تاریخچه سلاح های لیزری و پلاسمایی

به گزارش اقتصاد نیوز و به نقل از دیجیاتو، هدف تکه ای خیس شده از پوست بدن بز کوهی بود که پوست انسان را شبیه سازی می کرد. این موج قدرتمند لیزر تنها چند میلی ثانیه به طول انجامید اما نوری خیره کننده و صدایی بسیار بلند تولید کرد، انگار که تکه پوست با یک گلوله انفجاری بسیار قوی هدف قرار گرفته شده باشد.

این آزمایشات لیزری اولیه در سال های دهه ۱۹۹۰ بخشی از برنامه پنتاگون برای توسعه روشی موثر و غیرکشنده برای درگیری با اهداف بود، حوزه ای که در آن کمبودهای زیادی حس شده بود. برای مثال، در سال ۲۰۰۸، ارتش ایالات متحده با عجله تفنگ های پینت بال مدل FN303 را برای حفظ نظم در کمپ های بازداشت به خدمت گرفت، هر چند گلوله های این سلاح ها در مقابل شهروندان خشمگین بسیار ضعیف بودند. نکته دیگر این که سلاح های اصطلاحاً «غیر کشنده» می توانند باعث مرگ افراد شوند، همان اتفاق تراژیکی که در سال ۲۰۰۴ در بوستون رخ داد.

لیزر هلیومی-نئونی، اولین نمونه لیزرهای تولید شده

اکنون بعد از حدود یک ربع قرن تحقیق و آزمایش همراه با شکست سلاح های عجیب و غریب که می توان با آن ها یک موزه را پر کرد، پنتاگون از این همه شکست برای ساخت یک سیستم جنگ افزاری غیرکشنده جدید به نام «SCUPLS» استفاده کرده که مخفف عبارت «سیستم لیزری پالس بسیار کوتاه قابل درجه بندی» (Scalable Compact Ultra-Short Pulse Laser System) است.

این سیستم غیر کشنده شباهت زیادی به سلاح به نمایش درآمده در مجموعه فیلم های «پیشتازان فضا» با عنوان phaser است و با توجه به تغییر تنظیمات می تواند برای اخطار دادن، ناتوان کردن موقتی افراد با نور خیره کننده، کر کردن، گیج کردن و یا سوزاندن هدف مورد استفاده قرار گیرد. ساخت این سلاح نقطه ای امیدوار کننده برای نیروهای ارتش ایالات متحده است که می خواهند سلاحی موثر اما غیر کشنده در اختیار داشته باشند و البته مایه نگرانی است برای کسانی که آن را دارای پتانسیل تبدیل شدن به یک وسیله شکنجه دیگر می بینند.

لیزرهای ۱۰۱

به محض این که تکنولوژی لیزری در دهه ۱۹۵۰ تولید شد، ارتش ایالات متحده شروع به تغییر آن ها در مسیر نظامی شدن کرد، تغییری که قرار بود تکنولوژی لیزری را به سلاح هایی جدید و قوی تبدیل کند. اما از همان ابتدا یک مشکل مهندسی همه چیز را خراب کرد و آن هم رسیدن به قدرت کافی بود. اگر چه لیزرها خیلی زود به عنوان یک سلاح علمی تخیلی مورد توجه قرار گرفت اما چنین سلاح های لیزری در دنیای واقعی به حقیقت بدل نشدند. ۳۰ سال به سرعت گذشت و محققان در نهایت راه حلی برای رفع این مشکل پیدا کردند. به جای شلیک اشعه لیزر به طور متوالی، سلاح های لیزری پالس هایی کوتاه اما قدرتمند را شلیک می کردند که قدرت کافی برای بخار کردن لایه بیرونی هدف را داشتند.

محققان امیدوار بودند که این روش فرسایش سطح خارجی بتواند باعث سوراخ شدن کامل سطح هدف شود. اما بار دیگر تکنولوژی لیزری با مشکلی جدید مواجه شد. در حالی که شلیک ابتدایی پالس لیزری پر قدرت لایه بیرونی ماده هدف را بخار می کرد، اما بعد از آن گلوله ای از گاز بسیار داغ به نام پلاسما تولید می شد. این پلاسما تمامی انرژی که بعدها توسط سلاح لیزری در نتیجه شلیک تولید می شد را به خود جذب می کرد و با تشکیل شدن یک سپر، دیگر پالس های شلیک شده هیچگاه به هدف برخورد نمی کردند. طراحان اسلحه بعدها روشی برای استفاده بهینه از این پلاسما اختراع کردند.

آن ها سیستم جدیدی را طرح ریزی کردند که در نتیجه استفاده از پالس لیزری باعث گرم شدن پلاسما و در نهایت منفجر شدن آن می شد. به جای ایجاد کردن یک سوراخ در سطح هدف، این نوع لیزر می توانست انفجار پلاسمایی با اندازه ای متغییر و بدون محدودیت ایجاد کند و این کار تنها با تغییر قدرت لیزر امکان پذیر بود. سلاح جدید دقت بسیار قابل توجهی در شلیک های برد بلند نیز داشت و قدرت آتش آن نیز بسیار بالا بود. ویژگی مهم این سلاح لیزری جدید این بود که تاثیرات آن قابل درجه بندی بود، بدین معنا که می توانست بسیار ضعیف و بی آزار باشد یا آنقدر قدرت داشته باشد که بتواند شخصی را از روی زمین بلند کرده و به زمین بیندازد.

لیزرهای دارای ضربه: PIKL، PCL  و PEP

لیزر PIKL در سال ۱۹۹۲

سازندگان این سلاح جدید کنترل کننده پلاسما را «لیزر کشنده ضربه ای پالسی» (Pulsed Impulsive Kill Laser) یا به اختصار PIKL نامیدند. در سال ۱۹۸۸ این سلاح اولیه الکترونی، بزرگ، سنگین و شکننده ای که برای تولید اولین موج لیزری مورد استفاده قرار می گرفت با یک سخت افزار قدرتمند برای تولید لیزر شیمیایی پالسی (Pulsed Chemical Lase) یا به اختصار PCL جایگزین شد. همانند PIKL، این سلاح نیز یک سلاح لیزری شیمیایی بود که از طریق احتراق در دمای بالای دتوریوم با فلورین بسیار خورنده تولید اشعه می کرد. اما حتی این سلاح لیزری جدید نیز قدرت بالایی نداشت و روزآمدسازی های دیگری نیز در سال ۲۰۰۰ انجام شد که به ساخت «گلوله انرژی پالسی» (Pulsed Energy Projectile) یا PEP منجر گردید.

پس از تقریباً یک دهه توسعه، به نظر می رسید که ایده ساخت یک سلاح لیزری غیرکشنده در حال بدل شدن به واقعیت است. ارتش ایالات متحده می خواست که سلاح لیزری PEP را روی یک خودرو زرهی هامر نصب کرده و از فاصله دو کیلومتری اهدافی را مورد اصابت قرار دهد. اما آزمایش های عملی نشان داد که اگر چه این اشعه های پر صدا ظاهراً خوب و موثر به نظر می رسند اما برای تبدیل شدن به یک سلاح موثر به قدرتی صدها برابر قدرت کنونی نیاز داشتند، از این رو اولین سلاح های لیزری که به سلاح های لیزری به کار رفته در فیلم های علمی تخیلی نزدیک بودند، چندان نیز راضی کننده از آب در نیامدند. اما سلاح لیزری PEP  نیازی به وارد کردن ضربه ای سخت به هدف برای موثر بودن نداشت.

آزمایش این سلاح روی حیوانات نشان داد که انفجار پلاسما باعث ایجاد درد و فلج موقتی در حیوانات می شود. محققان دریافتند که آسیب به اعصاب نتیجه شوک ناشی از موج لیزر یا گرمای آن نیست بلکه در نتیجه پالس الکترومغناطیسی تولید شده در اثر انبساط توپ آتشین پلاسمایی ایجاد می شود. این پالس الکترومغناطیسی به طور مستقیم بر سیستم عصبی هدف تاثیر می گذاشت، درست مانند تاثیر مخربی که اختلالات الکترونیکی بر سیستم های بی سیم می گذارد. این کشف غیر منتظره منجر به تنظیم دقیق تاثیرات سیستم عصبی لیزرهای PEP شد.

سلول های عصبی که درد را انتقال می دهند با نام «نوسی سپتور» (nociceptor) شناخته می شوند و باور محققان این بود که پالس الکترومغناطیسی باعث می شود این گیرنده های عصبی تا نهایت حد ممکن فعال شوند که احساس دردی شدید بدون صدمه واقعی را در پی دارد. این سلاح به شدت بی آزار و دارای قدرت بازدارندگی بسیار بالا بود. علاوه بر درد، انفجار پلاسما باعث اثرات حرکتی بر روی شخص یا همان فلج شدگی موقتی می شد. اما حتی با این قابلیت های جالب نیز در نهایت تیم تحقیقات نظامی به این نتیجه رسید که PEP توانایی ایجاد موج مورد انتظار را ندارد که این موضوع با آسودگی خیال کسانی که ترس داشتند از این تکنولوژی برای شکنجه افراد استفاده شود همراه بود. اما این پایان سلاح های پلاسمایی نبود زیرا خیلی زود این سلاح ها شکلی دیگر به خود گرفتند.

عبور ممنوع

سیستم لیزری PASS

تجهیزات اشعه پرتاب پلاسمایی قدرت کافی برای تبدیل شدن به سلاحی موثر را نداشتند، از این رو محققان بر روی استفاده از خروجی نور این وسایل برای کنترل بصری متمرکز شدند و بدین ترتیب بود که در سال ۲۰۱۳ سیستم سپری آکوستیک پلاسمایی (Plasma Acoustic Shield System) یا به اختصار PASS ساخته شد. این بار هدف متمرکز کردن لیزر در آسمان و تولید یک ضربه موجی پلاسمایی با توالی سریع شبیه تجهیزات آتش بازی بود. این سیستم جدید از یک الگوی برنامه ریزی شده از شلیک پلاسمایی سریع برای تشکیل نوعی دیوار از نورهای خیره کننده بر روی حوزه پوشش خود استفاده می کرد. به جای یک سلاح لیزری شیمیایی، PASS  از یک لیزر جامد با سوخت الکتریکی استفاده می کرد.

اما بار دیگر، حتی با تکنولوژی جدید نیز این لیزرهای اشعه ای قدرت کافی برای ترساندن یا ناتوان کردن اهداف را نداشتند. به جای آن، یک دیوار گیج کننده از نورهای مختلف سپری را برای نظامیان خودی ایجاد می کرد که نیروهای دشمن را از نشانه گرفتن سلاح به سمت آنان باز می داشت. اما مانند دیگر تلاش های صورت گرفته قبل از آن، PASS نیز شکست خورده و پروژه توسط پیمانکار رها شد. اما تیم تحقیقات نظامی سلاح های غیر کشنده گزینه ای دیگر برای سلاح های با پالس کوتاه داشت. این سلاح جدید شیشه جلویی خودروها را نشانه گرفته و رانندگان را از نزدیک شدن به ایستگاه های نظامی باز می داشت. انفجار پلاسمایی باعث خرد شدن شیشه شده و با ایجاد نوری خیره کننده، نزدیک شدن بیشتر را برای راننده غیر ممکن می ساخت.

این سلاح جدید بر محدودیت های اصلی سلاح های گیج کننده لیزری استفاده شده در عراق فائق می آمد. محدودیت این سلاح های این بود که در مسافت های طولانی بسیار کم اثر بودند و در مسافت های کوتاه نیز چنان قدرت اشعه آن ها زیاد بود که می توانست به چشم هدف آسیب جدی وارد کند. اما سلاح لیزیر جدید در هر مسافتی تاثیری مشابه داشت زیرا انفجار پلاسما در همه حال فاصله ای یکسان از چشم های راننده داشت. اما همین سلاح لیزری بدون نیاز به دخالت انسانی نیز خیلی زود فراموش شد اما کار بر روی لیزرهای با پالس کوتاه ادامه یافت.

لیزر وحشت

در اوایل سال ۲۰۱۸، گروه تحقیقات نظامی سلاح های لیزری غیر کشنده از یک لیزر جدید به نام «تاثیر پلاسمایی تحریک شده با لیزر» (Laser Induced Plasma Effect (LIPE)) رونمایی کرد که شلیک هایی سریع از پالس های پلاسمایی ایجاد می کرد، با شباهتی بسیار به آن کاری که سیستم PIKL در سال ۱۹۹۸ می کرد اما دارای قدرت ماژولار برای حمل کردن سیگنال. رونمایی از این این سیستم لیزری عجیب و غریب نشان داد که یک سیستم دقیق شده می تواند دستوراتی را به اشخاصی در فاصله یک کیلومتری منتقل کند بدون این که باعث شود کسی در فاصله نزدیک دچار کر شدگی موقتی گردد.

در سپتامبر ۲۰۱۸، یک پروژه سه ساله توسط تیم تحقیقاتی مذکور شروع شد که هدف آن تولید نهایی یک سلاح پلاسمایی لیزری غیر کشنده واقعی و کاربردی عنوان شد. سیستم لیزری جدید SCUPLS کاربردی سه گانه دارد: انتقال پیام های صوتی در مسافت های طولانی، تولید امواج کر کننده چه در هوا و چه به سمت هدف و فرسایش گرمایی برای ایجاد درد. در سطح های پایین تر انرژی، این سلاح قادر به تولید هزاران انفجار در کسری از ثانیه خواهد بود. این سلاح جدید نیز مانند PEP، آن قدر کوچک هست که بتوان آن را روی یک خودرو تاکتیکی سبک نصب نمود اما باید قدرت آن بسیار بیشتر از نمونه های قبلی باشد.

قدرت بیشتر به SCUPLS  امکان خواهد داد که بتواند پیام های صوتی معنی دار و قابل درک را به یک کیلومتر آن طرف تر منتقل کند و بخش نوری-صدایی آن ها نیز صدایی با فرکانس بیش از ۱۶۵ دسی بل تولید خواهد کرد که با سروصدای تولید شده در درون یک موتور جت یکسان است. همچنین این سلاح، امواجی ساطع می کند که برای شبکیه چشم بی ضرر بوده و توس چشم جذب نمی شوند که خطر انفجار حدقه چشم را به صفر می رسانند.

اکنون، پدیده لیزرهای پالس کوتاه بسیار بهتر و بیشتر از گذشته درک شده و لیزرهای جدید جامد نیز بسیار ارزان تر، قابل اطمینان تر و قدرتمندتر از لیزرهای شیمیایی قدیمی هستند. اگر چه سیستم لیزری چند منظوره SCUPLS با قدرت لیزری متنوع و غیر کشنده خود بیشتر به سلاحی بیرون آمده از فیلم های علمی تخیلی شبیه است اما این بار امکان تبدیل شدن آن به یک سلاح واقعی بیشتر از هر زمان دیگری است.