منذ تصنيع أول جهاز ليزر علي يد العالم تيودور مايمان في عام 1960 وقد تعددت التطبيقات الخاصة بالليزر في شتي المجالات من ضمنها معالجة الليزر للمواد، والقياسات الضوئية، والليزر في العمليات الجراحية وشتي مجالات الطب، وايضا في الزراعة والعمليات الحربية وغيرها من المجالات المتعددة. وفي هذه المقالة سنقوم بعرض بعض تطبيقات الليزر العسكرية.
ترجع فكرة استخدام الضوء للتطبيقات العسكرية عن طريق العالم اليوناني ارشميدس وذلك في سنة 212 قبل الميلاد حيث قام بصنع مرآة عملاقة تقوم بتجميع الاشعة وتقوم بحرق السفن المعادية في تلك الحقبة من التاريخ كما هو موضوح بالشكل 1 و 2.
تطور ذلك العلم باستخدام الضوء في حقبة الثورة العلمية الفرنسية وبالتحديد سنة 1740 قاموا بتطوير عدة اجهزة بصرية تقوم بنفس ما قام به ارشميدس ولكن بصورة مصغرة، وسميت باشعة بوفون الحارة ورغم نجاحها الا انها لم تستمر بالاستخدام كاسلحة كما هو موضح بالشكل 3.
علي الرغم من نجاح كل تلك الاجهزة البصرية في التطبيقات العسكرية الا ان بها عيوب شتي مثل الحجم وميعاد عملها يعتمد علي ميقات الشمس، لذلك بعد ابتكار الليزر بداءت الفكرة في التبلور ثانيا والتجديد لدي العلماء لاستخدامه في الاسلحة.
ولكن قبل ان نقوم بشرح كيف يمكن استخدام الليزر في التطبيقات العسكرية يجب علينا توضيح بعض المفاهيم للقارئ حتي يستطيع معرفة ما هي النظرية الفعلية التي يقوم عليها الليزر في تلك التطبيقات. فعلي سبيل المثال يجب معرفة خصائص ضوء الليزر وهي التي تمكن له القدرة علي الدخول في مجالات متعددة والنجاح فيها، ومن تلك الخصائص احادية الطول الموجي بنسبة عالية جدا والاتجاهية اي ان الضوء يمر في مسافات بعيدة مستقيما دون حيود لذلك الضوء وبنفس الشدة كما هو موضوح بالشكل رقم 4.
يكون التفاعل الناتج من ضوء الليزر اما ضوئي او حراري. اما التاثير الضوئي فيمكن استغلاله للتطبيقات العسكرية عن طريق ايجاد الاهداف والقياسات الضوئية الدقيقة كما هو في الاشكال 5 و 6
و ايضا يتسخدم في تطبيقات الرادار اما بعمل مسح جوي من طائرات للوحدات الارضية والعكس كما هو موضوح بالشكل 7 و 8.
اما باستخدام الليزر كطاقة حرارية لحرق او ضرب الاهداف فيجب معرفة بعض المفاهيم الاساسية لذلك، ان حالات المادة وهي صلب، وسائل، وغازي وبلازما، ولكي يتم التحول يجب ان يكون لدينا الطاقة الحرارية اللازمة لتحول المادة من حالة الي اخري، فيجب ان يكون طاقة الليزر كافية لذلك.
وتنقسم التفاعلات الناتجة من الليزر مع المادة حراريا الي عدة انواع وهي كالاتي:
- تفاعل ينتج عنه تسخين
- تفاعل يحدث انصهار
- تفاعل يحدث تبخر
- تفاعل يحدث بلازما
وجميع هذه التفاعلات تحدث نتيجة مدي قدرة المادة علي أمتصاص ضوء الليزر ومدي التغير الذي يمكن ان يحدثة فيها حسب خصائصها الحرارية ودرجة حرارة انصهارها وتبخرها.
وهناك تفاعل اخر يسمي التفاعل الغير حراري وهو عند تفاعل ضوء الليزر في مدي الاشعة فوق البنفسجية ويحدث هذا التفاعل نزع لذرات المادة من علي السطح دون حدوث اي تفاعلات حرارية داخل جسم المادة المتفاعلة مع الليزر كما هو موضوح بشكل 9.
بعض انواع الأسلحة الحربية، كالاتي تستخدم أعلي عربات الهمر والمسمي بزيوس، حيث ان القدرة المنبعثة منه تعادل 10 كيلو وات ويستخدم في تفجير الالغام الأرضية كما هو موضوح بالشكل 10 و 11
لاشك ان الاهتمام بالليزر الزجاجي مهم جدا في مجالات علمية متعددة، ويجب الاهتمام به حتي يتسني لنا اللحاق بالركب العالمي الذي يتحرك بسرعة الضوء و نحن لازلنا في غفلة.
وهناك عدة عربات حربية تستخدم الليزر ويختلف الوسط المستخدم لتلك الاليات فمنها كما هو موضوح بالشكل ليزر زجاجي او ليزر كيميائي او الليزر الذي يعمل بطاقة الالكترون كما هو موضوح بالشكل 12 و 13
وتختلف القذائف التي يتم القنص منها اما قذائف مورتار او صواريخ كما هو موضوح بالشكل 14
وهناك من الطائرات الحاملة لليزر المستخدم في قذف الصواريخ والطائرات الاخري كما هو موضوح بالشكل 15
ومما لا شك فيه خطورة واهمية استخدام الليزر في كثير من الاسلحة مثل الطائرات والمركبات و ايضا البارجات البحرية والتي يستخدم بها الليزر الكيميائي والليزر الذي يعمل بطاقة الالكترون الحر كما هو موضح بالاشكال 16 و 17
المراجع المستخدمة:
- Yahia Hamdy Mohamed Elbashar,” الطرق بالليزر” [Laser peening], Journal of Modern Physics, issue 15, pages 19-20, January 2014 [Arabic language]
- Yahia Hamdy Mohamed Elbashar, “الليزر الزجاجي وتطبيقاته”[Glass lasers and its applications], Journal of Modern Physics, issue 16, pages 26-27, June 2014 [Arabic language]
- Yahia Hamdy Mohamed Elbashar, “تفاعل الليزر مع المادة وتطبيقاتها في معالجة الليزر للمواد”Laser interaction with matter and its applications in laser material processing”, Journal of Modern Physics, issue 17, pages 68-69, October 2015 [Arabic language]
- National Academy of Engineering (Author), John R. Whinnery , Jesse H. Ausubel , H. Dale Langford,” Lasers: Invention to Application”, National Academy of Engineering, 1987
إعداد
د. يحيى حمدي محمد البشار د. هاني صبري ايوب
استشاري الليزر و التكنولوجيا النووية استشاري تكنولوجيا الليزر
أ.د حسام الدين حسن
استاذ الفيزياء بجامعة القاهرة
