دانشمندان نظامی چینی از دستیابی به پیشرفت بزرگی در فناوری تسلیحات لیزری خبر داده و ادعا کرده‌اند سیستم خنک‌کننده جدیدی را توسعه داده‌اند که اجازه می‌دهد از لیزرهای پرانرژی به طور “نامحدود” استفاده شده و گرمای اضافی به طور موثر دفع شود.
به گفته دانشمندان دانشگاه ملی فناوری دفاع چانگشا دراستان هونان، بدین ترتیب چالش فنی اصلی در توسعه سلاح‌های لیزری برطرف شده و سیستم خنک کننده جدید، گرمای زائدی که در حین کار با لیزرهای پرانرژی ایجاد می‌شود را کاملاً از بین می‌برد.
با استفاده از فناوری جدید، سلاح‌های لیزری می‌توانند بدون هیچ گونه وقفه یا افت عملکرد تا هر زمان که لازم باشد، پرتوهای لیزر تولید کنند.
محققان این تیم به رهبری دانشمند تسلیحات لیزری چین، یوان شنگفو در مقاله‌ای که در 4 آگوست در مجله علمی اپتیکا سینیکا منتشر شد، بر این باورند که “این دستاورد، یک پیشرفت بزرگ در افزایش بهره‌وری سیستم‌های لیزر پر انرژی است.”
به گفته آنها، “این پرتوهای با کیفیت را نه تنها می‌توان در همان ثانیه اول تولید کرد، بلکه کیفیت و عملکرد آنها نیز به طور نامحدود حفظ خواهد شد.”
سیستم خنک‌کننده جدید از ساختارهای پیشرفته و جریان گاز بهینه‌شده برای دفع گرما از داخل سلاح لیزری استفاده می‌کند، اختلال و لرزش را به حداقل می‌رساند و تمیزی آینه‌ها را بهبود می‌بخشد.
به گفته محققان، این فناوری با افزایش زمان درگیری، افزایش برد و تخریب، و کاهش لجستیک و هزینه‌ها، چهره نبرد را به طور قابل توجهی تغییر خواهد داد.
به عقیده یوان و همکارانش از زمان اختراع اولین لیزر یاقوت سرخ در سال 1960، مردم به انتقال از انرژی جنبشی به انرژی لیزری برای پرتاب سریع انرژی با سرعت نور علاقمند بودند، و رویای پرتوهای لیزر به مثابه “پرتوهای مرگ” را در سر می‌پرورانند که قادر بود هدف‌ها را در لحظه نابود کند. “متأسفانه 60 سال می‌گذرد و انواع مختلفی از لیزرها توسعه یافته‌اند، اما استفاده از سیستم‌های لیزر پرانرژی موفقیت‌آمیز نبوده است. ”
در ایالات متحده، برخی از معروف‌ترین پروژه‌ها در طول سال‌ها عبارتند از لیزر شیمیایی پیشرفته نیروی دریایی (NACL) که از فلوراید دوتریوم به عنوان منبع لیزر استفاده می‌کرد، لیزر شیمیایی پیشرفته فروسرخ میانی (MIRACL) که از لیزرهای شیمیایی پیشرفته مادون قرمز میانی استفاده می‌کرد، لیزر پر انرژی تاکتیکی (THEL)، لیزر فضایی (SBL) که از فلوراید هیدروژن به عنوان منبع لیزر استفاده می‌کرد و لیزر هوابرد (ABL) که از لیزرهای شیمیایی اکسیژن-ید استفاده می‌کرد.
به گفته تیم یوان، از همه این پروژه‌ها به صورت آزمایشی رونمایی شد، برای مثال MIRACL توانست موشک‌های مافوق صوت را ساقط کند، TEL موفق شد هدف پرنده را سرنگون کند و ABL با موفقیت موشک‌های سوخت مایع را رهگیری کرد. اما همه این پروژه‌ها ملغی شدند و دلیل کنار گذاشتن آنها، اندازه و وزن زیاد لیزرها اعلام شد.
اما به عقیده این محققان چینی، دلیل واقعی لغو این پروژه‌ها این بود که قدرت تخریب آنها انتظارات را برآورده نمی‌کرد.” حداکثر برد موثر این سلاح‌ها تنها چند کیلومتر بود.” تیم همکاران یوان گفته‌اند که برای افزایش قدرت تخریب پرتوها به زمان عملیات طولانی‌تر پیوسته‌ای نیاز است.
در داخل اسلحه لیزری، یک پرتو پرانرژی از طریق فرآیندی به نام انتشار تحریک شده تولید می‌شود. این فرآیند شامل تحریک اتم‌ها یا مولکول‌ها در یک محیط بهره، مانند کریستال یا گاز، به حالت بالاتری از انرژی است. وقتی اتم‌ها یا مولکول‌های تحریک شده به حالت اولیه خود باز می گردند، از خود فوتون ساطع می‌کنند و سپس از طریق یک فرآیند بازخورد نوری برای ایجاد یک پرتو لیزر پرانرژی تقویت می‌شوند.
سیستم کنترل پرتو، مسئول هدایت و کنترل پرتو لیزر است و معمولا با استفاده از آینه‌ها و لنزها انجام می‌شود. این سیستم باید بسیار دقیق و پایدار باشد، زیرا حتی انحرافات یا ارتعاشات کوچک می‌تواند باعث شود پرتو از مسیر تعیین شده دور شود.
اما هنگامی که پرتو لیزر از هوا عبور می‌کند، گاز موجود در مسیر خود را گرم کرده و باعث انبساط و ایجاد جریانی آشفته می‌شود. این آشفتگی می‌تواند باعث پراکندگی و اعوجاج پرتو و کاهش اثربخشی و دقت آن شود.
علاوه بر این، گاز گرم شده می‌تواند باعث آلوده‌شدن آینه‌ها و لنزهای سیستم و کاهش کارایی و عمر مفید آنها شود.
در برخی موارد، ذرات آلاینده بزرگ‌تر که روی آینه‌ها سوخته‌اند، می‌توانند منجر به ترک خوردن یا آسیب دیدن آنها شوند و به گفته محققان، کارایی و قابلیت اطمینان اسلحه‌های لیزری پرانرژی را تا حد زیادی کاهش می‌دهند.
تیم یوان یک سیستم خنک کننده مسیر داخلی پرتو را توسعه داده‌اند – سیستمی که گاز را از سلاح عبور می‌دهد تا گرمای اضافی را از بین برده و خلوص و تمیزی گاز را افزایش دهد.
این سیستم با تمرکز بر بهینه‌سازی جریان گاز و به حداقل رساندن اندازه و وزن، به صورت کاملا فشرده و کارآمد طراحی شده و از چندین قطعه کلیدی از جمله منبع هوا، مبدل حرارتی، سیستم کنترل جریان گاز و سیستم تزریق/مکش گاز تشکیل شده است.
منبع هوا، برای سیستم هوای تمیز و خشک فراهم می‌کند. سپس مبدل حرارتی این هوا را تا دمای مطلوب خنک می‌کند. سیستم کنترل، جریان گاز را تنظیم می کند تا اطمینان حاصل شود که گاز در دما و زمان ماندگاری مناسب (برای دستیابی به انحرافات کوچک شبه- استاتیک) به سیستم می‌رسد. قسمت تزریق/مکش گاز هم وظیفه تزریق گاز به مسیر داخلی پرتو سیستم لیزری و مکش آن پس از عبور پرتو از سیستم را بر عهده دارد.
تیم یوان باید در هنگام ساخت و راه‌اندازی سیستم تهویه مسیر داخلی پرتو، به رعایت نکات فنی و عملی توجهی ویژه معطوف می‌کرد. یکی از چالش‌های اصلی، حصول اطمینان از رسیدن جریان گاز به خنکی و تمیزی مطلوب بود. این امر مستلزم طراحی و آزمایش دقیق سیستم کنترل جریان گاز و همچنین سیستم تزریق/مکش است که گاز را به مسیر داخلی پرتو می‌رساند.
چالش دیگر این بود که سیستم را به اندازه کافی فشرده و کارآمد طراحی کنند تا برای استفاده در کاربردهای واقعی مناسب باشد. لازم بود تا طراحی‌های نوآورانه‌‌ای مانند ساختارهای پنوماتیک پیشرفته، بهینه‌سازی جریان در هر مسیر، ادغام عملکرد بخش تزریق/مکش با بخش پرتو و خطوط لوله ساده‌شده، انجام شود.
به گفته محققان، این سیستم خنک‌کننده خود می‌تواند مشکلات جدیدی مانند آشفتگی و لرزش ایجاد کند و اگر به درستی ساخته نشود، می‌تواند بر کیفیت پرتو تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، دمیدن گاز در مسیر داخلی پرتو می‌تواند آشفتگی و لرزش ایجاد کند و بر پایداری و کیفیت پرتو لیزر تأثیر بگذارد.
محققان تیم یوان، آزمایش‌های گسترده‌ای روی این فناوری انجام دادند تا اطمینان حاصل کنند که این سیستم، با مشخصات عملکردی مورد نیاز نیروهای نظامی سازگار است. این دستگاه قبلاً در تعدادی از اسلحه‌های لیزری در حال توسعه استفاده شده است.
به گفته این تیم، “تاکنون، بسیاری از طراحی‌های پیشرفته و دستاورد‌های تحقیقاتی در خصوص مدیریت حرارتی دینامیک با دمیدن هوا اطلاع‌رسانی نشده و این اولین بار است که برخی از طراحی‌ها و نتایج آزمایش‌ها به اطلاع عموم می‌رسد.”
چین سالهاست به دنبال توسعه تسلیحات لیزری پرانرژی برای از بین بردن یا از کار انداختن هدف‌هایی مانند پهپادها، موشک‌ها و هواپیماها است. این تسلیحات، از این مزیت برخوردارند که می‌توانند با هدف‌هایی با سرعت نور درگیر شده و در مقابل هدف‌هایی که سریع حرکت می‌کنند، بسیار موثر و کارآمد عمل کنند.
همچنین مقرون به صرفه‌تر از سیستم‌های موشکی سنتی هستند، زیرا به مهمات گران‌قیمت نیاز ندارند و به سرعت شارژ شوند.
به نظر برخی از دانشمندان نظامی، در صورت لزوم چین قصد دارد از تسلیحات لیزری علیه ماهواره‌هایی مانند استارلینک شرکت اسپیس‌ایکس استفاده کند.
این اسلحه‌ها می‌توانند قابلیت‌های ارتباطی، ناوبری و نظارتی دشمن را مختل کنند و برای کسب مزیت استراتژیک در درگیری‌های فضایی مورد استفاده قرار گیرند.
منبع: scmp