تطبيقات الليزر القوية في ساحة المعركة المستقبلية


معهد دراسات الأمن القومي

جوشوا كاليسكي

24 مايو 2022


أعلن رئيس الوزراء "بينيت" في المؤتمر السنوي لمعهد دراسات الأمن القومي: "في غضون عام تقريبًا، سنبدأ تشغيل نظام اعتراض بالليزر".

ما هي الفروق بين أنظمة الليزر المختلفة، وما هي مزايا وعيوب هذا النوع من أنظمة الدفاع الجوي؟

الليزر هو مصدر ضوء فريد للعديد من الاستخدامات المتنوعة في نطاق واسع من القوة. الميزة البارزة لليزر هي قدرته على الإنتاج والتركيز عبر هدف محدد شعاع ضوئي نشط، والدفع بسرعة الضوء على مدى مسافة كبيرة والتدفئة الموضعية للقذيفة المستهدفة حتى حدوث عطل هيكلي.

تمت مراجعة السباق لتطوير أنظمة أسلحة قوية قائمة على الليزر من قبل "جيف هيشت"، ونتيجة للأفكار التي راجعها "جيف هيشت"، تم تشكيل رأي مفاده أن نظام الليزر عالي الطاقة، جنبًا إلى جنب مع الأنظمة الحركية ومجموعة متنوعة من الأنظمة البصرية والكهربائية الضوئية المناسبة، يمكن استخدامه كسلاح لضرب وتحييد التهديدات الجوية التي في حوزة أعدائنا_صواريخ، قذائف هاون، زوارق صغيرة غير مأهولة، مركبات جوية بدون طيار (مثل الطائرات بدون طيار).

اليوم، يتمتع الخصم الذي يشغل وسائل الطيران هذه بمزايا نظرًا لبساطة العملية والتكلفة المنخفضة نسبيًا - مما يسمح له بإحداث الكثير من الضرر وتعطيل الحياة الطبيعية وزرع الرعب. يعد السلاح عالي الطاقة المستند إلى الليزر إحدى الطبقات الضرورية للدفاع ضد هذه التهديدات (كاليسكي).


أنواع الليزر:

يمتلك السلاح القائم على الليزر عددًا من المزايا المهمة: فهو يتيح اعتراضًا دقيقًا ومستمرًا وعالي الطاقة وسرعة الضوء، وتكلفة منخفضة وأقل لوجستيات مقارنة بالاعتراض الحركي باستخدام الصواريخ، بالإضافة إلى ذلك، يمكن التحكم في طاقة الليزر وفقًا لنوع الهدف، دون الحاجة إلى "تحميل  ذخيرة"، لأن الليزر نظام غير قابل للتلف.

قيود عملية الليزر هي بيئية بشكل أساسي - النشاط محدود في السُحب والضباب والمطر، ونطاق محدود من العمل بسبب التوهين الجوي الناجم عن امتصاص أشعة الليزر بواسطة بخار الماء أو الغازات المختلفة في الغلاف الجوي، بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون هناك خط مستقيم بين الليزر والهدف، حيث إن حركة الضوء في خط مستقيم، ويلزم بقاء الشعاع على الهدف لإحداث الضرر المطلوب.


يميز بين الليزر للتطبيقات التكتيكية والليزر للتطبيقات الاستراتيجية. من هذا التعريف، يتم -أيضًا- اشتقاق الإمدادات المطلوبة:

يستخدم الليزر التكتيكي، المشار إليه فيما يلي باسم ليزر فئة kW، كوسيلة لتدمير الصواريخ قصيرة ومتوسطة المدى، والقذائف، والطائرات بدون طيار، والسفن الخفيفة. وتتراوح الطاقة المطلوبة بين 100 و 150 كيلوواط. وقت وصول شعاع الليزر لهدف يقع في نطاق 10 كم هو 30 جزء من مليون من الثانية فقط.

يتم استخدام الليزر للتطبيقات الاستراتيجية لتدمير الصواريخ بعيدة المدى - مئات وآلاف الكيلومترات، والطاقة المطلوبة 2-1 ميغاواط، وبالتالي يطلق عليهم ليزر فئة MW. من المهم معرفة أنه اعتمادًا على مقدار الطاقة المطلوبة، يمكن أن يكون الليزر محمولًا برا أو جويًا أو ثابتًا.


الليزر الكيميائي..

تاريخيًا، ركزت التطورات في السبعينيات والثمانينيات على الليزر الاستراتيجي القوي - ليزر فئة MW - لتحييد وتدمير الصواريخ الباليستية التي تحمل رؤوسًا نووية. مصدر إنتاج إشعاع ليزر بهذا الحجم هو الليزر الكيميائي.

هي ليزرات تعتمد على مزيج من الغازات، مثل الهيدروجين أو الديوتيريوم، جنبًا إلى جنب مع الفلور أو مشتقاته كوسيط نشط، حيث تؤدي الحرارة المتولدة من التفاعل الكيميائي بين ذرات الفلور وهيدروجين أو ذرات الديوتيريوم إلى عمليات تؤدي إلى قوة الأشعة تحت الحمراء.


حدث هذا التطور بشكل رئيسي في الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي والصين والمملكة المتحدة، وتم تسريع التطور بشكل كبير بعد خطاب "حرب النجوم" الذي ألقاه رئيس الولايات المتحدة -آنذاك-، رونالد ريغان، في 23 مارس 1983.

في هذا الإطار، تم تطوير أنظمة الليزر الكيميائي Nautilus و Skyguard لاعتراض الصواريخ والقذائف، والتي أظهرت جدوى أولية في وقت مبكر من عام 1996 مع تدمير الصواريخ والقذائف قصيرة المدى. تم تطوير نماذج محسنة من الليزر الكيميائي القائم على الهيدروجين أو فلوريد الديوتيريوم لأغراض تكتيكية، مثل إمدادات الطاقة حتى 100 كيلووات وحتى الليزر الكيميائي بناءً على تفاعل كيميائي بين الأكسجين واليود في تكوينات مختلفة (ثابتة أو محمولة أو محمولة جواً)، مما يثبت الجدوى في تدمير الأهداف.

بالتوازي مع هذا النشاط ، تم تصميم ليزر كيميائي من الأكسجين واليود، وتجميعه وتشغيله بقوة 2-1 ميغاواط، محمولة على طائرة بوينج 747 المحمولة جواً أو طائرة ABL. في التجارب الميدانية، أجرى الليزر المحمول جواً اعتراضين ناجحين للصواريخ الباليستية في مرحلة التسارع وعلى مسافة 400 كيلومتر، ولكن في عام 2011 تم إغلاق المشروع لأسباب اقتصادية وضعف تقييم الأداء.


ليزر الحالة الصلبة وليزر الألياف..

تطورت قضية ليزر الحالة الصلبة والليزر القائم على الألياف بشكل كبير في الولايات المتحدة بشكل رئيسي، ولكن أيضًا في روسيا وألمانيا والصين منذ أواخر التسعينيات، وتسارعت في السنوات 2000-2010.

خلال هذه السنوات ، تم تطوير أنظمة ليزر الحالة الصلبة والليزر الليفي في تكوينات مختلفة من الهندسة ومجموعة من سلسلة من المكبرات الضوئية لزيادة طاقة الليزر. بالإضافة إلى ذلك ، تم إحراز تقدم كبير في تطوير ليزر ديود عالي الطاقة، والذي يستخدم لتحفيز الليزر البلوري أو الألياف الضوئية .

في الوقت نفسه، حدث تقدم كبير في تطوير وإنتاج الألياف الضوئية الفريدة لإنتاج حزم الليزر، والمكونات البصرية عالية الطاقة المقاومة، وأنظمة التبريد وإزالة الحرارة، والأنظمة البصرية لتصحيح التشوهات الجوية وطرق الأشعة الموحدة.

على عكس الليزر الكيميائي، ينتج ليزر الحالة الصلبة أو ليزر الألياف طاقة قوية من خلال الجمع بين عدة حزم منخفضة الطاقة في حزمة واحدة عالية الطاقة. التركيبة المقبولة حاليًا هي دمج الشعاع المتماسك - CBC ويتم ذلك عن طريق تنسيق مراحل الحزم المختلفة بحيث تكون جميعها في نفس المرحلة، أي تظهر قمم موجات الضوء المختلفة في نفس الوقت وتزيد من القوة التي ينتجها النظام.  


يتميز الليزر الليفي بمزايا أخرى عن ليزر الحالة الصلبة: تبديد الحرارة الفعال بسبب مساحة السطح الكبيرة، وزيادة كبيرة في إشعاع الليزر بسبب طول الألياف، واستهلاك طاقة أقل بنسبة 50 % من ليزر الحالة الصلبة، ومرونة في التجميع والتشغيل، والاكتناز وبالتالي إمكانية وجود منصة أرضية وجوية.


وعلى الرغم من وجود عدد من أوجه القصور ، خاصة في المجال البصري ، تعتبر تقنية الألياف عالية الألياف "ناضجة" وواعدة للغاية.


تبلغ حالة أداء الأنظمة المختلفة (ليزر الحالة الصلبة وليزر الألياف) اليوم 100 كيلووات ، بمتوسط ​​كفاءة 30 % مع توقع استقبال طاقة تصل إلى 400 كيلووات في عام 2024 بكفاءة 30-50 %.


أثبتت أجهزة الليزر القوية ذات الحالة الصلبة - نظام سلاح الليزر أو LaWS - في نطاق 15-50 كيلووات التي طورتها كيانات مختلفة ، جدوى تشغيلية رائعة في التجارب الميدانية في مجال الاعتراض مثل الطائرات بدون طيار والسفن غير المأهولة، وهي في الخدمة التشغيلية منذ ذلك الحين 2014 في الخليج العربي على متن حاملة الطائرات يو إس إس بونس وعلى حاملة الطائرات بورتلاند.

اعترض هذا الليزر أيضًا صاروخ كروز في حقل وايت ساندز التجريبي، نيو مكسيكو. من حيث الوزن وتقدير الحجم، يزن اليوم نظام ليزر الحالة الصلبة 100 كيلووات حوالي 3 أطنان ويبلغ حجمه الإجمالي 7400 لتر.

الطموح هو الوصول إلى نظام يزن 500 كجم ، بحجم 700 لتر وكفاءة إجمالية تبلغ 30 % (Titterton ، 2015).



ملخص..

شعاع الليزر عالي الطاقة هو نظام سلاح معقد تقنيًا ومعقد تقنيًا، ينتمي إلى جيل من الأسلحة الموجهة نحو الطاقة - وله العديد من المزايا من حيث التكلفة المنخفضة، وإطلاق النار غير المحدود، والحد الأدنى من الخدمات اللوجستية، وسرعة الاستجابة اللانهائية (بالنسبة للهدف) وإمكانية ضرب النقطة في النطاقات المتحركة اعتمادًا على نوع الليزر وموقعه - على الأرض أو على ارتفاعات عالية.

من ناحية أخرى، فإن هذا السلاح له قيود تشغيل بيئية ونطاق محدود، ومن المفترض أن يدمج نظام الليزر نظام القبة الحديدية ويكمله، ويوفر غلافًا وقائيًا مثاليًا لدولة "إسرائيل".


تنعكس أهمية قضية الأمن القومي الإسرائيلي في كلمات رئيس الوزراء نفتالي بينيت، في خطاب ألقاه في المؤتمر الدولي لمعهد دراسات الأمن القومي الذي عقد في شباط/فبراير 2022، أنه في غضون عام، سيفعل الجيش الإسرائيلي نظام "أزرق أبيض". ونظام اعتراض الليزر الأبيض.

جميع الحقوق محفوظة لـمركز حضارات للدراسات السياسية والإستراتيجية © 2020