الليزر 20 كيلو واط من Rheinmetall على Boxer 8x8 الذي تم تقديمه في DSEI 2015
وصل التقدم التكنولوجي الآن إلى علامة فارقة عندما أصبحت أنظمة أسلحة الليزر المركبة على المركبات حقيقة واقعة. دعنا نلقي نظرة على كيفية تطور أنظمة التعزيز القتالية هذه
الأسلحة المُركبة على المركبات هي أداة تعزيز قتالية منخفضة التكلفة تستخدمها كل من الجيوش النظامية والتشكيلات "غير المتكافئة" غير النظامية المشاركة في كل صراع تقريبًا في العالم.
حتى وقت قريب ، اقتصرت خيارات تثبيت الأسلحة على المركبات القتالية على المدافع الرشاشة وأنظمة المدفعية من مختلف الأشكال. ومع ذلك ، بدأ الوضع هنا يتغير مع ظهور أنظمة الليزر أو أنظمة الطاقة الموجهة بقوة كافية لحرق الطائرات الصغيرة والذخيرة في الهواء.
لطالما كان وضع وحدات تخزين الطاقة الضخمة لمثل هذه الأنظمة مشكلة خطيرة ، لكن التطورات الأخيرة ساهمت في تقليل الليزر إلى حجم يسمح بتركيبها حتى في سيارة جيب كبيرة.
ثورة تكنولوجية
شهدت التسعينيات ثورة تكنولوجية في اتصالات الألياف الضوئية ، مما أدى إلى تسريع تطوير ليزر الحالة الصلبة عالي الطاقة ، والذي وجد بعد عقد من الزمن تطبيقات في المعالجة الصناعية مثل العلامات التجارية والقطع واللحام والصهر.
كانت هذه الليزرات فعالة للغاية من مسافة قريبة ، لكنها كانت مسألة وقت بالنسبة للصناعة لإيجاد طريقة لتوسيع نطاق هذه التكنولوجيا وإنشاء أسلحة مستقبلية يمكنها قطع الأهداف وتذويبها على مسافة عدة مئات أو حتى آلاف الأمتار.
فعلت شركة الدفاع الأمريكية العملاقة لوكهيد مارتن ذلك بالضبط. بناءً على التكنولوجيا الجديدة لتصنيع أشباه الموصلات والخلايا الشمسية ولحام السيارات ، طورت الشركة آلة ليزر عسكرية أقوى بمئات المرات من سابقاتها التجارية.
يقول روبرت أفضل ، كبير الباحثين في هذه الشركة: "تحدث ثورة حقيقية في هذا المجال اليوم ، أعدتها سنوات عديدة من العمل الهائل للباحثين. ونعتقد أن تقنية الليزر جاهزة أخيرًا بمعنى أننا قادرون الآن على إنشاء ليزر قوي بما يكفي وصغير بما يكفي ليلائم المركبات التكتيكية ".
"كانت أجهزة الليزر السابقة كبيرة جدًا - كانت محطات كاملة. ولكن مع ظهور تقنية ليزر الألياف عالية الكفاءة مع شعاع عالي الجودة ، أصبح لدينا أخيرًا الجزء الأخير من اللغز الذي يناسب هذه الآلات ".
استخدمت الصناعة المدنية أشعة الليزر بترتيب عدة كيلووات ، لكن أفضال أشار إلى أن الليزر العسكري يجب أن يكون بقوة 10-100 كيلو واط.
"لقد طورنا تقنية تسمح لنا بتوسيع نطاق قوة ليزر الألياف ، ليس فقط من خلال بناء ليزر ليفي أكبر ، ولكن من خلال الجمع بين عدة وحدات من فئة كيلووات لتحقيق الطاقة المطلوبة من قبل الجيش."
وقال إن الليزر يعتمد على تجميع الحزمة ، وهي عملية تجمع بين وحدات ليزر متعددة لتشكيل حزمة واحدة عالية الطاقة وعالية الجودة توفر كفاءة وفتكًا أكثر من عدد قليل من أجهزة الليزر الفردية 10 كيلو واط.
شعاع موازى أبيض
وصف عملية تمرير شعاع ضوئي عبر منشور ، والانكسار في العديد من التدفقات الملونة ، أوضح: "إذا كان لديك عدة أشعة ليزر ، كل منها بلون مختلف قليلاً ، ودخلت هذا المنشور بالزاوية الصحيحة تمامًا ، فستخرج جميعها من هذا المنشور متراكب وسيشكل ما يسمى شعاع موازٍ أبيض ".
"هذا هو ما نقوم به بشكل أساسي ، ولكن بدلاً من المنشور ، نستخدم عنصرًا بصريًا آخر يسمى محزوز الحيود ، والذي يؤدي نفس الوظيفة. أي أننا نبني وحدات ليزر عالية الطاقة ، ولكل منها طول موجي مختلف قليلاً ، ثم نجمعها لتعكس من محزوز الحيود ، وعند الخرج نحصل على شعاع ليزر عالي الطاقة."
قال أفضل إنه في الواقع ، مثل هذا الحل هو تقنية مضاعفة تقسيم الطول الموجي من قطاع الاتصالات ، جنبًا إلى جنب مع ليزر الألياف عالي الطاقة من الإنتاج الصناعي.
قال "ليزر الألياف هو الليزر الأكثر كفاءة وقوة تم تطويره على الإطلاق". - أي أننا نتحدث عن كفاءة كهربائية كاملة تزيد عن 30٪ ، وهو ما لم نحلم به منذ 10-15 سنة ، عندما كانت لدينا كفاءة 15-18٪. هذا له علاقة كبيرة بالطاقة والتبريد ، لذلك قد تصبح هذه الأنظمة الآن أصغر. لا يتم تحجيم الليزر الآن عن طريق بناء ليزر كبير ، ولكن عن طريق إضافة وحدات جديدة."
قام الجيش الأمريكي مؤخرًا بتجنيد شركة Lockheed Martin لإنشاء نظام سلاح ليزر عالي الطاقة استنادًا إلى تركيب ATHENA (اختبار متقدم لأصول الطاقة العالية) ، والذي يمكن تركيبه على إحدى المركبات التكتيكية الخفيفة للشركة.
خلال اختبارات العام الماضي ، نجح نموذج أولي من الليزر الليفي بقدرة 30 كيلو وات في تعطيل محرك شاحنة صغيرة ، مما أدى إلى حرق الشبكة في ثوانٍ من على بعد ميل واحد. من أجل محاكاة ظروف التشغيل الحقيقية أثناء الاختبار ، تم تثبيت البيك أب على المنصة مع تشغيل المحرك وتشغيل الترس.
جيل جديد
في أكتوبر 2015 ، أعلنت شركة لوكهيد أنها بدأت في إنتاج جيل جديد من وحدات الليزر عالية الطاقة ، سيتم تركيب أولها بسعة 60 كيلو وات على مركبة تكتيكية تابعة للجيش الأمريكي.
قال أفضل إن الجيش يريد نشر ليزر مثبت على مركبة للقيام بمهام مضادة للطائرات ، ومواجهة الصواريخ ، وقذائف المدفعية ، وذخيرة الهاون ، والطائرات بدون طيار. "نحن ننظر إلى المستوى التكتيكي للدفاع وليس الدفاع الصاروخي بالمعنى الاستراتيجي".
وفقًا لشركة Lockheed ، يسمح الحل المعياري بتعديل الطاقة وفقًا لاحتياجات مهمة وتهديد معينين. يمتلك الجيش القدرة على إضافة المزيد من الوحدات وزيادة الطاقة من 60 كيلوواط إلى 120 كيلو واط.
وتابع "أفضل": العمارة تتناسب مع متطلباتك: هل تريد 30 كيلوواط ، 50 كيلوواط ، 100 كيلوواط؟ إنها مثل وحدات الخادم في رف الخادم. نعتقد أن هذه بنية مرنة - مناسبة بشكل أفضل للإنتاج على نطاق واسع. يتيح لك الحصول على وحدة يمكنك إعادة إنشائها مرارًا وتكرارًا ، مما يسمح لك بتخصيص النظام حسب رغبتك ".
"يتكيف النظام مع أي مركبة تريد استخدامها اليوم ، وهذا هو السبب في أن هذه التكنولوجيا رائعة للغاية لأنها ستسمح بمرونة الهيكل للتكيف مع المركبات المختلفة دون الحاجة إلى إجراء تعديلات كبيرة على ما تقرر امتلاكه. وهذا يجعل من الممكن الحصول على نظام لتقديم الدعم لكل من لواء قتالي وقاعدة عملياتية متقدمة ، على سبيل المثال ".
يستخدم النظام ليزرات الألياف التجارية المُجمَّعة في وحدات عالية التكرار ، مما يجعلها ميسورة التكلفة للغاية. يقلل استخدام وحدات ليزر الألياف المتعددة أيضًا من احتمالية حدوث أعطال بسيطة ، فضلاً عن تكلفة ونطاق الصيانة والإصلاح.
عندما سُئل عن موعد ظهور ليزر قتالي مثبت على مركبة تكتيكية في ساحة المعركة ، اقترح أفضل إطارًا زمنيًا تقريبيًا: "نخطط لتسليم الليزر الخاص بنا في نهاية عام 2016. وبعد ذلك يقوم الجيش بعمله لبعض الوقت وبعد ذلك سنرى ".
جاذبية الليزر
هناك عدة خصائص لأسلحة الطاقة التكتيكية الموجهة التي تجعلها جذابة للغاية للقوات العسكرية الحديثة ، بما في ذلك انخفاض تكلفة "الذخيرة" وسرعتها ودقتها وسهولة استخدامها.
وأضاف "أفضل": "أولاً وقبل كل شيء ، هذه أسلحة دقيقة للغاية مع احتمال حدوث أضرار جانبية منخفضة للغاية ، وهذا أمر مهم". "تسمح لك سرعة الضوء بإشعاع هدف على الفور ، وبالتالي يمكنك إصابة أهداف شديدة المناورة ، أي أنه يمكنك إبقاء الشعاع على هدف لا تستطيع الذخيرة الحركية أحيانًا التعامل معه."
ربما تكون الميزة الأكثر أهمية هي التكلفة المنخفضة لـ "لقطة" واحدة فعالة.
وتابع "في هذه المرحلة ، لا ترغب في إنفاق أسلحة حركية دفاعية قوية ومكلفة على تهديدات متعددة رخيصة الثمن". - نعتبر أسلحة الليزر إضافة إلى الأنظمة الحركية. نحن نفترض أنك ستستخدم نظام الليزر ضد عدد كبير من التهديدات منخفضة الكثافة منخفضة الكثافة ، تاركًا المجلة الحركية الخاصة بك للتهديدات الهجومية المعقدة والمدرّعة بعيدة المدى ".
يقترح أفضل أنه يمكن نشر سلاح الليزر في الفضاء القتالي في شبكة مستشعرات التحكم التشغيلي ، والتي ستوفر تحديد الهدف الأولي له.
"أولاً وقبل كل شيء ، يجب أن يبلغ نظام معين عن ظهور تهديد ، ثم يقرر مشغل القيادة والتحكم الإجراء المضاد الذي يجب استخدامه ، ويحدد الهدف ، ويلقي الليزر عليه ويغلق الهدف وفقًا لبيانات الرادار ، وبعد ذلك ، يقرر المشغل ، عند رؤية الهدف على الشاشة ، تحديد ما إذا كان الليزر يعمل ".
لقد تراكمت العديد من المشاكل في هذا المجال ، حيث أن العسكريين في جميع أنحاء العالم قد تخيلوا بالفعل أسلحة الليزر لأنفسهم منذ عقود ، والسؤال هو لماذا لا نمتلكها اليوم. أعتقد أن السبب الرئيسي هو أننا لم تكن لدينا التكنولوجيا اللازمة لإنشاء مكون سلاح ليزر صغير بما يكفي وقوي بما يكفي ليتم وضعه على المركبات التكتيكية.
المراحل النهائية
وفي الوقت نفسه ، أمضت شركة Boeing أيضًا عدة سنوات في العمل على جهاز عرض محمول بالليزر عالي الطاقة (HEL MD) للجيش الأمريكي ، والذي هو حاليًا في المراحل النهائية من التطوير. يوجه الليزر ، المثبت على هيكل شاحنة ، شعاعًا عالي الطاقة إلى التهديدات التي من المحتمل أن يتعامل معها الجيش ، ويعمل كنظام اعتراض للصواريخ غير الموجهة وقذائف المدفعية والألغام والطائرات بدون طيار. لقد حقق هذا النظام حتى الآن هذه الدقة التي تمكنه من تدمير أجهزة الاستشعار على الطائرات بدون طيار ، كما هو موضح أثناء عرض ليزر بقوة 10 كيلووات في White Sands Proving Ground في عام 2013 ومرة أخرى في Eglin AFB في عام 2014.
وفقًا للمواصفات العسكرية ، سيتألف نظام HEL MD الكامل من ليزر عالي الطاقة ذو كفاءة عالية وأنظمة فرعية للخدمة الشاقة يتم تثبيتها على مركبة عسكرية. سيكون النظام قادرًا على القيام ، إلى جانب وسائل التدمير الأخرى ، بحماية مناطق معينة ، سواء كانت قواعد أمامية أو منشآت بحرية أو قواعد جوية وهياكل أخرى.
تقوم بوينج بتطوير عدة أنظمة لتتكامل مع النموذج الأولي النهائي الذي سيتم تثبيته على شاحنة تكتيكية للتنقل الثقيل الموسع (HEMTT).
وتشمل هذه الأنظمة الفرعية الليزر ؛ التحكم في الشعاع مزود الطاقة؛ نظام التحكم في التبادل الحراري ونظام التحكم في المعركة.
تقوم قيادة الدفاع الفضائي للجيش الأمريكي بتطوير HEL MD على مراحل. سيتم تحسين نظام الليزر وإمدادات الطاقة والتبادل الحراري خلال السنوات القليلة القادمة بهدف زيادة الطاقة والتطور التكنولوجي للأنظمة الفرعية.
مع تحسن التكنولوجيا ، ستسمح الطبيعة المعيارية للمكونات بإدخال ليزرات أكثر قوة ، تتكامل مع إمكانات الاستهداف والتتبع المحسّنة.
دورة كاملة
وفقًا لشركة Boeing ، يوفر دليل حزمة HEL MD تغطية "كل السماء" حيث تدور 360 درجة وترتفع فوق سقف السيارة لالتقاط أهداف تتجاوز الأفق. يتم تبسيط التدمير المستمر للأهداف من خلال أنظمة التبادل الحراري وإمدادات الطاقة.
يعمل النظام بأكمله على وقود الديزل ؛ أي أن كل ما هو مطلوب لتجديد "ذخيرة" السلاح هو إعادة التزود بالوقود بسرعة. يتم إعادة شحن بطاريات الليثيوم أيون لنظام HEL MD بواسطة مولد ديزل بقدرة 60 كيلو وات ، لذلك ، طالما أن الجيش لديه وقود ، فيمكنه العمل إلى أجل غير مسمى.
يتم التحكم في النظام من قبل سائق السيارة ومشغل المصنع باستخدام كمبيوتر محمول وجهاز فك التشفير من نوع Xbox. يستخدم الموديل التجريبي الحالي ليزر فئة 10 كيلو واط. ومع ذلك ، في المستقبل القريب ، سيتم تثبيت الليزر في فئة 50 كيلو واط ، وفي غضون عامين آخرين ستزيد قوته إلى 100 كيلو واط.
طورت شركة Boeing سابقًا تركيب ليزر أصغر للجيش الأمريكي وقم بتثبيته على السيارة المدرعة AN / TWQ-1 Avenger ، التي أطلق عليها اسم Boeing Laser Avenger. يتم استخدام ليزر الحالة الصلبة 1 كيلو واط لمكافحة الطائرات بدون طيار وتحييد الأجهزة المتفجرة المرتجلة (IEDs). يعمل النظام على هذا النحو: فهو يستهدف عبوة ناسفة أو ذخيرة غير منفجرة على جانب الطريق مع زيادة تدريجية في قوة شعاع الليزر حتى تحترق المتفجرة في عملية تفجير منخفضة الطاقة. خلال الاختبارات التي أجريت في عام 2009 ، نجح نظام Laser Avenger في تدمير 50 من هذه الأجهزة ، على غرار تلك التي تمت مواجهتها في العراق وأفغانستان. بالإضافة إلى ذلك ، تم إجراء استعراض آخر لعمل هذا النظام ، دمر خلاله عدة طائرات صغيرة بدون طيار.
بوينج ليزر المنتقم
خطة ثلاث سنوات
وفقًا لشركة الدفاع الألمانية Rheinmetall ، ستقدم في السوق خلال ثلاث سنوات ليزر عالي الطاقة (HEL) الخاص بها ، والذي يتم تثبيته على السيارة.
بعد سلسلة من الاختبارات التي تم إجراؤها في سويسرا عام 2013 ، عملت الشركة على توسيع القدرات البرمجية لوحدات تشكيل الشعاع وتكنولوجيا الليزر نفسه ، وبعد ذلك توقعت أن يكون نظام الليزر الخاص بها لمكافحة الأهداف الأرضية ، وكذلك للأرض. قد يكون الدفاع الجوي جاهزًا بالفعل في عام 2018.
تم اختيار ثلاث آلات للعمل كمنصات HEL متنقلة. جنبا إلى جنب مع عربة Boxer المدرعة ، أظهرت حاملة الأفراد المدرعة M113 المعدلة مع ليزر 1 كيلو واط (Mobile HEL Effector Track V) وشاحنة Tatra 8x8 مع جهازي ليزر 10 كيلو واط (Mobile HEL Effector Wheel XX) أظهرت خصائصها.
جميع منصات الليزر الثلاثة
يتميز الليزر 20 كيلو واط المثبت على عربة GTK Boxer المدرعة بالوحدة التنفيذية HEL ، والتي تكمن ميزتها في مبدأ التصميم المعياري. يقول Rheinmetall إن Boxer لم يكن لديه حتى الآن ليزر بأكثر من 20 كيلو واط ، على الرغم من أن الجمع بين عدة ليزر باستخدام تقنية محاذاة الحزمة يمكن أن يزيد من قوتها الإجمالية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن دمج العديد من وحدات Boxer HEL لإنشاء نظام بإنتاج فعال يزيد عن 100 كيلو واط.
خلال الاختبارات التجريبية التي أجريت في عام 2013 ، أكد طاقم مركبة Boxer قدرات تركيب الليزر HEL ، مما أدى إلى تعطيل المدفع الرشاش الثقيل المثبت على الشاحنة الصغيرة دون المخاطرة بالمدفع الرشاش نفسه (الصورة أدناه). بالإضافة إلى ذلك ، من خلال العمل جنبًا إلى جنب مع محطة الرادار Skyguard ، أظهر التثبيت على شاحنة Tatra Mobile Effector Wheel XX جميع مراحل تحييد الطائرات بدون طيار من نوع الهليكوبتر.
تم إبطال مهابط طائرات الهليكوبتر باستخدام رادار SkyGuard ، الذي اكتشف وحدد الهدف. علاوة على ذلك ، تلقت منشأة HEL Boxer بيانات منه ، وأجرت تتبعًا تقريبيًا ودقيقًا ، ثم استولت على الهدف للتدمير.
نظام الليزر HEL MD من بوينج متعاقد مع قيادة الدفاع الصاروخي والفضائي الأمريكية
البحث البحري
تختبر إدارة البحث والتطوير التابعة للبحرية الأمريكية (ONR) الليزر القتالي للحالة الصلبة الخاص بها والمُحمل على مركبة ، والمعروف باسم الدفاع الجوي الأرضي الموجه للطاقة أثناء الحركة (GBAD OTM). في الواقع ، النظام عبارة عن ليزر عالي الطاقة مركب على مركبة تكتيكية ومصمم لحماية قوات الاستطلاع من الطائرات بدون طيار للعدو.
بالنظر إلى الانتشار المتزايد للأنظمة الجوية غير المأهولة ، يقترح سلاح مشاة البحرية الأمريكي أن الوحدات القتالية ستضطر بشكل متزايد للدفاع ضد المعارضين الذين يقومون بالمراقبة والاستطلاع من الجو.
تم تصميم نظام GBAD OTM للتثبيت على المركبات التكتيكية الخفيفة مثل HMMWV و JLTV (مركبة تكتيكية خفيفة مشتركة). وفقًا لـ ONR ، يهدف برنامج GBAD OTM إلى إنشاء بديل للأنظمة التقليدية التي يمكن أن تمنع مشاة البحرية من الاستطلاع والهجوم بدون طيار للعدو. تم تطوير مكونات نظام GBAD OTM ، بما في ذلك الليزر وجهاز توجيه الشعاع والبطاريات والرادار ونظام التبريد والتحكم ، بالاشتراك مع ONR ومركز تطوير الأسلحة السطحية Dahlgren التابع للبحرية والعديد من المؤسسات الصناعية.
الهدف من البرنامج هو دمج كل هذه المكونات في مجمع واحد ، والذي سيكون صغيرًا بما يكفي ليتم تثبيته على المركبات المدرعة التكتيكية الخفيفة ، ولكنه قوي بما يكفي للتعامل مع التهديدات المقصودة.
تطبيق واسع
خلال مؤتمر Sea-Air-Space 2015 في واشنطن ، أوضح لي ماستروياني ، رئيس برامج حماية القوات في ONR ، في محادثة مع المراسلين ، أن الليزر يمكن أن يدمر بشكل فعال التهديدات عبر مجموعة كاملة من الدفاع الجوي ، بما في ذلك صواريخ وقذائف مدفعية وذخائر هاون وطائرات بدون طيار ووسائل نقل وعبوات ناسفة. "ومع ذلك ، أولاً وقبل كل شيء ، تم تصميم نظام GBAD لمكافحة الطائرات بدون طيار صغيرة الحجم التي تشكل تهديدًا لوحداتنا القتالية."
"يتكون نظام GBAD OTM من ثلاثة مكونات رئيسية: محطة تتبع رادار ثلاثية المحاور تحدد التهديد ؛ وحدة القيادة والتحكم التي تحدد وتقرر كيفية تحييد التهديد في حالة استخدام الصواريخ أو أسلحة المدفعية ؛ والمنصة الفعلية باستخدام الليزر ".
وأشار ماستروياني إلى أنه في حالة برنامج GBAD ، ينصب التركيز على تطوير ليزر عالي الطاقة لتدمير الطائرات بدون طيار المثبتة على مركبة قتالية خفيفة.
هناك حجة مهمة لصالح مثل هذا القرار ، وهي أن مثل هذه التهديدات منخفضة التكلفة ، أي أن استخدام الصواريخ باهظة الثمن في هذه الحالة لا يتناسب مع رؤيتنا للمشكلة. لذلك ، باستخدام ليزر يكلف فلسًا واحدًا لكل نبضة ، يمكنك محاربة التهديدات الرخيصة بأمان باستخدام نظام سلاح رخيص. بشكل عام ، جوهر البرنامج هو محاربة مثل هذه الأهداف حتى أثناء التنقل من أجل دعم العمليات القتالية لسلاح مشاة البحرية.
وفقًا لماستروياني ، استخدم ONR عدة مكونات من التثبيت التوضيحي لـ LaWS (نظام سلاح الليزر) الذي قامت البحرية الأمريكية بتثبيته على متن سفينة بونس في الخليج العربي.
وأضاف ماستروياني: "نستخدم مبدأ التجنب المتوقع ، وبعض التقنيات والبرامج الرئيسية ، ولكن هناك أيضًا العديد من المشكلات الأخرى". - بالنسبة لسفينة USS Ponce ، هناك الكثير من المساحة وكل شيء آخر ، بينما لدي العديد من المشاكل فيما يتعلق بخصائص الوزن والحجم واستهلاك الطاقة عندما يحتاج النظام إلى التثبيت على مركبة تكتيكية خفيفة. لديّ جهاز توجيه شعاعي ، وإمدادات طاقة ، وأنظمة تبريد ، وتوجيه وتعيين هدف ، وكل هذا يجب أن يعمل بالتنسيق وبدون "مقابس" ، لذا يلزم حل الكثير من المشكلات المختلفة في هذا المشروع المنفصل ".
وفقًا لـ ONR ، تم استخدام بعض مكونات النظام في الاختبارات لاكتشاف وتتبع الطائرات بدون طيار بأحجام مختلفة ، وتم اختبار النظام بأكمله باستخدام ليزر 10 كيلو وات ، وهو حل وسيط عند الانتقال إلى ليزر 30 كيلو وات. ومن المقرر إجراء اختبارات ميدانية لنظام 30 كيلووات في عام 2016 ، حيث سيبدأ البرنامج اختبارات شاملة بهدف الانتقال من الاكتشاف والتتبع البسيط إلى إطلاق النار من المركبات العسكرية الخفيفة.
