كيف تعمل أسلحة الليزر؟

تعمل دول العالم بشكل متسارع على تطوير أسلحة الليزر عالية القدرة للمهام العسكرية على البر والبحر، وفي الجو والفضاء.

سلاح الليزر مثبت على شاحنة. الصورة: العلوم الشعبية

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

تستخدم أشعة الليزر الكهرباء لإنشاء الفوتونات، أو جزيئات الضوء. تمر الفوتونات عبر الوسط المكبر، مما يؤدي إلى زيادة عدد الفوتونات بشكل سريع. ويتم تركيز كل هذه الفوتونات في شعاع ضيق باستخدام نظام التوجيه بالليزر، بحسب موقع The Conversation .

على مدى العقود التي مرت منذ تقديم أول ليزر في عام 1960، قام المهندسون بتطوير مجموعة متنوعة من أجهزة الليزر التي تنتج الفوتونات عند أطوال موجية مختلفة عبر الطيف الكهرومغناطيسي، من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية. تعتمد أنظمة الليزر عالية الطاقة المستخدمة في التطبيقات العسكرية على الليزر ذي الحالة الصلبة، باستخدام بلورات خاصة لتحويل طاقة الإدخال إلى فوتونات. الميزة الأساسية لليزر الحالة الصلبة عالي القدرة هي أن الفوتونات المنتجة تقع في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي وهي غير مرئية للعين المجردة.

عند التفاعل مع سطح ما، ينتج شعاع الليزر تأثيرات مختلفة بناءً على الطول الموجي وقوة الشعاع والمادة الموجودة على السطح. تنتج أشعة الليزر منخفضة الطاقة فوتونات في المنطقة المرئية من الطيف، والتي يمكن استخدامها كمصدر للضوء للمؤشرات وللعروض التوضيحية في المناسبات العامة. تتمتع أشعة الليزر هذه بقوة منخفضة للغاية بحيث تنعكس عن الأسطح دون أن تسبب أي ضرر.

يتم استخدام أنظمة الليزر ذات القدرة العالية لقطع الأنسجة البيولوجية في العديد من الإجراءات الطبية. تتمتع أشعة الليزر ذات الطاقة العالية بالقدرة على تسخين وتبخير وإذابة وحرق مجموعة متنوعة من المواد، المستخدمة في العمليات الصناعية للحام والقطع. بالإضافة إلى مستوى طاقة الليزر، فإن القدرة على تقديم مجموعة متنوعة من التأثيرات تتحدد أيضًا من خلال المسافة بين الليزر والهدف.

الأسلحة الليزرية

وبفضل تطوير أشعة الليزر الصناعية عالية الطاقة، أصبح استخدام الأسلحة الليزرية من قبل الجيوش متزايدا. الميزة الأساسية لأسلحة الليزر عالية القدرة هي أنها يمكن أن تعمل بشكل مستمر. على عكس الأسلحة التقليدية مثل البنادق التي تحتوي على ذخيرة محدودة، يمكن لأشعة الليزر عالية الطاقة إطلاق النار بشكل مستمر طالما كان هناك مصدر للطاقة.

ويعمل الجيش الأميركي على نشر أشعة ليزر عالية الطاقة مثبتة على شاحنات لإسقاط مجموعة من الأهداف بما في ذلك الطائرات بدون طيار والمروحيات وقذائف الهاون والصواريخ. تستخدم البحرية الأمريكية أشعة الليزر عالية الطاقة على السفن للدفاع ضد السفن السطحية الصغيرة سريعة الحركة وكذلك الصواريخ والطائرات بدون طيار. تعمل القوات الجوية الأمريكية على تطوير أسلحة ليزر عالية الطاقة محمولة جواً للمهام الهجومية والدفاعية. وتعمل روسيا أيضًا على بناء أجهزة ليزر عالية القدرة يتم تركيبها على الأرض بهدف "تعمية" الأقمار الصناعية المعادية.

حدود الأسلحة الليزرية

إن التحدي الرئيسي الذي تواجهه الوحدات التي تستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة هو كمية الطاقة المطلوبة للعمل عن بعد. وعلى عكس أشعة الليزر الصناعية التي تبعد عن الهدف بضعة سنتيمترات فقط، فإن العمليات العسكرية تنطوي على مسافات أكبر بكثير. للدفاع ضد التهديدات الواردة مثل قذائف الهاون أو القوارب الصغيرة، يجب على الأسلحة الليزرية أن تضرب أهدافها قبل أن تتسبب في أي ضرر.

ومع ذلك، فإن حرق المواد على مسافة آمنة يتطلب شعاع ليزر بقوة تتراوح بين عشرات إلى مئات الكيلوواط. يستخدم أصغر نموذج أولي لسلاح الليزر 10 كيلووات من الكهرباء، أي ما يعادل تقريبا نفس الطاقة التي تستهلكها السيارة الكهربائية. يحتاج أحدث سلاح ليزر عالي القدرة قيد التطوير إلى 300 كيلووات من الكهرباء، وهو ما يكفي لتشغيل 30 منزلاً. نظرًا لأن كفاءة الليزر عالية الطاقة تبلغ 50% فقط، فإنها تولد كميات هائلة من النفايات.

وهذا يعني أن أشعة الليزر عالية الطاقة تتطلب بنية أساسية لتوليد الطاقة والتبريد، وهو ما قد يحد من التأثيرات التي تنتجها الدعامات المختلفة. تتمتع شاحنات الجيش والطائرات المقاتلة التابعة للقوات الجوية بأقل مساحة للأسلحة الليزرية عالية الطاقة، وبالتالي فإن هذه الأنظمة تقتصر على أهداف منخفضة الطاقة نسبيًا مثل إحاطة الطائرات بدون طيار أو تعطيل الصواريخ. يمكن للسفن والطائرات الكبيرة أن تحمل أشعة ليزر أكثر قوة قادرة على حرق الثقوب في القوارب والمركبات الأرضية. الأنظمة الأرضية هي الأقل تقييدًا، وبالتالي لديها أعلى قدرة ويمكنها التعامل مع الصواريخ على مدى طويل.

هناك قيد مهم آخر للأسلحة الليزرية عالية الطاقة التي تتطلب منصة يتعلق بوقت التشغيل. نظرًا لأن الشاحنات أو السفن أو الطائرات يجب أن تحمل مصدر الطاقة لليزر، مما يحد من سعة مصدر الطاقة، فلا يمكن استخدام الليزر إلا لفترة محدودة قبل الحاجة إلى إعادة شحنه. علاوة على ذلك، تنخفض فعالية الأسلحة الليزرية أيضًا في حالة المطر والضباب والدخان، مما يتسبب في تشتت الشعاع. يحتاج شعاع الليزر أيضًا إلى التركيز على الهدف لعدة ثوانٍ حتى يتسبب في الضرر.

ومن المرجح أن تستمر الأسلحة الليزرية في التطور في المستقبل مع زيادة مستويات الطاقة، مما يؤدي إلى توسيع نطاق الهدف.

آن كانج (وفقًا للمحادثة )

رابط المصدر: https://vnexpress.net/vu-khi-laser-hoat-dong-nhu-the-nao-4720686.html