- إنضم
- 8 أكتوبر 2008
- المشاركات
- 2,471
- التفاعل
استخدام الليزر في تدمير الأهداف
شعاع الليزر هو أحد أسلحة الطاقة الموجهة داخل نطاق الحيز الكهرومغناطيسي مثل أشعة البلازما الناتجة عن تكثيف طاقة المادة والأشعة الألكترونية والأشعة النيترونية التي تستخدم لإحداث موجة صدمة خطية في الهدف والمضخات النووية لإنتاج أشعة إكس بتوجيه من شعاع الليزر لتسخين البلازما في عملية التفاعل النووي الاندماجي. ويعتبر ليزر الألكترون الحر مصدرا حديثا للإشعاع الكهرومغناطيسي ذي القدرة العالية جدا التى تصل الى مليون وات، بتردد يمتد للموجات المليمترية والأشعة فوق البنفسجية
ويستخدم الليزر عالي القدرة لإشعاع الطاقة الهائلة المركزة به في الفضاء في شكل قلمي ضيق جد،ا وعند اصطدامها بالسطح المعدنى للهدف المعادي تحدث ثقباً نتيجة تحول الطاقة الضوئية بشعاع الليزر الى طاقة حرارية عالية جدا في بقعة صغيرة نسبيا مسببة تدمير الهدف أو إحداث خلل في نظام التحكم أو إحراق الوقود بداخله...
كما يستخدم في المجال الاستراتيجي كسلاح لتدمير أقمار التجسس والصواريخ الباليستي والصواريخ عابرة القارات بتدميرها قبل وصولها الى أهدافها معتمدا على أجهزة إنذار متطورة وذلك بتسليط شعاع الليزر على غلاف الهدف فتنصهر نقطة من على السطح وتحدث ثقباً في جسم الهدف ويعطل جزءاً من نظام التحكم ويتسبب في احتراق الوقود.
ويتركز التطوير في الأنظمة الكهروبصرية من خلال زيادة سرعات وإمكانيات معالجة البيانات والإشارات الرقمية واستخدام أجهزة التصوير ذات التقنية العالية سواء حرارية أو تليفزيونية وأجهزة ليزر نبضية ذات معدل تكراري عال ووحدة معالجة سريعة ودقيقة في التسديد وتتبع الأهداف السريعة
وعلى الجانب الآخر يجري التطوير في أنواع المواد المستخدمة في تصنيع الكواشف والمواد المنتجة للطاقة وتكنولوجيا التصنيع للأجهزة، وبصفة خاصة تزايد استخدام مصادر ليزرية مؤمنة للعين المجردة وأجهزة التصوير المصنعة من الجوامد بالكامل.
وتحظى القوات البرية بالنصيب الأكبر من أنظمة الكهروبصريات؛ نظراً لرخص ثمنها للاستخدام البري، مقارنة بالاستخدام البحري أو المحمول جوا. ويرجع هذا الرخص لعدم وجود مطالب بيئية وعملياتية قاسية في الأجهزة البرية، بالإضافة الى أن الأعداد المطلوبة للقوات البرية لا تقل عن عشرات الآلاف من الدبابات والعربات المدرعة، بعكس الأفرع الرئيسية الأخرى.
فكرة استخدام الليزر لتدمير الأهداف
عندما خرج أول ليزر هيليوم نيون للوجود عام 1961 بعد بحوث استمرت 6 سنوات في نظرية الإشعاع وتفاعل الموجات الكهرومغناطيسية مع ذرات المواد سواء، منها الغازية أو الصلبة، كان الأمل منعقدا على أن العلم قد توصل أخيرا الى أشعة الموت القادرة على تدمير الأهداف وقتل الأفراد.
ولكن الطبيعة الضوئية لليزر أوضحت أن هذا المطلب سيكون بعيد المنال فبعد سنوات عديدة حتى اليوم على اختراع الليزر مازال أمام العالم عقد كامل على الأقل قبل الوصول الى جدوى استخدام الليزر لتدمير الأهداف.
ومازالت الفكرة قيد الدراسة في إطار مبادرة الدفاع الاستراتيجي، إلا أن الجدوى الاقتصادية للفعالية القتالية هى في الحقيقة موضع شك.
ولكن الليزر فتح الطريق أمام أفرع المعرفة في مجال الكهروبصريات عموما. وقد تميز عقد الستينات والسبعينات بسرعة تطوير نظم الليزر والأشعة تحت الحمراء، وظهرت التطبيقات الواسعة في مجال نظم التسليح عموما وتوجيه المقذوفات خاصة، وفي الاتصالات والكيمياء الحيوية...
تكنولوجيا الليزر والكهروبصريات
الحديث عن معدات الليزر يرتبط دائما بالحديث عن المعدات الكهروبصرية التي تشمل معدات الأشعة تحت الحمراء والأجهزة البصرية والكاميرات التليفزيونية والحرارية...
ولقد بلغ حجم الاستثمار في مجال تطوير الليزر 5.2 بليون دولار، تزيد بمعدل 23% سنويا، وهو من أعلى معدلات النمو في قطاع الصناعة عموما. والملاحظ لهذا النمو أنه يمكنه رصد نوعية التطبيقات ذات الأهمية التى تجذب انتباه رجال الصناعة وهى:
*الليزر الصناعي المستخدم في القطع أو اللحام وتشغيل المعادن وغير ذلك...
*التطبيقات الطبيعية في جراحة العيون ومن المحتمل نجاح علاج الأورام باستخدام أنواع معينة من الليزر وبدئ بالفعل في تجربة هذا العلاج الذي أعطى مؤشرا إيجابيا لبعض الحالات.
*الاتصالات ونقل المعلومات والبيانات...
اكتشافات جديدة في الليزر
ولقد تميزت الأعوام السابقة من القرن الحادي والعشرين ببداية ظواهر ومكتشفات جديدة في مجال الليزر، ويمكن تلخيصها في الآتي :
- أمكن أولَ مرة تشغيل ليزر يعطى خرج أشعة إكس ذا طول موجي يصل الى 200 أنجستروم، وهذا حدث له دلالة على طريق استخدام أشعة الليزر في أسلحة الفضاء.
- الحصول على نبضات ليزرية قصيرة جدا تصل الى أقل من بيكو ثانية. وأهمية هذا التطوير تكمن في قياس بعض الظواهر الطبيعية السريعة أو قياس ورصد بعض العمليات الكيميائية التى تحدث داخل الخلية البشرية.
- إنتاج مرسل ليزر على نمط هوائيات المصفوفة المتراصة مما يسمح أولَ مرة بتشكيل شعاع ليزر والتحكم فيه إليكترونيا وزيادة قدرة الخرج.
-إنتاج أول ليزر متغير التردد يعمل تحت الظروف الجوية العادية وبدون تبريد.
- وصل المشروع الياباني القومي لإنتاج ليزر ثاني أكسيد الكربون قدرته 20 كيلووات الى مراحله النهائية وقد استغرقت البحوث والتطوير مدة 8 أعوام.
المعدات الكهروبصرية
ويبلغ حجم الإنفاق على المنتجات العسكرية الكهروبصرية حاليا حوالي 7.5 بليون دولار ويدخل في إطار المعدات الكهروبصرية :
*نظم عرض البيانات باستخدام البللورات السائلة ومن المتوقع أن تحتل مكانة رفيعة في مجال عرض المعلومات والبيانات والخرائط.
*نظم الرؤية الصناعية للإنسان الآلي.
*مصفوفات التصوير وقد أمكن مؤخرا الوصول الي مصفوفة يصل عدد خلاياها الى 1024 في كل من المستويين الأفقي والرأسي. والتطبيق المباشر لهذة المصفوفة هو استخدامها في توجيه الصواريخ ونظم الاستطلاع التكتيكية.
وقد بلغ حجم الإنفاق على نظم التوجيه الكهروبصري حوالي 3.4 بليون دولار. وبالنسبة لنظم الاستطلاع التكتيكية فقد بلغ حجم الإنفاق على تطويرها 760 مليون دولار.
وطبقا للرؤية المستقبلية فإن معدل نمو هذا الإنفاق السنوي يصل الى 24% سنويا مما يؤكد الأهمية البالغة لاستخدام أساليب التوجيه الكهروبصرى.
*إنتاج مصفوفات تصوير حراري تعمل في نطاق الطول الموجي 3-5 ميكرونات، وكذلك 8-14 ميكروناً وكلاهما مطلوب لتوجيه الصواريخ المضادة للدبابات الجاري تطويرها حاليا وتعمل بالتوجيه الحراري.
*استخدام الحواسب الآلية في تصميم المكونات البصرية الدقيقة والشرائح الرقيقة.
*مع أهمية المكونات البصرية في نظم التسليح الحديثة الا أنها لا تسهم بأكثر من 5% في تكلفة هذه النظم ولكن التوقع المستقبلي هو أن تزيد هذه النسبة مع زيادة عمق استخدام نظم الأشعة تحت الحمراء في معظم نظم التسليح الحديثة.
وجدير بالذكر أن المؤسسة العسكرية الأمريكية تعتبر المستهلك الرئيسي لإنتاج البصريات في الولايات المتحدة الأمريكية اذ تستهلك حاليا حوالي 30% من الإنتاج الكلي داخل الولايات المتحدة الأمريكية.
ولقد تحقق إنجاز كبير جدا في استخدام الألياف الضوئية لنقل الاتصالات باستخدام الليزر تعمل في الطول الموجي 1.3 ميكرون، مما مكن شركة AT and T من تجربة إرسال بيانات لمسافة 130 كم، بمعدل تدفق بيانات 2 جيجابايت - ثانية، وزادت مسافة الإرسال الى 203 كم مع تقليل معدل تدفق البيانات الى 420 ميجابايت-ثانية وذلك نتيجة التطوير الذي تم إدخاله على الألياف الضوئية لتقليل الفاقد، سواء بتحسين وسائل إنتاجها أو اختبار أطوال موجية مناسبة.
سياسات نقل التكنولوجيا
مع نمو الدور الذي لعبته الكهروبصريات في المجال العسكري بدأت الحكومة الأمريكية تفرض قيودا مشددة على نشر التقارير العلمية والمقالات ويقتصر النشر على البحوث الأكاديمية أو المتصلة بالعلوم الأساسية. أما التقارير التكنولوجية ونتائج دراسات الشركات والتقارير الهندسية فهي محظورة النشر. وعلى وجه التحديد، من الصعب الحصول على معلومات حول الموضوعات التالية :
- الليزر ذي الطول الموجي الأزرق- الأخضر لأهميته في الاتصالات.
- البصريات التوافقية Adaptive Optics وهى المرايا التى يمكن تشكيل سطحها حسب حالة الجو مما يسمح بانتشار شعاع الليزر الصادر منها بدون تشوه وبالتالي يمكن تركيزه على الأهداف بكفاءة أعلى.
- تكنولوجيا البصريات الدقيقة.
التطبيقات المختلفة لأجهزة الليزر
1- تشغيل المواد :
يستخدم لهذا الغرض ليزر ثاني أكسيد الكربون أو الليزر المعروف باسم (ألياج) وقد بلغ حجم مبيعات هذا النوع حوالي 5460 وحدة خلال عام 2003 ويستخدم الآن على نطاق واسع في صناعات الإليكترونيات والحواسب والسيارات وهياكل الطائرات... وأكثر الاستخدامات شيوعا هو لحام المعادن.
2- الأجهزة الطبية :
جدير بالذكر أن ليزر ثاني أكسيد الكربون قد استخدم مؤخرا في جراحات الأعصاب وأمراض النساء والتوليد وجراحة الأنف والأذن وجراحات التجميل التكميلية، بينما يستخدم ليزر (ألياج) من النوع النبضي في مجال جراحة العيون، وبالذات حالات الانفصال الشبكي. ويستخدم النوع المستمر(سي دبليو) في مناظير الجهاز الهضمي والمسالك البولية
أما مجالات التطوير المستقبلية فتشمل استخدام ثاني أكسيد الكربون لإذابة وتكسير الجلطات في الشرايين التاجية، أو لإزالة الرواسب في جدران الأوعية الدموية التى تؤدي الى الأزمات القلبية وتصلب الشرايين.
3- الطباعة :
ويستخدم الليزر في آلات الطباعة التى تعمل بدون لمس، وأكثر النظم الليزرية المستخدمة هي ليزر الهليوم النيون، وليزر الهليوم كادميوم. والعقبة الرئيسية أمام تطوير هذه النظم هي زيادة عوالية لمبات الليزر المستخدمة إذ إنها قصيرة العمر نسبيا أو تحتاج للتغيير كل حوالي 5000 ساعة تشغيل.
4- الاتصالات :
وأكثر أنواع الليزر شيوعا في الاستخدام هو ليزر (الديود). ومع شيوع نظم التنصت على الاتصالات فإن استخدام الألياف الضوئية في نقل المعلومات يعتبر إحدى وسائل الحماية من التنصت.
5- الذاكرة الضوئية :
ويعتبر هذا التطبيق أسرع استخدامات الليزر تطورا باستخدام أسطوانات للتسجيلات الصوتية أو المرئية واستخدام أجهزة تشغيل الأسطوانات الجرامافون الضوئية التى يمكنها استعادة التسجيل من على الأسطوانة بواسطة شعاع ليزر بدلا من الإبرة التقليدية، بما تسببه من مشاكل نتيجة تآكل سطح الأسطوانة.
وأكثر أنواع الليزر شيوعا لهذا الغرض هو ليزر (الديود) الذي حل محل ليزر الهليوم نيون المستخدم في بعض الأنواع القديمة من أجهزة الأسطوانات الضوئية.
وجدير بالذكر أن كل هذه الأجهزة يمكنها استعادة التسجيل على الأسطوانة أكثر من مرة كشريط الفيديو ولكن الجهود تبذل الآن لتطوير مثل هذا النظام.
6- التطبيقات العلمية :
وهذه تحتل نسبة بسيطة من إجمالي حجم المبيعات من نظم الليزر عموما، ويتركز الاستخدام في نظم ليزر الهليوم نيون.
7- التطبيقات العسكرية التكتيكية :
بلغ حجم المبيعات من أجهزة ليزر الهليوم نيون وثاني أكسيد الكربون ألياج حوالى 2.5 بليون دولار استخدمت في مجالات محددة، مثل: مقدرات المسافة بالليزر، إضاءة الأهداف... وقد تمكنت شركة هيوز من التوصل لإنتاج نظام إضاءة أهداف، يصلح للاستخدام مع جميع نظم التسليح الموجهه بالليزر، سواء القنابل أو المدفعية الكوبرهيد أو الصواريخ مافريك ويستخدم من على حامل ثلاثي، وفي نفس الوقت بدأ تسليم نظام رؤية ليلي وإضاءة أهداف بالليزر لتركيبه على الطائرات الهليكوبتر "الأباتشي" ونظام تنشين وإضاءة أهداف لتركيبه على الطائرة إف 016 ومن المشاريع التى قاربت على الدخول في مرحلة الإنتاج الكمي مشروع "لانترن" وهو نظام ملاحة للارتفاعات المنخفضة ورؤية ليلية متصويب لتركيبه على الطائرة إف 016
وجدير بالذكر أن ليزر ثاني أكسيد الكربون سيكون له دور فعال في نظم تقدير المسافة وإدارة نيران المدرعات، فقد بدأت شركة تكساس أنستروفيت في توريد مقدرات مسافة بالليزر تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون بدلا من ليزر ألياج لاستخدامه متكاملا مع أجهزة الرؤية الليلية الحرارية، مما يسمح باستخدام نفس المكتشف الحراري للرؤية الليلية والتنشين، مما يقلل من تكلفة المعدة المتكاملة. وتجري الدراسة الآن لاستخدام هذا النظام مع قاذف الصواريخ "ألتو" والدبابة الكورية إكس كي 01
اتجاهات المستقبل
من الدراسات المستفيضة لاتجاهات التطوير المستقبلية يتضح أن الاستخدامات الصناعية هي أكبر الاستخدامات شيوعا نتيجة رخصها ودقتها ومرونة استخدام الوسائل التقليدية. والأهم من هذا إمكانية التحكم فيها باستخدام وسائل التحكم الأليكترونية الآلية. وتتجه الصناعة الى إدماج وحدات الليزر الصناعية مع الروبوت لاستخدامها في خطوط إنتاج العديد من المنتجات بحيث يمكن تحريك مصدر شعاع الليزر والتحكم فيه من على بعد. ولايقتصر الاستخدام الصناعي على الصناعات الثقيلة فقط، ولكنها تشمل أيضاً: الصناعات الأليكترونية، وعلى الأخص منها الصناعات التكنولوجية المتقدمة كإنتاج أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة وغيرها، وهذا راجع الى التقدم في نظم الليزر التى تعمل في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
وفي مجال الاتصالات فإن الأهداف بعيدة المدى للتطوير تتركز في زيادة مدى الاتصال وزيادة معدل نقل البيانات باستحداث أنواع جديدة من الألياف الضوئية ومرسلات الليزر التى تعمل في أطوال موجية تسمح بالانتشار في الألياف بدون فاقد يذكر.
ونصل الى أهم وأخطر مشاكل استخدامات الليزر وهو (العمر الافتراضي للمعدات) فالمعروف أن عمر تشغيل عناصر توليد الليزر، سواء كانت غازية أو صلبة، لاتزيد عن 5000 ساعة، والمطلوب زيادة هذا العمر الى 10000 ساعة على الأقل، وكذلك نوعيات المرايا المستخدمة في أجهزة الليزر وبالذات الأنواع العالية الطاقة والقدرة، ومدى قدرة هذه المرايا على تحمل النبضات القوية...
شعاع الليزر هو أحد أسلحة الطاقة الموجهة داخل نطاق الحيز الكهرومغناطيسي مثل أشعة البلازما الناتجة عن تكثيف طاقة المادة والأشعة الألكترونية والأشعة النيترونية التي تستخدم لإحداث موجة صدمة خطية في الهدف والمضخات النووية لإنتاج أشعة إكس بتوجيه من شعاع الليزر لتسخين البلازما في عملية التفاعل النووي الاندماجي. ويعتبر ليزر الألكترون الحر مصدرا حديثا للإشعاع الكهرومغناطيسي ذي القدرة العالية جدا التى تصل الى مليون وات، بتردد يمتد للموجات المليمترية والأشعة فوق البنفسجية
ويستخدم الليزر عالي القدرة لإشعاع الطاقة الهائلة المركزة به في الفضاء في شكل قلمي ضيق جد،ا وعند اصطدامها بالسطح المعدنى للهدف المعادي تحدث ثقباً نتيجة تحول الطاقة الضوئية بشعاع الليزر الى طاقة حرارية عالية جدا في بقعة صغيرة نسبيا مسببة تدمير الهدف أو إحداث خلل في نظام التحكم أو إحراق الوقود بداخله...
كما يستخدم في المجال الاستراتيجي كسلاح لتدمير أقمار التجسس والصواريخ الباليستي والصواريخ عابرة القارات بتدميرها قبل وصولها الى أهدافها معتمدا على أجهزة إنذار متطورة وذلك بتسليط شعاع الليزر على غلاف الهدف فتنصهر نقطة من على السطح وتحدث ثقباً في جسم الهدف ويعطل جزءاً من نظام التحكم ويتسبب في احتراق الوقود.
ويتركز التطوير في الأنظمة الكهروبصرية من خلال زيادة سرعات وإمكانيات معالجة البيانات والإشارات الرقمية واستخدام أجهزة التصوير ذات التقنية العالية سواء حرارية أو تليفزيونية وأجهزة ليزر نبضية ذات معدل تكراري عال ووحدة معالجة سريعة ودقيقة في التسديد وتتبع الأهداف السريعة
وعلى الجانب الآخر يجري التطوير في أنواع المواد المستخدمة في تصنيع الكواشف والمواد المنتجة للطاقة وتكنولوجيا التصنيع للأجهزة، وبصفة خاصة تزايد استخدام مصادر ليزرية مؤمنة للعين المجردة وأجهزة التصوير المصنعة من الجوامد بالكامل.
وتحظى القوات البرية بالنصيب الأكبر من أنظمة الكهروبصريات؛ نظراً لرخص ثمنها للاستخدام البري، مقارنة بالاستخدام البحري أو المحمول جوا. ويرجع هذا الرخص لعدم وجود مطالب بيئية وعملياتية قاسية في الأجهزة البرية، بالإضافة الى أن الأعداد المطلوبة للقوات البرية لا تقل عن عشرات الآلاف من الدبابات والعربات المدرعة، بعكس الأفرع الرئيسية الأخرى.
فكرة استخدام الليزر لتدمير الأهداف
عندما خرج أول ليزر هيليوم نيون للوجود عام 1961 بعد بحوث استمرت 6 سنوات في نظرية الإشعاع وتفاعل الموجات الكهرومغناطيسية مع ذرات المواد سواء، منها الغازية أو الصلبة، كان الأمل منعقدا على أن العلم قد توصل أخيرا الى أشعة الموت القادرة على تدمير الأهداف وقتل الأفراد.
ولكن الطبيعة الضوئية لليزر أوضحت أن هذا المطلب سيكون بعيد المنال فبعد سنوات عديدة حتى اليوم على اختراع الليزر مازال أمام العالم عقد كامل على الأقل قبل الوصول الى جدوى استخدام الليزر لتدمير الأهداف.
ومازالت الفكرة قيد الدراسة في إطار مبادرة الدفاع الاستراتيجي، إلا أن الجدوى الاقتصادية للفعالية القتالية هى في الحقيقة موضع شك.
ولكن الليزر فتح الطريق أمام أفرع المعرفة في مجال الكهروبصريات عموما. وقد تميز عقد الستينات والسبعينات بسرعة تطوير نظم الليزر والأشعة تحت الحمراء، وظهرت التطبيقات الواسعة في مجال نظم التسليح عموما وتوجيه المقذوفات خاصة، وفي الاتصالات والكيمياء الحيوية...
تكنولوجيا الليزر والكهروبصريات
الحديث عن معدات الليزر يرتبط دائما بالحديث عن المعدات الكهروبصرية التي تشمل معدات الأشعة تحت الحمراء والأجهزة البصرية والكاميرات التليفزيونية والحرارية...
ولقد بلغ حجم الاستثمار في مجال تطوير الليزر 5.2 بليون دولار، تزيد بمعدل 23% سنويا، وهو من أعلى معدلات النمو في قطاع الصناعة عموما. والملاحظ لهذا النمو أنه يمكنه رصد نوعية التطبيقات ذات الأهمية التى تجذب انتباه رجال الصناعة وهى:
*الليزر الصناعي المستخدم في القطع أو اللحام وتشغيل المعادن وغير ذلك...
*التطبيقات الطبيعية في جراحة العيون ومن المحتمل نجاح علاج الأورام باستخدام أنواع معينة من الليزر وبدئ بالفعل في تجربة هذا العلاج الذي أعطى مؤشرا إيجابيا لبعض الحالات.
*الاتصالات ونقل المعلومات والبيانات...
اكتشافات جديدة في الليزر
ولقد تميزت الأعوام السابقة من القرن الحادي والعشرين ببداية ظواهر ومكتشفات جديدة في مجال الليزر، ويمكن تلخيصها في الآتي :
- أمكن أولَ مرة تشغيل ليزر يعطى خرج أشعة إكس ذا طول موجي يصل الى 200 أنجستروم، وهذا حدث له دلالة على طريق استخدام أشعة الليزر في أسلحة الفضاء.
- الحصول على نبضات ليزرية قصيرة جدا تصل الى أقل من بيكو ثانية. وأهمية هذا التطوير تكمن في قياس بعض الظواهر الطبيعية السريعة أو قياس ورصد بعض العمليات الكيميائية التى تحدث داخل الخلية البشرية.
- إنتاج مرسل ليزر على نمط هوائيات المصفوفة المتراصة مما يسمح أولَ مرة بتشكيل شعاع ليزر والتحكم فيه إليكترونيا وزيادة قدرة الخرج.
-إنتاج أول ليزر متغير التردد يعمل تحت الظروف الجوية العادية وبدون تبريد.
- وصل المشروع الياباني القومي لإنتاج ليزر ثاني أكسيد الكربون قدرته 20 كيلووات الى مراحله النهائية وقد استغرقت البحوث والتطوير مدة 8 أعوام.
المعدات الكهروبصرية
ويبلغ حجم الإنفاق على المنتجات العسكرية الكهروبصرية حاليا حوالي 7.5 بليون دولار ويدخل في إطار المعدات الكهروبصرية :
*نظم عرض البيانات باستخدام البللورات السائلة ومن المتوقع أن تحتل مكانة رفيعة في مجال عرض المعلومات والبيانات والخرائط.
*نظم الرؤية الصناعية للإنسان الآلي.
*مصفوفات التصوير وقد أمكن مؤخرا الوصول الي مصفوفة يصل عدد خلاياها الى 1024 في كل من المستويين الأفقي والرأسي. والتطبيق المباشر لهذة المصفوفة هو استخدامها في توجيه الصواريخ ونظم الاستطلاع التكتيكية.
وقد بلغ حجم الإنفاق على نظم التوجيه الكهروبصري حوالي 3.4 بليون دولار. وبالنسبة لنظم الاستطلاع التكتيكية فقد بلغ حجم الإنفاق على تطويرها 760 مليون دولار.
وطبقا للرؤية المستقبلية فإن معدل نمو هذا الإنفاق السنوي يصل الى 24% سنويا مما يؤكد الأهمية البالغة لاستخدام أساليب التوجيه الكهروبصرى.
*إنتاج مصفوفات تصوير حراري تعمل في نطاق الطول الموجي 3-5 ميكرونات، وكذلك 8-14 ميكروناً وكلاهما مطلوب لتوجيه الصواريخ المضادة للدبابات الجاري تطويرها حاليا وتعمل بالتوجيه الحراري.
*استخدام الحواسب الآلية في تصميم المكونات البصرية الدقيقة والشرائح الرقيقة.
*مع أهمية المكونات البصرية في نظم التسليح الحديثة الا أنها لا تسهم بأكثر من 5% في تكلفة هذه النظم ولكن التوقع المستقبلي هو أن تزيد هذه النسبة مع زيادة عمق استخدام نظم الأشعة تحت الحمراء في معظم نظم التسليح الحديثة.
وجدير بالذكر أن المؤسسة العسكرية الأمريكية تعتبر المستهلك الرئيسي لإنتاج البصريات في الولايات المتحدة الأمريكية اذ تستهلك حاليا حوالي 30% من الإنتاج الكلي داخل الولايات المتحدة الأمريكية.
ولقد تحقق إنجاز كبير جدا في استخدام الألياف الضوئية لنقل الاتصالات باستخدام الليزر تعمل في الطول الموجي 1.3 ميكرون، مما مكن شركة AT and T من تجربة إرسال بيانات لمسافة 130 كم، بمعدل تدفق بيانات 2 جيجابايت - ثانية، وزادت مسافة الإرسال الى 203 كم مع تقليل معدل تدفق البيانات الى 420 ميجابايت-ثانية وذلك نتيجة التطوير الذي تم إدخاله على الألياف الضوئية لتقليل الفاقد، سواء بتحسين وسائل إنتاجها أو اختبار أطوال موجية مناسبة.
سياسات نقل التكنولوجيا
مع نمو الدور الذي لعبته الكهروبصريات في المجال العسكري بدأت الحكومة الأمريكية تفرض قيودا مشددة على نشر التقارير العلمية والمقالات ويقتصر النشر على البحوث الأكاديمية أو المتصلة بالعلوم الأساسية. أما التقارير التكنولوجية ونتائج دراسات الشركات والتقارير الهندسية فهي محظورة النشر. وعلى وجه التحديد، من الصعب الحصول على معلومات حول الموضوعات التالية :
- الليزر ذي الطول الموجي الأزرق- الأخضر لأهميته في الاتصالات.
- البصريات التوافقية Adaptive Optics وهى المرايا التى يمكن تشكيل سطحها حسب حالة الجو مما يسمح بانتشار شعاع الليزر الصادر منها بدون تشوه وبالتالي يمكن تركيزه على الأهداف بكفاءة أعلى.
- تكنولوجيا البصريات الدقيقة.
التطبيقات المختلفة لأجهزة الليزر
1- تشغيل المواد :
يستخدم لهذا الغرض ليزر ثاني أكسيد الكربون أو الليزر المعروف باسم (ألياج) وقد بلغ حجم مبيعات هذا النوع حوالي 5460 وحدة خلال عام 2003 ويستخدم الآن على نطاق واسع في صناعات الإليكترونيات والحواسب والسيارات وهياكل الطائرات... وأكثر الاستخدامات شيوعا هو لحام المعادن.
2- الأجهزة الطبية :
جدير بالذكر أن ليزر ثاني أكسيد الكربون قد استخدم مؤخرا في جراحات الأعصاب وأمراض النساء والتوليد وجراحة الأنف والأذن وجراحات التجميل التكميلية، بينما يستخدم ليزر (ألياج) من النوع النبضي في مجال جراحة العيون، وبالذات حالات الانفصال الشبكي. ويستخدم النوع المستمر(سي دبليو) في مناظير الجهاز الهضمي والمسالك البولية
أما مجالات التطوير المستقبلية فتشمل استخدام ثاني أكسيد الكربون لإذابة وتكسير الجلطات في الشرايين التاجية، أو لإزالة الرواسب في جدران الأوعية الدموية التى تؤدي الى الأزمات القلبية وتصلب الشرايين.
3- الطباعة :
ويستخدم الليزر في آلات الطباعة التى تعمل بدون لمس، وأكثر النظم الليزرية المستخدمة هي ليزر الهليوم النيون، وليزر الهليوم كادميوم. والعقبة الرئيسية أمام تطوير هذه النظم هي زيادة عوالية لمبات الليزر المستخدمة إذ إنها قصيرة العمر نسبيا أو تحتاج للتغيير كل حوالي 5000 ساعة تشغيل.
4- الاتصالات :
وأكثر أنواع الليزر شيوعا في الاستخدام هو ليزر (الديود). ومع شيوع نظم التنصت على الاتصالات فإن استخدام الألياف الضوئية في نقل المعلومات يعتبر إحدى وسائل الحماية من التنصت.
5- الذاكرة الضوئية :
ويعتبر هذا التطبيق أسرع استخدامات الليزر تطورا باستخدام أسطوانات للتسجيلات الصوتية أو المرئية واستخدام أجهزة تشغيل الأسطوانات الجرامافون الضوئية التى يمكنها استعادة التسجيل من على الأسطوانة بواسطة شعاع ليزر بدلا من الإبرة التقليدية، بما تسببه من مشاكل نتيجة تآكل سطح الأسطوانة.
وأكثر أنواع الليزر شيوعا لهذا الغرض هو ليزر (الديود) الذي حل محل ليزر الهليوم نيون المستخدم في بعض الأنواع القديمة من أجهزة الأسطوانات الضوئية.
وجدير بالذكر أن كل هذه الأجهزة يمكنها استعادة التسجيل على الأسطوانة أكثر من مرة كشريط الفيديو ولكن الجهود تبذل الآن لتطوير مثل هذا النظام.
6- التطبيقات العلمية :
وهذه تحتل نسبة بسيطة من إجمالي حجم المبيعات من نظم الليزر عموما، ويتركز الاستخدام في نظم ليزر الهليوم نيون.
7- التطبيقات العسكرية التكتيكية :
بلغ حجم المبيعات من أجهزة ليزر الهليوم نيون وثاني أكسيد الكربون ألياج حوالى 2.5 بليون دولار استخدمت في مجالات محددة، مثل: مقدرات المسافة بالليزر، إضاءة الأهداف... وقد تمكنت شركة هيوز من التوصل لإنتاج نظام إضاءة أهداف، يصلح للاستخدام مع جميع نظم التسليح الموجهه بالليزر، سواء القنابل أو المدفعية الكوبرهيد أو الصواريخ مافريك ويستخدم من على حامل ثلاثي، وفي نفس الوقت بدأ تسليم نظام رؤية ليلي وإضاءة أهداف بالليزر لتركيبه على الطائرات الهليكوبتر "الأباتشي" ونظام تنشين وإضاءة أهداف لتركيبه على الطائرة إف 016 ومن المشاريع التى قاربت على الدخول في مرحلة الإنتاج الكمي مشروع "لانترن" وهو نظام ملاحة للارتفاعات المنخفضة ورؤية ليلية متصويب لتركيبه على الطائرة إف 016
وجدير بالذكر أن ليزر ثاني أكسيد الكربون سيكون له دور فعال في نظم تقدير المسافة وإدارة نيران المدرعات، فقد بدأت شركة تكساس أنستروفيت في توريد مقدرات مسافة بالليزر تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون بدلا من ليزر ألياج لاستخدامه متكاملا مع أجهزة الرؤية الليلية الحرارية، مما يسمح باستخدام نفس المكتشف الحراري للرؤية الليلية والتنشين، مما يقلل من تكلفة المعدة المتكاملة. وتجري الدراسة الآن لاستخدام هذا النظام مع قاذف الصواريخ "ألتو" والدبابة الكورية إكس كي 01
اتجاهات المستقبل
من الدراسات المستفيضة لاتجاهات التطوير المستقبلية يتضح أن الاستخدامات الصناعية هي أكبر الاستخدامات شيوعا نتيجة رخصها ودقتها ومرونة استخدام الوسائل التقليدية. والأهم من هذا إمكانية التحكم فيها باستخدام وسائل التحكم الأليكترونية الآلية. وتتجه الصناعة الى إدماج وحدات الليزر الصناعية مع الروبوت لاستخدامها في خطوط إنتاج العديد من المنتجات بحيث يمكن تحريك مصدر شعاع الليزر والتحكم فيه من على بعد. ولايقتصر الاستخدام الصناعي على الصناعات الثقيلة فقط، ولكنها تشمل أيضاً: الصناعات الأليكترونية، وعلى الأخص منها الصناعات التكنولوجية المتقدمة كإنتاج أشباه الموصلات والدوائر المتكاملة وغيرها، وهذا راجع الى التقدم في نظم الليزر التى تعمل في نطاق الأشعة فوق البنفسجية.
وفي مجال الاتصالات فإن الأهداف بعيدة المدى للتطوير تتركز في زيادة مدى الاتصال وزيادة معدل نقل البيانات باستحداث أنواع جديدة من الألياف الضوئية ومرسلات الليزر التى تعمل في أطوال موجية تسمح بالانتشار في الألياف بدون فاقد يذكر.
ونصل الى أهم وأخطر مشاكل استخدامات الليزر وهو (العمر الافتراضي للمعدات) فالمعروف أن عمر تشغيل عناصر توليد الليزر، سواء كانت غازية أو صلبة، لاتزيد عن 5000 ساعة، والمطلوب زيادة هذا العمر الى 10000 ساعة على الأقل، وكذلك نوعيات المرايا المستخدمة في أجهزة الليزر وبالذات الأنواع العالية الطاقة والقدرة، ومدى قدرة هذه المرايا على تحمل النبضات القوية...
