Joseph Goebbels
9th March 2011, 08:32 PM
لیزر هواپایه ای. ال. 1 ای
چندی پیش خبری منتشر شد مبنی بر آزمایش موفق سلاح جدید تحت عنوان لیزر هوابرد که در حقیقت انقلابی در صنعت تسلیحات امروزی محسوب می شود اما انچه برای ما جلب توجه می کند کاربرد ان است : " انهدام موشکهای بالستیک برد بلند و متوسط در اولین لحظات پرتاب ".
اهمیت این مسئله زمانی روشن می شود که بدانیم بسیاری از کشورهای دارنده موشکهای بالستیک بدین ترتیب نقطه قوت خود را از دست می دهند . مهمترین عامل برقراری توازن میان ارتش روسیه و امریکا هم توان بسیار قوی موشکی روسیه است والا تعداد کم جنگنده های سوخو-30 و35 نیرو هوایی روسیه در مقابل اف-22 و 35 های پر تعداد امریکایی حرفی برای گفتن ندارند .
بنابراین ازمایش موفق چنین سلاحی جای بسی تامل دارد . اولین سوالی که در ذهن متبادر می شود ان است که موشکهای بالستیک به پایان عصر خود نردیک می شوند؟
ایا هزینه های فراوانی که برای تولید و خرید این موشکها صرف شده است همگی بر باد خواهند رفت؟ پاسخ به این پرسش وپرسشهایی از این دست نیازمند دقت بیشتری در این مسئله است . بدین جهت و با بررسی عمیق این مسئله مقاله زیر را تقدیم می کنم به تمامی مسئولین ذی ربط و نیز علاقه مند صنعت هوا فضا .
سلاح های با انرژی جهت یافته :
توسعه لیزر پر انرژی از دهه 1960 اغاز گشت و این در حقیقت راهی بود که در نتیجه پیشرفتهای علمی و مهندسی هموار شده بود . تلاشهای بسیار شده و بر چالشهای عملیاتی و فناوری زیادی غلبه شده است تا بتوان از پرتو لیزر سلاح های موثر و کاربردی تهیه کرد . سلاح های پرتابه ای مانند تفنگ - موشک و بمبها اهداف خود را بوسیله انرژی جنبشی منهدم می کند یعنی با استفاده از انرزی حاصل از انرژی انفجار - ترکش و حرکت پرتابه ای . بنابراین سلاح های پرتابه ای انرژی شیمیایی ذخیره شده در پیشرانه ها و سر جنگی ها را به وسیله ی پرتابه هایی به سوی هدف می فرستند . اما یک سلاح لیزری با همراستا کردن تمامی پرتوهای نور گسیل شده از خود ( یا به اصطلاح جهت کردن انها ) انرژی مورد نظر را سوار بر امواج الکترو مغناطیس کرده و به سوی هدف گسیل می دارد .
به بیانی ساده تر سلاح های انرژی مستقیم برای اثرگذاری و تخریب سازه ای مقدار زیادی فتو الکترون دارای انرژی فراوان را به سوی هدف می فرستند وبا استفاده از انرژی نور دمای سطح رویی هدف به شدت بالا می برند که این کار اهدافی که به گرما حساس هستند را منهدم می کند مثل یک بشکه باروت و موشک همچون بشکه ی باروت حاوی مقادیر زیادی سوخت و مواد انفجاری است .
مهم ترین مزیت این سلاح در این است که که با سرعت نور به سوی هدف حمله می کند در حالی که سرعت پرتاب سلاح های پرتابه ای ضریبی از سرعت صوت است .
ادبیات معاصر مجموعه ی گسترده ای از اسلحه ها را در گروه سلاح های انرژی مستقیم قرار میدهد که عبارتند از :
1- تسلیحات انرژی پر انرژی
2- مایکروویو پر انرژی .
3- پرتو ذرات .
4-اسلحه های مجرای پلاسمای القایی لیزر .
دو نوع اول مستقیما از نوع سلاح های با انرژی جهت یافته هستند ولی نوع سوم یعنی "سلاح های پرتو ذرات " به عنوان سلاح های پرتابه ای شناخته می شوند که در این سلاح ها ذرات اتمی و زیر اتمی به عنوان پرتابه مورد استفاده قرار می گیرند .
" ال. آی. پی. سی " نیز روشی است که از لیزر برای یونیزه کردن مسیری از مولکول ها به سوی هدف استفاده می کند که از این طریق می توان بار الکتریکی را به منظور اسیب رساندن به هدف به سمت ان هدایت کرد .
در بین این چهار گروه لیزر پر انرژی بیشترین پتانسیل را در تولید اثرات قابل توجه دارد . فناوری " اچ. پی. ام " نیز پتانسیل مشابهی دارد ولی برای ان به اندازه لیزر پرانرزی سرمایه گذاری نشده است و عملا در بودجه پایین تری نسبت به لیزرهای پرانرژی قرار می گیرد . سلاح های پرتو ذره ای نیز در زمان حال حاضر بهتر است در دامنه علمی - تخیلی قرار گیرند چون وزن و هزینه انها با اهداف نظامیشان همخوانی ندارد.
لیزر برای صلح - لیزر برای جنگ : برنامه ازمایشگاه لیزر هوابرد
اولین لیزر در سال 1958 وارد عرصه شد. با این حال امریکا در اوایل دهه 1970 دستیابی به لیزر هوابرد با استفاده از فناوری موجود لیزر در ان زمان را امری بدهی می دانست. این ایده در اواخر دهه 1960 توسط دکتر ادوارد تلر - فیزیکدانی که در اختراع بمب هیدروژنی همکاری داشت - گسترش و ترقی یافته بود . این مساله منجر شد که در اوایل دهه 1970 ازمایشهایی برای تعیین استواری این نظریه و همچنین تعیین مشکلات ان انجام پذیرد .
اولین ازمایشها در این زمینه در سال 1973 توسط نیرو هوایی امریکا انجام شد .در این ازمایش از لیزر دینامیک گازی دی اکسید کربن برای انهدام یک پرنده بدون سرنشین انجام شد . در 1976 نیرو زمینی ارتش امریکا از یک لیزر پر انرژی با پمپ الکترونیکی برای انهدام تعدادی هواپیما و بالگرد بدون سرنشین استفاده کرد . سپس در مارس 1978 نیرو دریایی امریکا توانست به وسیله لیزر شیمیایی توانست که توسط دارپا و نیرو دریایی توسعه داده شده بود یک موشک ضد تانک تاو را در حال پرواز منهدم کند .
نیرو هوایی امریکا در سال 1976 برنامه ازمایشگاه لیزر هوابرد را با شعار " لیزر برای صلح " راه اندازی کرد . هدف از این پروژه اثبات امکان ردیابی و انهدام اهداف پرنده بود . برای این کار از یک فروند هواپیمای " ان. کی. سی. 135 ای " استراتوتانکر به عنوان ازمایشگاه پرنده استفاده شد . در ان زمان این برنامه به عنوان اولین سامانه لیزرهوابرد توجه رسانه های فراوانی را به خود جلب کرد اما ارزش اصلی این برنامه در اموزه های کسب شده در جریان کار بود .
اولین درس چگونگی حل مسئله اتلاف انرژی در سامانه ی ردیاب و سامانه نوری بود. نه تنها این انرژی اتلاف شده امکان داشت داخل سامانه را تخریب کند بلکه در اثر شدت پرتو مادون قرمز قسمتی از ذرات داخل سامانه که با سرعت های بالا تحریک می شدند تسخیر می شدند و به سطوح نوری اسیب می رساندند پس نیاز به یک اتاق تمیز هوابرد بود .
همچنین رفته رفته محرز شد که سامانه هدف یاب با دقت های بالا تری مورد نیاز است و کل سامانه ردیابی هدف هنگام نشانه گیری پرتو هدف می بایست خطای بسیار کمی داشته باشد . خطا در نشانه گیری اثر تخریب را کاهش می داد و این نقطه ضعف در مسافتهای دورتر از هدف تشدید می شد . انتشار پرتو در جو مشکلاتی از قبل پیش بینی شده و همچنین پیش بینی نشده را به همراه داشت . مولکول های بخار اب قطرات اب و مولکول های دی اکسید کربن پرتو را در خود غوطه ور می کردند و بنابراین در طول مسیر پرتو حرارت موضعی ایجاد می نمودند که این باعث پراکنده شدن پرتو می شد . این اثر " شکوفایی حرارتی " نام گرفت . این اثر در در پرتوهای با توان بالاتر بیش تر ظاهر می گردد . یک محدودیت کلی برای سلاح های لیزر پر انرژی ناتوانی انها در نفوذ کردن داخل ابر - گرد و غبار و مه است که در نفوذ به انها انرژی پرتو به سرعت گرفته می شود .
مساله دیگری که مطرح بود اثرات مخرب روی هدف بود . نه تنها پرتو لیزر پر قدرت باید در طول موج مناسبی عمل کند تا کمترین اتلاف انرژی را توسط مولکولهای جو داشته باشد بلکه باید قابلیت جذب سریع توسط مواد سازنده پوسته هدف را نیز داشته باشد . به عنوان مثال الومینیوم برای لیزر دی اکسید کربن 10.6 میکرونی 96 درصد بازتاب دارد و این برای سازندگان این گونه لیزرها فاجعه بود .
مشکلاتی دیگری نیز به وجود امدند که در نتیجه جرقه های حاصل از اشفتگی در جو ایجاد می شد . این مشکلات در حقیقت ناشی از تفاوت های جزیی دما بین توده های هوا بود . تفاوتهای جزیی دما هوا یعنی تفاوتهای جزئی در چگالی هوا و این عاملی است که باعث خم شدن جریان پرتو وجود دارد این مساله 3 دشواری را برای رسیدن به برد مناسب ایجاد می کند خصوصا در ارتفاع های کم عملیاتی که پرتو شدیدا منحرف می شود . برای همین هواپیمای " ان. کی. سی - 135 ای 14 " در سال 1984 بازنشسته شد و در سال 1988 به موزه رایت پترسون 15 نیروی هوایی فرستاده شد .
لیزر هوابرد ای. ال. 1 ای :
اصولا مهم ترین مزیت موشک های بالستیک یرد بلند و متوسط سرعت بسیار بالای انها در مراحل نهایی مسیر است مرحله ای که تمامی تلاشهای کنونی خنثی سازی موشک هایی بالستیک در مراحل پایانی مسیر بسیار سخت و در برخی ناممکن است.عوامل چندی باعث می شود که هم ردگیری موشک و هم انهدام انها در این مرحله - که در حقیقت تنها مرحله ای است که موشک در تیر رس قرار دارد - بسیار سخت است . از جمله ی مهم ترین انها پدیده ی یونیزه شدن گازهای اطراف کلاهک موشک است . پدیده ای که منجر به تولید گاز پلاسما در اطراف سر جنگی شده و با توجه به نامرئی بودن پلاسما در سامانه های راداری به شدت از سطح مقطع راداری موشک می کاهد . ایده استفاده از پرتو لیزر به منظور انهدام موشکهای بالستیک از همان اولین روزهای کشف ان ذهن فرماندهان را به خود مشغول داشته بود. به خصوص اگر چنین وسیله ای بر روی یک هواپیما سوار می شد چرا که مهم ترین مانع بر سر انهدام موشکهای بالستیک در اولین لحظات پرتاب برداشته می شد -برد سلاح . هنوز موشک ضد موشکی ساخته نشده است که صدها کیلومتر برد داشته باشد و از همه مهم تر در چنین بردی از دقتی بالا برخوردار باشد تا بتواند موشک را در همان اولین لحظات پرتاب نابود کند . ضمن انکه هنگام نزدیک شدن ضد موشک به هدف خود سرعت و ارتفاع موشک بالستیک انقدر زیاد شده است که زدن ان به علت محدودیت ذاتی ضد موشک از جمله وزن - سرعت - میزان سوخت قابل حمل و دمای قابل تحمل توسط موتور محال است .
بدین منظور اولین قرارداد رسمی با هدف توسعه ی چنین سامانه ای در سال 1996 میان نیرو هوایی امریکا و شرکتهای بویینگ - تی ار دبلیو - لاکهید مارتین منعقد شد . هدف از این قرارداد یک میلیارد و صد میلیون دلاری ساخت یک نمونه اولیه از سامانه لیزر هوابرد حمل شونده توسط بویینگ 747-400 بود.
این سامانه قرار بود از یک سلاح کویل هیل کلاس مگاوات و همچنین از سامانه های ویژه برای جبران انحرافات جوی استفاده کند . این سامانه به تنهایی قادر بود در شعاع صدها کیلومتر در مقابل موشکهای بالستیک دفاع کند و در مرحله اوج گیری به انها حمله کرده و انها را منهدم سازد . طبیعتا موشک های بالستیک در این مرحله بیشتر قابل کشف هستند و اهسته تر حرکت می کنند و در اثر تنش های سازه ای و بار سنگین سوخت حساس ترند . موشکهای بالستیک جداره نازکی دارند که در مرحله اوج گیری شدیدا در معرض تنش قرار می گیرند . به همین جهت بهترین گزینه برای مقابله با موشکهای بالستیک استفاده از لیزر در لحظات ابتدایی شلیک انهاست . چند نکته این مسئله را مهم تر می کند . ابتدا انمه مهم ترین قدرت نظامی که قادر به هماوردی با نیرو هوایی امریکاست به شدت متکی به توان موشکی است . نیرو هوایی روسیه بیش از انکه امید به جنگنده های پیشرفته سوخو-30 و 35 ومیگ -35 خود داشته باشد نگاه خود را به زرادخانه عظیم و فوق العاده پیشرفته موشکی خود دوخته است . این جاست که اصرار دولت امریکا برای استقرار مرحله ابتدایی سپر دفاع ضد موشکی در نزدیکی خاک روسیه و جدیدا چین ( سومین قدرت موشکی و رو به رشد ترین اقتصاد کنونی جهان ) قابل هضم می شود . رشد روز افزون توان موشکی دیگر کشورهای مخالف امریکا هم بر شدت عطش نیرو هوایی امریکا برای دستیابی به این سلاح می افزاید. به همین جهت نباید رسیدن به مرحله عملیاتی شدن این سامانه را چندان دور دید. به طور قطع با توجه به بودجه فراوانی که به این برنامه تزریق شده است به زودی شاهد فعال شدن واحدهای لیزر هوابرد خواهیم بود .
اما ایا این پایان راه موشکهای بالستیک است ؟ بدون شک نه . چه چیزی باعث می شود که پاسخ منفی این پرسش را این گونه قاطع بیان کنیم ؟
جواب روشن است : ضعفی ساختاری در اساس و بنیان این سلاح و این ضعف ساختاری چیزی نیست جز لزوم تمرکز پرتوهای لیزر به مدت هر چند کوتاه بر روی بدنه موشک . برای انهدام موشک لازم است تا پرتوهای لیزر حداقل به مدت یا سه ثانیه بر روی مخزن سوخت موشک متمرکز شود . مدت زمان تمرکز هم به شدت وابسته به فاصله موشک تا لیزر هوابرد و شرایط جوی و نیز سرعت موشک است . نوع رنگ امیزی پوسته ی موشک و جنس بدنه هم از دیگر عوامل موثر بر مقدار زمان مورد نیاز برای تمرکز پرتوهاست . پس خیلی هم اوضاع خراب نیست هنوز می توان امیدوار بود .
راه های مقابله با لیزر هوابرد :
اولین و ابتدایی ترین پیشنهاد برای بی اثر ساختن لیزر هوابرد توسط یک فیزیکدان ارائه شد :
استفاده از اینه جهت انعکاس پرتوهای لیزر تابیده شده بر سطح موشک.
اما نقدی که بر این ایده وارد می کنند ان است که با توجه به تنشهای وارده به موشک و نیز ترکیبات جوی و اثرات ان بر سطح موشک - که از مهم ترین انها پدیده تبخیر مولکولهای اب و چسبیدن ذرات گرد و غبار موجود در جو بر روی سطح موشک است - قابلیت انعکاس سطح موشک به شدت کاهش می یابد . مهم تر از این مساله بحث خوردگی سطح اینه در اثر سرعت زیاد مطرح می شود که به شدت بر میزان توان انعکاس پرتو اثر می گذارد.
ایده دوم : استفاده از روکش مقاوم در برابر گرماست که بیش تر مربوط به نوع ماده ی مورد استفاده است . این که چنین تفکری شدنی است یا خیر ؟ بایستی مورد بررسی قرار گیرد . ضمن انکه بحث هزینه ها هم عاملی تعیین کننده است . مطمئنا ماده ای که در برابر پرتو لیزر مقاوم باشد به احتمال زیاد قیمت بالایی هم خواهد داشت . اما انچه مسلم است این ماده باید یک ویژگی بسیار مهم داشته باشد که همان قابلیت بسیار بالا در انعکاس پرتوهای لیزر است .
ایده سوم استفاده از یک لایه خنک کننده در پوسته موشک است که وظیفه ان تبخیر سریع در هنگام برخورد سریع در هنگام برخورد پرتو لیزر و خنک کردن سریع سطح موشک و نیز محصور کردن پرتو لیزردر بخار فوق اشباع است. این مورد هم مشکل وزن و افزایش هزینه ها را دارد .
ایده چهارم چرخاندن موشک حول محور طولی موشک جهت کاستن از میزان تمرکز پرتوهاست . اما این کار فقط در زمان انهدام موشک تاخیر ایجاد می کند و خیلی فایده ای به حال موشک نخواهد داشت .
پنجمین ایده افزایش پیشرانش به وزن محموله است که با افزودن بر سرعت موشک در نخستین مراحل پرتاب مدت زمان در معرض خط قرار گیری انرا کاهش می دهد . اما این کار یک ایراد بزرگ دارد و ان افزایش بیش از حد حجم و وزن سوخت است و این کار اصلا مطلوب نیست .
ششمین ایده که در حقیقت پاک کردن صورت مسئله است جایگزینی موشکهای بالستیک با کروز است که همه می دانیم موشک بالستیک ویژگی هایی دارد که فقط مختص خودش است . اما اخرین ایده حرکت دادن موشک به صورت مارپیچی حول مسیر حرکت است که مدت زمان در معرض پرتو قرار گرفتن انرا به شدت کاهش می دهد . بدون شک این روش بیشترین کارایی را در بین روشهای پیشین دارد اما....
اما مهم ترین مانع بر سر راه این روش ان است که کار هدایت و کنترل بیش تر موشک های بالستیک کنونی در همان اولین مراحل پرتاب صورت می گیرد و در نتیجه دقت یک موشک بالستیک به میزان زیادی وابسته به مراحل اولین پرتاب است البته به نظر می رسد با توجه به پیشرفت فناوری تغییر راستای نیروی پیشرانش موشک و روش های جدید هدایت ماهواره ای و نیز امکان هدایت موشکها در مراحل نهایی پرواز این کار خیلی دور از ذهن نباشد .
اما در این میان چند نکته حائز اهمیت عبارتند از:
اول انکه محموله تمامی موشک ها در بخش جلویی ان یعنی سر موشک قرار دارد و درست به همین دلیل به ان سر جنگی می گویند. موادی که به عنوان مواد انفجاری با هدف ایجاد خسارت در هدف در این قسمت قرار می گیرند به هیچ عنوان حساس به گرما - ضربه - سایش و ... نمی باشد . تنها محرک مواد این بخش موج انفجار است . بنابراین همان طور که در فیلم های موجود از ازمایش های صورت گرفته بر روی راکت های مینی کاتیوشا - توسط رژیم اشغالگر قدس و امریکا - به وضوح مشخص است پس از شلیک لیزر همه جای موشک منفجر می شود الا این قسمت مگر انکه چاشنی انفجاری اولیه ی ان تحریک شود . که چنین کاری با هیچ پرتو لیزری امکان پذیر نیست . زیرا چاشنی سر جنگی در محاصره مقادیر زیادی مواد انفجاری اصلی و غیر حساس قرار گرفته است . اگر چه در فواصل بسیار نزدیک امکان متمرکز کردن پرتو بر روی ماسوره ی پرتابه ( که چاشنی حساس هم در ان بخش قرار دارد ) وجود دارد ( چنین طرحی را رژیم صهیونیستی برای انهدام گلوله های خمپاره و راکت های کاتیوشای حزب الله در نظر دارد ) اما در فواصل با مقیاس چند ده و چند صد کیلومتر چنین کاری به علت خطای سامانه ها و مسائل پیش گفته امکان پذیر نمی باشد . حتی اگر فرض کنیم که سامانه ی ردیابی هوابرد بتواند در اینده جنین دقتی را کسب کند باز هم به راحتی با قرار دادن پوششی در جلوی موشک می توان مانع برخورد مستقیم پرتو لیزر به مدتی طولانی به ماسوره موشک شد . ضمن انکه می توان ماسوره را به انتهای سر جنگی منتقل کرد .
نکته دوم این است که بیشترین اثرات ناشی از برخورد جریان هوا به بدنه موشک در بخش جلویی موشک مشاهده می شود . به استثنای مسئله ی چسبیدن ذرات گرد وغبار و بخارهای اب به بدنه - الباقی مشکلات ناشی از پرواز در سرعت بالای موشک بیش تر در سر جنگی موشک متمرکز است . نکته ی بعدی انست که در مراحل اولین پرواز هنوز سرعت موشک ان قدر زیاد نشده است که اصطکاک سطح ان با هوا منجر به ساییده شدن سطح موشک شود . بنابراین می توان از موادی با قابلیت انعکاس فوق العاده بالای نور در پوسته موشک استفاده کرد . و در اخر نکته ی بسیار مهم تر ان است که اگر موتور موشک بالستیک از نوع سوخت جامد باشد ( همانند راکت کاتیوشا ) می توان با چند مرحله ای کردن ان از میزان اسیب پذیری موشک به شدت کاست و از همه مهم تر از ان جایی که بخش قابل توجه سوخت موشک در همان چند کیلومتر ابتدایی پرواز مصرف می شود فقط نیاز به پیاده کردن این ایده ها در مراحل دوم به بعد موشک است که این کار به میزان زیادی از هزینه های فرایند مقابله با پرتو لیزر می کاهد .
جمع بندی :
با این توصیفات از میان روشهای بالا موارد قابل و موثر به قرار زیرند :
1- استفاده از مواد خاص و مقاوم در برابر پرتو لیزر در مراحل دوم و سوم موشک.
2- استفاده از موتور سوخت جامد به عنوان پیشرانش موشک .
3- بهره بردن از مسیر پرواز مارپیچی در لحظات اولین پرتاب موشک ( از ثانیه ی 20 پرتاب تا رسیدن به نیمه ی اول مسیر ) در این حالت لزوما نیازی به بالا بودن میزان گردش ها حول خط سیر مسیر نیست . به بیان ساده تر نیازی نیست که سرعت پیچ و تاب خوردن موشک زیاد باشد . هدف جلوگیری از عدم تمرکز پرتوهاست.
4-استفاده از موادی با قابلیت انعکاس فوق العاده بالای نور در مراحل 2 و 3 موشک. ( لایه بسیار نازکی از جنس نقره می تواند مثال خوبی از این دست باشد )
5- پرتاب موشک در هوای ابری و شرایط نامساعد جوی .
به نظر می رسد هنوز تا پایان راه موشک های بالستیک فاصله ی زیادی داریم . اما نباید فراموش کرد که در نظام هستی هر چیزی را عمری است از جمله ان چه ما تحت فناوری می شناسیم . فناوری موشکی هم از این قاعده کلی نظام هستی مستثنی نیست . دیر یا زود عمر موشک های بالستیک به سر خواهد امد . اما انچه مهم است امادگی مواجهه با ان روز است . برای کشوری که برای دفع دشمنان خود به شدت متکی به موشکهای بالستیک است اندیشیدن به مرحله ی پس از موشک های بالستیک به همان مقدار تلاش برای توسعه ی این نوع موشک ها لازم است . فراموش نکنیم که 60 سال پیش پیشرفته ترین جنگنده ها از موتور پیشتونی استفاده می کردند --- 40 سال پیش داشتن کامپیوتر فقط از عهده ی دولت های قدرتمند بر می امد ----20 سال پیش داشتن تلفنی که بتوان در جیب جای داد و همه جا با خود همراه برد بیش تر به خیال بافی می مانست ان هم تلفنی که هم کارایی ضبط و هم رادیو و حتی تلویزیون را دارد و اکنون ...
بیست سال بعد چه طور ؟ ایا در ان زمان هم هنوز موشک های بالستیک قادر به رجز خوانی خواهند بود؟ باید به معنای واقعی کلمه منتظر بود . یعنی هم بسیار زیرکانه چشم به رویدادهای اینده داشت و هم خود را با توجه به پیشرفت فناوری های گوناگون و اوضاع متغیر جهانی برای ان روز کاملا اماده کرد .
منبع : صنایع هوافضا / فروردین ماه 1389
چندی پیش خبری منتشر شد مبنی بر آزمایش موفق سلاح جدید تحت عنوان لیزر هوابرد که در حقیقت انقلابی در صنعت تسلیحات امروزی محسوب می شود اما انچه برای ما جلب توجه می کند کاربرد ان است : " انهدام موشکهای بالستیک برد بلند و متوسط در اولین لحظات پرتاب ".
اهمیت این مسئله زمانی روشن می شود که بدانیم بسیاری از کشورهای دارنده موشکهای بالستیک بدین ترتیب نقطه قوت خود را از دست می دهند . مهمترین عامل برقراری توازن میان ارتش روسیه و امریکا هم توان بسیار قوی موشکی روسیه است والا تعداد کم جنگنده های سوخو-30 و35 نیرو هوایی روسیه در مقابل اف-22 و 35 های پر تعداد امریکایی حرفی برای گفتن ندارند .
بنابراین ازمایش موفق چنین سلاحی جای بسی تامل دارد . اولین سوالی که در ذهن متبادر می شود ان است که موشکهای بالستیک به پایان عصر خود نردیک می شوند؟
ایا هزینه های فراوانی که برای تولید و خرید این موشکها صرف شده است همگی بر باد خواهند رفت؟ پاسخ به این پرسش وپرسشهایی از این دست نیازمند دقت بیشتری در این مسئله است . بدین جهت و با بررسی عمیق این مسئله مقاله زیر را تقدیم می کنم به تمامی مسئولین ذی ربط و نیز علاقه مند صنعت هوا فضا .
سلاح های با انرژی جهت یافته :
توسعه لیزر پر انرژی از دهه 1960 اغاز گشت و این در حقیقت راهی بود که در نتیجه پیشرفتهای علمی و مهندسی هموار شده بود . تلاشهای بسیار شده و بر چالشهای عملیاتی و فناوری زیادی غلبه شده است تا بتوان از پرتو لیزر سلاح های موثر و کاربردی تهیه کرد . سلاح های پرتابه ای مانند تفنگ - موشک و بمبها اهداف خود را بوسیله انرژی جنبشی منهدم می کند یعنی با استفاده از انرزی حاصل از انرژی انفجار - ترکش و حرکت پرتابه ای . بنابراین سلاح های پرتابه ای انرژی شیمیایی ذخیره شده در پیشرانه ها و سر جنگی ها را به وسیله ی پرتابه هایی به سوی هدف می فرستند . اما یک سلاح لیزری با همراستا کردن تمامی پرتوهای نور گسیل شده از خود ( یا به اصطلاح جهت کردن انها ) انرژی مورد نظر را سوار بر امواج الکترو مغناطیس کرده و به سوی هدف گسیل می دارد .
به بیانی ساده تر سلاح های انرژی مستقیم برای اثرگذاری و تخریب سازه ای مقدار زیادی فتو الکترون دارای انرژی فراوان را به سوی هدف می فرستند وبا استفاده از انرژی نور دمای سطح رویی هدف به شدت بالا می برند که این کار اهدافی که به گرما حساس هستند را منهدم می کند مثل یک بشکه باروت و موشک همچون بشکه ی باروت حاوی مقادیر زیادی سوخت و مواد انفجاری است .
مهم ترین مزیت این سلاح در این است که که با سرعت نور به سوی هدف حمله می کند در حالی که سرعت پرتاب سلاح های پرتابه ای ضریبی از سرعت صوت است .
ادبیات معاصر مجموعه ی گسترده ای از اسلحه ها را در گروه سلاح های انرژی مستقیم قرار میدهد که عبارتند از :
1- تسلیحات انرژی پر انرژی
2- مایکروویو پر انرژی .
3- پرتو ذرات .
4-اسلحه های مجرای پلاسمای القایی لیزر .
دو نوع اول مستقیما از نوع سلاح های با انرژی جهت یافته هستند ولی نوع سوم یعنی "سلاح های پرتو ذرات " به عنوان سلاح های پرتابه ای شناخته می شوند که در این سلاح ها ذرات اتمی و زیر اتمی به عنوان پرتابه مورد استفاده قرار می گیرند .
" ال. آی. پی. سی " نیز روشی است که از لیزر برای یونیزه کردن مسیری از مولکول ها به سوی هدف استفاده می کند که از این طریق می توان بار الکتریکی را به منظور اسیب رساندن به هدف به سمت ان هدایت کرد .
در بین این چهار گروه لیزر پر انرژی بیشترین پتانسیل را در تولید اثرات قابل توجه دارد . فناوری " اچ. پی. ام " نیز پتانسیل مشابهی دارد ولی برای ان به اندازه لیزر پرانرزی سرمایه گذاری نشده است و عملا در بودجه پایین تری نسبت به لیزرهای پرانرژی قرار می گیرد . سلاح های پرتو ذره ای نیز در زمان حال حاضر بهتر است در دامنه علمی - تخیلی قرار گیرند چون وزن و هزینه انها با اهداف نظامیشان همخوانی ندارد.
لیزر برای صلح - لیزر برای جنگ : برنامه ازمایشگاه لیزر هوابرد
اولین لیزر در سال 1958 وارد عرصه شد. با این حال امریکا در اوایل دهه 1970 دستیابی به لیزر هوابرد با استفاده از فناوری موجود لیزر در ان زمان را امری بدهی می دانست. این ایده در اواخر دهه 1960 توسط دکتر ادوارد تلر - فیزیکدانی که در اختراع بمب هیدروژنی همکاری داشت - گسترش و ترقی یافته بود . این مساله منجر شد که در اوایل دهه 1970 ازمایشهایی برای تعیین استواری این نظریه و همچنین تعیین مشکلات ان انجام پذیرد .
اولین ازمایشها در این زمینه در سال 1973 توسط نیرو هوایی امریکا انجام شد .در این ازمایش از لیزر دینامیک گازی دی اکسید کربن برای انهدام یک پرنده بدون سرنشین انجام شد . در 1976 نیرو زمینی ارتش امریکا از یک لیزر پر انرژی با پمپ الکترونیکی برای انهدام تعدادی هواپیما و بالگرد بدون سرنشین استفاده کرد . سپس در مارس 1978 نیرو دریایی امریکا توانست به وسیله لیزر شیمیایی توانست که توسط دارپا و نیرو دریایی توسعه داده شده بود یک موشک ضد تانک تاو را در حال پرواز منهدم کند .
نیرو هوایی امریکا در سال 1976 برنامه ازمایشگاه لیزر هوابرد را با شعار " لیزر برای صلح " راه اندازی کرد . هدف از این پروژه اثبات امکان ردیابی و انهدام اهداف پرنده بود . برای این کار از یک فروند هواپیمای " ان. کی. سی. 135 ای " استراتوتانکر به عنوان ازمایشگاه پرنده استفاده شد . در ان زمان این برنامه به عنوان اولین سامانه لیزرهوابرد توجه رسانه های فراوانی را به خود جلب کرد اما ارزش اصلی این برنامه در اموزه های کسب شده در جریان کار بود .
اولین درس چگونگی حل مسئله اتلاف انرژی در سامانه ی ردیاب و سامانه نوری بود. نه تنها این انرژی اتلاف شده امکان داشت داخل سامانه را تخریب کند بلکه در اثر شدت پرتو مادون قرمز قسمتی از ذرات داخل سامانه که با سرعت های بالا تحریک می شدند تسخیر می شدند و به سطوح نوری اسیب می رساندند پس نیاز به یک اتاق تمیز هوابرد بود .
همچنین رفته رفته محرز شد که سامانه هدف یاب با دقت های بالا تری مورد نیاز است و کل سامانه ردیابی هدف هنگام نشانه گیری پرتو هدف می بایست خطای بسیار کمی داشته باشد . خطا در نشانه گیری اثر تخریب را کاهش می داد و این نقطه ضعف در مسافتهای دورتر از هدف تشدید می شد . انتشار پرتو در جو مشکلاتی از قبل پیش بینی شده و همچنین پیش بینی نشده را به همراه داشت . مولکول های بخار اب قطرات اب و مولکول های دی اکسید کربن پرتو را در خود غوطه ور می کردند و بنابراین در طول مسیر پرتو حرارت موضعی ایجاد می نمودند که این باعث پراکنده شدن پرتو می شد . این اثر " شکوفایی حرارتی " نام گرفت . این اثر در در پرتوهای با توان بالاتر بیش تر ظاهر می گردد . یک محدودیت کلی برای سلاح های لیزر پر انرژی ناتوانی انها در نفوذ کردن داخل ابر - گرد و غبار و مه است که در نفوذ به انها انرژی پرتو به سرعت گرفته می شود .
مساله دیگری که مطرح بود اثرات مخرب روی هدف بود . نه تنها پرتو لیزر پر قدرت باید در طول موج مناسبی عمل کند تا کمترین اتلاف انرژی را توسط مولکولهای جو داشته باشد بلکه باید قابلیت جذب سریع توسط مواد سازنده پوسته هدف را نیز داشته باشد . به عنوان مثال الومینیوم برای لیزر دی اکسید کربن 10.6 میکرونی 96 درصد بازتاب دارد و این برای سازندگان این گونه لیزرها فاجعه بود .
مشکلاتی دیگری نیز به وجود امدند که در نتیجه جرقه های حاصل از اشفتگی در جو ایجاد می شد . این مشکلات در حقیقت ناشی از تفاوت های جزیی دما بین توده های هوا بود . تفاوتهای جزیی دما هوا یعنی تفاوتهای جزئی در چگالی هوا و این عاملی است که باعث خم شدن جریان پرتو وجود دارد این مساله 3 دشواری را برای رسیدن به برد مناسب ایجاد می کند خصوصا در ارتفاع های کم عملیاتی که پرتو شدیدا منحرف می شود . برای همین هواپیمای " ان. کی. سی - 135 ای 14 " در سال 1984 بازنشسته شد و در سال 1988 به موزه رایت پترسون 15 نیروی هوایی فرستاده شد .
لیزر هوابرد ای. ال. 1 ای :
اصولا مهم ترین مزیت موشک های بالستیک یرد بلند و متوسط سرعت بسیار بالای انها در مراحل نهایی مسیر است مرحله ای که تمامی تلاشهای کنونی خنثی سازی موشک هایی بالستیک در مراحل پایانی مسیر بسیار سخت و در برخی ناممکن است.عوامل چندی باعث می شود که هم ردگیری موشک و هم انهدام انها در این مرحله - که در حقیقت تنها مرحله ای است که موشک در تیر رس قرار دارد - بسیار سخت است . از جمله ی مهم ترین انها پدیده ی یونیزه شدن گازهای اطراف کلاهک موشک است . پدیده ای که منجر به تولید گاز پلاسما در اطراف سر جنگی شده و با توجه به نامرئی بودن پلاسما در سامانه های راداری به شدت از سطح مقطع راداری موشک می کاهد . ایده استفاده از پرتو لیزر به منظور انهدام موشکهای بالستیک از همان اولین روزهای کشف ان ذهن فرماندهان را به خود مشغول داشته بود. به خصوص اگر چنین وسیله ای بر روی یک هواپیما سوار می شد چرا که مهم ترین مانع بر سر انهدام موشکهای بالستیک در اولین لحظات پرتاب برداشته می شد -برد سلاح . هنوز موشک ضد موشکی ساخته نشده است که صدها کیلومتر برد داشته باشد و از همه مهم تر در چنین بردی از دقتی بالا برخوردار باشد تا بتواند موشک را در همان اولین لحظات پرتاب نابود کند . ضمن انکه هنگام نزدیک شدن ضد موشک به هدف خود سرعت و ارتفاع موشک بالستیک انقدر زیاد شده است که زدن ان به علت محدودیت ذاتی ضد موشک از جمله وزن - سرعت - میزان سوخت قابل حمل و دمای قابل تحمل توسط موتور محال است .
بدین منظور اولین قرارداد رسمی با هدف توسعه ی چنین سامانه ای در سال 1996 میان نیرو هوایی امریکا و شرکتهای بویینگ - تی ار دبلیو - لاکهید مارتین منعقد شد . هدف از این قرارداد یک میلیارد و صد میلیون دلاری ساخت یک نمونه اولیه از سامانه لیزر هوابرد حمل شونده توسط بویینگ 747-400 بود.
این سامانه قرار بود از یک سلاح کویل هیل کلاس مگاوات و همچنین از سامانه های ویژه برای جبران انحرافات جوی استفاده کند . این سامانه به تنهایی قادر بود در شعاع صدها کیلومتر در مقابل موشکهای بالستیک دفاع کند و در مرحله اوج گیری به انها حمله کرده و انها را منهدم سازد . طبیعتا موشک های بالستیک در این مرحله بیشتر قابل کشف هستند و اهسته تر حرکت می کنند و در اثر تنش های سازه ای و بار سنگین سوخت حساس ترند . موشکهای بالستیک جداره نازکی دارند که در مرحله اوج گیری شدیدا در معرض تنش قرار می گیرند . به همین جهت بهترین گزینه برای مقابله با موشکهای بالستیک استفاده از لیزر در لحظات ابتدایی شلیک انهاست . چند نکته این مسئله را مهم تر می کند . ابتدا انمه مهم ترین قدرت نظامی که قادر به هماوردی با نیرو هوایی امریکاست به شدت متکی به توان موشکی است . نیرو هوایی روسیه بیش از انکه امید به جنگنده های پیشرفته سوخو-30 و 35 ومیگ -35 خود داشته باشد نگاه خود را به زرادخانه عظیم و فوق العاده پیشرفته موشکی خود دوخته است . این جاست که اصرار دولت امریکا برای استقرار مرحله ابتدایی سپر دفاع ضد موشکی در نزدیکی خاک روسیه و جدیدا چین ( سومین قدرت موشکی و رو به رشد ترین اقتصاد کنونی جهان ) قابل هضم می شود . رشد روز افزون توان موشکی دیگر کشورهای مخالف امریکا هم بر شدت عطش نیرو هوایی امریکا برای دستیابی به این سلاح می افزاید. به همین جهت نباید رسیدن به مرحله عملیاتی شدن این سامانه را چندان دور دید. به طور قطع با توجه به بودجه فراوانی که به این برنامه تزریق شده است به زودی شاهد فعال شدن واحدهای لیزر هوابرد خواهیم بود .
اما ایا این پایان راه موشکهای بالستیک است ؟ بدون شک نه . چه چیزی باعث می شود که پاسخ منفی این پرسش را این گونه قاطع بیان کنیم ؟
جواب روشن است : ضعفی ساختاری در اساس و بنیان این سلاح و این ضعف ساختاری چیزی نیست جز لزوم تمرکز پرتوهای لیزر به مدت هر چند کوتاه بر روی بدنه موشک . برای انهدام موشک لازم است تا پرتوهای لیزر حداقل به مدت یا سه ثانیه بر روی مخزن سوخت موشک متمرکز شود . مدت زمان تمرکز هم به شدت وابسته به فاصله موشک تا لیزر هوابرد و شرایط جوی و نیز سرعت موشک است . نوع رنگ امیزی پوسته ی موشک و جنس بدنه هم از دیگر عوامل موثر بر مقدار زمان مورد نیاز برای تمرکز پرتوهاست . پس خیلی هم اوضاع خراب نیست هنوز می توان امیدوار بود .
راه های مقابله با لیزر هوابرد :
اولین و ابتدایی ترین پیشنهاد برای بی اثر ساختن لیزر هوابرد توسط یک فیزیکدان ارائه شد :
استفاده از اینه جهت انعکاس پرتوهای لیزر تابیده شده بر سطح موشک.
اما نقدی که بر این ایده وارد می کنند ان است که با توجه به تنشهای وارده به موشک و نیز ترکیبات جوی و اثرات ان بر سطح موشک - که از مهم ترین انها پدیده تبخیر مولکولهای اب و چسبیدن ذرات گرد و غبار موجود در جو بر روی سطح موشک است - قابلیت انعکاس سطح موشک به شدت کاهش می یابد . مهم تر از این مساله بحث خوردگی سطح اینه در اثر سرعت زیاد مطرح می شود که به شدت بر میزان توان انعکاس پرتو اثر می گذارد.
ایده دوم : استفاده از روکش مقاوم در برابر گرماست که بیش تر مربوط به نوع ماده ی مورد استفاده است . این که چنین تفکری شدنی است یا خیر ؟ بایستی مورد بررسی قرار گیرد . ضمن انکه بحث هزینه ها هم عاملی تعیین کننده است . مطمئنا ماده ای که در برابر پرتو لیزر مقاوم باشد به احتمال زیاد قیمت بالایی هم خواهد داشت . اما انچه مسلم است این ماده باید یک ویژگی بسیار مهم داشته باشد که همان قابلیت بسیار بالا در انعکاس پرتوهای لیزر است .
ایده سوم استفاده از یک لایه خنک کننده در پوسته موشک است که وظیفه ان تبخیر سریع در هنگام برخورد سریع در هنگام برخورد پرتو لیزر و خنک کردن سریع سطح موشک و نیز محصور کردن پرتو لیزردر بخار فوق اشباع است. این مورد هم مشکل وزن و افزایش هزینه ها را دارد .
ایده چهارم چرخاندن موشک حول محور طولی موشک جهت کاستن از میزان تمرکز پرتوهاست . اما این کار فقط در زمان انهدام موشک تاخیر ایجاد می کند و خیلی فایده ای به حال موشک نخواهد داشت .
پنجمین ایده افزایش پیشرانش به وزن محموله است که با افزودن بر سرعت موشک در نخستین مراحل پرتاب مدت زمان در معرض خط قرار گیری انرا کاهش می دهد . اما این کار یک ایراد بزرگ دارد و ان افزایش بیش از حد حجم و وزن سوخت است و این کار اصلا مطلوب نیست .
ششمین ایده که در حقیقت پاک کردن صورت مسئله است جایگزینی موشکهای بالستیک با کروز است که همه می دانیم موشک بالستیک ویژگی هایی دارد که فقط مختص خودش است . اما اخرین ایده حرکت دادن موشک به صورت مارپیچی حول مسیر حرکت است که مدت زمان در معرض پرتو قرار گرفتن انرا به شدت کاهش می دهد . بدون شک این روش بیشترین کارایی را در بین روشهای پیشین دارد اما....
اما مهم ترین مانع بر سر راه این روش ان است که کار هدایت و کنترل بیش تر موشک های بالستیک کنونی در همان اولین مراحل پرتاب صورت می گیرد و در نتیجه دقت یک موشک بالستیک به میزان زیادی وابسته به مراحل اولین پرتاب است البته به نظر می رسد با توجه به پیشرفت فناوری تغییر راستای نیروی پیشرانش موشک و روش های جدید هدایت ماهواره ای و نیز امکان هدایت موشکها در مراحل نهایی پرواز این کار خیلی دور از ذهن نباشد .
اما در این میان چند نکته حائز اهمیت عبارتند از:
اول انکه محموله تمامی موشک ها در بخش جلویی ان یعنی سر موشک قرار دارد و درست به همین دلیل به ان سر جنگی می گویند. موادی که به عنوان مواد انفجاری با هدف ایجاد خسارت در هدف در این قسمت قرار می گیرند به هیچ عنوان حساس به گرما - ضربه - سایش و ... نمی باشد . تنها محرک مواد این بخش موج انفجار است . بنابراین همان طور که در فیلم های موجود از ازمایش های صورت گرفته بر روی راکت های مینی کاتیوشا - توسط رژیم اشغالگر قدس و امریکا - به وضوح مشخص است پس از شلیک لیزر همه جای موشک منفجر می شود الا این قسمت مگر انکه چاشنی انفجاری اولیه ی ان تحریک شود . که چنین کاری با هیچ پرتو لیزری امکان پذیر نیست . زیرا چاشنی سر جنگی در محاصره مقادیر زیادی مواد انفجاری اصلی و غیر حساس قرار گرفته است . اگر چه در فواصل بسیار نزدیک امکان متمرکز کردن پرتو بر روی ماسوره ی پرتابه ( که چاشنی حساس هم در ان بخش قرار دارد ) وجود دارد ( چنین طرحی را رژیم صهیونیستی برای انهدام گلوله های خمپاره و راکت های کاتیوشای حزب الله در نظر دارد ) اما در فواصل با مقیاس چند ده و چند صد کیلومتر چنین کاری به علت خطای سامانه ها و مسائل پیش گفته امکان پذیر نمی باشد . حتی اگر فرض کنیم که سامانه ی ردیابی هوابرد بتواند در اینده جنین دقتی را کسب کند باز هم به راحتی با قرار دادن پوششی در جلوی موشک می توان مانع برخورد مستقیم پرتو لیزر به مدتی طولانی به ماسوره موشک شد . ضمن انکه می توان ماسوره را به انتهای سر جنگی منتقل کرد .
نکته دوم این است که بیشترین اثرات ناشی از برخورد جریان هوا به بدنه موشک در بخش جلویی موشک مشاهده می شود . به استثنای مسئله ی چسبیدن ذرات گرد وغبار و بخارهای اب به بدنه - الباقی مشکلات ناشی از پرواز در سرعت بالای موشک بیش تر در سر جنگی موشک متمرکز است . نکته ی بعدی انست که در مراحل اولین پرواز هنوز سرعت موشک ان قدر زیاد نشده است که اصطکاک سطح ان با هوا منجر به ساییده شدن سطح موشک شود . بنابراین می توان از موادی با قابلیت انعکاس فوق العاده بالای نور در پوسته موشک استفاده کرد . و در اخر نکته ی بسیار مهم تر ان است که اگر موتور موشک بالستیک از نوع سوخت جامد باشد ( همانند راکت کاتیوشا ) می توان با چند مرحله ای کردن ان از میزان اسیب پذیری موشک به شدت کاست و از همه مهم تر از ان جایی که بخش قابل توجه سوخت موشک در همان چند کیلومتر ابتدایی پرواز مصرف می شود فقط نیاز به پیاده کردن این ایده ها در مراحل دوم به بعد موشک است که این کار به میزان زیادی از هزینه های فرایند مقابله با پرتو لیزر می کاهد .
جمع بندی :
با این توصیفات از میان روشهای بالا موارد قابل و موثر به قرار زیرند :
1- استفاده از مواد خاص و مقاوم در برابر پرتو لیزر در مراحل دوم و سوم موشک.
2- استفاده از موتور سوخت جامد به عنوان پیشرانش موشک .
3- بهره بردن از مسیر پرواز مارپیچی در لحظات اولین پرتاب موشک ( از ثانیه ی 20 پرتاب تا رسیدن به نیمه ی اول مسیر ) در این حالت لزوما نیازی به بالا بودن میزان گردش ها حول خط سیر مسیر نیست . به بیان ساده تر نیازی نیست که سرعت پیچ و تاب خوردن موشک زیاد باشد . هدف جلوگیری از عدم تمرکز پرتوهاست.
4-استفاده از موادی با قابلیت انعکاس فوق العاده بالای نور در مراحل 2 و 3 موشک. ( لایه بسیار نازکی از جنس نقره می تواند مثال خوبی از این دست باشد )
5- پرتاب موشک در هوای ابری و شرایط نامساعد جوی .
به نظر می رسد هنوز تا پایان راه موشک های بالستیک فاصله ی زیادی داریم . اما نباید فراموش کرد که در نظام هستی هر چیزی را عمری است از جمله ان چه ما تحت فناوری می شناسیم . فناوری موشکی هم از این قاعده کلی نظام هستی مستثنی نیست . دیر یا زود عمر موشک های بالستیک به سر خواهد امد . اما انچه مهم است امادگی مواجهه با ان روز است . برای کشوری که برای دفع دشمنان خود به شدت متکی به موشکهای بالستیک است اندیشیدن به مرحله ی پس از موشک های بالستیک به همان مقدار تلاش برای توسعه ی این نوع موشک ها لازم است . فراموش نکنیم که 60 سال پیش پیشرفته ترین جنگنده ها از موتور پیشتونی استفاده می کردند --- 40 سال پیش داشتن کامپیوتر فقط از عهده ی دولت های قدرتمند بر می امد ----20 سال پیش داشتن تلفنی که بتوان در جیب جای داد و همه جا با خود همراه برد بیش تر به خیال بافی می مانست ان هم تلفنی که هم کارایی ضبط و هم رادیو و حتی تلویزیون را دارد و اکنون ...
بیست سال بعد چه طور ؟ ایا در ان زمان هم هنوز موشک های بالستیک قادر به رجز خوانی خواهند بود؟ باید به معنای واقعی کلمه منتظر بود . یعنی هم بسیار زیرکانه چشم به رویدادهای اینده داشت و هم خود را با توجه به پیشرفت فناوری های گوناگون و اوضاع متغیر جهانی برای ان روز کاملا اماده کرد .
منبع : صنایع هوافضا / فروردین ماه 1389