أنظمة أسلحة الليزر بعيدة كل البعد عن كونها مفهومًا جديدًا ، ولكن لا تزال هناك بعض المشكلات المهمة في تطورها اليومي.
وفقًا لديفيد جيمس من جامعة كرانفيلد (المملكة المتحدة) ، تنقسم هذه الأنظمة إلى فئتين عريضتين. الأول يتضمن أسلحة مصممة للاشتباك مع المناظير وأجهزة استشعار بصرية أخرى ، بينما يركز الثاني على مكافحة الصواريخ والطائرات بدون طيار. تجذب الأنظمة من الفئة الثانية اهتمامًا متزايدًا من العسكريين ، حيث تصبح أسلحة الليزر أكثر فاعلية وتقلص مصادر الطاقة في الحجم. لاحظ جيمس:
"تتمتع هذه الأنظمة بعدد من المزايا. إنها توفر ذخيرة لا نهائية تقريبًا … إذا كان مصدر الطاقة يعمل ، فسيستمر نظام الليزر في العمل. إنها سهلة الاستخدام نسبيًا ، مما يعني أن عملية تدريب الموظفين ليست معقدة للغاية ".
من البحر إلى الأرض
كما أشار جيمس ، في العقود الماضية ، تم إنجاز قدر كبير من العمل في هذا المجال ، لا سيما في القطاع البحري ، حيث يدرس عدد من البرامج جدوى استخدام الليزر لمكافحة التهديدات مثل الطائرات بدون طيار البحرية أو القوارب الصغيرة.
كانت الأنظمة القائمة على السفن هي الأولى التي ظهرت ، نظرًا لسهولة الوصول إلى مصدر طاقة عالي الطاقة ، في حين أن زيادة فعالية أسلحة الليزر تجعلها في متناول القوات البرية بشكل متزايد. يتضح هذا بوضوح من خلال مشروع الجيش الأمريكي لإنشاء نموذج أولي ونشر أول نظام ليزر قتالي. سيتم تركيب أنظمة بقدرة 50 كيلوواط على أربع مركبات مصفحة من طراز Stryker في عام 2022 من أجل دعم مهام الدفاع الجوي قصير المدى المتحرك ، المعين M-SHORAD (مناورة - دفاع جوي قصير المدى) لحماية الألوية القتالية من الطائرات بدون طيار والصواريخ غير الموجهة ونيران المدفعية والهاون وطائرات الهليكوبتر.
قال نيل ثورغود ، مدير مكتب الجيش الأمريكي للأسلحة فوق الصوتية ، والطاقة الموجهة والأسلحة الفضائية ، أثناء منح العقد: "حان الوقت الآن لإحضار أسلحة الطاقة الموجهة إلى ساحة المعركة". - يقر الجيش بالحاجة إلى ليزر طاقة موجه ، وهو ما نصت عليه خطة تحديث الجيش. لم يعد هذا نشاطًا بحثيًا أو توضيحيًا. هذه قدرة قتالية استراتيجية ونحن نسير على الطريق الصحيح الذي سيجعلها في متناول الجنود ".
كما لاحظ جيمس ، يمكن أن تساعد هذه التطورات في سد الفجوة في القدرات القتالية المحتملة ، خاصة فيما يتعلق بالطائرات بدون طيار. عندما يظهر عدد كبير من الطائرات بدون طيار في ساحة المعركة ، يجب أن تكون القوات البرية قادرة على التعامل مع التهديد. حاليًا ، يتم حل هذه المهمة عن طريق إطلاق النار من أسلحة صغيرة ومدافع رشاشة من مسافة قريبة جدًا ، على الرغم من أنه من الواضح أنه من الصعب جدًا إطلاق نيران موجهة هنا. البديل الحركي سيكون صواريخ أرض جو. ومع ذلك ، على عكس الصواريخ ، فإن تصنيع وتشغيل الطائرات بدون طيار أرخص بكثير.
"الإيجابيات الاقتصادية هي أنه ليس من المربح لك استخدام الصواريخ ضد سرب من الطائرات بدون طيار ، لأن الصواريخ ستنفد بسرعة كبيرة. عليك الاحتفاظ بترسانتك الصاروخية لأهداف أكثر أهمية مثل الطائرات أو المروحيات ".
ميزة أخرى لليزر هي سرعتها.
"نظرًا لأن" الذخيرة "تتحرك بسرعة الضوء ، في الواقع ، إذا قمت بوضع شعاع للحظة على الهدف ، فإنك تصطدم بالطائرة بدون طيار … حتى لو تجاوزت خط رؤيتك بسرعة رهيبة ، فأنت ببساطة صوب الليزر على منصة العدو - والهدف لك ".
بغض النظر عن التهديد
يوافق كريج روبن ، رئيس مكتب مشروع الطاقة الموجهة بالجيش الأمريكي ، على ذلك ، مضيفًا أن أنظمة أسلحة الليزر غير حساسة أيضًا للتهديدات.
"معظم المواد لا تحمل درجات حرارة عالية ، إذا ركزت الليزر على لغم أو طائرة بدون طيار ، فإن تأثيرك سيكون قاتلاً."
كل هذا ، بالطبع ، يوفر مزايا من وجهة نظر مالية ، ولكن في نفس الوقت ، يمكن لأنظمة الليزر أن تقلل من كمية المواد والإمدادات التقنية للجيش.
بالنسبة للوسائل الحركية ، عليك أن تصنع الصواريخ ، عليك أن تحافظ على الصواريخ ، عليك أن تشطبها. من الواضح أن هذا لا ينطبق على أنظمة الأسلحة المزودة بالطاقة ، أي أنها تقلل بشكل كبير من العبء اللوجستي.
مكتب روبن هو جزء من مكتب القدرات السريعة والتقنيات الحرجة بالجيش (RCCTO). تحت قيادة ثورغود ، تعمل المنظمة على دمج التقنيات الجديدة في التطورات التجريبية التي قد تصل إلى الجنود. الطاقة الموجهة هي المحور الرئيسي لهذا النشاط.
في العمل على ليزر M-SHORAD ، تم استخدام التطورات الخاصة بمشروع MHHEL السابق (ليزر متعدد المهام عالي الطاقة) ، والذي نص أيضًا على تركيب ليزر بقدرة 50 كيلو وات على آلة Stryker وإنتاج نموذج أولي واحد في عام 2021. ومع ذلك ، قررت RCCTO توسيع نطاق المشروع ، لذلك من المخطط حاليًا نشر أربعة أجهزة ليزر. تتنافس شركة Raytheon و Northrop Grumman جنبًا إلى جنب مع المقاول الرئيسي Kord Technologies و Northrop Grumman في هذا المشروع مع نماذج M-SHORAD الأولية الخاصة بهم.
تشارك RCCTO في مشاريع الطاقة الموجهة الأخرى. ينصب التركيز الرئيسي على الحماية من النيران غير المباشرة ، والتي سيتم توفيرها بواسطة نظام الأسلحة المثبت على مركبة Stryker. يُعرف هذا المشروع بقدرة الحماية غير المباشرة للحماية من الحرائق - ليزر عالي الطاقة ، وهو عبارة عن تطوير إضافي لبرنامج عرض المركبات التكتيكية بالليزر عالي الطاقة للانتقال من نظام 100 كيلو وات إلى ليزر 300 كيلو وات وتسليمه إلى القوات بحلول عام 2024.
قام الجيش في السابق بتثبيت ليزر بقوة 10 كيلووات على آلة Stryker كجزء من مشروع MEHEL (ليزر تجريبي متنقل عالي الطاقة) ، والذي شكل أساس العمل في M-SHORAD.
استند قرار زيادة قوة الأسلحة إلى عملية التطوير الناجحة. كما أوضح روبن ، "من حيث النضج التكنولوجي ، ساعد الاستثمار الصناعي في تسريع العملية برمتها وتحقيق نتائج جيدة."
الألياف البصرية
قال سكوت شنورنبيرج من شركة Kord Technologies إن هناك تحولًا من ليزر الحالة الصلبة إلى أجهزة الألياف المدمجة طيفيًا ، "والتي تعد أكثر كفاءة بشكل كبير ولها حجم أصغر." وأضاف أن التطورات الواضحة في البطاريات عالية السعة وأنظمة توليد الطاقة والإدارة الحرارية تلعب دورًا كبيرًا ، مما يسمح بتثبيت أنظمة الليزر القوية جدًا على المركبات القتالية الصغيرة نسبيًا.
تركز كورد حاليًا على تطوير التكنولوجيا في مرحلة البحث والتطوير واستخدامها في تطوير النماذج الأولية ومنتجات الإنتاج اللاحقة. وأشار شنورينبيرج أيضا إلى المزايا اللوجستية لليزر ، مشيرا إلى أنها "مجهزة أيضا بأجهزة استشعار قوية لتوفير قدرات إضافية لجمع المعلومات والاستهداف في ساحة المعركة". وهو يعتقد أنه بعد نشر الأنظمة الخاصة بمشروع M-SHORAD والبرامج الأخرى ، يجب أن يتوسع نطاق الليزر في السنوات القادمة.
"ترى الليزر يتطور بسرعة ، ويتوسع في منصات أخرى ويوسع نطاق المهام التي يمكن أن يؤديها ، مثل التخلص من الذخائر المتفجرة ، والتدابير المضادة ضد أصول الاستطلاع ، والاستهداف الدقيق ، والطاقة المشعة المركزة ، ونقل البيانات عالي السرعة.إن توسيع نطاق الأهداف المحتملة سيسهم بلا شك في زيادة نطاق الأنظمة الأساسية التي سيتم تركيب أنظمة الليزر عليها ".
كما أشار إيفان هانت ، رئيس الليزر عالي الطاقة في شركة Raytheon ، إلى إمكانية تتبع الهدف باستخدام أنظمة الليزر.
"بضغطة زر بعد تحديد طائرة بدون طيار كتهديد ، يمكنك إسقاطها على الفور ، وستكون عملية قصيرة المدى حيث تبدأ الطائرة بدون طيار في السقوط في نفس الوقت الذي يتم فيه الضغط على الزر. هذه طريقة ثورية لضرب الأهداف مقارنة بالذخيرة التقليدية ، والتي قد تخطئ وتطير إلى أشلاء في اتجاهات مختلفة ".
"نحن نتحدث عن نوع جديد من التكنولوجيا يسمح بشكل مستقل باكتشاف الأهداف وتعقبها وتحديدها والاشتباك معها بطريقة يمكن استخدامها حتى بالقرب نسبيًا من المناطق الصناعية أو السكنية دون التسبب في دمار كبير."
اسقاط الطائرات بدون طيار
إلى جانب المشاركة في مشروع M-SHORAD ، تولي Raytheon اهتمامًا خاصًا لتطوير أسلحة الليزر لمكافحة الطائرات الصغيرة بدون طيار ، ولا سيما في مفهومها لـ "عربات الكثبان الرملية الليزرية" - وهي ليزر قوي مع رؤية متعددة الأطياف. نظام من تصميمه الخاص ، مثبت على مركبة لجميع التضاريس Polaris MRZR.
يتم تصنيع النظام للقوات الجوية الأمريكية ، ومن المقرر تسليم ثلاث منصات في عام 2020. في نهاية العام نفسه ، سيتم نشر هذه الوحدات المتنقلة الثلاث في الخارج للتقييم التشغيلي.
قامت شركة Raytheon بإسقاط أكثر من 100 طائرة بدون طيار من عربتها خلال العديد من العروض الجوية والعسكرية. يمكن للقوات الجوية استخدام النظام في عدد من المهام ، على سبيل المثال ، يمكن إيقاف السيارة في نهاية المدرج للتشويش أو تدمير الطائرات بدون طيار غير المرغوب فيها التي تدخل المجال الجوي. لاحظ هانت:
"لقد أثبت الليزر حقًا أنه أكثر الوسائل دقة وفعالية في الضرب المباشر للطائرات بدون طيار. يتيح لك "المزيج السحري" للخصائص تعطيل العديد من الطائرات بدون طيار بصمت وسرية في وقت واحد بطريقة دقيقة للغاية وغير مكلفة ، لذا فهي ليست مدمرة مثل الأسلحة الحركية."
قبل دخول أسلحة الليزر إلى الخدمة بكميات كبيرة ، من الضروري حل عدد من المهام العاجلة. وأشار روبن إلى أن الليزر نفسه هو أحد العناصر الثلاثة المهمة لتركيب السلاح ، جنبًا إلى جنب مع وحدة التحكم في الحزمة التي توجه الحزمة بدقة إلى التهديد ويصاحبها ، ونظام فرعي لتوليد الطاقة وإدارتها. يجب أن يكون النظام الفرعي الأخير مضغوطًا بدرجة كافية للتركيب في المركبات ، على الرغم من أنه في هذه الحالة ، يمكن الاستفادة من التطورات من قطاع السيارات ، ولا سيما تطوير أنظمة البطاريات ، مما ساهم في التطور السريع للسيارات الكهربائية. "أنت تريد قيادة سيارتك الكهربائية بنفس السرعة لفترة زمنية طويلة ، وهو ما يشبه إلى حد بعيد الطريقة التي تريد أن يعمل بها الليزر" ، تابع هانت. "متطلبات هذه التكنولوجيا والليزر متشابهة ومتداخلة هنا."
وفقًا لجيمس ، فإن تقليل حجم أنظمة الإمداد بالطاقة هو العامل المحدد. ويتوقع أن يواجه الجيش الأمريكي وشركاؤه تحديات وضع مثل هذه المعدات في Stryker. بالإضافة إلى ذلك ، أشار إلى أنه ليست كل الأهداف في نظام M-SHORAD متشابهة وهناك أسئلة حول مستوى الضرر المطلوب لأنواع مختلفة من المنصات.
"إذا كانت هذه مجرد طائرات بدون طيار تقوم بمطاردتها ، فإنها تضيق نطاق الأهداف بهذا المعنى ، وتقلل من نطاق المواد التي تصنع منها. إذا كانت طائرة بدون طيار كبيرة جدًا ، فقد يكون من المفيد استخدام صاروخ أرض-جو ".
من ناحية أخرى ، وفقًا لجيمس ، يعد النطاق هو العامل الأكثر أهمية الذي يجب مراعاته: فكلما زادت المسافة التي تريد إلحاق الضرر بها ، زادت الحاجة إلى مزيد من الطاقة. لقد لاحظ أن الغلاف الجوي مليء بالعديد من الجسيمات التي تبدد الضوء ، أي أنه لن يكون هناك انتقال للضوء بنسبة مائة بالمائة. على مسافة كيلومتر واحد ، يمكن أن يكون الغلاف الجوي منفذاً بنسبة 85٪ ، أي أن 15٪ من الضوء لن يصل إلى الهدف. على مسافة تزيد عن 5 كم ، يمكن أن تصل الخسائر إلى 50٪ ، "أي أن نصف الفوتونات تضيع ببساطة ، ويفقد شعاع الليزر قوته ولا يصل إلى الهدف".
تعلم القتال
قال كريس فراي ، مدير الدفاع الجوي القريب في شركة نورثروب جرومان ، "التحدي الرئيسي للمستخدمين العسكريين هو التدريب على التعامل مع مجموعة موسعة من الأهداف" ، على الرغم من أنه أشار إلى أنهم يبتعدون عن مظاهرات التكنولوجيا التجريبية وينتقلون إلى الاستغلال الحقيقي. بواسطة جندي. "سيسمح بتبني التكنولوجيا وتكييفها وتحسينها". بالإضافة إلى مشروع M-SHORAD ، عملت شركة Northrop Grumman مع الجيش الأمريكي في عدد من برامج الطاقة الموجهة الأخرى ، وكذلك مع مكتب البحث والتطوير التابع للبحرية ، و DARPA ، ومختبر القوات الجوية وعملاء آخرين.
وأضاف فراي: "ينصب التركيز على بناء أنظمة أساسية معقدة". "لا يتعلق الأمر فقط بالليزر ، ولكن النظام بأكمله: الرادار ونظام القيادة والتحكم والشبكة والمنصة والتوليد والتحكم في الطاقة. من المهم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة لجميع هذه المكونات وكيفية عملها معًا لتحقيق أقصى قدر من إمكانات النظام ".
قالت شركة نورثروب غرومان إنه على الرغم من انخفاض وزن الأنظمة وحجمها واستهلاكها للطاقة بشكل كبير خلال العقد الماضي ، إلا أنهم يتوقعون تسريع هذه العملية في السنوات القادمة. كما زادت بشكل كبير قدرة أنظمة الليزر على تتبع التهديدات و "إبقاء الفوتونات على الهدف طالما كان ذلك ضروريًا لتوفير التأثير المطلوب".
خلق
قال شنورينبيرج إن التحدي الأكبر في الوقت الحالي هو قيود الإنتاج. نظرًا للعدد المحدود من أنظمة الليزر التي تم تطويرها حتى الآن ، فإن قاعدة الإنتاج غير مطورة ، أي أن المكونات الأكثر أهمية لا تزال بحاجة إلى وضع اللمسات الأخيرة لسيناريوهات الإنتاج بكميات كبيرة.
وأضاف أن "الحكومة الأمريكية تستثمر في مرافق التصنيع لمعالجة هذه المشكلة". "في النهاية ، ستوفر الصناعة في النهاية الآليات التنفيذية لتطوير هذه القاعدة."
هذا هو مفتاح تحديد أهداف الجيش الأمريكي لبرنامج M-SHORAD. وأشار إعلان العقد إلى أن اختيار نورثروب جرومان ورايثيون "سيعزز المنافسة ويحفز الأساس الصناعي لأنظمة الطاقة الموجهة".
يأمل جيمس أن يتطور الليزر كسلاح حرب بطريقته الخاصة في السنوات القادمة. على الرغم من أنه يشك في أن الليزر سيعمل كنظم منفصلة تمامًا ، إلا أنه يعتقد أنها ستصبح بالتأكيد إضافة مهمة للأسلحة الأخرى. من غير المحتمل أن تتكون أنظمة الدفاع الجوي ، على سبيل المثال ، من أشعة الليزر وحدها ، لكنها ستصبح جزءًا من نظام أوسع يشمل الصواريخ. بالإضافة إلى ذلك ، لمحاربة الأهداف على مسافات قصيرة جدًا ، سيرغب الجيش على الأرجح في ترك جندي منفصل.
"ربما سيكون الليزر إلى الأبد جزءًا من النظام الأساسي."
قال روبن: "لجعل الليزر فعالًا حقًا وأكثر إفادة للجيش الأمريكي ، يجب أن تنخفض تكلفته". ومع ذلك ، فإن أي تقنية ناشئة من سوق متخصصة ستلعب دورًا أكثر بروزًا بمرور الوقت.
"مع تزايد عدد النماذج الأولية والاختبارات التوضيحية - ليس فقط في الجيش ، ولكن أيضًا في أنواع أخرى من القوات المسلحة - سنشهد قريبًا توسعًا في هذا السوق وانخفاض تكلفة أنظمة أسلحة الليزر."
