كيف تعمل أسلحة الليزر؟

[إعلان 1]

تعمل الدول في جميع أنحاء العالم على تطوير أسلحة الليزر عالية الطاقة بسرعة للمهام العسكرية على الأرض وفي البحر وفي الجو وفي الفضاء.

سلاح ليزر مُثبّت على شاحنة. الصورة: Popular Science — سلاح ليزر مُثبّت على شاحنة. الصورة: *Popular Science*

وقد ألهمت صور أسراب الطائرات بدون طيار الصغيرة الرخيصة التي تملأ السماء أو تحلق فوق الأمواج الجيش لتطوير ونشر أسلحة الليزر كبديل للدفاعات المكلفة مثل الصواريخ، وفقا لإيان بويد، أستاذ علوم وهندسة الفضاء الجوي في جامعة كولورادو بولدر.

يستخدم الليزر الكهرباء لتوليد الفوتونات، أو جسيمات الضوء. تمر الفوتونات عبر وسط تضخيم، مما يزيد عددها بسرعة. تُركّز جميع هذه الفوتونات في شعاع ضيق بواسطة موجه شعاع الليزر، وفقًا لموقع "ذا كونفرسيشن" .

على مدى العقود التي انقضت منذ طرح أول ليزر عام ١٩٦٠، طوّر المهندسون مجموعة متنوعة من الليزرات التي تُنتج فوتونات بأطوال موجية مختلفة عبر الطيف الكهرومغناطيسي، من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية. تعتمد أنظمة الليزر عالية القدرة المستخدمة في التطبيقات العسكرية على ليزرات الحالة الصلبة، التي تستخدم بلورات خاصة لتحويل الطاقة المُدخلة إلى فوتونات. ومن السمات الرئيسية لليزرات الحالة الصلبة عالية القدرة أن الفوتونات تُنتج في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي، وهي غير مرئية للعين المجردة.

عندما يتفاعل شعاع الليزر مع سطح ما، يُنتج تأثيرات مختلفة بناءً على طول الموجة، وقوة الشعاع، ومادة السطح. تُنتج أشعة الليزر منخفضة الطاقة فوتونات في المنطقة المرئية من الطيف، ويمكن استخدامها كمصادر ضوء للمؤشرات وللعروض التوضيحية في الفعاليات العامة. تتميز أشعة الليزر هذه بانخفاض قوتها لدرجة أنها تنعكس عن السطح دون التسبب في أي ضرر.

تُستخدم أنظمة الليزر عالية الطاقة لقطع الأنسجة البيولوجية في العديد من الإجراءات الطبية. تتميز هذه الليزرات بقدرتها على تسخين وتبخير وإذابة وحرق مجموعة متنوعة من المواد، كما تُستخدم في العمليات الصناعية للحام والقطع. بالإضافة إلى مستوى طاقة الليزر، تُحدد المسافة بين الليزر والهدف قدرتها على إحداث تأثيرات متنوعة.

أسلحة الليزر

يتزايد استخدام أسلحة الليزر في الجيوش، جزئيًا بفضل تطوير الليزر الصناعي عالي القدرة. ومن المزايا الأساسية لأسلحة الليزر عالية القدرة قدرتها على العمل بشكل مستمر. فعلى عكس الأسلحة التقليدية، كالبنادق، ذات الذخيرة المحدودة، يمكن لأشعة الليزر عالية القدرة إطلاق النار بشكل مستمر طالما توفر مصدر طاقة.

ينشر الجيش الأمريكي ليزرًا عالي الطاقة مُركّبًا على شاحنات لإسقاط مجموعة من الأهداف، بما في ذلك الطائرات المُسيّرة والمروحيات وقذائف الهاون والصواريخ. وتستخدم البحرية الأمريكية ليزرًا عالي الطاقة على السفن للدفاع ضد السفن السطحية الصغيرة سريعة الحركة، بالإضافة إلى الصواريخ والطائرات المُسيّرة. ويُطوّر سلاح الجو الأمريكي ليزرًا عالي الطاقة على الطائرات للمهام الهجومية والدفاعية. كما تُطوّر روسيا ليزرًا عالي الطاقة على الأرض لـ"تعمية" أقمار العدو الصناعية.

حدود أسلحة الليزر

من التحديات الرئيسية التي تواجه الوحدات التي تستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة، مقدار الطاقة اللازمة للعمل عن بُعد. فعلى عكس أشعة الليزر الصناعية، التي لا تبعد سوى سنتيمترات عن هدفها، تتطلب العمليات العسكرية مسافات أطول بكثير. وللدفاع ضد تهديد قريب المدى، مثل قذائف الهاون أو القوارب الصغيرة، يجب أن تصيب أسلحة الليزر أهدافها قبل أن تُلحق بها أضرارًا.

لكن حرق المواد على مسافة آمنة يتطلب شعاع ليزر بقوة عشرات أو مئات الكيلوواط. يستهلك أصغر نموذج أولي لسلاح ليزر 10 كيلوواط من الكهرباء، أي ما يعادل تقريبًا استهلاك سيارة كهربائية. أما أحدث سلاح ليزر عالي الطاقة قيد التطوير، فيتطلب 300 كيلوواط من الكهرباء، أي ما يكفي لتشغيل 30 منزلًا. ولأن كفاءة الليزر عالي الطاقة لا تتجاوز 50%، فإنها تُنتج نفايات هائلة.

هذا يعني أن الليزر عالي القدرة يتطلب بنية تحتية لتوليد الطاقة والتبريد، مما قد يحد من فعالية المنصات المختلفة. شاحنات الجيش وطائرات القوات الجوية المقاتلة لديها أقل مساحة لأشعة الليزر عالية القدرة، لذا تقتصر هذه الأنظمة على أهداف منخفضة القدرة نسبيًا، مثل إغراق الطائرات المسيرة أو تعطيل الصواريخ. يمكن للسفن والطائرات الكبيرة استيعاب أشعة ليزر أقوى قادرة على إحداث ثقوب في القوارب والمركبات الأرضية. أما الأنظمة الأرضية فهي الأقل تقييدًا، لذا فهي تتمتع بأكبر قدر من القوة ويمكنها الاشتباك مع الصواريخ عن بُعد.

هناك قيد مهم آخر لأسلحة الليزر عالية القدرة التي تتطلب منصة، وهو مدة التشغيل. فنظرًا لضرورة نقل مصدر طاقة الليزر بواسطة شاحنة أو سفينة أو طائرة، فإن مصدر الطاقة يحد من سعة مصدر الطاقة، ولا يمكن استخدام الليزر إلا لفترة محدودة قبل الحاجة إلى إعادة شحنه. إضافةً إلى ذلك، تقل فعالية أسلحة الليزر في المطر والضباب والدخان، مما قد يؤدي إلى تشتت شعاع الليزر. كما يحتاج شعاع الليزر إلى التركيز على الهدف لعدة ثوانٍ لإحداث ضرر.

وفي المستقبل، من المرجح أن تستمر الأسلحة الليزرية في التطور بمستويات طاقة متزايدة، مما يؤدي إلى توسيع نطاق الهدف.

آن كانج (وفقًا للمحادثة )

[إعلان 2]
رابط المصدر