ضوء وشبه الظل على طريق الأمريكيين إلى أسلحة الليزر
الاختبارات الأخيرة لأنظمة الليزر لمهام الدفاع الجوي والإجراءات المضادة طائرات بدون طيار، التي يجري تطويرها في عدد من المشاريع، تشير إلى أن استخدامها سوف يتوسع فقط في العقد المقبل.
أنظمة أسلحة الليزر بعيدة كل البعد عن كونها مفهومًا جديدًا ، ولكن لا تزال هناك بعض التحديات المهمة في تطويرها يومًا بعد يوم.
وفقًا لديفيد جيمس من جامعة كرانفيلد (المملكة المتحدة) ، تنقسم هذه الأنظمة إلى فئتين عريضتين. الأول يشمل سلاح، المصممة لتدمير المشاهد وأجهزة الاستشعار البصرية الأخرى ، بينما يركز الثاني على مكافحة الصواريخ والطائرات بدون طيار. تحظى الأنظمة في الفئة الثانية باهتمام عسكري أكبر حيث أصبحت أسلحة الليزر أكثر كفاءة وتقلص حجم مصادر الطاقة. لاحظ جيمس:
"مثل هذه الأنظمة لها عدد من المزايا. إنها توفر سعة ذخيرة شبه لانهائية ... إذا كان نظام الطاقة يعمل ، فسيستمر نظام الليزر في العمل. من السهل نسبيًا التعامل معها ، مما يعني أن عملية تدريب الموظفين ليست معقدة للغاية ".
من البحر إلى الأرض
كما أشار جيمس ، تم إنجاز قدر كبير من العمل في هذا المجال في العقود الماضية ، لا سيما في القطاع البحري ، حيث يدرس عدد من البرامج جدوى استخدام الليزر لمكافحة التهديدات مثل الطائرات بدون طيار البحرية أو القوارب الصغيرة.
كانت الأنظمة القائمة على السفن هي الأولى في الظهور ، حيث تتمتع بسهولة الوصول إلى مصدر طاقة عالي الطاقة ، في حين أن الكفاءة المتزايدة لأسلحة الليزر تجعلها في متناول القوات البرية. يتضح هذا بوضوح من خلال مشروع الجيش الأمريكي لإنشاء نموذج أولي ونشر أول نظام ليزر قتالي. سيتم تثبيت أنظمة 50 كيلوواط على أربع مركبات مدرعة من طراز Stryker في عام 2022 لدعم مهام الدفاع الجوي المتنقلة قصيرة المدى المعينة M-SHORAD (مناورة - دفاع جوي قصير المدى) لحماية الفرق القتالية من الطائرات بدون طيار والصواريخ غير الموجهة ونيران المدفعية وقذائف الهاون. طيران نوع الهليكوبتر.
قال نيل ثورغود ، مدير مكتب الجيش الأمريكي للأسلحة فوق الصوتية ، الطاقة الموجهة والفضائية ، وقت منح الجائزة: "حان الوقت الآن لتسليم أسلحة طاقة موجهة إلى ساحة المعركة". - يقر الجيش بالحاجة إلى ليزر طاقة موجه ، وهو ما نصت عليه خطة تحديث الجيش. لم يعد هذا نشاطًا بحثيًا أو توضيحيًا. هذه قدرة قتالية إستراتيجية ونحن على الطريق الصحيح لوضعها في أيدي الجنود ".
يمكن أن يلعب الليزر دورًا رئيسيًا في مواجهة الطائرات بدون طيار في ساحة المعركة المستقبلية
وكما أشار جيمس، فإن مثل هذه التطورات يمكن أن تساعد في سد الفجوة في القدرات القتالية المحتملة، خاصة فيما يتعلق بالطائرات بدون طيار. عندما يظهر عدد كبير أزيز وفي ساحة المعركة، يجب أن تكون القوات البرية قادرة على التعامل مع التهديد. حاليًا، يتم حل هذه المهمة عن طريق إطلاق النار من الأسلحة الصغيرة والمدافع الرشاشة من مسافة قريبة جدًا، على الرغم من أنه من الواضح أنه من الصعب جدًا إطلاق النار المستهدف هنا. والبديل الحركي سيكون صواريخ أرض جو. ومع ذلك، على عكس الصواريخ، فإن الطائرات بدون طيار أرخص بكثير في التصنيع والتشغيل.
"الحجة الاقتصادية لذلك هي أنه ليس من المربح لك استخدام الصواريخ ضد سرب من الطائرات بدون طيار ، لأن الصواريخ في هذه الحالة ستنفد بسرعة كبيرة. يجب عليك حفظ ترسانة الصواريخ الخاصة بك لأغراض أكثر أهمية ، مثل الطائرات أو المروحيات ".
ميزة أخرى لليزر تتعلق بسرعتها.
"لأن" الذخيرة "تتحرك بسرعة الضوء ، في الواقع ، إذا وضعت شعاعًا على الهدف حتى للحظة ، فإنك تصطدم بالطائرة بدون طيار ... حتى لو تجاوزت خط رؤيتك بسرعة رهيبة ، أنت ببساطة توجه الليزر إلى منصة العدو - وهدفك ".
بغض النظر عن التهديد
يتفق كريج روبن ، رئيس مكتب مشروع الطاقة الموجهة بالجيش الأمريكي ، مع هذا الرأي ، مضيفًا أن أنظمة أسلحة الليزر غير مبالية أيضًا بالتهديدات.
"معظم المواد لا تحمل الحرارة ، إذا ركزت الليزر على لغم أو طائرة بدون طيار ، فإن تعرضك سيكون قاتلاً."
كل هذا ، بالطبع ، يوفر مزايا من الناحية المالية ، ولكن في نفس الوقت ، يمكن لأنظمة الليزر أن تقلل من حجم الخدمات اللوجستية للجيش.
بالنسبة للوسائل الحركية ، يجب أن تصنع الصواريخ ، يجب أن تحافظ على الصواريخ ، يجب أن توقف تشغيلها. من الواضح أن هذا لا ينطبق على أنظمة الأسلحة المزودة بإمدادات الطاقة ، أي أنها تقلل بشكل كبير من العبء اللوجستي.
مكتب روبن هو جزء من مكتب القدرات السريعة والتقنيات الحرجة بالجيش (RCCTO). تحت قيادة ثورغود ، تعمل المنظمة على دمج تقنيات جديدة في التصاميم التجريبية التي يمكن أن تصل إلى الجنود. الطاقة الموجهة هي الاتجاه الرئيسي في هذا النشاط.
استخدم العمل على ليزر M-SHORAD إنجازات مشروع MHEL (الليزر متعدد المهام عالي الطاقة) السابق ، والذي نص أيضًا على تركيب ليزر بقدرة 50 كيلو وات على جهاز Stryker وإنتاج نموذج أولي واحد في عام 2021. ومع ذلك ، قررت RCCTO توسيع نطاق المشروع ، لذلك من المخطط حاليًا نشر أربعة أجهزة ليزر. من خلال العمل مع المقاول الرئيسي Kord Technologies ، تتنافس Raytheon و Northrop Grumman في هذا المشروع مع نماذج M-SHORAD الأولية الخاصة بهم.
تشارك RCCTO أيضًا في مشاريع الطاقة الموجهة الأخرى. ينصب التركيز الرئيسي على الحماية غير المباشرة من الحرائق ، والتي سيتم توفيرها بواسطة نظام الأسلحة المثبت على آلة Stryker. الهدف من هذا المشروع ، المعروف باسم القدرة غير المباشرة للحماية من الحرائق - ليزر عالي الطاقة ويمثل تطويرًا إضافيًا لبرنامج عرض المركبات التكتيكية بالليزر عالي الطاقة ، هو الانتقال من نظام 100 كيلو وات إلى ليزر 300 كيلو وات وتسليمه إلى القوات بحلول عام 2024.
قام الجيش في السابق بتركيب ليزر بقوة 10 كيلو واط على آلة Stryker كجزء من مشروع MEHEL (ليزر تجريبي متنقل عالي الطاقة) ، والذي شكل أساس عمل M-SHORAD.
استند قرار زيادة قوة الأسلحة إلى التقدم الإنمائي الناجح. كما أوضح روبن ، "فيما يتعلق بنضج التكنولوجيا ، ساعد الاستثمار من الصناعة في تسريع العملية برمتها إلى حد كبير وتحقيق نتائج جيدة."
الألياف البصرية
قال سكوت شنورينبيرج من شركة Kord Technologies إنه كان هناك تحول بعيدًا عن ليزر الحالة الصلبة إلى أجهزة الألياف المدمجة طيفيًا ، "والتي تكون أكثر كفاءة وأصغر حجمًا." وأضاف أن التقدم الواضح في مجال البطاريات عالية السعة وأنظمة توليد الطاقة والإدارة الحرارية يلعب دورًا كبيرًا ، حيث يسمح بتركيب أنظمة ليزر قوية جدًا على المركبات القتالية الصغيرة نسبيًا.
تركز Kord حاليًا على تطوير التكنولوجيا خلال مرحلة البحث والتطوير واستخدامها في تطوير النماذج الأولية ومنتجات الإنتاج اللاحقة. وأشار شنورينبيرج أيضًا إلى الفوائد اللوجيستية لليزر ، مشيرًا إلى أنه "مزود أيضًا بأجهزة استشعار قوية لتوفير قدرات إضافية لجمع المعلومات والاستهداف في ساحة المعركة". وهو يعتقد أنه بعد نشر الأنظمة في إطار مشروع M-SHORAD وغيره من البرامج ، يجب أن يتوسع نطاق الليزر في السنوات القادمة.
في المستقبل القريب ، سيتعين على المستخدمين العسكريين إتقان مبادئ الاستخدام القتالي لأنظمة أسلحة الليزر.
"ترى أن أشعة الليزر تتطور بسرعة ، وتسيطر على منصات أخرى وتوسع نطاق المهام التي يتم إجراؤها ، مثل تدمير الأجسام المتفجرة ، ومواجهة أصول الاستطلاع ، والاستهداف عالي الدقة ، والطاقة الإشعاعية المركزة ، ونقل البيانات عالي السرعة. سيساهم النطاق الموسع للأهداف المحتملة بلا شك في زيادة نطاق المنصات الأساسية التي سيتم تثبيت أنظمة الليزر عليها ".
كما أشار إيفان هانت ، رئيس الليزر عالي الطاقة في شركة Raytheon ، إلى القدرة على تتبع الأهداف بأنظمة الليزر.
"بضغطة واحدة على زر بعد تحديد الطائرة بدون طيار كتهديد ، يمكنك إسقاطها على الفور ، وستكون عملية عابرة بحيث تبدأ الطائرة بدون طيار في السقوط في نفس الوقت الذي يتم فيه الضغط على الزر. هذه طريقة ثورية لضرب الأهداف مقارنة بالذخيرة التقليدية ، والتي قد تخطئ وتنتشر في شظايا في اتجاهات مختلفة.
"نحن نتحدث عن نوع جديد من التكنولوجيا يسمح باكتشاف الأهداف وتتبعها وتحديدها وإشراكها بشكل مستقل تمامًا بطريقة يمكن استخدامها حتى بالقرب نسبيًا من المناطق الصناعية أو السكنية دون التسبب في أضرار جسيمة."
"نحن نتحدث عن نوع جديد من التكنولوجيا يسمح باكتشاف الأهداف وتتبعها وتحديدها وإشراكها بشكل مستقل تمامًا بطريقة يمكن استخدامها حتى بالقرب نسبيًا من المناطق الصناعية أو السكنية دون التسبب في أضرار جسيمة."
إسقاط طائرة بدون طيار
إلى جانب المشاركة في مشروع M-SHORAD ، تولي Raytheon اهتمامًا خاصًا لتطوير أسلحة الليزر لمحاربة الطائرات الصغيرة بدون طيار ، ولا سيما في مفهومها "عربات الكثبان الرملية الليزرية" - وهي عبارة عن ليزر قوي بالإضافة إلى نظام رؤية متعدد الأطياف. تصميمها الخاص ، مركب على مركبة لجميع التضاريس Polaris MRZR.
يتم تصنيع النظام للقوات الجوية الأمريكية ، ومن المقرر تسليم ثلاث منصات في عام 2020. في نهاية العام نفسه ، سيتم نشر هذه الوحدات المتنقلة الثلاث في الخارج للتقييم التشغيلي.
أسقطت شركة Raytheon أكثر من 100 طائرة بدون طيار من عربات التي تجرها الدواب خلال العديد من المظاهرات للقوات الجوية والعسكرية. يمكن للقوات الجوية استخدام النظام بعدة طرق ، مثل الوقوف في نهاية المدرج للتشويش أو تدمير الطائرات بدون طيار غير المرغوب فيها التي تدخل المجال الجوي. لاحظ هانت:
لقد أثبت الليزر بالفعل أنه الطريقة الأكثر دقة وفعالية لإشراك الطائرات بدون طيار بشكل مباشر. يتيح لك "المزيج السحري" للخصائص تعطيل العديد من الطائرات بدون طيار بصمت وبشكل غير محسوس في وقت واحد بطريقة دقيقة للغاية وغير مكلفة ، لذا فهي ليست مدمرة مثل الأسلحة الحركية.
قبل دخول أسلحة الليزر إلى الخدمة بكميات كبيرة ، يجب حل عدد من المهام العاجلة. وأشار روبن إلى أن الليزر نفسه هو أحد العناصر الثلاثة المهمة في إعداد السلاح ، جنبًا إلى جنب مع وحدة التحكم في الشعاع ، والتي توجه الشعاع بدقة إلى التهديد ويصاحبها ، والنظام الفرعي لتوليد الطاقة والتحكم. يجب أن يكون النظام الفرعي الأخير مضغوطًا بدرجة كافية ليتم تثبيته في المركبات ، على الرغم من أنه يمكن أن يستفيد من التطورات في صناعة السيارات ، ولا سيما تطوير أنظمة البطاريات ، والتي ساهمت في التطور السريع للسيارات الكهربائية. "تريد قيادة سيارتك الكهربائية بنفس السرعة لفترة طويلة ، وهو ما يشبه إلى حد بعيد الطريقة التي تريد أن يعمل بها الليزر" ، تابع هانت. "متطلبات هذه التقنية وأشعة الليزر متشابهة ، وهنا يتداخلان."
وفقًا لجيمس ، يعد تقليل حجم أنظمة الإمداد بالطاقة عاملاً مقيدًا. إنه يتوقع أن يواجه الجيش الأمريكي وشركاؤه تحديات تركيب مثل هذه المعدات في Stryker. بالإضافة إلى ذلك ، أشار إلى أنه ليست كل الأهداف في نظام M-SHORAD متشابهة وهناك أسئلة حول مستوى الضرر المطلوب لأنواع مختلفة من المنصات.
"إذا كانت هذه مجرد طائرات بدون طيار تبحث عنها ، فإن هذا يضيق نطاق الأهداف من حيث نطاق المواد التي صنعت منها. إذا كانت طائرة بدون طيار كبيرة جدًا ، فقد يكون من المفيد استخدام صاروخ أرض جو ".
من ناحية أخرى ، وفقًا لجيمس ، يعد النطاق هو العامل الأكثر أهمية الذي يجب مراعاته: كلما كنت تريد إحداث ضرر بعيدًا ، زادت القوة التي تحتاجها. لقد لاحظ أن الغلاف الجوي مليء بالعديد من الجسيمات التي تبدد الضوء ، أي أنه لن يكون هناك انتقال للضوء بنسبة مائة بالمائة. على مسافة كيلومتر واحد ، يمكن أن يكون الغلاف الجوي منفذاً بنسبة 85٪ ، أي أن 15٪ من الضوء لن يصل إلى الهدف. على مسافة تزيد عن 5 كم ، يمكن أن تصل الخسائر إلى 50٪ ، "أي أن نصف الفوتونات تضيع ببساطة ، ويفقد شعاع الليزر قوته ولا يصل إلى الهدف".
تعلم القتال
قال كريس فراي ، مدير قسم أنظمة الدفاع الجوي شبه الصاروخية في شركة نورثروب جرومان: "التحدي الرئيسي للمستخدمين العسكريين هو التدريب على مكافحة مجموعة موسعة من الأهداف" ، على الرغم من أنه أشار إلى أنهم يبتعدون عن العروض التكنولوجية التجريبية و التحرك نحو عملية حقيقية من قبل جندي ، والتي "ستسمح بتبني التكنولوجيا وتكييفها وتحسينها". بالإضافة إلى مشروع M-SHORAD ، عملت شركة Northrop Grumman مع الجيش الأمريكي في عدد من برامج الطاقة الموجهة الأخرى ، وكذلك مع مكتب البحث والتطوير البحري ، و DARPA ، ومختبر القوات الجوية ، وعملاء آخرين.
يعتمد تطوير ونشر نموذج M-SHORAD الأولي للجيش الأمريكي على عمل مشروع MMHEL.
وأضاف فراي: "ينصب التركيز على بناء أنظمة أساسية معقدة". "لا يتعلق الأمر فقط بالليزر ، ولكن النظام بأكمله: الرادار ونظام القيادة والتحكم والشبكة والمنصة وتوليد الطاقة والتحكم. من المهم تحقيق أقصى قدر من الكفاءة لجميع هذه المكونات وكيفية عملها معًا لتحقيق أقصى قدر من إمكانات النظام ".
قالت شركة نورثروب غرومان إنه على الرغم من انخفاض حجم الأنظمة واستهلاك الطاقة بشكل كبير خلال العقد الماضي ، إلا أنهم يتوقعون تسريع هذه العملية في السنوات القادمة. كما زادت بشكل كبير قدرة أنظمة الليزر على تتبع التهديدات و "إبقاء الفوتونات على الهدف طالما كان ذلك ضروريًا لتوفير التأثير المطلوب".
خلق
قال شنورينبيرج إن التحدي الأكبر في الوقت الحالي هو قيود الإنتاج. نظرًا للعدد المحدود من أنظمة الليزر التي تم تطويرها حتى الآن ، فإن قاعدة التصنيع غير متطورة ، مما يعني أن المكونات الهامة لا تزال بحاجة إلى التطوير لسيناريوهات الإنتاج بكميات كبيرة.
وأضاف أن "حكومة الولايات المتحدة تستثمر في تطوير قاعدة تصنيعية لمعالجة هذه المشكلة". "في النهاية ، ستوفر الصناعة في النهاية المحركات لتطوير هذه القاعدة."
هذا هو مفتاح تحديد أهداف الجيش الأمريكي لبرنامج M-SHORAD. وأشار إعلان العقد إلى أن اختيار شركتي Northrop Grumman و Raytheon "سيعزز المنافسة ويحفز الأساس الصناعي لإنشاء أنظمة طاقة موجهة."
يأمل جيمس أن يتطور الليزر في السنوات القادمة كسلاح عسكري بطريقته الخاصة. في حين أنه يشك في أن الليزر سيعمل كنظم منفصلة تمامًا ، إلا أنه يعتقد أنها ستصبح بالتأكيد إضافة مهمة للأسلحة الأخرى. من غير المحتمل أن تتكون أنظمة الدفاع الجوي ، على سبيل المثال ، من أشعة الليزر وحدها ، لكنها ستصبح جزءًا من نظام أكبر يتضمن الصواريخ. بالإضافة إلى ذلك ، لمحاربة أهداف على مسافات قصيرة جدًا ، من المرجح أن يرغب الجيش في ترك جندي فردي.
"ربما سيكون الليزر إلى الأبد جزءًا من النظام الأساسي."
قال روبن: "لجعل الليزر فعالًا حقًا وأكثر إفادة للجيش الأمريكي ، يجب أن تنخفض تكلفته". ومع ذلك ، فإن أي تقنية تظهر من سوق متخصصة تصبح أكثر بروزًا بمرور الوقت.
"مع استمرار نمو النماذج الأولية والعروض التوضيحية ، ليس فقط في الجيش ، ولكن أيضًا في أنواع أخرى من الطائرات ، سنشهد قريبًا توسعًا في هذا السوق وانخفاض تكلفة أنظمة أسلحة الليزر."
معلومات