تحقیقات کاربردی سلاح های لیزری در زمینه ضد پهپاد

به عنوان تجهیزات اصلی سلاح‌های انرژی هدایت‌شده، سیستم‌های تسلیحات لیزری از طریق انتشار پرتوهای لیزر پرانرژی که به طور مداوم بر روی سطح هدف عمل می‌کنند و تأثیرات فیزیکی مانند فرسایش و تشعشعات را به کار می‌گیرند، به آسیب دقیق می‌رسند. آنها می توانند به طور موثر وظایف رزمی از جمله رهگیری موشک بالستیک، دفاع موشکی هوا به هوا/زمین به هوا و حملات دقیق علیه اهداف زمینی را انجام دهند. در مقایسه با سلاح‌های سنتی انرژی جنبشی، سلاح‌های لیزری مزیت نسلی به دست آورده‌اند که با دقت آسیب بالا، واکنش سریع و مقرون‌به‌صرفه بودن عملیاتی عالی مشخص می‌شود و آنها را به یکی از جهت‌های اصلی در توسعه جهانی فناوری نظامی تبدیل می‌کند.

در عین حال، توسعه سریع و رواج فناوری پهپاد (وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین) این امکان را به آن داده است تا نقش مهمی در زمینه های مختلف مانند شناسایی نظامی، نظارت بر میدان جنگ، حملات دقیق، تدارکات غیرنظامی و نقشه برداری جغرافیایی ایفا کند. با این حال، این موضوع همچنین منجر به افزایش تهدیدات پهپادهای برجسته شده است. در حال حاضر بیش از 100 کشور در سراسر جهان پهپادهای نظامی مجهز کرده‌اند که در این میان پهپادهای تجاری کوچک را می‌توان به راحتی به پلت‌فرم‌های تسلیحات کشنده کم‌هزینه تغییر داد. اثربخشی نامتقارن جنگی پهپادها در نقاط حساس منطقه مانند درگیری قره باغ کوهستانی و درگیری روسیه و اوکراین به طور کامل نشان داده شده است. به خصوص هشدار دهنده ظهور حالت مبارزه ازدحام پهپاد است. حمله خوشه ای توسط 50 پهپاد انتحاری در مناقشه قره باغ کوهستانی در سال 2022 به طور مستقیم معضل عدم تعادل مقرون به صرفه سیستم های دفاع هوایی سنتی را در پاسخ به چنین حملات اشباع شده کم هزینه ای آشکار کرد. در مقابل این پس زمینه، فناوری ضد پهپاد به کانون تحقیقاتی در زمینه دفاع ملی کشورهای مختلف تبدیل شده است. سلاح‌های لیزری به‌عنوان یک سلاح سخت‌کش، با مزیت‌های منحصربه‌فرد خود، به ابزار اصلی رهگیری سامانه‌های ضد پهپاد تبدیل شده‌اند و کاربرد آن‌ها از مرحله نمایش فنی به مرحله کاربرد عملی رسیده است.

با این حال، تکرار سریع فناوری پهپاد چالش‌های جدیدی را نیز به همراه داشته است، زیرا دشواری دفاعی انواع جدیدی از اهداف مانند پهپادهای FPV (نمای اول شخص) و پهپادهای فیبر نوری به طور قابل توجهی افزایش یافته است. برای مقابله با تهدیدات و سبک‌های جنگی در حال تحول پهپاد، انجام تجزیه و تحلیل عمیق ویژگی‌های هدف پهپاد و توسعه سیستم‌های لیزری ضد پهپاد مناسب برای انواع مختلف هدف، سناریوهای جنگی و حالت‌های حمله، ضروری است تا راهنمایی مثبت برای توسعه و طراحی تجهیزات ارائه شود. با تمرکز بر کاربرد تسلیحات لیزری در زمینه ضد پهپاد، این مقاله ابتدا پایه فنی و تاریخچه توسعه سلاح‌های لیزری را مرتب می‌کند، الزامات فنی ضد پهپاد لیزری و ترکیب سیستم‌های لیزری ضد پهپاد را در ترکیب با ویژگی‌های هدف پهپاد مورد بحث قرار می‌دهد، مزایای کاربرد آنها را تحلیل می‌کند، و در نهایت مشتاقانه منتظر روند توسعه آینده است، و منابعی برای تحقیقات مرتبط ارائه می‌دهد.

2 مکانیسم عملیاتی و وضعیت توسعه سلاح های لیزری

2.1 مکانیسم عملیاتی سلاح های لیزری

اصل آسیب هسته ای سلاح های لیزری استفاده از پرتوهای لیزر پرانرژی برای تابش سطح هدف است که باعث ایجاد واکنش های فیزیکی و شیمیایی پیچیده ای می شود که باعث تغییراتی مانند افزایش دما، فرسایش و خرابی در وضعیت ساختاری هدف و خواص مواد می شود که در نهایت منجر به خرابی قطعات الکترونیکی یا آسیب ساختاری می شود. هسته فنی آن شامل سه پیوند کلیدی است: تولید لیزر، تقویت انرژی و فوکوس دقیق.

سلاح های لیزری که بر اساس سطح قدرت طبقه بندی می شوند را می توان به دو دسته تقسیم کرد: کم توان و پرقدرت. سلاح های لیزری کم توان عمدتاً هدف قرار دادن و خیره کردن اجزای کلیدی هدف هستند و در حال حاضر در نیروها مجهز شده اند. از سوی دیگر، سلاح‌های لیزری پرقدرت، هدف قرار می‌دهند تا ساختار هدف را بشکنند و به آسیب‌های مخرب برسند. فناوری آنها به طور فزاینده ای بالغ شده است و آنها در آینده نقش کلیدی در جنگ های مدرن و درگیری های محلی خواهند داشت. سیستم‌های تسلیحات لیزری که بر اساس پلتفرم حمل طبقه‌بندی می‌شوند را می‌توان به انواع کشتی‌برد، سوار بر وسیله نقلیه، هوابرد، زمینی و فضایی تقسیم کرد که با نیازهای سناریوهای مختلف جنگی سازگار است.

2.2 وضعیت توسعه سلاح های لیزری

تحقیقات در مورد سلاح های لیزری در دهه 1960 آغاز شد. به محض ظهور فناوری لیزر، مزایای منحصر به فرد آن در جهت بالا، چگالی انرژی بالا و انتشار با سرعت نور به سرعت توجه زیادی را در زمینه نظامی به خود جلب کرد. قدرت‌های نظامی مانند ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی در راه‌اندازی برنامه‌های تحقیقاتی مرتبط با تمرکز بر آزمایش و تأیید فنی تسلیحات لیزری کم‌توان، رهبری را بر عهده گرفتند.

از دهه 1970 تا 1980، تحقیقات در مورد سلاح های لیزری وارد مرحله اکتشاف فنی عمیق شد. ایالات متحده و اتحاد جماهیر شوروی از طریق پروژه‌های کلیدی مانند «تسهیلات آزمایشی سیستم‌های لیزر با انرژی بالا (HELSTF)» و «آزمایشگاه لیزر هوایی (ALL)»، امکان‌سنجی فنی و ویژگی‌های انتشار اتمسفری سلاح‌های لیزری را تأیید کردند. در اواسط تا اواخر دهه 1980، تمرکز تحقیقات به تدریج به سمت توسعه سلاح های لیزری با قدرت متوسط ​​تغییر کرد. در میان آنها، پروژه 'آزمایشگاه لیزر هوایی (ALL)' ایالات متحده با موفقیت پتانسیل انطباق سلاح های لیزری بر روی سکوهای مبتنی بر هوا را از طریق آزمایش های هوایی متعدد تأیید کرد.

در دهه 1990، سلاح های لیزری پرانرژی به مسیر اصلی تحقیقات تبدیل شدند. پروژه 'لیزر با انرژی تاکتیکی بالا (THEL)' آمریکا آزمایشات رهگیری موشک را با موفقیت به پایان رساند که برای اولین بار پتانسیل کاربرد عملی سلاح های لیزری را تایید کرد. اگرچه قدرت سلاح‌های لیزری در این مرحله هنوز محدود بود، اما یک سری آزمایش‌ها پایه محکمی برای توسعه سلاح‌های لیزری پرانرژی در قرن بیست و یکم ایجاد کرد و انتقال آنها را از آزمایشگاه به کاربردهای میدان جنگ ارتقا داد.

از قرن بیست و یکم، با پیشرفت چشمگیر در فناوری لیزر پرانرژی، سلاح های لیزری هوابرد وارد دوره توسعه سریع شده اند. کشورهای مختلف به یک سری نتایج مهم در کوچک سازی تجهیزات، سازگاری پلت فرم و کاربرد عملی دست یافته اند. در سال 2002، آژانس دفاع موشکی ایالات متحده (MDA) پروژه 'لیزر هوایی (ABL)' را راه اندازی کرد که یک لیزر کلاس مگاواتی را بر روی سکوی هواپیمای بوئینگ 747 ادغام کرد و هدف آن دستیابی به رهگیری موشک های بالستیک در مرحله تقویت بود. اگرچه پروژه ABL در سال 2011 به دلیل پیچیدگی فنی بالا و هزینه های بیش از حد خاتمه یافت، تجربه انطباق سکوی مبتنی بر هوا که توسط آن انباشته شده است، پشتیبانی ارزشمندی را برای تحقیقات بعدی فراهم کرده است.

در حال حاضر، بسیاری از کشورها در سراسر جهان به استقرار عملی یا پیشرفت‌های فنی کلیدی در سلاح‌های لیزری دست یافته‌اند: سیستم تسلیحات لیزری 'Peresvet' که به طور عمومی فاش شده است، استقرار عملی خود را تکمیل کرده است که عمدتاً وظایف رهگیری موشکی و پهپاد را بر عهده دارد. سیستم دفاع لیزری پرانرژی توسعه یافته «پرتو آهن» اسرائیل می تواند به طور موثر راکت ها، گلوله های توپخانه و پهپادها را رهگیری کند. «ایستگاه تسلیحات لیزری با انرژی بالا (HELWS)» که توسط شرکت آلمانی راین متال ساخته شده است، دارای قدرت 50 کیلووات است و از طریق آزمایشات تایید شده است که قابلیت رهگیری موشکی و پهپاد قابل اعتمادی دارد. علاوه بر این، کشورهایی مانند فرانسه، ژاپن و هند نیز به طور فعال در حال کاوش در زمینه تسلیحات لیزری هوابرد هستند.

چین در سال های اخیر به نتایج قابل توجهی در تحقیقات سلاح های لیزری هوابرد دست یافته است. مؤسسات تحقیقاتی علمی مانند آکادمی فیزیک مهندسی چین، مؤسسه اپتیک و مکانیک خوب شانگهای آکادمی علوم چین و دانشگاه ملی فناوری دفاع با موفقیت انواع لیزرهای حالت جامد و لیزرهای فیبر پرقدرت را توسعه داده‌اند و پیشرفت‌هایی در فناوری‌های کلیدی مانند ترکیب چند پرتو و اپتیک تطبیقی ​​ایجاد کرده‌اند. گروه فناوری الکترونیک چین و گروه صنایع شمالی چین به نتایج برجسته ای در یکپارچه سازی سیستم و تأیید آزمایش دست یافته اند. آنها از طریق آزمایش های متعدد زمینی و هوایی، قابلیت عملی سلاح های لیزری را در رهگیری پهپادها و موشک ها به طور کامل تایید کرده اند. چین سلاح های لیزری پرانرژی و فناوری حامل را به عنوان مسیرهای توسعه کلیدی فهرست کرده است و به طور فعال توسعه یکپارچه فناوری های نظامی و غیرنظامی را ترویج می کند. تجهیزاتی مانند سامانه پدافند هوایی لیزری 'Low Altitude Guardian' و سلاح لیزری 'Silent Hunter' در نمایشگاه های دفاعی داخلی و بین المللی به نمایش عموم گذاشته شده است که نشان دهنده قدرت فنی چین در این زمینه است.