أسلحة الليزر دائما مثيرة للجدل. يعتبره البعض سلاح المستقبل ، بينما ينفي البعض الآخر بشكل قاطع احتمال ظهور عينات فعالة من هذه الأسلحة في المستقبل القريب. فكر الناس في أسلحة الليزر حتى قبل ظهورها الفعلي ، دعونا نتذكر العمل الكلاسيكي "The Hyperboloid of Engineer Garin" للمخرج Alexei Tolstoy (بالطبع ، لا يشير العمل بالضبط إلى ليزر ، بل إلى سلاح قريب منه في العمل والعواقب من استخدامه).
أثار إنشاء ليزر حقيقي في الخمسينيات والستينيات من القرن العشرين موضوع أسلحة الليزر مرة أخرى. على مر العقود ، أصبح سمة لا غنى عنها لأفلام الخيال العلمي. كانت النجاحات الحقيقية أكثر تواضعا. نعم ، احتلت أشعة الليزر مكانة مهمة في أنظمة الاستطلاع وتحديد الهدف ، وهي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة ، ولكن لاستخدامها كوسيلة للتدمير ، كانت قوتها لا تزال غير كافية ، وخصائص وزنها وحجمها غير مقبولة. كيف تطورت تقنيات الليزر ، وإلى أي مدى هي جاهزة للتطبيقات العسكرية في الوقت الحاضر؟
تم إنشاء أول ليزر تشغيلي في عام 1960. كان ليزر الحالة الصلبة النبضي يعتمد على الياقوت الاصطناعي. في وقت الخلق ، كانت هذه هي أعلى التقنيات. في الوقت الحاضر ، يمكن تجميع مثل هذا الليزر في المنزل ، بينما يمكن أن تصل طاقة النبض إلى 100 ج.
يعتبر ليزر النيتروجين أبسط في التنفيذ ؛ المنتجات التجارية المعقدة ليست مطلوبة لتنفيذه ؛ بل يمكن أن تعمل على النيتروجين الموجود في الغلاف الجوي. بأذرع مستقيمة ، يمكن تجميعها بسهولة في المنزل.
منذ إنشاء الليزر الأول ، تم العثور على عدد كبير من الطرق للحصول على إشعاع الليزر. هناك ليزر الحالة الصلبة ، والليزر الغازي ، والليزر الصبغي ، والليزر الإلكتروني الحر ، والليزر الليفي ، وأشباه الموصلات ، وأنواع الليزر الأخرى. أيضًا ، يختلف الليزر في طريقة حماسته. على سبيل المثال ، في ليزرات الغاز ذات التصميمات المختلفة ، يمكن إثارة الوسط النشط بواسطة الإشعاع الضوئي ، تفريغ التيار الكهربائي ، التفاعل الكيميائي ، الضخ النووي ، الضخ الحراري (الليزر الديناميكي للغاز ، GDLs). أدى ظهور ليزر أشباه الموصلات إلى ظهور ليزر من النوع DPSS (ليزر الحالة الصلبة المضخوخ بالديود).
توفر تصميمات مختلفة من الليزر ناتج إشعاع بأطوال موجية مختلفة ، من الأشعة السينية اللينة إلى الأشعة تحت الحمراء. الأشعة السينية الصلبة وأشعة الليزر غاما قيد التطوير. يتيح لك هذا تحديد ليزر بناءً على المشكلة التي يتم حلها. فيما يتعلق بالتطبيقات العسكرية ، فإن هذا يعني ، على سبيل المثال ، إمكانية اختيار ليزر ، بإشعاع مثل هذا الطول الموجي الذي يمتصه الغلاف الجوي للكوكب إلى الحد الأدنى.
منذ تطوير النموذج الأولي الأول ، زادت الطاقة باستمرار ، وتحسنت خصائص الوزن والحجم وكفاءة (كفاءة) الليزر. يظهر هذا بوضوح في مثال ثنائيات الليزر. في التسعينيات من القرن الماضي ، ظهرت مؤشرات ليزر بقوة 2-5 ميغاواط في البيع الواسع ، في 2005-2010 كان من الممكن بالفعل شراء مؤشر ليزر بقوة 200-300 ميجاوات ، الآن ، في عام 2019 ، هناك مؤشرات ليزر بقوة بصرية 7 للبيعفي روسيا ، توجد وحدات من ثنائيات ليزر الأشعة تحت الحمراء بإخراج ألياف بصرية ، وقدرة بصرية تبلغ 350 وات.
يمكن مقارنة معدل الزيادة في طاقة صمامات الليزر الثنائية بمعدل الزيادة في القدرة الحسابية للمعالجات ، وفقًا لقانون مور. بالطبع ، ديودات الليزر ليست مناسبة لصنع ليزر قتالي ، لكنها بدورها تُستخدم في ضخ ليزرات الحالة الصلبة والليزر الليفي. بالنسبة لثنائيات الليزر ، يمكن أن تزيد كفاءة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية عن 50٪ ، من الناحية النظرية ، يمكنك الحصول على كفاءة تزيد عن 80٪. لا تقلل الكفاءة العالية من متطلبات إمداد الطاقة فحسب ، بل تبسط أيضًا تبريد معدات الليزر.
عنصر مهم في الليزر هو نظام تركيز الشعاع - فكلما كانت منطقة البقعة على الهدف أصغر ، زادت كثافة الطاقة التي تسمح بالتلف. إن التقدم في تطوير الأنظمة البصرية المعقدة وظهور مواد بصرية جديدة ذات درجة حرارة عالية يجعل من الممكن إنشاء أنظمة تركيز عالية الكفاءة. يشتمل نظام التركيز والتوجيه الخاص بجهاز الليزر الأمريكي التجريبي القتالي HEL على 127 مرآة وعدسة ومرشحات ضوئية.
عنصر مهم آخر يوفر إمكانية صنع أسلحة الليزر هو تطوير أنظمة لتوجيه الشعاع والحفاظ عليه على الهدف. لضرب الأهداف من خلال لقطة "فورية" ، في جزء من الثانية ، هناك حاجة إلى طاقة جيجاوات ، ولكن إنشاء مثل هذه الليزر وإمدادات الطاقة لهم على هيكل متحرك هو مسألة مستقبل بعيد. وفقًا لذلك ، لتدمير الأهداف باستخدام الليزر بقوة مئات الكيلوات - عشرات الميجاوات ، من الضروري الحفاظ على بقعة إشعاع الليزر على الهدف لبعض الوقت (من عدة ثوانٍ إلى عدة عشرات من الثواني). يتطلب ذلك محركات عالية الدقة وعالية السرعة قادرة على تتبع الهدف بشعاع الليزر ، وفقًا لنظام التوجيه.
عند إطلاق النار على مسافات طويلة ، يجب أن يعوض نظام التوجيه التشوهات التي يسببها الغلاف الجوي ، والتي يمكن من أجلها استخدام عدة أشعة ليزر لأغراض مختلفة في نظام التوجيه ، مما يوفر توجيهًا دقيقًا لليزر "القتال" الرئيسي إلى الهدف.
ما هي أجهزة الليزر التي حظيت بالأولوية في التطوير في مجال الأسلحة؟ نظرًا لعدم وجود مصادر عالية الطاقة للضخ البصري ، فقد أصبح الليزر الديناميكي الغازي والكيميائي كذلك.
في نهاية القرن العشرين ، أثار برنامج مبادرة الدفاع الاستراتيجي الأمريكية (SDI) الرأي العام. كجزء من هذا البرنامج ، تم التخطيط لنشر أسلحة الليزر على الأرض وفي الفضاء لهزيمة الصواريخ الباليستية السوفيتية العابرة للقارات (ICBMs). لوضعها في المدار ، كان من المفترض أن تستخدم أشعة الليزر التي يتم ضخها نوويًا والتي تنبعث في نطاق الأشعة السينية أو أشعة الليزر الكيميائية بقوة تصل إلى 20 ميجاوات.
واجه برنامج SDI العديد من الصعوبات الفنية وتم إغلاقه. في الوقت نفسه ، أتاحت بعض الأبحاث التي أجريت في إطار البرنامج الحصول على ليزر قوي بما فيه الكفاية. في عام 1985 ، دمر ليزر فلوريد الديوتيريوم بطاقة خرج 2.2 ميغاواط صاروخًا باليستيًا يعمل بالوقود السائل مثبتًا على بعد كيلومتر واحد من الليزر. نتيجة للإشعاع لمدة 12 ثانية ، فقدت جدران جسم الصاروخ قوتها ودمرت بفعل الضغط الداخلي.
في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، تم تطوير الليزر القتالي أيضًا. في الثمانينيات من القرن العشرين ، كان العمل جاريًا لإنشاء منصة Skif المدارية باستخدام ليزر ديناميكي للغاز بقوة 100 كيلو واط. تم إطلاق نموذج Skif-DM كبير الحجم (المركبة الفضائية بوليوس) إلى مدار الأرض في عام 1987 ، ولكن نظرًا لعدد من الأخطاء لم تدخل المدار المحسوب وغمرت في المحيط الهادئ على طول مسار باليستي. وضع انهيار الاتحاد السوفياتي حدا لهذا ومشاريع مماثلة.
أجريت دراسات واسعة النطاق لأسلحة الليزر في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية كجزء من برنامج تيرا.تم تنفيذ برنامج صاروخ Zonal ونظام الدفاع المضاد للفضاء مع عنصر ضرب شعاع على أساس أسلحة الليزر عالية الطاقة "Terra" من عام 1965 إلى عام 1992. وفقًا للبيانات المفتوحة ، في إطار هذا البرنامج ، يتم استخدام الليزر الديناميكي الغازي ، ليزر الحالة الصلبة ، التفكك الضوئي لليود المتفجر وأنواع أخرى تم تطويرها.
أيضًا في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، من منتصف السبعينيات من القرن العشرين ، تم تطوير مجمع الليزر المحمول جوا A-60 على أساس طائرة Il-76MD. في البداية ، كان الهدف من المجمع هو مكافحة بالونات الانجراف الآلي. كسلاح ، كان من المقرر تثبيت ليزر ثاني أكسيد الكربون المستمر الديناميكي للغاز من فئة ميغاواط تم تطويره بواسطة Khimavtomatika Design Bureau (KBKhA).
كجزء من الاختبارات ، تم إنشاء عائلة من عينات مقاعد البدلاء GDT بقوة إشعاعية من 10 إلى 600 كيلو واط. يمكن الافتراض أنه في وقت اختبار مجمع A-60 ، تم تركيب ليزر 100 كيلو واط عليه.
تم إجراء عدة عشرات من الرحلات مع اختبار تركيب الليزر على منطاد الستراتوسفير على ارتفاع 30-40 كم وعلى هدف La-17. تشير بعض المصادر إلى أن المجمع مع طائرة A-60 تم إنشاؤه كمكون ليزر للطيران للدفاع الصاروخي في إطار برنامج Terra-3.
ما هي أنواع الليزر الواعدة للتطبيقات العسكرية في الوقت الحاضر؟ مع كل مزايا الليزر الديناميكي والغازي الكيميائي ، فإن لها عيوبًا كبيرة: الحاجة إلى المكونات الاستهلاكية ، وقصور التشغيل (وفقًا لبعض المصادر ، حتى دقيقة واحدة) ، وإطلاق حرارة كبير ، وأبعاد كبيرة ، وإنتاجية المكونات المستهلكة من الوسط النشط. لا يمكن وضع مثل هذه الليزرات إلا على وسائط كبيرة.
في الوقت الحالي ، تتمتع ليزر الحالة الصلبة والليزر الليفي بأكبر الاحتمالات ، والتي من الضروري تشغيلها فقط لتزويدها بالطاقة الكافية. تعمل البحرية الأمريكية بنشاط على تطوير تقنية ليزر إلكتروني مجاني. ميزة مهمة لليزر الألياف هي قابليتها للتوسع ، أي القدرة على الجمع بين عدة وحدات للحصول على مزيد من الطاقة. تعد قابلية التوسع العكسي مهمة أيضًا ، إذا تم إنشاء ليزر الحالة الصلبة بقوة 300 كيلو وات ، فمن المؤكد أنه يمكن إنشاء ليزر أصغر حجمًا بطاقة 30 كيلو وات على سبيل المثال.
ما هو وضع ليزر الألياف والليزر ذو الحالة الصلبة في روسيا؟ كان علم اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية من حيث تطوير وإنشاء الليزر هو الأكثر تقدمًا في العالم. لسوء الحظ ، أدى انهيار الاتحاد السوفيتي إلى تغيير كل شيء. واحدة من أكبر الشركات في العالم لتطوير وإنتاج الليزرات الليفية IPG Photonics تأسست من قبل مواطن روسي V. P. Gapontsev على أساس الشركة الروسية NTO IRE-Polyus. الشركة الأم IPG Photonics مسجلة حاليًا في الولايات المتحدة. على الرغم من حقيقة أن أحد أكبر مواقع إنتاج IPG Photonics يقع في روسيا (Fryazino ، منطقة موسكو) ، تعمل الشركة بموجب قانون الولايات المتحدة ولا يمكن استخدام أشعة الليزر الخاصة بها في القوات المسلحة الروسية ، بما في ذلك يجب على الشركة الامتثال للعقوبات فرضت على روسيا.
ومع ذلك ، فإن قدرات الليزر الليفي IPG الضوئية عالية للغاية. تتمتع ليزرات الألياف ذات الموجة المستمرة عالية الطاقة IPG بمدى طاقة من 1 كيلوواط إلى 500 كيلو واط ، بالإضافة إلى نطاق واسع من الأطوال الموجية ، وتصل كفاءة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية إلى 50٪. تتفوق خصائص التباعد في الليزرات الليفية IPG على أنواع الليزر الأخرى عالية الطاقة.
هل يوجد مطورون ومصنعون آخرون للألياف الحديثة عالية الطاقة وليزر الحالة الصلبة في روسيا؟ اذا حكمنا من خلال العينات التجارية لا.
تقدم الشركة المصنعة المحلية في القطاع الصناعي ليزر الغاز بقدرة قصوى تصل إلى عشرات كيلوواط. على سبيل المثال ، قدمت شركة "Laser Systems" في عام 2001 ليزر أكسجين - يود بقوة 10 كيلو وات بكفاءة كيميائية تتجاوز 32٪ ، وهو المصدر الواعد المستقل المدمج لإشعاع الليزر القوي من هذا النوع. من الناحية النظرية ، يمكن أن تصل ليزرات الأكسجين واليود إلى مستويات طاقة تصل إلى ميغاواط واحد.
في الوقت نفسه ، لا يمكن استبعاد أن العلماء الروس قد تمكنوا من تحقيق اختراق في اتجاه آخر لإنشاء ليزر عالي الطاقة ، بناءً على فهم عميق لفيزياء عمليات الليزر.
في عام 2018 ، أعلن الرئيس الروسي فلاديمير بوتين عن مجمع Peresvet لليزر ، المصمم لحل مهام الدفاع المضادة للصواريخ وتدمير مدارات العدو. يتم تصنيف المعلومات حول مجمع Peresvet ، بما في ذلك نوع الليزر المستخدم (الليزر؟) والطاقة الضوئية.
يمكن افتراض أن المرشح الأكثر ترجيحًا للتركيب في هذا المجمع هو ليزر ديناميكي بالغاز ، وهو سليل الليزر الذي يتم تطويره لبرنامج A-60. في هذه الحالة ، يمكن أن تكون الطاقة الضوئية لليزر لمركب "Peresvet" 200-400 كيلوواط ، في السيناريو المتفائل تصل إلى 1 ميغاواط. يمكن اعتبار ليزر الأكسجين واليود المذكور سابقًا كمرشح آخر.
إذا انطلقنا من هذا ، فعندئذٍ على جانب مقصورة السيارة الرئيسية لمجمع Peresvet ، يوجد مولد تيار كهربائي يعمل بالديزل أو البنزين ، وضاغط ، وحجرة تخزين للمكونات الكيميائية ، وليزر مع نظام تبريد ، و من المفترض أن يكون نظام توجيه شعاع الليزر موجودًا في سلسلة. الرادار أو كشف الهدف لا يمكن رؤيته في أي مكان ، مما يعني تعيين هدف خارجي.
على أي حال ، قد يتبين أن هذه الافتراضات خاطئة ، سواء فيما يتعلق بإمكانية إنشاء ليزرات جديدة بشكل أساسي من قبل المطورين المحليين ، وكذلك فيما يتعلق بنقص المعلومات الموثوقة حول القوة البصرية لمجمع Peresvet. على وجه الخصوص ، كانت هناك معلومات في الصحافة حول وجود مفاعل نووي صغير الحجم كمصدر للطاقة في مجمع "بيرسفيت". إذا كان هذا صحيحًا ، فقد يكون تكوين المجمع والخصائص المحتملة مختلفة تمامًا.
ما هي الطاقة اللازمة لاستخدام الليزر بشكل فعال في الأغراض العسكرية كوسيلة للتدمير؟ يعتمد هذا إلى حد كبير على النطاق المقصود للاستخدام وطبيعة الأهداف التي تم ضربها ، بالإضافة إلى طريقة تدميرها.
يشتمل مجمع الدفاع عن النفس المحمول جواً في فيتيبسك على محطة تشويش نشطة L-370-3S. إنه يتصدى لصواريخ العدو القادمة برأس صاروخ موجه حراري عن طريق تعمية أشعة الليزر تحت الحمراء. مع الأخذ في الاعتبار أبعاد محطة التشويش النشط L-370-3S ، فإن قوة باعث الليزر تصل إلى عدة عشرات من الواط كحد أقصى. هذا لا يكفي لتدمير الرأس الحراري للصاروخ ، لكنه كافٍ تمامًا للتعمية المؤقت.
خلال اختبارات مجمع A-60 باستخدام ليزر 100 كيلو وات ، تم إصابة أهداف L-17 ، التي تمثل نظيرًا لطائرة نفاثة. نطاق الدمار غير معروف ، ويمكن افتراض أنه كان حوالي 5-10 كم.
أمثلة على اختبارات أنظمة الليزر الأجنبية:
[
بناءً على ما سبق ، يمكننا أن نفترض:
- لتدمير الطائرات بدون طيار الصغيرة على مسافة 1-5 كيلومترات ، يلزم وجود ليزر بقوة 2-5 كيلو واط ؛
- لتدمير الألغام غير الموجهة والقذائف والذخيرة عالية الدقة على مسافة 5-10 كيلومترات ، يلزم وجود ليزر بقوة 20-100 كيلو واط ؛
- لضرب أهداف مثل طائرة أو صاروخ على مسافة 100-500 كم ، يلزم وجود ليزر بقوة 1-10 ميغاواط.
الليزر من الصلاحيات المشار إليها إما موجود بالفعل أو سيتم إنشاؤه في المستقبل المنظور. ما هي أنواع أسلحة الليزر التي يمكن استخدامها في المستقبل القريب من قبل القوات الجوية والقوات البرية والبحرية ، سننظر في استمرار هذا المقال.
