سلاح‌های لیزری چگونه کار می‌کنند؟

کشورهای مختلف در سراسر جهان به سرعت در حال توسعه سلاح‌های لیزری پرقدرت برای مأموریت‌های نظامی در زمین و دریا، هوا و فضا هستند.

سلاح لیزری نصب شده روی یک کامیون. عکس: پاپیولار ساینس — سلاح لیزری نصب شده روی یک کامیون. عکس: *پاپیولار ساینس*

به گفته ایان بوید، استاد علوم و مهندسی هوافضا در دانشگاه کلرادو بولدر، تصاویر دسته‌های پهپادهای کوچک و ارزان‌قیمت که آسمان را پر کرده‌اند یا از روی امواج عبور می‌کنند، ارتش را به توسعه و استقرار سلاح‌های لیزری به عنوان جایگزینی برای ابزارهای دفاعی پرهزینه‌ای مانند موشک‌ها ترغیب کرده است.

لیزرها از الکتریسیته برای ایجاد فوتون‌ها یا ذرات نور استفاده می‌کنند. فوتون‌ها از طریق یک محیط تقویت‌کننده حرکت می‌کنند و تعداد فوتون‌ها به سرعت افزایش می‌یابد. طبق گفته‌ی The Conversation ، تمام این فوتون‌ها توسط یک هدایت‌کننده‌ی پرتو لیزر به یک پرتو باریک متمرکز می‌شوند.

در دهه‌های پس از معرفی اولین لیزر در سال ۱۹۶۰، مهندسان لیزرهای متنوعی را توسعه داده‌اند که فوتون‌هایی با طول موج‌های مختلف در طیف الکترومغناطیسی، از مادون قرمز تا فرابنفش، تولید می‌کنند. سیستم‌های لیزر پرقدرت مورد استفاده در کاربردهای نظامی مبتنی بر لیزرهای حالت جامد هستند که از کریستال‌های ویژه برای تبدیل انرژی ورودی به فوتون استفاده می‌کنند. یکی از ویژگی‌های کلیدی لیزرهای حالت جامد پرقدرت این است که فوتون‌ها در ناحیه مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی تولید می‌شوند و با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند.

وقتی پرتو لیزر با سطحی برخورد می‌کند، بسته به طول موج، توان پرتو و جنس سطح، اثرات متفاوتی ایجاد می‌کند. لیزرهای کم‌توان، فوتون‌هایی در ناحیه مرئی طیف تولید می‌کنند و می‌توانند به عنوان منبع نور برای نشانگرها و برای نمایش در رویدادهای عمومی استفاده شوند. این پرتوهای لیزر آنقدر کم‌توان هستند که بدون ایجاد هیچ آسیبی از سطح منعکس می‌شوند.

سیستم‌های لیزر با توان بالاتر برای برش بافت‌های بیولوژیکی در بسیاری از روش‌های پزشکی استفاده می‌شوند. لیزرهای با توان بالاتر می‌توانند انواع مواد را گرم، تبخیر، ذوب و بسوزانند و در فرآیندهای صنعتی برای جوشکاری و برش استفاده می‌شوند. علاوه بر سطح توان لیزر، توانایی ارائه اثرات متنوع نیز با فاصله بین لیزر و هدف تعیین می‌شود.

سلاح‌های لیزری

تا حدودی به دلیل توسعه لیزرهای صنعتی پرقدرت، استفاده از سلاح‌های لیزری توسط ارتش‌ها روز به روز گسترده‌تر می‌شود. یک مزیت اساسی سلاح‌های لیزری پرقدرت این است که می‌توانند به طور مداوم کار کنند. برخلاف سلاح‌های سنتی مانند تفنگ‌ها که مهمات محدودی دارند، لیزرهای پرقدرت می‌توانند تا زمانی که منبع تغذیه داشته باشند، به طور مداوم شلیک کنند.

ارتش آمریکا در حال استقرار لیزرهای پرقدرت نصب شده روی کامیون‌ها برای سرنگونی طیف وسیعی از اهداف از جمله پهپادها، هلیکوپترها، خمپاره‌اندازها و موشک‌ها است. نیروی دریایی ایالات متحده از لیزرهای پرقدرت روی کشتی‌ها برای دفاع از خود در برابر شناورهای سطحی کوچک و سریع و همچنین موشک‌ها و پهپادها استفاده می‌کند. نیروی هوایی ایالات متحده در حال توسعه لیزرهای پرقدرت روی هواپیماها برای مأموریت‌های تهاجمی و دفاعی است. روسیه نیز در حال ساخت لیزرهای پرقدرت روی زمین برای "کور کردن" ماهواره‌های دشمن است.

محدودیت‌های سلاح‌های لیزری

یک چالش کلیدی برای واحدهایی که از لیزرهای پرقدرت استفاده می‌کنند، میزان توان مورد نیاز برای کار در فاصله دور است. برخلاف لیزرهای صنعتی که فقط چند سانتی‌متر از هدف خود فاصله دارند، عملیات نظامی شامل فواصل بسیار بیشتری است. برای دفاع در برابر تهدید نزدیک مانند خمپاره یا قایق‌های کوچک، سلاح‌های لیزری باید قبل از اینکه بتوانند آسیبی وارد کنند، به اهداف خود برخورد کنند.

اما سوزاندن مواد در فاصله ایمن به پرتوهای لیزری با قدرت ده‌ها یا صدها کیلووات نیاز دارد. کوچکترین نمونه اولیه سلاح لیزری از 10 کیلووات برق استفاده می‌کند، تقریباً به اندازه یک ماشین برقی. جدیدترین سلاح لیزری پرقدرت که در حال توسعه است به 300 کیلووات برق نیاز دارد که برای تأمین برق 30 خانوار کافی است. از آنجا که لیزرهای پرقدرت تنها 50 درصد راندمان دارند، زباله‌های عظیمی ایجاد می‌کنند.

این بدان معناست که لیزرهای پرقدرت به زیرساخت‌های تولید برق و خنک‌کننده نیاز دارند که می‌تواند اثربخشی پلتفرم‌های مختلف را محدود کند. کامیون‌های ارتش و جت‌های جنگنده نیروی هوایی کمترین فضا را برای سلاح‌های لیزری پرقدرت دارند، بنابراین این سیستم‌ها به اهداف نسبتاً کم‌قدرتی مانند غرق کردن پهپادها یا غیرفعال کردن موشک‌ها محدود می‌شوند. کشتی‌ها و هواپیماهای بزرگ می‌توانند لیزرهای قدرتمندتری را که قادر به ایجاد سوراخ در قایق‌ها و وسایل نقلیه زمینی هستند، در خود جای دهند. سیستم‌های زمینی کمترین محدودیت را دارند، بنابراین بیشترین قدرت را دارند و می‌توانند با موشک‌ها از راه دور مقابله کنند.

یکی دیگر از محدودیت‌های مهم سلاح‌های لیزری پرقدرت که به پلتفرم نیاز دارند، مربوط به زمان کارکرد است. از آنجا که منبع تغذیه لیزر باید توسط کامیون، کشتی یا هواپیما حمل شود، منبع تغذیه، توان خروجی را محدود می‌کند و لیزر فقط برای مدت محدودی قابل استفاده است و سپس نیاز به شارژ مجدد دارد. علاوه بر این، اثربخشی سلاح‌های لیزری توسط باران، مه و دود که باعث پراکندگی پرتو می‌شوند، کاهش می‌یابد. پرتو لیزر همچنین باید برای چند ثانیه روی هدف قفل شود تا باعث آسیب شود.

در آینده، سلاح‌های لیزری احتمالاً با افزایش سطح قدرت و گسترش برد هدف، به توسعه خود ادامه خواهند داد.

آن خنگ (طبق گفته گفتگو )

لینک منبع