تعمل الدول في جميع أنحاء العالم على تطوير أسلحة ليزر عالية الطاقة بشكل سريع للمهام العسكرية في البر والبحر وفي الجو والفضاء. إن رؤى أسراب من الطائرات بدون طيار الصغيرة وغير المكلفة التي تملأ السماء أو تحلق عبر الأمواج تحفز الجيوش على تطوير ونشر أسلحة الليزر كبديل للدفاعات الصاروخية المكلفة والمحتملة.
لقد كانت أسلحة الليزر عنصرًا أساسيًا في الخيال العلمي منذ وقت طويل قبل اختراع الليزر. وفي الآونة الأخيرة، ظهرت أيضًا بشكل بارز في بعض نظريات المؤامرة. يسلط كلا النوعين من القصص الخيالية الضوء على الحاجة إلى فهم كيفية عمل أسلحة الليزر فعليًا وفي الأغراض التي يتم استخدامها من أجلها.
كيف يعمل الليزر
يستخدم الليزر الكهرباء لتوليد الفوتونات، أو جزيئات الضوء. تمر الفوتونات عبر وسط الكسب، وهو مادة تخلق سلسلة من الفوتونات الإضافية، مما يؤدي إلى زيادة عدد الفوتونات بسرعة. يتم بعد ذلك تركيز كل هذه الفوتونات في شعاع ضيق بواسطة مخرج شعاع.
في العقود التي تلت الكشف عن أول ليزر في عام 1960، طور المهندسون مجموعة متنوعة من أجهزة الليزر التي تولد فوتونات بأطوال موجية مختلفة في الطيف الكهرومغناطيسي، من الأشعة تحت الحمراء إلى الأشعة فوق البنفسجية. تعتمد أنظمة الليزر عالية الطاقة التي تجد تطبيقات عسكرية على أشعة ليزر الحالة الصلبة التي تستخدم بلورات خاصة لتحويل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى فوتونات. أحد الجوانب الرئيسية لأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة عالية الطاقة هو أن الفوتونات يتم إنشاؤها في جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي وبالتالي لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية.
عندما يتفاعل شعاع الليزر مع سطح ما، فإنه يولد تأثيرات مختلفة بناءً على طول موجة الفوتون، وقوة الشعاع، والمواد المكونة للسطح. تعتبر أشعة الليزر منخفضة الطاقة التي تولد الفوتونات في الجزء المرئي من الطيف مفيدة كمصادر للضوء للمؤشرات وعروض الضوء في المناسبات العامة. تتميز هذه الحزم بقوة منخفضة لدرجة أنها تنعكس ببساطة عن السطح دون الإضرار به.
تُستخدم أنظمة الليزر عالية الطاقة لقطع الأنسجة البيولوجية في الإجراءات الطبية. يمكن لأشعة الليزر ذات الطاقة الأعلى أن تسخن وتتبخر وتذوب وتحرق العديد من المواد المختلفة وتستخدم في العمليات الصناعية للحام والقطع.
بالإضافة إلى مستوى طاقة الليزر، يتم تحديد القدرة على تقديم هذه التأثيرات المختلفة من خلال المسافة بين الليزر وهدفه.
أسلحة الليزر
واستنادًا جزئيًا إلى التقدم المحرز في مجال الليزر الصناعي عالي الطاقة، تجد الجيوش عددًا متزايدًا من الاستخدامات لليزر عالي الطاقة. إحدى المزايا الرئيسية لأسلحة الليزر عالية الطاقة هي أنها توفر “مخزنًا لا نهائيًا”. على عكس الأسلحة التقليدية مثل البنادق والمدافع التي تحتوي على كمية محدودة من الذخيرة، يمكن لليزر عالي الطاقة الاستمرار في إطلاق النار طالما كان مزودًا بالطاقة الكهربائية.
يقوم الجيش الأمريكي بنشر ليزر عالي الطاقة مثبت على الشاحنات لإسقاط مجموعة من الأهداف، بما في ذلك الطائرات بدون طيار والمروحيات وقذائف الهاون والصواريخ. ويتم تركيب الليزر بقوة 50 كيلووات على مركبة المشاة القتالية Stryker، ونشر الجيش أربعة من الأنظمة لاختبارها في ساحة المعركة في الشرق الأوسط في فبراير 2024.
نشرت البحرية الأمريكية ليزرًا عالي الطاقة على متن السفن للدفاع ضد السفن الصغيرة وسريعة الحركة الموجودة على سطح المحيط بالإضافة إلى الصواريخ والطائرات بدون طيار. قامت البحرية بتركيب سلاح ليزر بقدرة 60 كيلووات على المدمرة USS Preble في أغسطس 2022.
تقوم القوات الجوية بتطوير أشعة ليزر عالية الطاقة على الطائرات للمهام الدفاعية والهجومية. في عام 2010، اختبرت القوات الجوية جهاز ليزر ميجاوات مثبتًا على طائرة بوينج 747 معدلة، وأصاب صاروخًا باليستيًا أثناء إطلاقه. تعمل القوات الجوية حاليًا على نظام أسلحة أصغر للطائرات المقاتلة.
ويبدو أن روسيا تعمل على تطوير ليزر أرضي عالي الطاقة “لتعمي” الأقمار الصناعية التابعة لخصومها.
حدود أسلحة الليزر
أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الجيوش التي تستخدم الليزر عالي الطاقة هو المستويات العالية من الطاقة اللازمة لخلق تأثيرات مفيدة من بعيد. وعلى عكس الليزر الصناعي الذي قد يكون على بعد بضع بوصات فقط من هدفه، فإن العمليات العسكرية تشمل مسافات أكبر بكثير. للدفاع ضد تهديد وارد، مثل قذيفة هاون أو قارب صغير، تحتاج أسلحة الليزر إلى الاشتباك مع أهدافها قبل أن تتمكن من إلحاق أي ضرر.
ومع ذلك، فإن حرق المواد على مسافات آمنة يتطلب عشرات إلى مئات الكيلووات من الطاقة في شعاع الليزر. يستهلك أصغر سلاح ليزر نموذجي 10 كيلووات من الطاقة، أي ما يعادل تقريبًا سيارة كهربائية. يستهلك أحدث سلاح ليزر عالي الطاقة قيد التطوير 300 كيلووات من الطاقة، وهو ما يكفي لتزويد 30 أسرة بالطاقة. ولأن أشعة الليزر عالية الطاقة تبلغ كفاءتها 50% فقط في أحسن الأحوال، فإنها تولد كمية هائلة من الحرارة المهدرة التي يجب إدارتها.
وهذا يعني أن أشعة الليزر عالية الطاقة تتطلب بنية تحتية واسعة النطاق لتوليد الطاقة والتبريد، مما يضع حدودًا لأنواع التأثيرات التي يمكن توليدها من منصات عسكرية مختلفة. تمتلك شاحنات الجيش والطائرات المقاتلة التابعة للقوات الجوية أقل قدر من المساحة لأسلحة الليزر عالية الطاقة، وبالتالي فإن هذه الأنظمة تقتصر على الأهداف التي تتطلب طاقة منخفضة نسبيًا، مثل إسقاط الطائرات بدون طيار أو تعطيل الصواريخ. يمكن للسفن والطائرات الأكبر حجمًا أن تستوعب أشعة ليزر أكبر عالية الطاقة مع إمكانية إحداث ثقوب في القوارب والمركبات الأرضية. تتمتع الأنظمة الأرضية الدائمة بأقل قدر من القيود، وبالتالي بأعلى قوة، مما يجعل من الممكن إبهار قمر صناعي بعيد.
هناك قيد مهم آخر لأسلحة الليزر عالية الطاقة القائمة على المنصات يتعلق بمفهوم المجلة اللانهائية. نظرًا لأن الشاحنة أو السفينة أو الطائرة يجب أن تحمل مصدر الطاقة لليزر، وهذا سيحد من قدرة مصدر الطاقة، فلا يمكن استخدام الليزر إلا لفترة محدودة من الوقت قبل أن يحتاج إلى إعادة شحن بطارياته.
هناك أيضًا حدود أساسية لأسلحة الليزر عالية الطاقة، بما في ذلك انخفاض فعاليتها في المطر والضباب والدخان، التي تبعثر أشعة الليزر. تحتاج أشعة الليزر أيضًا إلى البقاء مقفلة على أهدافها لعدة ثوانٍ من أجل إلحاق الضرر. تمثل أسلحة الليزر النموذجية الحالية أيضًا تحديًا في الحفاظ عليها في مناطق القتال.
لا نار من السماء
ظهر نوع جديد من نظرية المؤامرة في السنوات الأخيرة يدعي أن كيانات شريرة استخدمت أشعة الليزر عالية الطاقة المحمولة جواً لإشعال حرائق الغابات في كاليفورنيا وهاواي وتكساس. وهذا أمر مستبعد للغاية لعدة أسباب.
أولاً، يتطلب مستوى الطاقة اللازم لإشعال الغطاء النباتي بالليزر عالي الطاقة من السماء مصدرًا كبيرًا للطاقة مثبتًا على متن طائرة كبيرة. كانت الطائرة بهذا الحجم مرئية بوضوح قبل اشتعال أي حرائق. ثانيًا، في بعض الصور التي تدعي إظهار الحرائق المشتعلة، تكون أشعة الليزر باللون الأخضر. أشعة الليزر عالية الطاقة غير مرئية.
ماذا يأتي بعد ذلك
في المستقبل، من المرجح أن تستمر أسلحة الليزر عالية الطاقة في التطور مع زيادة مستويات الطاقة التي من شأنها توسيع نطاق الأهداف التي يمكن استخدامها ضدها.
إن التهديدات الناشئة التي تشكلها الطائرات بدون طيار منخفضة التكلفة والمسلحة كأسلحة مثل تلك المستخدمة في الصراعات في الشرق الأوسط وأوكرانيا تزيد من احتمالية أن تجد أشعة الليزر عالية الطاقة أيضًا تطبيقات غير عسكرية مثل الدفاع عن الجمهور ضد الهجمات الإرهابية.
تم إعادة نشر هذا المقال من The Conversation، وهي منظمة إخبارية مستقلة غير ربحية تقدم لك حقائق وتحليلات جديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتب بواسطة: إيان بويد، جامعة كولورادو بولدر
اقرأ أكثر:
يتلقى إيان بويد تمويلًا من وزارة الدفاع الأمريكية وشركة لوكهيد مارتن.