البحوث التطبيقية لأسلحة الليزر في مجال مكافحة الطائرات بدون طيار

باعتبارها المعدات الأساسية لأسلحة الطاقة الموجهة، تحقق أنظمة أسلحة الليزر ضررًا دقيقًا من خلال إصدار أشعة ليزر عالية الطاقة تعمل بشكل مستمر على السطح المستهدف وتستفيد من التأثيرات الفيزيائية مثل الاجتثاث والإشعاع. يمكنهم أداء المهام القتالية بشكل فعال بما في ذلك اعتراض الصواريخ الباليستية، والدفاع الصاروخي جو-جو/أرض-جو، والضربات الدقيقة ضد الأهداف الأرضية. بالمقارنة مع أسلحة الطاقة الحركية التقليدية، اكتسبت أسلحة الليزر ميزة أجيال تتميز بدقة الضرر العالية، والاستجابة السريعة، والفعالية التشغيلية الممتازة من حيث التكلفة، مما يجعلها واحدة من الاتجاهات الأساسية في التطوير العالمي للتكنولوجيا العسكرية.

وفي الوقت نفسه، فإن التطور السريع ونشر تكنولوجيا الطائرات بدون طيار مكنها من لعب دور مهم في مختلف المجالات مثل الاستطلاع العسكري، ومراقبة ساحة المعركة، والضربات الدقيقة، والخدمات اللوجستية المدنية، والمسح الجغرافي. ومع ذلك، فقد أدى هذا أيضًا إلى ظهور تهديدات متزايدة الأهمية للطائرات بدون طيار. حاليًا، قامت أكثر من 100 دولة حول العالم بتجهيز طائرات عسكرية بدون طيار، من بينها طائرات تجارية صغيرة بدون طيار يمكن تعديلها بسهولة إلى منصات أسلحة فتاكة منخفضة التكلفة. لقد تم إثبات الفعالية القتالية غير المتماثلة للطائرات بدون طيار بشكل كامل في النقاط الساخنة الإقليمية مثل صراع ناغورنو كاراباخ والصراع بين روسيا وأوكرانيا. ومما يثير القلق بشكل خاص ظهور وضع قتال سرب الطائرات بدون طيار. كشف الهجوم العنقودي الذي شنته 50 طائرة بدون طيار انتحارية في صراع ناغورنو كاراباخ عام 2022 بشكل مباشر عن معضلة عدم توازن فعالية التكلفة لأنظمة الدفاع الجوي التقليدية عند الرد على مثل هذه الهجمات المشبعة منخفضة التكلفة. على هذه الخلفية، أصبحت التكنولوجيا المضادة للطائرات بدون طيار محورًا للبحث في مجال الدفاع الوطني في مختلف البلدان. باعتبارها سلاحًا شديد القتل، أصبحت أسلحة الليزر، بمزاياها الفريدة، وسيلة الاعتراض الأساسية للأنظمة المضادة للطائرات بدون طيار، وانتقل تطبيقها من مرحلة العرض الفني إلى مرحلة التطبيق العملي.

ومع ذلك، فإن التكرار السريع لتكنولوجيا الطائرات بدون طيار قد جلب أيضًا تحديات جديدة، حيث زادت صعوبة الدفاع عن أنواع جديدة من الأهداف مثل الطائرات بدون طيار FPV (رؤية الشخص الأول) والطائرات بدون طيار المصنوعة من الألياف الضوئية بشكل كبير. للتعامل مع تهديدات الطائرات بدون طيار وأساليب القتال المتطورة، من الضروري إجراء تحليل متعمق لخصائص أهداف الطائرات بدون طيار، وتطوير أنظمة ليزر مضادة للطائرات بدون طيار مناسبة لأنواع الأهداف المختلفة، وسيناريوهات القتال، وأنماط الهجوم، وذلك لتوفير إرشادات إيجابية لتطوير المعدات وتصميمها. بالتركيز على تطبيق أسلحة الليزر في مجال مكافحة الطائرات بدون طيار، تقوم هذه الورقة أولاً بفرز الأساس التقني وتاريخ تطوير أسلحة الليزر، وتناقش المتطلبات الفنية لأسلحة الليزر المضادة للطائرات بدون طيار وتكوين أنظمة الليزر المضادة للطائرات بدون طيار جنبًا إلى جنب مع خصائص هدف الطائرات بدون طيار، وتحلل مزايا تطبيقها، وأخيرًا تتطلع إلى اتجاه التطوير المستقبلي، وتوفر مراجع للأبحاث ذات الصلة.

2 الآلية التشغيلية وحالة تطوير أسلحة الليزر

2.1 الآلية التشغيلية لأسلحة الليزر

مبدأ الضرر الأساسي لأسلحة الليزر هو استخدام أشعة ليزر عالية الطاقة لتشعيع السطح المستهدف، مما يؤدي إلى تفاعلات فيزيائية وكيميائية معقدة، والتي تسبب تغيرات مثل ارتفاع درجة الحرارة، والاجتثاث، وانهيار الحالة الهيكلية للهدف وخصائص المواد، مما يؤدي في النهاية إلى فشل المكونات الإلكترونية أو حدوث أضرار هيكلية. يتضمن جوهرها الفني ثلاثة روابط رئيسية: توليد الليزر، وتضخيم الطاقة، والتركيز الدقيق.

يمكن تقسيم أسلحة الليزر، المصنفة حسب مستوى الطاقة، إلى فئتين: طاقة منخفضة وقوة عالية. تهدف أسلحة الليزر منخفضة الطاقة بشكل أساسي إلى تشويش وإبهار المكونات الرئيسية للهدف، وقد تم تجهيزها حاليًا بجنود. من ناحية أخرى، تهدف أسلحة الليزر عالية الطاقة إلى اختراق الهيكل المستهدف وإحداث أضرار مدمرة. لقد أصبحت تقنيتهم ​​ناضجة بشكل متزايد، وسوف يلعبون دورًا رئيسيًا في الحروب الحديثة والصراعات المحلية في المستقبل. يمكن تقسيم أنظمة أسلحة الليزر، المصنفة حسب منصة الحمل، إلى أنواع محمولة على متن السفن، ومحمولة على مركبات، ومحمولة جواً، وأرضية، وفضائية، وتتكيف مع احتياجات سيناريوهات القتال المختلفة.

2.2 حالة تطوير أسلحة الليزر

بدأ البحث عن أسلحة الليزر في الستينيات. بمجرد ظهور تكنولوجيا الليزر، جذبت مزاياها الفريدة المتمثلة في الاتجاهية العالية وكثافة الطاقة العالية والانتشار بسرعة الضوء اهتمامًا كبيرًا في المجال العسكري. أخذت القوى العسكرية مثل الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي زمام المبادرة في إطلاق برامج البحث ذات الصلة، مع التركيز في البداية على الاختبار والتحقق الفني لأسلحة الليزر منخفضة الطاقة.

منذ السبعينيات وحتى الثمانينيات، دخلت الأبحاث المتعلقة بأسلحة الليزر مرحلة الاستكشاف التقني المتعمق. من خلال المشاريع الرئيسية مثل 'منشأة اختبار أنظمة الليزر عالية الطاقة (HELSTF)' و'مختبر الليزر المحمول جواً (ALL)'، تحققت الولايات المتحدة والاتحاد السوفييتي بشكل منهجي من الجدوى الفنية وخصائص الانتشار الجوي لأسلحة الليزر. في منتصف وأواخر الثمانينات، تحول تركيز الأبحاث تدريجيًا إلى تطوير أسلحة الليزر متوسطة القوة. ومن بينها، نجح مشروع 'مختبر الليزر المحمول جواً (ALL)' الأمريكي في التحقق من إمكانية تكييف أسلحة الليزر على المنصات الجوية من خلال اختبارات جوية متعددة.

في التسعينيات، أصبحت أسلحة الليزر عالية الطاقة هي الاتجاه البحثي الأساسي. أكمل مشروع 'الليزر التكتيكي عالي الطاقة (THEL)' الأمريكي بنجاح اختبارات اعتراض الصواريخ، والتي أكدت لأول مرة إمكانية التطبيق العملي لأسلحة الليزر. على الرغم من أن قوة أسلحة الليزر في هذه المرحلة كانت لا تزال محدودة، إلا أن سلسلة من الاختبارات وضعت أساسًا متينًا لتطوير أسلحة الليزر عالية الطاقة في القرن الحادي والعشرين وعززت انتقالها من التطبيقات المختبرية إلى تطبيقات ساحة المعركة.

منذ القرن الحادي والعشرين، ومع التقدم الكبير في تكنولوجيا الليزر عالي الطاقة، دخلت أسلحة الليزر المحمولة جواً فترة من التطور السريع. حققت بلدان مختلفة سلسلة من النتائج المهمة في تصغير المعدات، والقدرة على التكيف مع المنصات، والتطبيق العملي. في عام 2002، أطلقت وكالة الدفاع الصاروخي الأمريكية (MDA) مشروع 'الليزر المحمول جواً (ABL)'، والذي يدمج ليزرًا من فئة ميجاوات في منصة طائرات بوينج 747، بهدف تحقيق اعتراض الصواريخ الباليستية في مرحلة التعزيز. على الرغم من أنه تم إنهاء مشروع ABL في عام 2011 بسبب التعقيد الفني العالي وتجاوز التكاليف، إلا أن تجربة التكيف مع المنصات الجوية التي تراكمت لديه قدمت دعمًا قيمًا للأبحاث اللاحقة.

في الوقت الحاضر، حققت العديد من البلدان حول العالم انتشارًا عمليًا أو اختراقات تكنولوجية رئيسية في أسلحة الليزر: فقد أكمل نظام أسلحة الليزر 'بيريسفيت' الذي تم الكشف عنه علنًا في روسيا النشر العملي، ويتولى بشكل أساسي مهام الطائرات بدون طيار واعتراض الصواريخ؛ يستطيع نظام الدفاع الليزري عالي الطاقة 'الشعاع الحديدي' الذي طورته إسرائيل اعتراض الصواريخ وقذائف المدفعية والطائرات بدون طيار بشكل فعال؛ تبلغ قوة 'محطة أسلحة الليزر عالية الطاقة (HELWS)' التي طورتها شركة Rheinmetall الألمانية 50 كيلووات، وقد تم التحقق من خلال الاختبارات أنها تتمتع بقدرات موثوقة لاعتراض الطائرات بدون طيار والصواريخ. بالإضافة إلى ذلك، تستكشف دول مثل فرنسا واليابان والهند بنشاط أيضًا مجال أسلحة الليزر المحمولة جواً.

حققت الصين نتائج ملحوظة في أبحاث أسلحة الليزر المحمولة جوا في السنوات الأخيرة. نجحت مؤسسات البحث العلمي مثل الأكاديمية الصينية للفيزياء الهندسية، ومعهد شنغهاي للبصريات والميكانيكا الدقيقة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، والجامعة الوطنية لتكنولوجيا الدفاع في تطوير مجموعة متنوعة من أجهزة ليزر الحالة الصلبة عالية الطاقة وأشعة الليزر الليفية، وحققت اختراقات في التقنيات الرئيسية مثل مجموعة الحزم المتعددة والبصريات التكيفية. حققت مجموعة China Electronics Technology Group وChina North Industries Group نتائج رائعة في تكامل النظام والتحقق من الاختبار. ومن خلال الاختبارات الأرضية والجوية المتعددة، تم التحقق بشكل كامل من القدرة العملية لأسلحة الليزر في اعتراض الطائرات بدون طيار والصواريخ. وقد أدرجت الصين أسلحة الليزر عالية الطاقة وتكنولوجيا الناقلات باعتبارها اتجاهات التنمية الرئيسية، وتعزز بنشاط التطوير المتكامل للتكنولوجيات العسكرية والمدنية. تم عرض معدات مثل نظام الدفاع الجوي الليزري 'Low Altitude Guardian' وسلاح الليزر 'Silent Hunter' علنًا في معارض الدفاع المحلية والدولية، مما يدل على القوة التقنية للصين في هذا المجال.