تمكن باحثون صينيون، من خلال نمذجة حاسوبية، من محاكاة مستشعر ليزري (LiDAR) أحادي الفوتون يمكن تثبيته على صاروخ، وقادر على اكتشاف مقاتلة إف-35 من مسافة 38.2 ميلًا ليلًا.

وحاكى فريق بحثي صيني متخصص في الصواريخ مستشعرًا يعمل بتقنية الليزر قادرًا على اكتشاف مقاتلة إف-35 الشبحية من مسافة 38 ميلًا ليلًا.

ويعتمد المفهوم على تقنية الليدار أحادي الفوتون لاكتشاف الانعكاسات الليزرية الضعيفة الصادرة عن الطائرة. وفي حال تطوير هذه التقنية لتصبح باحثًا لصاروخ، فقد توفر وسيلة إضافية لتعقب المقاتلات الشبحية من خارج مدى الرؤية.

وتبحث الدراسة في أسلوب استشعار يمكن أن يكمل أنظمة الرادار والأشعة تحت الحمراء المستخدمة بالفعل في القتال الجوي.


الليدار يستهدف الطائرات الشبحية

وقام باحثون من الأكاديمية الصينية للصواريخ المحمولة جوًا بنمذجة نظام ليدار أحادي الفوتون مصمم للاستخدام على الصواريخ. ويعمل النظام بطول موجي يبلغ 1064 نانومترًا.

يرسل الليدار نبضات ليزر باتجاه الهدف ويقيس الضوء المنعكس والعائد منه. ويمكن للأنظمة أحادية الفوتون اكتشاف إشارات ضعيفة للغاية، ما يجعلها مناسبة لتطبيقات الاستشعار المدمجة والصغيرة الحجم.

ويواجه مصممو الصواريخ قيودًا صارمة فيما يتعلق بالحيز المتاح والوزن والطاقة الكهربائية. ولذلك، صمم الباحثون في نموذجهم نظامًا بصريًا صغيرًا نسبيًا بدلًا من مستشعر جوي كبير.

واستخدمت المحاكاة نبضات ليزر بطاقة 1 ملي جول وعدسة بقطر 100 مليمتر. كما أخذت الحسابات في الاعتبار نفاذية الغلاف الجوي، وخلفية السماء، وضوضاء المستشعر.

وأولى النموذج اهتمامًا خاصًا بزمن استعادة المستشعر. فبعد تسجيل فوتون، يحتاج الكاشف إلى فترة زمنية قصيرة قبل أن يصبح قادرًا على تسجيل إشارة أخرى.

وحسب الباحثون أن الليدار يحتاج إلى نسبة إشارة إلى ضوضاء تبلغ 8.8 ديسيبل، بينما يوفر اكتشاف ما لا يقل عن 9.4 فوتونًا إشارة عائدة كافية لإنشاء مسار للهدف.

الليل يرفع المدى إلى 38 ميلًا

وأظهرت ظروف الإضاءة فرقًا كبيرًا في الأداء المتوقع للنظام. فقد تمكن الباحثون في المحاكاة من اكتشاف مقاتلة F-35C من مسافة 17.2 ميلًا خلال النهار.

أما ليلًا، فقد ارتفع المدى الأقصى إلى 38.2 ميلًا. وساهم انخفاض الضوء الخلفي في توفير بيئة بصرية أكثر نقاءً لليدار، ما ساعده على اكتشاف الانعكاسات الضعيفة.

كما بحث النموذج في جودة معلومات الهدف التي يمكن الحصول عليها على مسافات أقصر. فعلى مسافة 17.2 ميلًا، بلغت دقة قياس العمق نحو 8 بوصات.

وبلغت الدقة العرضية نحو 20 بوصة عند المسافة نفسها. ويمكن لمثل هذه القياسات أن تمنح باحث الصاروخ معلومات تتجاوز مجرد اكتشاف الهدف.

ومع ذلك، تبقى هذه الأرقام توقعات ناتجة عن نموذج حاسوبي وليست نتائج اختبار ميداني لنظام فعلي.

ولا يعني ارتفاع مدى الكشف تلقائيًا حل مشكلة العثور على الطائرة. فالليدار يعتمد على شعاع ليزر ضيق بدلًا من نطاق البحث الواسع الذي يوفره الرادار

وتزداد أهمية هذه النقطة بالنظر إلى أن مقاتلة إف-35 مزودة أصلًا بأسلحة تتيح لها الاشتباك مع أهداف من مسافات تتجاوز المدى الذي حاكى الباحثون قدرة الليدار على بلوغه، ومن بينها صاروخ أمرام AIM-120D-3 AMRAAM المخصص للقتال الجوي بعيد المدى.

أما في الاشتباكات الأقرب، فيمكن للإف-35 حمل صاروخ AIM-9X Sidewinder، الذي يستخدم باحثًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء التصويرية لتحديد الطائرات وتعقبها.

واختار الباحثون الصينيون الطول الموجي 1064 نانومترًا جزئيًا لأن الطائرات الشبحية تمتلك عددًا أقل من أنظمة الإجراءات المضادة المخصصة لمواجهة الاستشعار الليزري النشط.

كما عرضت الصين مفاهيم أخرى لأسلحة ليزرية جوية. فقد عرض معهد الأبحاث 303 مؤخرًا حاوية معلقة لسلاح ليزري خلال فعالية في بكين.

وبشكل منفصل، أشارت شركة شنيانغ لصناعة الطائرات إلى أسلحة ليزرية في مواد تصميم مرتبطة بمقاتلات شبحية صينية مستقبلية.

وتضيف دراسة الليدار تطبيقًا محتملًا آخر لتقنيات الليزر المحمولة جوًا. إلا أن تحويل الأداء الذي أظهره النموذج إلى نظام صاروخي عملي سيتطلب مزيدا من التطوير والاختبارات.