كيف تعمل أسلحة الليزر؟
كيف تعمل أسلحة الليزر؟

الأحد | 01/10/2023 - 10:39 صباحاً

تسعى القوات المسلحة في جميع أنحاء العالم، إلى تطوير أسلحتها بالاعتماد على أحدث وآخر ما توصل إليه العلم، والذي تمثل فيه أنظمة أسلحة الليزر تحولا عبقريا في الحرب الحديثة.

يعود اكتشاف تكنولوجيا الليزر، إلى أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، ليستخدم في تطبيقات مختلفة، وليتم تحديد مجموعة من التطبيقات العسكرية لليزر، على الرغم من وجود العديد من القيود التي تقيد انتشارها العملي.

صرّح البروفيسور بهمن زهوري، خبير الليزر في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة نيو مكسيكو، أنه في الوقت الحالي، تستخدم عدد من القوات المسلحة في بعض الدول وبشكل منتظم معدات ليزر واسعة النطاق.

موضحا أن "هذه الدول تبذل جهدها لتطوير مفاهيم مبتكرة لأسلحة الليزر مصممة خصيصا لتلبية المواصفات العسكرية الصارمة والمضبوطة بدقة، وتعمل السمات الفريدة للهدف المحدد كدليل أساسي في صياغة تصميم كل نظام من أسلحة الليزر".

ما هو الليزر؟

الليزر، والذي يرمز إلى "تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع"، هو جهاز ينبعث منه الضوء لإنتاج شعاع ضوئي عالي التركيز ومتماسك وأحادي اللون. يتم تحقيق ذلك من خلال عملية تعرف باسم الانبعاث المحفز، من خلال الإثارة المستحثة بالتيار، لتولد الفوتونات أو جزيئات الضوء طاقة على شكل ضوء مركّز. يندمج هذا الضوء المركز في شعاع محدد، ما يؤدي إلى ظهور الظاهرة المعروفة باسم شعاع الليزر.

 

العلم وراء أسلحة الليزر

يتمتع الليزر بمكانة فريدة باعتباره ابتكارا صناعيا، وفي تناقض صارخ مع مصادر الضوء، التي تحدث بشكل طبيعي، فإن مصدر الليزر يكمن في عمليات يصممها الإنسان.

تكمن السمة المميزة لليزر في قدرته على تسليط شعاع ضوئي شديد التركيز، يتميز بتوحيد مذهل في الطول الموجي بين جميع الموجات المكونة.

تشمل تكنولوجيا الليزر مجموعة متنوعة من الوسائط، والتي يمكن وصفها بأنها صلبة أو سائلة أو غازية، وفي تطبيقات الليزر عالية الطاقة، غالبًا ما تكون الغازات الجزيئية هي الوسيلة المفضلة.

يتميز الليزر بقدرته على إصدار تيار مركز من الموجات الكهرومغناطيسية، ما يعرض محاذاة مثالية في التردد والطور والمسار الاتجاهي وهي حالة تعرف باسم "التماسك".

10 معلومات عن الحرب الالكترونية العسكرية - سبوتنيك عربي

في الأساس، قوة الليزر المضيئة لا حدود لها، لكن قدرتها الفعلية تتوقف على أبعاد جهاز الليزر والسمات الجوهرية للوسط، الذي ينبعث منه الضوء المنظم، وفقًا لعالمة الفيزياء النووية السابقة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كوستا تسيبيس.

يكمن المبدأ الكامن وراء الليزر في تنشيط الذرات إلى حالة طاقة مرتفعة، وهذه الحالة من الطاقة المرتفعة، والمعروفة باسم "الإثارة"، يمكن أن تنشأ عن طريق التعرض لفترة قصيرة للضوء، أو اصطدام ذرات متحكم بها، أو ضخ شحنة كهربائية.

عندما تمتص الذرة في "الحالة الأرضية" (مستوى الطاقة المنخفض) كمية كبيرة من الطاقة، فإنها تدخل "الحالة المثارة" (مستوى الطاقة المرتفع)، وبمجرد إثارة الذرات فإنها تعود بشكل طبيعي إلى حالتها الأساسية ذات الطاقة المنخفضة، ويؤدي هذا التحول إلى إطلاق طاقة زائدة على شكل فوتون، وهو وحدة أساسية للضوء.

 

How Lasers Work - سبوتنيك عربي, 1920, 28.09.2023

كيف يعمل الليزر

© Photo / Science4Fun / How Lasers Work

من خلال توجيه طاقة إضافية نحو ذرة محفزة بالفعل، فإنها تعود إلى حالة طاقة أقل، وتصدر فوتونين متطابقين يتميزان بمطابقة اللون ومستوى الطاقة والمسار.

ترتبط وظيفة الليزر بشكل معقد بالتفاعل الفريد بين الفوتونات والمادة، وعندما يصطدم فوتون صادر عن جزيء مثار بجزيء آخر في نفس الحالة المثارة، يمكن للجزيء الثاني أن يصدر فوتونا إضافيا له طور وتردد متطابقين، ليؤدي ذلك إلى حدوث تفاعل متسلسل، حيث يؤدي كلا الفوتونات إلى إطلاق انبعاثات مماثلة من جزيئات أخرى وهذا يؤدي إلى زيادة سريعة في الفوتونات المتطابقة التي تتحرك عبر مجموعة الجزيئات.

 

مكونات سلاح الليزر

يعد "الانبعاث المحفز" بمثابة الدعامة الأساسية لعملية الليزر ولتطوير الأساسيات اللازمة لهذه الظاهرة، يشتمل الليزر على ثلاثة مكونات وظيفية حيوية، يلعب كل منها دورًا حاسمًا في تصميمها العام. وتشمل هذه المكونات:

1- عملية الكسب: تعتبر جزءا مهما من عملية صنع الليزر ويحدث عندما تعطي المادة بعضا من طاقتها للضوء الذي تنتجه، ما يجعل الضوء أقوى. هذه الفكرة هي جوهر تكنولوجيا الليزر. ويقيس مقياس الكسب مدى جودة المادة في جعل الضوء أكثر قوة في الليزر.

2- مصدر المضخة، أو الضخ بالليزر، هو عملية نقل الطاقة من مصدر خارجي إلى وسط الكسب، حيث يمتص الوسط هذه الطاقة، ما يتسبب في إثارة الذرات الموجودة بداخله.

3- تجويف الرنين، المعروف أيضا باسم الرنان، يجعل جزيئات الضوء (الفوتونات) تمر عبر وسط الكسب عدة مرات قبل أن تخرج من الليزر. وهذا مهم لجعل الليزر ينتج شعاعا قويا من الضوء، لأنه في كل مرة يمر فيها الضوء عبر وسط الكسب، فإنه يصبح أقوى قليلًا. هناك نوع خاص من الليزر، يسمى ليزر الـ"إكسيمر"، يمكنه أن يجعل الضوء أقوى بكثير في بضع تمريرات فقط.

 

أنظمة الاستهداف والتتبع بالليزر

يقوم نظام الاستهداف بالليزر بتوجيه شعاع الليزر بدقة لا مثيل لها نحو هدف محدد مسبقا، ويتم إنجاز هذا العمل من خلال دمج أجهزة الاستشعار والمكونات البصرية والخوارزميات الحسابية المعقدة بسلاسة، ما يؤدي إلى دقة بالغة.

تشكل أنظمة الاستهداف والتتبع الدقيقة عناصر حيوية في أسلحة الليزر، ويكمن دورها الأساسي في ضمان التوصيل الدقيق لشعاع الليزر إلى الهدف المخصص له.

وفيما يلي شرح لعمل هذه الآليات:

ليزر - سبوتنيك عربي, 1920, 27.12.2022

مجتمع

علماء روس يبتكرون طريقة لتصميم رادارات ليزر بقوة فائقة

27 ديسمبر 2022, 07:59 GMT

 

أنظمة الاستهداف

مجموعات أجهزة الاستشعار: أسلحة الليزر مجهزة بمجموعات أجهزة استشعار حديثة تدمج أنواعًا من أجهزة الاستشعار البصرية والأشعة تحت الحمراء وربما أنواعًا أخرى من أجهزة الاستشعار لاكتشاف الأهداف المحتملة ومراقبتها.

مستشعر الليزر هو أداة كهربائية تستخدم شعاع ضوء مركَّز لتحديد ما إذا كان الجسم موجودًا أم غائبًا، أو لقياس المسافة التي تفصله.

تحديد الهدف: داخل مجموعة أجهزة الاستشعار، تخضع البيانات الواردة لتحليل صارم لتحديد الأهداف المحتملة، وتستلزم هذه العملية المعقدة التمييز بين الكيانات الصديقة والمحايدة والمعادية، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل الشكل والحجم والصفات الحرارية والحركة.

تمييز الأهداف: بعد تحديد الهدف المحتمل، يتولى النظام المهمة الحاسمة المتمثلة في التمييز بينها لاختيار الكيان المقصود بدقة. تستخدم هذه المهمة خوارزميات تقيس مستوى التهديد والأولوية والوضع القانوني لكل هدف محدد.

خوارزميات التتبع: تقوم خوارزميات متطورة بفرز البيانات من أجهزة الاستشعار لتحديد الموقع المستقبلي للهدف، وهذا أمر بالغ الأهمية لتحريك الأهداف.

تحديد المدى: تستخدم أسلحة الليزر أنظمة تحديد المدى لتحديد المسافة بين السلاح والهدف. تشكل هذه البيانات المهمة حجر الأساس لحساب مستوى الطاقة الأمثل المطلوب للاشتباك بدقة مع الهدف.

مقاتلات سو-24 وميغ-31 خلال المناورات الجوية في منطقة مورمانسك الروسية، روسيا 16 يناير 2020 - سبوتنيك عربي, 1920, 07.04.2023

روسيا تطور أنظمة مضادة للأقمار الصناعية تعتمد على الليزر

7 أبريل, 09:32 GMT

 

أنظمة التتبع

تسمح أنظمة "Gimbal" لسلاح الليزر بإجراء تعديلات ديناميكية في الاتجاه، ما يضمن التتبع الفعال للأهداف في الأبعاد الأفقية والرأسية وأحيانًا الجانبية.

تعمل وحدات القياس بالقصور الذاتي (IMUs) على تغذية سلاح الليزر بشكل ثابت بالموقع والاتجاه في الفضاء ثلاثي الأبعاد، والذي يستخدم لتعديل هدف السلاح في الوقت الفعلي.

تعمل أنظمة التثبيت على مقاومة أي حركة أو اهتزاز يحدث في المنصة التي تم تركيب سلاح الليزر فيها، مثل السفينة أو الطائرة، والغرض الأساسي منها هو ضمان وجود خط رؤية مستقر وغير منقطع موجه نحو الهدف.

تتنبأ خوارزميات التتبع بالحركات القادمة للهدف بناءً على مساره الحالي، وهذا يسمح للسلاح بتعديل هدفه لضمان نجاح الضربة بشكل استباقي.

مفاهيم أسلحة الليزر عالي الطاقة (HEL)

أنظمة أسلحة الليزر الأرضية (GBL)

هي تقنيات عسكرية تستخدم أشعة ليزر قوية مثبتة على منصات أرضية للاشتباك مع الأهداف وربما تدميرها أو تعطيلها. تستخدم هذه الأنظمة حزمًا مركزة من الضوء لإيصال الطاقة لمسافات طويلة، بهدف التسبب في ضرر لأصول العدو أو تحييدها.

لقد كانت أنظمة "GBL" موضوعًا للبحث والتطوير من قبل العديد من المؤسسات العسكرية في جميع أنحاء العالم. لقد تم اختبارها بقدرات متعددة للدفاع الصاروخي، والأنظمة المضادة للطائرات دون طيار، والاستخدام المحتمل ضد الأهداف الأرضية. ومع ذلك، أدى التقدم التكنولوجي إلى مزيد من التطورات في هذا المجال.

شعاع الليزر - سبوتنيك عربي, 1920, 26.08.2023

الجيش الروسي يختبر "سلاح ليزر" جديد يقضي على المسيرات الجوية

26 أغسطس, 11:01 GMT

 

أنظمة أسلحة الليزر البحرية (SBL)

تعتبر بمثابة شهادة للتقدم العسكري المعاصر، وذلك باستخدام أشعة الليزر عالية الطاقة على المعدات العسكرية البحرية مثل السفن والغواصات، هدفها الأساسي هو الاشتباك، وإذا لزم الأمر، تعطيل أو تحييد الأهداف في البحر أو داخل المجال الجوي.

عادةً ما يتم تصميم أنظمة الليزر البحرية لمواجهة التهديدات الخاصة بالبيئات البحرية، مثل الطائرات المعادية والطائرات دون طيار والقوارب الصغيرة وحتى الصواريخ القادمة، يمكّنهم تعزيز القدرات الدفاعية للسفينة والمساهمة في استراتيجيات الدفاع البحري متعددة الطبقات.

أنظمة أسلحة الليزر المحولة جوا (ABL)

تجسد تطور القدرات العسكرية الجوية، حيث تنشر أشعة ليزر عالية الطاقة على منصات محمولة جوًا مثل الطائرات والطائرات دون طيار. هدفهم الأساسي هو الاشتباك مع الأهداف، وإذا لزم الأمر، تعطيلها في كل من الإعدادات الجوية والأرضية.

تم اختراع أنظمة الليزر الجوية للقضاء على التهديدات المحمولة جوًا، والتي تشمل طائرات العدو والطائرات دون طيار، وربما حتى الصواريخ الباليستية. تعتبر هذه الأنظمة حيوية لاستراتيجيات الدفاع وسط سياقات تشغيلية متعددة الأوجه ومتطورة.



التعليـــقات 
جميع التعليقات تعبر عن وجهة نظر اصحابها وليس عن وجهة نظر طقس فلسطين

النشرة الجوية
جاري التحميل ..
أحدث الاخبار
أوقات الصلاة
الفجر 04:04
الظهر 12:45
العصر 04:26
المغرب 07:48
العشاء 09:26