حمله با سرعت نور

توپ های دارای انرژی هدایت شده می تواند راكت هایی را كه از طرف دشمن شلیك می شود, باسرعت نور ره گیری كند, مواد انفجاری داخل آنها را داغ كرده و باعث انفجار آنها در وسط آسمان شود

از دیدگاه جنگی، لیزر یك پدیده تقریباً فوق العاده بود. در لیزر به جای دود و بوی بد و صدای گوشخراش مهمات جنگی از پرتوهای نامرئی نور متمركز استفاده می شود. جت های بازسازی شده بوئینگ ۷۴۷ كه به سلاح های لیزری مجهز است، موشك های بالستیكی را شلیك می كند و چندصد مایل دورتر از جایی كه هستیم، به هدف برخورد می كند. توپ های دارای انرژی هدایت شده می تواند راكت هایی را كه از طرف دشمن شلیك می شود، باسرعت نور ره گیری كند، مواد انفجاری داخل آنها را داغ كرده و باعث انفجار آنها در وسط آسمان شود. البته مواردی كه ذكر شد، یادی از تصورات ذهنی جنگ ستارگان دوران ریاست جمهوری رونالد ریگان نبود. اینها طرح های جدیدی است كه نقطه آغاز آن فقط به دهه قبل بازمی گردد و در آینده نه چندان دور به حقیقت خواهد پیوست. لیزر تاكتیكی پرانرژی (THEL) نیروی زمینی ایالات متحده در میدان موشكی وایت سندز ((White Sands واقع در صحرای نیومكزیكو، چندین خمپاره و راكت كاتیوشا را منهدم كرد. در سال ۲۰۰۴ پیمانكاران نیروی هوایی آمریكا، شلیك آزمایشی سلاح های لیزری را كه به صورت شیمیایی تولید شده بود، آغاز كردند. این یك لیزر هوابرد بود كه بر روی یك بوئینگ اصلاح شده ۷۴۷ قرار می گرفت.

به یك باره به نظر رسید كه تلاش های اخیر برای اداره كردن لیزرهای میدان نبرد مانند پروژه جنگ ستارگان دهه ۱۹۸۰ از بین رفته است. تولید چندین مگاوات توان لیزری برای منفجر كردن موشك به چندصد گالن مواد شیمیایی سمی ( از قبیل اتیلن و تری فلوئورید نیتروژن) نیاز داشت. بدین ترتیب حجم سلاح ها افزایش یافت. بدتر آنكه پس از چند شلیك باید گروه تازه ای از مواد واكنش دهنده به این لیزرها تزریق می شد. موضوع حمل و نقل این مواد سمی، چه از طریق هوا و چه در طول میدان رزم، لرزه بر اندام فرماندهان نظامی انداخت. پرسش هایی نیز در مورد چگونگی نفوذ موثر این پرتوها در باران و گرد و غبار مطرح شد. سال گذشته نیروی زمینی آمریكا پروژه THEL خود را لغو كرد. بعضی از افراد فكر می كنند احتمالاً جت ۷۴۷ كه برای شلیك كردن پرتوها بازسازی شده به علت هزینه سنگین پروژه بعدی است كه لغو می شود.

البته هنوز زود است كه سلاح های لیزری را از دست رفته بدانیم. پتانسیل پرتوی سلاح هایی كه با دقت زیاد و تا فاصله دور می تواند شلیك كند، دارای اهمیت زیادی از لحاظ نظامی است، به ویژه در زمانی كه سربازان آمریكایی در حال نبرد با دشمنان چریك مانندی هستند كه به سرعت در پس زمینه میدان محو می شوند. ژنرال برادلی لات یكی از فرماندهان سپاه تفنگداران دریایی ایالات متحده ((USMC می گوید: «اگر می شد برای مدت طولانی شلیك كرد، بدون آن كه مجبور به بارگذاری مجدد سلاح باشیم، خیلی خوب بود. این چیزی است كه ((USMC خیلی به آن علاقه دارد و در حال پیگیری آن است.»

اما اگر لیزرهای شیمیایی نتواند آن را برآورده سازد، چه چیزی باعث می شود كه جنگ پرتوها تحقق یابد؟ پاسخ آن دو چیز است. اول آن كه پنتاگون كم كم این موضوع را درك می كند كه اگر نتایج مطلوب را می خواهد، باید انتظارات خود را پایین بیاورد. به عنوان مثال ابتدا خمپاره و بعد موشك ها را مورد حمله قرار دهد. اما موضوع دوم كه از مورد اول مهم تر است، ظهور مجدد دو فناوری پروژه جنگ ستارگان (لیزرهای الكترون آزاد و نیمه هادی) در آزمایشگاه های پرانرژی و پرامید دو همكار سابق است كه فكر كردند رویاهای آنها درباره پیروزی لیرز، سال ها پیش از بین رفته است.

▪ جهش به سرعت نور: همه لیزرها كم و بیش به یك روش كار می كنند. انواع مشخصی از اتم ها را تحریك كنید تا ذرات نور (فوتون ها) را تشعشع كند. این نور را به عقب و به اتم های تحریك شده برگردانید تا فوتون های بیشتری پدیدار شود. برخلاف لامپ های حبابی كه نور آن در تمام جهت ها پخش می شود، این دسته از فوتون ها فقط در یك جهت منتشر می شود. نور لیزر به جای آن كه در همه قسمت های طیف فركانسی دارای درخشندگی باشد، دارای طول موج یكسان است كه بستگی به «واسطه مورد استفاده» دارد، یعنی نوع اتم هایی كه از آنها برای تولید پرتو استفاده می شود. اگر مقدار كافی از نور متمركز را بتابانیم، اجسام شروع به سوختن می كند.

در نخستین آزمایش های لیزری كه در دهه ۱۹۶۰ صورت گرفت، از كریستال های یاقوت به عنوان واسطه بهره برداری استفاده می شد. اما لیزرهای حالت جامد اصولاً نمی تواند بیش از چندصد وات توان تولید كند. این مقدار البته برای جراحی چشم خوب است، اما سرنگون كردن موشك (پدیده ای كه نیروهای نظامی خواستار انجام آن هستند) به توانی برابر میلیون ها وات نیاز دارد. به همین دلیل است كه پژوهشگران، تلاش های خود را به سمت لیزرهای شیمیایی معطوف كردند، كه در نهایت با شكست روبه رو شد.

نوع دیگری از لیزر وجود دارد كه برای تولید پرتو هیچ احتیاجی به كریستال، (واسطه مورد استفاده) و مقادیر زیادی از مواد شیمیایی خطرناك ندارد. این لیزر را لیزر الكترون آزاد (FEL) می نامند. این لیزر از جریان توربوشارژشده ای از الكترون ها برای شروع واكنش خود استفاده می كند. این نوع لیزر در برنامه پدافند موشكی ملی جنگ ستارگان روش غالب بود. این پدیده تقریباً همان پدیده افسانه ای بود كه جورج نیل و باب یاماموتو (محققان آمریكایی) به اتفاق هم برای یك شركت پیمانكار نظامی به نام TRW به كار انداختند.

این طرح به دلیل انتظارات توان بالا نیمه كاره ماند. هم آقای نیل (پژوهشگر اصلی پروژه) و هم یاماموتو (یكی از مهندسان پروژه) به طرح خود اعتقاد داشتند. آنها فكر می كردند كه با تحقیق و پژوهش كافی می توان كاری كرد كه لیزر قادر به متوقف ساختن یك موشك سركش و مهیب باشد. موفقیت مورد نیاز در فیزیك اتمی، فیزیك نور (اپتیك) و ابررسانایی، منافع زیادی در برخواهد داشت، حتی اگر هرگز نتوان ICBM (موشك های بالستیكی بین قاره ای) را از بین برد. اما پس از ۱۰ سال تلاش و صرف هزینه ای بالغ بر نیم میلیارد دلار، حداكثر توانی كه لیزر الكترون آزاد تولید شده در آزمایشگاه TRW داشت ۱۱ وات بود، یعنی یك دهم آنچه كه یك لامپ معمولی تولید می كند.

سرانجام پس از چند سال كه مجریان طرح به كار خود ادامه داده و وعده تولید توان های ۱۰ و ۲۰ مگاوات را می دادند، پنتاگون در سال ۱۹۸۹ پروژه جنگ ستارگان را متوقف كرد. آقای نیل به ویژه از طرح های ناشیانه و بی دقتی كه باعث خرابی این برنامه شده بود و سبب شد كه ایده های او درباره انرژی هدایت شده وسیله استهزا و تمسخر دیگران شود، بسیار خشمگین و ناراحت بود. او تا سال ها پس از آن، در كنفرانس های علمی ای كه برگزار می شد همچنان طرفدار از سرگیری پژوهش در زمینه الكترون آزاد بود. نیل می گوید: «مردم فكر می كردند كه ما دیوانه هستیم و این فناوری عملی نیست، البته با شواهد موجود نیز حق با آنان بود.»

در این حال یاماموتو به مدت ۱۵ سال پس از شكست مفتضحانه جنگ ستارگان، خود را از پروژه های نظامی دور نگه داشت. او برای كار به آزمایشگاه ملی لورنس لایورمور (شریك تجاری TRW در زمینه لیزر الكترون آزاد) رفت تا آهن رباهای مخصوص آزمایش های فیزیك انرژی زیاد را بسازد. این آزمایشگاه نزدیك شهر بركلی واقع در ایالت كالیفرنیا بود؛ همانجایی كه یاماموتو در آن بزرگ شد و به مدرسه و كالج رفت. بدین ترتیب جابه جایی مذكور این فرصت را به او داد تا با كمك دوستان قدیمی خود به بازسازی خودروهای وارداتی (مانند تویوتا و داتسون) بپردازد. باب یاماموتو در گاراژ و آزمایشگاه شهرت زیادی در زمینه انجام كارهایی كه به دشواری صورت می گرفت، به دست آورد. یاماموتو به دلیل همین پشتكار و همچنین تجربه قبلی در زمینه لیزر در سال ۲۰۰۳ توسط وزارت دفاع آمریكا برای اجرای پروژه ۵۰ میلیون دلاری لیزر حالت جامد در لایورمور كه پنتاگون بر روی آن سرمایه گذاری كرده بود، انتخاب شد. این فناوری كه روزی به نظر می رسید غیر علمی باشد، با پیشرفتی فراتر از حد انتظار، احیا شد. یاماموتو همان احساس آرامشی را كه در لیزرهای الكترون آزاد داشت، در مورد فناوری حالت جامد نیز به دست آورد. او می گوید: «سلاح هایی با انرژی هدایت شده، چیزی است كه محققان بیش از ۳۰ سال است در پی آن بوده اند و من می خواهم نخستین كسی باشم كه می گوید ما آن را به دست آورده ایم.»

▪ سلاح ساخته شده: مهمات موجود در لیزر جدید حالت جامد یاماموتو، مجموعه ای از لوحه های شفاف به وسعت ۴ اینچ مربع (حدود ۲۵ سانتی متر مربع) است كه با ارغوانی كمرنگ، رنگ آمیزی شده است. این لوحه ها دقیقاً همان چیزی است كه می توان انتظار داشت برای راه اندازی توپ های مستقر در هواپیمای «اینترپرایز» یا «فالكون میلنیوم» مورد استفاده قرار می گیرد. البته خشاب این لوحه های شفاف دقیقاً بی نهایت نیست.

این سلاح ها برای هر ۱۰ ثانیه ای كه شلیك می كنند حداقل به یك دقیقه زمان نیاز دارند تا خنك شوند. این لوحه ها از جنس سرامیك هستند كه با عنصر نئودیمیوم تركیب شده است. هنگامی كه اتم های این عنصر تحریك شود، فوتون هایی تولید می كند كه نهایتاً به صورت پرتوهای لیزر درمی آید. لوحه های مذكور هیچ گاه خالی از نیرو نمی شود و دردسر كار با آنها بسیار كمتر از ظروف حجیم مواد شیمیایی است. استفاده از این لوحه ها دلیل اصلی این موضوع است كه ماشین یا ماموتو در آزمایشگاهی به طول ۹ متر جای می گیرد. تصور این واقعیت چندان دشوار نیست كه تمام این دستگاه در یك كامیون كوچك گنجانده می شود و خمپاره ها را به آسمان می فرستد.

Popular Science, May.۲۰۰۶

نوآ شاختمن

ترجمه: محسن جوادی

---