که به سوی هدف روانه می گردد و هزینه نهایی هر شلیک فقط مربوط به هزینه سوخت شیمیایی یا هر سوخت دیگری است که با استفاده از توان الکتریکی مورد نیاز برای لیزرهای مختلف تولید می شود . ارزش تمامی این سوختها و فعل وانفعالات مربوطه در مقایسه با سیستم های موشکی بسیار پایین می باشد . هزینه به کارگیری توسعه و تعمیرات و نگهداری سلاح های لیزری حتی از مهماتی که در سیستم های رایج به کار برده می شود نیز پایینتر است . این سلاح ها چه یک شلیک را انجام دهند و چه هزاران شلیک هزینه نهایی انها نسبتا ثابت است . در سلاح های لیزری هزینه نهایی برای هر شلیک به کم کردن مشکلات موجود کمک میکند و می تواند یک امتیاز مهمی در مقایسه با سیستم های پیشرفته ولی بسیار گران قیمت موشکی باشد .

نیاز کم به پشتیبانی لجستیکی :

برخلاف توپخانه که باید مهمات ان باید همیشه فراهم باشد و یا موشکها که با شلیک هر کدام باید یکی دیگر جایگزین گردد سلاح های لیزری فقط به سوخت شیمیایی اضافی یا سوختی که برای تولید توان الکتریکی از ان استفاده می شد نیازمند است . برای مثال برای لیزرهای حالت جامد پشتیبانی های مربوط به حمل و نقل ذخیره سازی و لود کردن مجدد مهمات کاملا بی معنی می باشد همین عوامل باعث می شود که این سلاح ها نیازمند پشتیبانی لجستیکی کمی باشند . سوخت لیزرهای شیمیایی را میتوان بوسیله مخازن سوخت کارخانه ای که قابل حمل توسط وسیله نقلیه استاندارد می باشد فراهم کرد.

دقت استثنایی وانطباق پذیری :

سلاح های لیزری با استفاده از یک بیم با انرژی پایین اهداف خود را کسب و تعقیب نمایند . این بیم می تواند بر روی هر نقطه ای از هدف متمرکز گردد قبل از اینکه بیم اصلی با انرژی بالا برای نابود کردن ان ارسال گردد . می توان مقدار انرژی تابیده شده به هدف با توجه به مقدار اسیبی که در نظر داریم به ان وارد گردد را تنظیم نمود . بنابراین مقدار انرژی تابانده شده قابلیت تنظیم را دارد . حتی زمان تاباندن بین اصلی به هدف را نیز می توان به طور دلخواه تنظیم کرد تا مقدار خسارت مورد نظر به هدف وارد شود . ترکیب دقت فوق العاده و توان قابل تنظیم یک توانایی عالی در درگیریها به سلاح های لیزری می بخشد . وجود همین خصوصیات باعث می شود تا بتوان از این سلاح ها در نابودی کامل یا اسیب رسانی جزئی به هدف در کاربردهای کشنده و یا کشنده استفاده نمود .

انعطاف پذیری :

برخلاف سیستم های توپخانه ای و موشکی که اغلب هر کدام برای ماموریت خاصی طراحی می شوند یک سیستم لیزری می تواند به تنهایی جوابگوی ماموریت مورد نیاز متفاوت باشد .