أصبحت أسلحة الليزر حقيقة واقعة

أشعة الليزر ذات الحالة الصلبة تقترب من ساحة المعركة. ومع ذلك، فإن ضغط كل هذه التكنولوجيا في شيء بحجم مسدس الكابتن كيرك (من ستار تريك) لا يزال بعيدًا عن عالم الخيال العلمي.

ستيفن أشلي، "ساينتفيك أمريكان"

وقد تنضم البندقية الشعاعية، التي طالما استخدمت كواحدة من الدعائم الأساسية لقصص الخيال العلمي، إلى مجموعة أسلحة الجيش الأمريكي في السنوات المقبلة. نجح مهندسون في العديد من شركات الدفاع في اختبار المكونات التجريبية الرئيسية لأنظمة "مدفع ليزر" بحجم شاحنة قادرة على إطلاق شعاع ليزر من طائرة أو سفينة حربية أو مركبة مدرعة والقضاء على أهداف على بعد عدة كيلومترات - حتى من خلال الغبار أو الضباب.

يقول مارك نايس، مدير مكتب تكنولوجيا الليزر عالي الطاقة المشترك التابع لوزارة الدفاع الأمريكية في ألبوكيرك، نيو مكسيكو، إن الليزر عالي الطاقة - الطاقة التي تقاس بمئات أو آلاف الكيلووات - يتمتع بمزايا عديدة مقارنة بالأسلحة الباليستية التقليدية. يقول نيس: "إن أشعة الليزر قادرة على توفير قدرات هجومية دقيقة للغاية وبسرعة الضوء، والتي لن تسبب سوى أضرار ثانوية قليلة، إن وجدت".

في الماضي، كان المشككون يمزحون بشأن التوقعات المفرطة في التفاؤل، وقالوا إن "الليزر هو سلاح المستقبل، وسيظل كذلك دائما"، ولكن هذه المرة يبدو أن هذه الأسلحة أصبحت حقيقة. يقول نيس: "إن الصناعة على وشك إنتاج أسلحة طاقة موجهة دفاعية وهجومية".

في العام الماضي، حقق الباحثون في شركات نورثروب جرومان وتيكسترون ورايثيون ومختبر ليفرمور الوطني الأمريكي، بتمويل من القوات الجوية والجيش والبحرية الأمريكية، تقدمًا كبيرًا في دراسة ليزر الحالة الصلبة البلوري، والذي يعمل بشكل مباشر على الكهرباء.

يمكن لليزر ذو الحالة الصلبة الذي تبلغ قوته أكثر من 100 كيلووات، والمثبت على مركبة أرضية، والمتصل بمولد كهربائي أو خلية وقود أو مجموعة بطارية، أن يوفر "خرطوشة لا نهائية" تقريبًا من الطلقات الرخيصة، والتي يمكن أن تدمر قذائف الطيران وقذائف الهاون والصواريخ والقذائف من مسافة خمسة إلى ثمانية كيلومترات. يمكن لمثل هذا النظام أيضًا أن يبهر أجهزة الاستشعار الكهربائية الضوئية والأشعة تحت الحمراء في ساحة المعركة، مما يساعد الجنود على تحييد الألغام والأجهزة المتفجرة المرتجلة من مسافة آمنة.

إن مفتاح هذا الجهاز عالي الطاقة هو الوسط التكميلي، وهو المادة التي تعمل على تضخيم فوتونات الليزر. في ثنائيات الليزر الموجودة في مشغلات أقراص DVD وغيرها من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، تعمل طبقات من المواد شبه الموصلة على تضخيم الضوء بعد الإثارة من تيار كهربائي.

يوضح جاكي جيش، مدير تقنيات ومنتجات الطاقة الموجهة في شركة Northrop-Grumman Space Technologies، أن الوسيط المستخدم في ليزر الحالة الصلبة البلوري هو عبارة عن بلاطة مربعة (أو مستطيلة) يبلغ سمكها عدة سنتيمترات. البلاط مصنوع من مادة خزفية صلبة، مثل الإيتريوم والألمنيوم والعقيق (العقيق)، والمطعم بعنصر النيوديميوم النادر. ولكن بدلاً من الإثارة الكهربائية، يتم تحفيز وسط المديح عن طريق الضخ البصري من خلال مصفوفات من صمامات الليزر الثنائية. بشكل عام، كلما زاد حجم البلاط، زادت القوة.

يقول جون بونز، نائب رئيس التكنولوجيا التطبيقية في شركة Textron Systems، إن كل فريق بحث لديه طرقه الخاصة لربط عدة قطع معًا لإنشاء "سلاسل" من أشعة الليزر تنتج عشرات الكيلووات من الطاقة. وفي العام المقبل، يخطط المهندسون لتجميع هذه السلاسل المنسقة، في سلسلة أو بالتوازي، للوصول إلى مئات الكيلووات - متوسط ​​الطاقة العتبية للاستخدام في تطبيقات الليزر العسكرية.

ومن أهداف الأداء الرئيسية الأخرى، بحسب نيس، زمن تشغيل تشغيلي يبلغ 300 ثانية (يكفي لقطات ليزر متعددة)، ونظام لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة بصرية بكفاءة تزيد عن 17%، وقبل كل شيء، شعاع عالي " الجودة" (في الواقع، شعاع مركّز) لضمان السماح لعدد كافٍ من الفوتونات بالوصول إلى الهدف وتسخين سطحه إلى درجة حرارة تؤدي إلى تدميره أو انفجاره أو ميله عن مساره.

ويوضح بونز أنه إذا حققت بلاطات الليزر هذه الأهداف، فإن استخدامها في ساحة المعركة يعتمد على نجاح دمجها في أنظمة الأسلحة التشغيلية التي ستكون صغيرة بما يكفي لتركيبها على المركبات. ويحتاج سلاح ليزر الحالة الصلبة البلوري، بالإضافة إلى مصدر كهرباء متجدد يزيد عن 1,000 كيلووات، إلى جهاز تبريد يمنع البلاط من السخونة والتسبب في تشويه الشعاع.

أيضًا، ستكون هناك حاجة إلى جهاز لتحديد اتجاه الشعاع الذي سيضع الفوتونات على الهدف - على الأرجح مرآة كبيرة ومحمولة ذات بصريات قابلة للتكيف أو قابلة للتغيير من شأنها تعويض التشوهات الجوية، والتي سيكون من الممكن اكتشافها باستخدام "جهاز استشعار" لشعاع الليزر منخفض الطاقة. وأخيرًا، سيعتمد اتجاه النظام على نظام راداري أو نظام تحديد بصري، والذي سيحدد الأهداف المقصودة ويتتبعها.

إن الأسلحة الفعالة المعتمدة على الشعاع سوف تُحدث ثورة في الحرب، لا أقل من ذلك. ومع ذلك، فإن ضغط كل هذه التكنولوجيا في شيء بحجم مسدس الكابتن كيرك (من فيلم "Star Trek") لا يزال بعيدًا عن عالم الخيال العلمي.

ردود أفعال قاتلة

لقد طور الجيش الأمريكي بالفعل نوعًا واحدًا من الليزر القوي: جهاز طاقة موجه يتم تشغيله بواسطة قوة التفاعلات الكيميائية. تعمل هذه الأجهزة، التي تعد أقوى بكثير من ليزر الحالة الصلبة، بقدرة ميغاوات وتسمى ليزر الأكسجين واليود الكيميائي (COILs).

لكن هذه الليزرات كبيرة الحجم ولا يمكن تشغيلها إلا إذا كانت المواد المتفاعلة لا تتحلل. ومع ذلك، يستعد مقاولو وزارة الدفاع الأمريكية لتركيبها على الطائرات. ستحمل طائرة من طراز بوينغ 747 نظام COIL يسمى "Airborne Laser YAL-A1"، وهو مخصص للحماية من الأجسام الطائرة، وخاصة الصواريخ الباليستية. وستحمل طائرة شحن من طراز AC-130 "ليزر تكتيكي متقدم"، مصمم لشن هجمات جو-أرض دقيقة.

من عدد أغسطس وسبتمبر من مجلة "ساينتفيك أمريكان"