پاورپوینت سلاح های لیزری و کاربرد آنها


سلاح های لیزری و کاربرد آنها

تاریخچه
کاربرد نظامی
بحث های پیرامون ان
منابع

تاریخچه
واژه لیزر، راس کلمه های عبارت
LASER:
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است.
مبانی نظری لیزر را آلبرت اینشتین در سال 1916 میلادی طی مقاله ای مطرح کرد، ولی سال های نسبتاً زیادی طول کشید تا صنعت و فناوری امکان ساخت اولین لیزر را فراهم کند.
در سال 1953چارلز تاونز، میزر(تقویت کننده ی موج میکروویو) را اختراع کرد.

تاونز، نام میزر را که ازابتدای نام حروف
MASER:
Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation
تشکیل شده بود برای آن برگزید.
اولین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکول های آمونیاک ساخته شد. تاونز می خواست آزمایشات خود را حول جایگزینی نور مرئی به جای مادون قرمز ادامه دهد و هم زمان این امر بین آزمایشگاه های مختلف در سراسر جهان به عنوان رقابتی جدی در نظر گرفته شد.
عبارت لیزر در همان زمان در مقاله ای از گوردون هولد، دانشجوی دکترای دانشگاه کلمبیا، پیشنهاد شد و در سال 1960 اولین لیزر(که لیزر پالسی یاقوت بود) و با موفقیت کار کرد توسط تئودور میمن ساخته شد.
اولین لیزرگازی(هلیوم- نئون که لیزری پیوسته کار بود) در سال 1961 توسط علی جوان ساخته شد.

Theodore Maiman Ali Javan

سخت سازی با لیزر
فاصله یاب های لیزری
علامت گذارهای لیزری
سلاح های هدایت انرژی
کاربرد های نظامی

باریکه ی لیزر با توان زیاد در برخورد با سطوح موجب گرم شدن سریع سطوح می شود. با حرکت دادن باریکه به نقطه ی دیگری از سطح، نقطه ای که گرما دیده است به سرعت سرد می شود.
برای سخت کردن نقاطی از سطح که آسیب پذیر هستند.

لیزربرای تشکیل آلیاژ سطحی: پودر آلیاژ روی سطح فلز نشانده می شود. وقتی باریکه ی لیزر سطح را گرم می کند، پودر وسطح قطعه ذوب شده و مخلوط می شوند.
لیزر 2CO موج پیوسته با توان kW 1

لیزرهای مورد استفاده در سلاح های نظامی
لیزرهای یاقوت که زمانی بسیار مورد توجه بوده اند، امروزه کمتر مورد استفاده قرار می گیرند. زیرا رقبایشان جانشین انها یا نئودیمیم _ شیشه (Nd:glass) جانشین آنها شده اند. در واقع از آنجا که لیزر یاقوت با طرح سه ترازی کار می کند، انرژی آستانه دمش مورد نیاز در حدود یک مرتبه بزرگی از انرژی آستانه دمش برای لیزر Nd:YAG به همان ابعاد بزرگتر است. ولی لیزرهای یاقوت هنوز هم برای برخی از کاربردهای علمی نظیر تمام آزمایش های فاصله یابی ،نظیر فاصله یابی نظامی استفاده می شوند.

فاصله یاب های لیزری
فاصله یاب لیزری مبتنی برهمان اصولی است که در رادارهای معمولی از آنها استفاده می شود. یک تپ کوتاه لیزری(معمولا با زمان 10 تا 20 نانوثانیه) به سمت هدف نشانه گیری می شود و تپ پراکنده برگشتی بوسیله یک دریافت کننده مناسب نوری که شامل آشکارساز نوری است ثبت می شود. فاصله مورد نظر با اندازه گیری زمان پرواز این تپ لیزری به دست می اید.

چندین نوع از فاصله یاب های لیزری با بردهایی تا حدود km15 مورد استفاده اند:
الف) فاصله یاب های دستی برای استفاده ی سرباز پیاده
ب) سیستم های فاصله یاب برای استفاده در تانک ها
ج) سیستم های فاصله یاب مناسب برای دفاع ضدهوایی

اولین لیزرهای که در فاصله یابی از آنها استفاده شد لیزرهای یاقوتی با سوئیچ Q بودند. تکنیک سوئیچ کیو (q) ایجاد تپ های لیزری با مدت کوتاه (از چند نانو ثانیه تا چند ده نانو ثانیه)و پر قدرت(از چند مگاوات تاچند ده مگاوات)را میسر می سازد.
امروزه فاصله یاب های لیزری اغلب بر اساس لیزرهای نئودمیم با سوئیچ Q طراحی شده اند. در حقیقت، لیزرهای کربن دیوکسیدی ساخت که درفشار اتمسفری یا بالاتر کارکنند ، هر چند در چنین مواردی برای برقراری تخلیه، باید میدان الکتریکی قویتری به کار برد. برای ایجاد میدانهای به حد کافی قوی بدون استفاده از ولتاژهای بالا و خطرناک، لازم است پتانسیلی به جای طول در عرض لوله اعمال شود. چنین لیزری معمولاً به نام لیزر با برانگیختگی عرضی اتمسفری ( TEA) شناخته میشوند. در فشار بالاتر از حدود 15 اتمسفر، تعریض فشاری باعث ایجاد شبه پیوستاری از فرکانسهای نشری میشود و بدین ترتیب میتوان به طور پیوسته لیزر را در گستره 910 تا c m 1100کوک کرد.

مزایای اصلی فاصله یاب لیزری: الف) وزن، قیمت و پیچیدگی آن به مراتب کمتر از رادارهای معمولی است.
ب) توانایی اندازه گیری فاصله حتی برای هنگامی که هدف درحال پرواز در ارتفاع بسیار کمی ازسطح زمین و یا دریا باشد.
اشکال عمده این نوع رادار در این است که باریکه لیزر در شرایط نامناسب رویت به شدت در جو تضعیف می شود .

گرچه لیزرهای 2CO نوع TEA در بعضی موارد(مثل فاصله یاب تانک ها) جایگزین جالبی برای لیزرهای نئودمیم است.

علامت گذارهای لیزری
لیزری که در یک مکان قرار گرفته است هدف را روشن می سازد. به خاطر روشنایی شدید نور هنگامی که هدف بوسیله یک صافی نوری با نوار باریک مشاهده شود به صورت یک نقطه روشن به نظر خواهد رسید. سلاح که ممکن است بمب، موشک، یا اسلحه منفجر شونده دیگری باشد بوسیله یک حسگر مناسب مجهز شده است. این حسگرمی تواند یک عدسی باشد که تصویر هدف را به یک آشکارساز نوری ربع دایره ای که سیستم فرمان حرکت سلاح را کنترل می کند انتقال می دهد و بنابراین می تواند آن را به سمت هدف هدایت کند. به این ترتیب هدف گیری با دقت بسیار زیاد امکان پذیر است.

دقت هدف گیری حدود 1متراز یک فاصله 10 کیلومتری است. معمولا لیزر از نوع Nd:YAG می باشد. در حالی که لیزرهای 2CO به خاطر پیچیدگی آشکارسازهای نوری(که مستلزم استفاده در دماهای سرمازایی است) نامناسب اند. علامت گذاری ممکن است از هواپیما، هلیکوپتر ویا از زمین انجام شود.

سلاح های هدایت انرژی

اکنون کوشش قابل ملاحظه ای هم در آمریکا و هم در روسیه برای ساخت لیزرهایی که به عنوان سلاح های هدایت انرژی به کار می روند اختصاص یافته است. در مورد سیستم های قوی لیزری مورد نظر با توان در حدود مگا وات(حداقل برای چند ده ثانیه) یک سیستم نوری باریکه لیزر را به هدف(هواپیما، ماهواره یا موشک) هدایت می کند تا خسارت غیر قابل جبرانی به وسایل حسگر آن وارد کند و یا اینکه چنان آسیبی به سطح آن وارد کند که نهایتا در اثر تنش های پروازی دچار صدمه شود.
اطلاعات موجود در این زمینه ها به علت سری بودن آن ها اغلب ناقص و پراکنده اند. مناسب ترین لیزرها برای اینگونه کاربرد ها احتمالا لیزرهای شیمیایی اند(DF یا HF). لیزرهای شیمیایی به ویژه برای سیستم های مستقر در فضا جالب اند زیرا توسط آن ها می توان انرژی لازم را به صورت انرژی ذخیره فشرده به شکل انرژی شیمیایی ترکیب های مناسب تامین کرد.

بحث های پیرامون سلاح های لیزری
قسمتهای مختلف بمب هدایت شونده تصویری
5 GBU-1
یکی دیگر از این نوع اسلحه های لیزری ABL
توسط شرکت های بوئینگ، نورثراپ گرومن و لاکهید مارتین برای ردیابی و از بین بردن موشک ها ابداع شده است

تیمی از دانشمندان و مهندسان مرکز تحقیق و توسعه پیکاتینی آرسنال ارتش آمریکا در حال تولید دستگاهی هستند که به پرتاب صاعقه رعد و برق در کنار پرتو لیزر برای انهدام هدف می پردازد. به گزارش سرویس فناوری خبرگزاری دانشجویان ایران(ایسنا)، در «کانال پلاسمای القا شده با لیزر(LIPC)» از صاعقه برای پرتاب پرتو لیزر استفاده شده و می توان آن را برای منهدم کردن هر چیز با قابلیت رسانای الکتریسیته بهتر از هوا یا زمینه اطراف آن و برای مثال مهمات منفجر نشده، بکار برد. این سلاح با چند اصل ابتدایی فیزیک کار کرده و از یک لیزر برای حک کردن بر روی یک مسیر الکترومغناطیسی از میان هوایی استفاده می کند که با یک پرتو ولتاژ بالا مطابقت دارد. با ساخت این مسیر و برقراری لیزر می توان هدف را نابود کرد.
ارتش آمریکا یک سلاح لیزری جدید را که قادر است گلوله های پرتابی به اندازه یک توپ فوتبال را سرنگون کند، با موفقیت آزمایش کرده است.
به گزارش خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا)، به نوشته روزنامه دیلی میل، این سلاح لیزری متحرک که روی یک خودرو نظیر کامیون سوار می شود، سلاح HELMD نام دارد و از نسل جدید سلاح ها در آینده خبر می دهد.
این سلاح با شلیک لیزر نامرئی می تواند اهداف خود را سرنگون کند و حتی می تواند پهپادها و موشک ها را در آسمان هدف قرار دهد.

منابع
Wikipedia.org
Corbis
bioelec-society.com
irbme.ir
http://bode4.com

برداشت از کتاب لیزر و کاربرد آن در تسلیحات هوشمند
نوشته : رحمت ا.. امیر صوفی –عباس مجد آبادی
مهدی نوراله زاده اصغر سعادتیان

با تشکر از:
استاد گرامی آقای باقری

نمی گویم که ١٠٠٠ شکست خورده ام. می گویم فهمیده ام ١٠٠٠ راه وجود دارد که می تواند باعث شکست شود . . . (توماس ادیسون)