استفاده از فناوری لیزری در جنگنده های آمریکا

هنگامی که حسگرهای جت جنگده، موشک پرتاب شده به سوی آن را شناسایی می کند، ضمن اوج گرفتن در آسمان، در عرض چند ثانیه سیستم حفاظتی خود را فعال کرده و با ساتع کردن یک لیزر پرقدرت، تهدید را نابود می سازد.

گویا آی تی – این یک داستان علمی-تخیلی نیست؛ بلکه توصیفی است از تلاش مجدد ارتش آمریکا برای واقعیت بخشیدن به رویایی ۵۰ ساله.
همگام با پیشرفت های فناوری لیزر و توسعه توانمندی های دشمنان بالقوه، شرکت های دفاعی نیز سیستم های تسلیحات لیزری را خود را بهبود بخشیده اند. دامنه این تسلیحات از هواپیماهای نظامی دارای لیزر پرقدرت برای اهداف زمینی، تا اقدامات پدافندی برای حفاظت از جت های جنگنده در برابر موشک ها را شامل می شود.

شرکت نورث روپ گرومن کراپ در ماه آگوست، موفق به عقد یک قرارداد ۳۹ میلیون دلاری شد تا ساخت سیستم کنترل پرتو برای یک پروژه پدافندی لیزری را بر عهده بگیرد، که نمایشگر لیزری قدرتمند خود-محافظ یا سپر (SHiELD) نامیده می شود. رهبری این پروژه را آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی بر عهده دارد که در پایگاه هوایی کِرتلند نیو مکزیکو مستقر است.
ریچارد بنگل مدیر برنامه سپر می گوید: ظهور این فناوری پیشرفته نشان خواهد داد که آیا لیزرهای پرقدرت می توانند موجب نابودی یا از کار افتادن موشک های شلیک شده از روی زمین یا هوا بشوند یا خیر. این فناوری در صورت تحقق، بسیار موثرتر از اقدامات ضدعملیاتی کنونی خواهد بود؛ که از لیزرهای ضعیف تر، الکترونیک و طعمه برای منحرف کردن موشک استفاده می کند.
علاوه بر سیستم کنترل پرتوی، که تا حدودی در محوطه نورث روپ گرومن در ساحل ردوندو توسعه داده خواهد شد، سیستم نمایشی شامل یک لیزر و سازه میزبان آن نیز خواهد بود.
بنگل می گوید: ما بر این باور هستیم که لیزرها به پیشرفت لازم دست یافته اند… تا جایی که بتوانیم، آن ها را در سیستمی قرار می دهیم که بتواند در یک هواپیما پرواز کند، در محیط سالم بماند و در مقابل تهدید، به صورت مقتضی عمل کند.

با این وجود، از زمانی که اولین لیزر کارآمد در آزمایشگاه های تحقیقاتی هیوز در مالیبو در سال ۱۹۶۰ ساخته شد، به دلیل محدودیت های فیزیک، امید و آرزوها نیز مرتبا خنثی شده اند.
تا کنون کسی نتوانسته سیستم کاملی طراحی کند که بدون نیاز به سخت افزار بسیار حجیم و صرف انرژی زیاد، قادر به تولید چنان پرتو قدرتمندی باشدکه با عبور از عوامل جوی و سپس فلز، از فاصله ای دور قادر به سوزاندن باشد.

این مسئله در مورد آخرین تلاش مشهور برای قرار دادن یک لیزر تهاجمی روی یک هواپیمای به اصطلاح YAL-1 نیز صادق بود؛ که قرار بود با استفاده از لیزرهای نصب شده در دماغه بویینگ ۷۴۷، موشک های بالستیک را در زمان صعود آنها مورد اصابت قرار دهد.
لیزر شیمیایی ید اکسیژن YAL-1 انرژی را از طریق واکنش های ایجاد شده توسط ترکیبات شیمیایی به وجود آورد. با اینکه این فناوری قادر به تولید پرتوهای قدرتمندی است، اما مواد شیمیایی به کار رفته در آن بسیار اشتعال پذیر بوده و نیازمند سیستم های انرژی، خنک کننده و ذخیره سازی بسیار بزرگ است.
در آزمایشی در سال ۲۰۱۰ در کالیفرنیای جنوبی، YAL-1 یک موشک بالستیک را نابود کرد؛ اما این پروژه یک سال بعد متوقف شد.

رابرت گیتس، وزیر دفاع وقت ایالات متحده، که به تازگی برنامه های مربوط به هواپیما را متوقف کرده بود، در گزارش به کنگره، ضعف های این برنامه را به طور خلاصه بیان کرد:
«در وزارت دفاع کسی را نمی شناسم… که برای این برنامه، ارزش عملیاتی قائل باشد. واقعیت این است که شما به لیزری ۲۰ تا ۳۰ برابر قویتر از لیزر شیمیایی فعلی نیاز دارید تا بتوانید هر هدفی را در هر فاصله ای از محل شلیک منهدم کنید».
وی همچنین خاطر نشان کرد که بُرد مفید این لیزر، بسیار کوتاه تر از آن چیزی است که بتواند «درون خاک ایران» حرکت کند.
اما پیشرفت ها در لیزرهای حالت جامد، پنتاگون را دوباره امیدوار کرده است. در یک لیزر حالت جامد، الکترون های درون یک ماده جامد، مانند کریستال -به جای گاز یا مایع- به فوتون هایی باردار می شوند که تولید پرتو را تقویت می کند.

نیروی هوایی به دنبال توسعه یک سلاح لیزری تهاجمی برای جنگنده AC-130 خود است که تا پیش از پایان دهه جاری شلیک آن روی اهداف زمینی، مانند خودرو یا ساختمان، را آزمایش کند. مرکز فیزیک هسته ای مستقر در سن دیگو یکی از شرکت هایی است که به فعالیت در این زمینه علاقه مند است، و نمونه اولیه لیزر خود برای این سیستم را نیز توسعه بخشیده است.
و آژانس دفاع موشکی به دنبال نمونه اولیه پهبادهای دور بردی است که بتوانند به یک لیزر مسلح شوند و برای به حداقل رساندن تاثیرات جوی روی پرتو آن، در ارتفاع بالا پرواز کنند.
مارک گانزینگر عضو ارشد مرکز ارزیابی های بودجه ای و راهبردی در موسسه تحقیقات دفاعی می گوید: «اگر به تلاش های انجام شده در عرصه این فناوری نگاه کنید، به نظر می رسد که در ۴ تا ۵ سال آینده، به نمونه های اولیه واقعی دست خواهیم یافت».
برنامه نورث روپ گرومن به دنبال استفاده از لیزرها برای حفاظت از جنگنده ها در برابر موشک های دشمن است.
دیو راکوِل تحلیلگر ارشد گروه تیل می گوید علاقه به پدافند لیزری حداقل به جنگ ویتنام بازمی گردد؛ زمانی که بالگردهای های آمریکایی توسط موشک های دوش پرتاب منهدم می شدند.
در مقابل، بالگردها به پدافندهای مادون قرمز، مانند لامپ های گرمایشی نماگستر، مجهز شدند که موشک های گرما-یاب شلیک شده از هواپیماها را گمراه می کرد. در طول این سال ها، جت های جنگنده با استفاده از ایجاد خوشه های گرمایشی از کمین موشک ها می گریختند که با پیشرفت فناوری موشکی در استفاده از دو طول موج مختلف، کارایی خود را از دست دادند.
به گفته تحلیلگران، لیزرها به عنوان سیستم پدافندی از مزیت های بسیاری برخوردار هستند. آنها در مقایسه با شیوه های متداول، دقیق تر بوده و استفاده از آنها هزینه کمتری دارد.
لورن تامپسون تحلیلگر نظامی موسسه لکسینگتون، یک اتاق فکر مستقر در آرلینگتون، می گوید: «برای سلاح های تهاجمی این چنینی، نیازی به صرف هزینه های گزاف نیست؛ این فقط پرتوی از نور است».

به گفته گانزینگر، لیزر های حالت جامد امروزی برای تولید پرتو نور از موادی مانند یک دیسک نازک یا فیبر نوری و آینه ها استفاده می کنند. این به آنها اجازه می دهد سیستم تسلیحاتی فشرده تری داشته باشند که می تواند در سطوح کوچکتر، مانند جنگنده ها، جای گیرند.
اما هنوز هم چالش هایی در پیش رو وجود دارد.
پس از اینکه پرتو لیزر مسافتی را در جو زمین طی می کند، نیروی خود را از دست می دهد. همچنین هنگام عبور پرتو لیزر از باران، دود، یا گرد و غبار، کارآمدی آن کاهش می یابد.
علاوه بر این، سیستم پدافندی لیزری نیازمند آیرودینامیک و فشرده شدن است.
این مشکلی است که شرکت لاکهید مارتین اخیرا هنگام ساخت یک نمونه اولیه از برجک لیزری ای که می تواند در تمام جهات شلیک کند، به آن غلبه کرد. این شرکت دفاعی کار روی این ایده را اولین بار در سال ۲۰۰۸ آغاز کرد و پروژه را برای آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی، یا همان DARPA و آزمایشگاه تحقیقاتی نیروی هوایی انجام داد.
این برجک برای اطمینان از عبور پرتو لیزر از جو و برخورد آن به هدف، از آینه استفاده کرد. به گفته پل شاتوک، مدیر برنامه های انرژی انجام شده توسط لاکهید مارتین در بخش سیستم های فضایی: هنگامی که این سازه در حال استفاده نیست، ساختار آن را می توان در یکی از محفظه های تسلیحاتی هواپیما انبار کرده، و با هم تراز کردن آن نسبت به هواپیما، تلاطم هوایی را به حداقل رساند.

این برجک، با اهداف آزمایشی، روی یک جت تجاری نصب شد، و در سال های ۲۰۱۴ و ۲۰۱۵ بیش از ۶۰ پرواز آزمایشی را پشت سر گذاشت.
به گفته شاتوک «ما می خواهیم در محیطی عمل کنیم که نسبت به گذشته مخاطرات قابل ملاحظه ای دارد». «نیاز به سیستم های پدافندی… بیش از پیش حائز اهمیت خواهد بود».
مارک اسکینر، نایب رئیس انرژی هدایت شده در سیستم های هوا-فضای نورث روپ گرومن در بیانیه ای اعلام کرد که سیستم کنترل پرتو نورث روپ گرومن در حال توسعه روشی برای «سپر» است که ضمن بررسی اختلالات جوی، موشک های شلیک شده را پیدا و رهگیری کرده و سپس پرتو را روی هدف متمرکز خواهد کرد؛ و تمام اینها در حالی خواهد بود که جنگنده با سرعت مافوق صوت در حال پرواز است.

به گفته بنگل، انتظار می رود که حدود سال ۲۰۱۹ سیستم سپر با جایگزینی یک لیزر کم قدرت تر، مورد آزمایش های زمینی و پروازی قرار گیرد. هنگامی که لیزر اصلی توسعه پیدا کند، با دیگر بخش های سیستم ادغام شده و در سال ۲۰۲۱ به صورت زمینی و پروازی مورد آزمایش قرار خواهد گرفت.
اینکه آیا این سیستم واقعا مسیر جنگنده های آینده را باز می کند یا خیر، به این بستگی دارد که آیا می تواند بر موانع همیشگی هزینه و اثربخشی غلبه کند یا نه.
بنگل می گوید: «چالش های زیادی در پیش رو وجود دارد که به باور ما، راه خوبی برای حل آنها در پیش گرفته ایم».