هدایت پرندگان آهنی

قدرت موشكی و به طبع ضد موشكی هر كشور را می توان از قدرتمندترین بازوان نظامی آن كشور دانست. كمترین میزان تلفات جانی از مهمترین ابعاد و استراتژی های جنگی است كه فرماندهان نظامی همواره به این مسئله توجه خاصی دارند.
در همین راستا (كم شدن تلفات جانی) تسلیحاتی ساخته شدند كه بدون بهره گیری از هدایت مستقیم انسانی طی طریق كرده و خود را به اهداف موردنظر برسانند. هواپیماهای بدون سرنشین (UAV) به عنوان نمونه بارز خصوصیات مذكور هستند و در كنار آنها موشك نیز به عنوان یك ركن اصلی نیروهای نظامی از این دسته اند كه بدون خلبان و یا یك راهنما به صورت مستقیم به دنبال هدف می روند و به همین دلیل سیستم های رهگیری و هدایت موشك از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است و ما در این نوشتار قصد داریم تا چندین مبانی هدایت موشكی را به صورت مختصر شرح دهیم.
به طور كلی موشكها در طبقه بندی های مختلفی به نسبت میزان برد، قدرت تخریب، چگونگی سامانه هدایت و یا چگونگی عملكرد تقسیم می شوند. در طبقه بندی ها از باب دو قسمت نوع هدایت موشك و نوع سنسورها و رهیاب ها به هدایت موشكی می پردازیم.
این دو مبحث بسیار نزدیك به یكدیگر هستند ولی شناخت تفاوتهای آنها نیز بسیار مفید است. هدایت موشكی متأثر ازمتدی است كه موشك اطلاعات را از مراكز هدایت دریافت كرده و سیر خود را تا هدف طی می كند.
در برخی از موشكها این فرمانها (فرمانهای هدایت) از داخل موشك و توسط یك میكروپروسسور كه به عنوان outopilot محسوب می شود صادر می شود و در گونه های دیگر فرمانهای هایت از طریق عوامل و دستگاه های خارجی به موشك ارسال می شود تا زمانی كه هدف را منهدم سازد.
بسیاری از حسگرها مانند infrared، رادار و سیستم موقعیت یاب جهانی (Global Positioning System) بهترین كمك دهنده برای تشخیص داده است.در برخی از موشكها عملیات به سه بخش تقسیم می شود.
۱- پرتاب ۲- میانه راه ۳ _ پایانه (Terminal)
در فاز اول كه امنیت پرتاب مهم است و سامانه های رهیابی دخالت چندانی ندارند. در فاز دوم سامانه های هدایت مسیر صحیح را انتخاب می كنند و مهمترین بخش پایانه و یا لحظه برخورد است كه مهمترین و حساس ترین بخش هدایت محسوب می شود زیرا سرعت عملكرد و عكس العملهای مانوری بسیار سریع باید انجام شود و با كوچكترین اشتباه عملیات با صحت انجام نخواهد شد.
دستگاه هدایت تعقیب امواج رادار (رادیویی) Beam Rider Guidance این سامانه در هدایت هایی زمین پایه یا دریا پایه انجام می شود. طریقه هدایت بدین گونه است كه یك پایگاه زمینی یا دریایی به عنوان رادار رهگیر عمل كرده و همواره هدف را تحت تعقیب دارد.
با توجه به دید راداری كه توسط امواج الكترومغناطیس انجام می شود با رهگیری هدف موشك پرتاب می شود و مسیر خود را با توجه به امواج رادار رهگیر در یك ستون پرتوی طی می كند. موشك از هنگامی كه در این ستون پرتوی می افتد هدایت می شود و هرگاه از این ستون خارج شد سیستم هدایت موشك را به داخل ستون پرتوی بازمی گرداند تا زمان برخورد به هدف این مسأله همین گونه ادامه می یابد. برای ستون پرتوی دو محوطه را می توان در نظر گرفت. اول محوطه Guidance Beam كه حدود كلی هدایت است و دوم Tracking beam است كه بسیار دقیق تر از محوطه اول با محدودیت بسیار كمتری ایجاد شده است.
این سامانه هدایت در موشكهای زمین به هوا استفاده می شود و متأسفانه برای هدف هایی كه در بردهای بالا دیده می شوند دقت چندانی ندارد. این تكنیك در ناوهای آمریكایی و برای اولین بار در دهه ۱۹۵۰ استفاده شد.
●هدایت فرماندهی Command Guidance
این شیوه هدایت شباهتهای بسیاری به سیستم هدایت تعقیب امواج رادار دارد. در این تكنیك یك رادار خارجی هدف را رهگیری می كند و حركت موشك نیز توسط یك رادار دیگر (یا بعضاً همان رادار) به صورت جداگانه تعقیب می شود. اطلاعات را داری به یك كامپیوتر مخابره شده تا مكان انهدام مشخص شود. موشكهایی كه از این شیوه هدایت می شوند دارای ریسیورهای (گیرنده) سیگنال هستند تا چگونگی پیمایش در خط دید راداری توسط كامپیوتر را گرفته و طبق آن عمل كنند. موشكهای Surface-to-air -(SA-۲) روسیه كه علیه هواپیماهای آمریكایی در شمال ویتنام استفاده شدند از این گونه اند.
●تكنیك هدایت فرماندهی به طریق دیگری نیز عمل می شود و آن
Wire Guided Systems است. این تكنیك بسیار در موشكهای ضدتانك مانند تاو استفاده می شود. تاو هم می تواند از یك وسیله نقلیه یا یك هلیكوپتر پرتاب شود و برخی از موشكهایی كه دارای برد كوتاه هستند و از زیردریاییها شلیك می شوند از این تكنیك هدایت استفاده می كنند.
●هدایت آشیانه یاب Homing Guidance
هدایت آشیانه یاب از رایج ترین تكنیكهای استفاده شده در موشكهای رهگیر هوایی كنونی است. هدایت آشیانه یاب به سه شیوه انجام می شود. ۱-نیمه فعال ۲- فعال و ۳- منفعل
سیستم نیمه فعال: این تكنیك از نظر وجود یك منبع خارجی (رادار) برای تشخیص هدف شبیه هدایت فرماندهی است.
امواج انعكاسی از هدف به یك گیرنده سیگنال كه در خود موشك تعبیه شده می رسد. تفاوت بین هدایت فرماندهی و نیمه فعال آشیانه یاب در وجود یك كامپیوتر در داخل موشك است. كامپیوتر امواج انعكاسی را مورد تحلیل قرار داده و توسط رادار نیز تغذیه می شود و بهترین مسیر هدایت از طریق كامپیوتر تشخیص داده می شود.
هدایت نیمه فعال آشیانه یاب در موشكهای هوا به هوا استفاده می شود و نمونه بارز آن موشك Sparrow است. این موشك توسط رادار رهگیر هواپیمایی كه از آن پرتاب شده تغذیه می شود.
یكی از طرق دیگر هدایت نیمه فعال آشیانه یاب از طریق هدایت لیزری انجام می شود مانند موشكهای سری Paveway كه با استفاده از لیزری كه از یك منبع خارجی ساتع می شود حال می تواند هواپیما یا حتی یك مركز زمینی باشد مسیر خود را تشخیص می دهد.
هدایت فعال آشیانه یاب Active Homing Guidance این تكنیك مانند نیمه فعال است و تنها با تفاوت عدم وجود یك منبع خارجی مانند رادار هدایت می شود. سامانه رهگیر و گیرنده سیگنال در خود موشك تعبیه شده است. به همین دلیل به این نوع موشكها لقب Fire-and-forget می گویند زیرا دیگر هواپیمایی كه آن را شلیك می كند احتیاجی به تعقیب و یا تغذیه راداری آن ندارد.
چندین جستجوگر و رهیاب در خود موشك قرار دارند مانند موشك های AMRAAM آمریكا و یا Exocet (ضد كشتی) فرانسوی از این گونه اند.
هدایت منفعل آشیانه یاب Passive Homing Guidance این شیوه هدایت مانند هدایت فعال است و مستقل از یك منبع (Source) خارجی عمل می كند. موشكهایی كه در سیستم منفعل عمل می كنند دارای جستجوگرها و حسگرهای خاصی هستند كه هركدام با توجه به حساسیتشان هدف را مورد تعقیب قرار می دهند.
امواج منعكس شده از هدف در گونه های متفاوتی ساتع می شود. به عنوان مثال سنسورهای حساس به اشعه مادون قرمز مانند موشكهای Sidewinder، با تشخیص امواج حرارتی هدف را دنبال می كنند. موشكهای ضد تشعشع مانند Harm با رهگیری امواج رادیویی كه از یك پایگاه زمینی ایجاد می شود هدف را مورد اصابت قرار می دهد.گونه دیگری از این نوع موشكها از طریق ناوبری و مسافت یابی صوتی (Sonar)، صدای ایجاد شده توسط موتور كشتی ها را ردیابی كرده و آنها را تعقیب می كنند. گروهی دیگر نیز با استفاده از سنسورهای الكترو-اپتیكی مانند موشك Maverick و براساس عكس هدف را شناسایی و منهدم می سازد.
هدایت بازانتقالی آشیانه یاب یكی از نمونه های غیرمعمول هدایت آشیانه یاب است. در این تكنیك كه بسیار شبیه هدایت فرماندهی است ولی با یك تفاوت آشكار، هدف توسط یك رادار خارجی رهگیری می شود ولی بازتاب امواج راداری را خود موشك دریافت می كند نه رادار خارجی مانند شیوه نیمه فعال. اگرچه در موشك كامپیوتری برای داده پردازی سیگنالها وجود ندارد به همین دلیل موشك پس از دریافت سیگنالها، آنها را سریعاً به مركز هدایت (كه یك پایگاه زمینی یا دریایی است) ارسال می كند و كامپیوترها در مركز هدایت بعد از پراسس كردن یا داده پردازی اطلاعات مجدداً Trajectory موشك را مشخص می كنند.
این شیوه هدایت (Track Via Missle) با نام مخفف TVM نیز شناخته می شود و این لقب به این دلیل است كه موشك در واقع یك واسط اطلاعاتی بین مركز فرماندهی و رادار خارجی است.
یكی از مسائل با اهمیت در این شیوه هدایت به جا ماندن سخت افزارها و سنسورهایی است كه در سیستم های دیگر در خود موشك قرار دارد و با یك شلیك آنها نیز از بین می روند ولی در این شیوه دیگر سخت افزارها و سنسورها در مراكز زمینی هستند و آسیب نمی بینند.
در شیوه هدایت بازانتقالی آشیانه یاب باید سرعت مخابره سیگنالها بسیار بالا باشد و ایستگاه كنترل و رادار باید از مدرنترین و پیشرفته ترین نوع باشند. به دلیل لزوم سرعت مخابره بالا این شیوه هدایت در موشكهایی با برد كوتاه استفاده می شود. نمونه این شیوه هدایت درموشكهای سطح به هوای پاتریوت دیده می شود.
●هدایت ناوبری Navigation Guidance
این نمونه هدایت دارای چند زیرگروه است مانند هدایت اینرسیایی، هدایت بردی، Celestial و هدایت ژئوفیزیكی.
●هدایت ناوبری اینرسیایی Inertial Navigation Guidnace
موشكها در این شیوه با دستگاه هایی تجهیز می شوند و آن حسگرها حركت و شتاب موشك را در جهات مختلف موردتحلیل قرار می دهند. این دستگاه ها ژیروكستو یا شتابسنج ها هستند.
عملكرد این موشك ها بدین صورت است كه ژیروسكوپ میزان چرخش زاویه ای را اندازه گیری می كند. چندین مدل مختلف ژیروسكوپ وجود دارد كه هركدام یك هدف و طریق عملكرد گوناگونی دارند.
بیشتر ژیروسكوپهای كنونی لیزری و یا fiber optic هستند. در حال حاضر ژیروسكوپهای پیشرفته تری نیز وجود دارد به نام سیستمهای میكروالكترومكنیكال كه بسیار كوچك و گرانقیمتند.هنگامی كه ژیروسكوپ میزان حركت زاویه ای را اندازه گیری می كند، شتابسنجها نیز حركت در سه بردار اصلی را مشخص می كنند. تغییرات در جهتها برای داده پردازی به سیگنالهایی تبدیل می شوند و این سیگنالها به كامپیوتر مركزی كه می تواند در موشك یا هواپیما یا مستقر در زمین باشد فرستاده می شود. ادغام این اطلاعات ژیروسكوپ و شتاب سنج را سیستم ناوبری اینرسیایی (INS) می گویند.
سیستم ناوبری اینرسیایی از دو دستگاه برای تشخیص چگونگی حركت استفاده می كند و پس از داده پردازی كامپیوتر مسیر صحیح و حتی موقعیت و زمان برخورد را به موشك ابلاغ می كند.
هدایت ناوبری اینرسیایی در بسیاری از مصنوعات هوافضایی از قبیل تسلیحات، هواپیماهای نظامی، هواپیماهای تجاری و حتی فضاپیماها استفاده می شود. بسیاری از موشكها، از این شیوه هدایت در فاز دوم (midcourse) استفاده می كنند مانند موشكهای AMRAAM، طوفان، سایه، Meteor و تاماهاوك هدایت ناوبری مسافت سنجی Ranging Navigation برخلاف هدایت ناوبری اینرسیایی كه یك دستگاه در داخل موشك تعبیه شده است در شیوه هدایت ناوبری مسافتی یك عامل خارجی مسئول تهیه سیگنالهای هدایت است.در ابتدایی ترین شیوه های هدایت ناوبری مسافتی از فرستنده های ترابری یا بازتابنده راداری یا تقویت علائم برای كمك به مكانیابی اشیاء روی زمین (beacon) استفاده می شد. beaconها وظیفه ارسال و دریافت امواج رادیویی هواپیمای تجاری را در زمان پرواز دارند و در برخی مواقع نیز وظیفه تقویت امواج را دارند. ولی به تازگی با پیدایش سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS)، سطح گسترده ای از هدایت های نظامی و غیرنظامی تحت پوشش این سیستم قرار گرفته اند.
در سامانه GPS، ۲۴ ماهواره در نقاط مختلف مدار سینكرون قرار دارند و تقریباً تمامی كره زمین را تحت پوشش امواجی دارند. (البته احتمالاً این تعداد به ۲۸ یا ۳۲ برسد). اگر یك گیرنده در سطح زمین با ۴ ماهواره در سیستم GPS ارتباط داشته باشد می تواند مكانش را با خطای میلیمتری درك كند. موشكهایی مانند JSOW و JDAM گروه از بمبهای هدایت شونده هستند كه از سیستم GPS استفاده می كنند.
●راهنمایی فضایی
یكی از ابتدایی ترین شیوه های هدایت است كه اكثراً در كشتیهای جستجوگر دریایی مانند كریستوفر كلمبز استفاده می شود. این شیوه هدایت وابسته به موقعیت ستارگان است و با توجه به وضعیت آنها مكان حدودی مشخص می شود و به همین خاطر در شب كارایی دارد. استفاده از این شیوه هدایت در موشكها بسیار سخت است ولی در موشكهای بالستیك تاكنون به كرات استفاده شده مانند موشك بالستیك Poseidon.در این شیوه ،موشك با توجه به عكسی كه در حافظه خود دارد وضعیت كنونی را تشخیص می دهد و مسیر خود را مشخص می كند.
عمید نمازی خواه

منبع : روزنامه همشهری