سلاح پلاسمایی چیست؟

به گزارش نبض بورس، پلاسما به عنوان چهارمین حالت ماده پس از جامد، مایع و گاز شناخته می‌شود. این حالت از ماده، زمانی ایجاد می‌شود که گاز تا حد بسیار بالایی گرم شده و الکترون‌ها از اتم‌ها جدا می‌شوند. پلاسما شامل ذرات باردار (یون‌ها و الکترون‌ها) است و به دلیل خواص منحصر‌به‌فرد خود، قابلیت هدایت الکتریسیته و تولید میدان‌های مغناطیسی را دارد. ساختار یونیزه به ترکیبی اشاره دارد که در آن، ذرات باردارِ مثبت، منفی و خنثی به صورت مخلوط کنار هم قرار گرفته باشند. به این حالت از ماده، «پلاسما» (Plasma) گفته می‌شود که به عنوان حالت چهارم ماده می‌شناسند. اگر به ارتفاع بالاتری برویم، بخش بسیاری از اتمسفر را ترکیبات یونی تشکیل می‌دهند.

جالب است بدانید که ۹۹ درصد از مواد تشکیل دهنده کیهان به صورت پلاسما است. پلاسما در طبیعت از جمله در خورشید، ستارگان و شفق‌های قطبی به وفور یافت می‌شود. پلاسما با درجه حرارت بالا (با استاندارد‌های شرایط عادی)، درخشش، تابش الکترومغناطیسی و سایر علائم مشخص می‌شود. در طبیعت، پلاسما در ستارگان و فضای بین ستاره‌ای، به شکل رعد و برق و ... یافت می‌شود. پلاسمای ایجاد شده مصنوعی در دستگاه‌هایی با کلاس‌های مختلف، از لامپ‌های خانگی گرفته تا راکتور‌های گرما هسته‌ای، وجود دارد.

 سلاح‌های پلاسمایی به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های نظامی، پتانسیل تغییر بازی در میدان‌های نبرد را دارند. این سلاح‌ها با استفاده از انرژی پلاسما، قابلیت نابودی اهداف مختلف را دارا بوده و به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های نظامی در جهان شناخته می‌شوند.

جالب است بدانیم که پلاسما از زمان‌های قدیم در امور نظامی، هرچند با ملاحظات خاصی، حضور داشته است. بنابراین، انواع سیستم‌ها و وسایل آتش زا، از تیر‌های مشتعل دوران باستان تا شعله افکن‌های مدرن، در واقع یک پلاسمای با دمای پایین هستند که شعله‌ای ایجاد می‌کنند.

 هنگامی که یک ماده منفجره، منفجر می‌شود، فلاش اتفاق می‌افتد که همچنین توسط گاز یونیزه (پلاسما) ایجاد می‌گردد. سلاح‌های پلاسمایی به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های نظامی، پتانسیل تغییر بازی در میدان‌های نبرد را دارند. این سلاح‌ها با استفاده از انرژی پلاسما، قابلیت نابودی اهداف مختلف را دارا بوده و به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های نظامی در جهان شناخته می‌شوند.

این سلاح‌ها با استفاده از پلاسما (حالت چهارم ماده)، انرژی فوق‌العاده‌ای تولید می‌کنند که می‌تواند برای نابودی اهداف نظامی مورد استفاده قرار گیرند. در واقع اینگونه از سلاح‌های نظامی با استفاده از همجوشی هسته‌ای یا گداخت هسته‌ای (Nuclear Fusion) که طی آن واکنش‌های هسته‌ای بین عناصر سبک، منتهی به تشکیل عناصر سنگین‌تر می‌شود، تولید میگردد.

 در همجوشی یا گداخت هسته‌ای، به جای شکافتن اتم‌های بزرگ به اتم‌های کوچک، اتم‌های کوچک به یکدیگر جوش داده می‌شوند تا اتم‌های بزرگ به‌وجود آیند. بر اثر این واکنش، انرژی خیلی زیادی آزاد می‌شود. همجوشی یا گداخت هسته‌ای واکنشی کاملاً برعکس شکافت هسته‌ای است. شکافت هسته‌ای (Nuclear fission) فرایندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیم به دو اتم کوچکتر، تبدیل می‌شود.

وقتی هسته‌ای با عدد اتمی زیاد شکافته شود، بر اساس نظریه انیشتین، مقداری از جرم آن به انرژی تبدیل می‌شود. از این انرژی در تولید برق (در نیروگاه هسته‌ای) یا تخریب (سلاح‌های هسته‌ای)  استفاده می‌گردد. سلاح‌های مختلف مبتنی بر گاز یونیزه (پلاسما) مدت هاست که در ادبیات نظامی، جا افتاده‌اند. در واقعیت، پلاسما فقط در اشکال نظامی و تنها بعنوان یک ابر سلاح فوق العاده استفاده نمی‌شود، بلکه در ایجاد محیط زیست سازگار نیز استفاده می‌شود. با این حال، کشور‌های پیشرو به تحقیقات و کار بر روی سلاح‌های نظامی بر مبنای پلاسما، ادامه می‌دهند. اصول فیزیکی جدید به لطف این وضعیت ممکن است در آینده تغییر کند. سلاح‌های پلاسمایی با استفاده از انرژی پلاسما، پرتو‌های پرانرژی یا امواج پلاسمایی تولید می‌کنند که می‌توانند اهداف نظامی را نابود کنند. این سلاح‌ها معمولاً از یک منبع انرژی قوی برای ایجاد پلاسما استفاده کرده و سپس آن را به سمت هدف هدایت می‌کنند. پلاسما به دلیل دمای بسیار بالا و انرژی جنبشی فوق‌العاده، می‌تواند مواد مختلف را ذوب کرده یا حتی تبخیر کند. 

در عکس فوق (عکس یک) که وزارت دفاع روسیه ثبت کرده است، شعله در هنگام احتراق یک مورد خاص از پلاسما است. در عکس دو زیر، تانک اوکراینی در معرض پلاسمای با دمای پایین یا به عبارتی سوختگی قرار گرفته است. پلاسما، در عین حال، انرژی نسبتاً بالایی دارد و تمایل به انتقال آن به ماده اطراف را دارد دارد که منجر به آتش سوزی یا انفجار ماده دوم می‌شود. نتیجه چنین فرآیندهایی، شکست هدف است که باعث ایجاد یک آسیب می‌شود. بارزترین نمایش پلاسما در امور نظامی به تمام معنا، فلش انفجار هسته‌ای / حرارتی است. در طی شکافت یا همجوشی هسته‌ها، انرژی عظیمی آزاد می‌شود که بر بخش‌های کلاهک، هوای اطراف و سطح زیرین تأثیر می‌گذارد. تحت تأثیر این انرژی، ماده به حالت گازی رفته و یونیزه (پلاسما) می‌شود.

ابر پلاسمای حاصل، تشعشعات نوری ایجاد می‌کند که یکی از عوامل مخرب اصلی انفجار هسته‌ای است. قدرت تشعشع در محدوده مرئی و فراتر از آن برای مشتعل کردن اجسام در فاصله قابل توجهی از نقطه انفجار و ایجاد آسیب‌های دیگر در فاصله بیشتر کافی است.

لازم به ذکر است که پلاسما در امور نظامی، نه تنها به عنوان نوعی وسیله تخریب عمل میکند، بلکه چندین دهه پیش، پلاسما، بعنوان یک چالش اضافی برای طراحان موشک و فناوری هوانوردی بود. با این حال، دانشمندان بعداً یاد گرفتند که با این مشکل کنار بیایند و همچنین تلاش شد تا یک پدیده فیزیکی پیچیده را در خدمت خود قرار دهند. 

عکس فوق، انفجار سلاح هسته‌ای RDS-۶ s؛ درخشش به دلیل وجود پلاسما در ابر است. عکس از وزارت دفاع اتحاد جماهیر شوروی است و به خوبی نشان داده شده است که وقتی یک هواپیما با سرعت بالا حرکت می‌کند، سطح آن و هوای اطراف آن از اصطکاک در برابر یکدیگر، گرم می‌شوند.

در طول پرواز مافوق صوت، دمای هوا می‌تواند به هزاران درجه رسیده و به حالت پلاسما تبدیل می‌شود. پیله پلاسما، تا زمانی که سرعت پرواز به زیر یک حد معین کاهش یابد، حفظ می‌شود. لایه پلاسما در اطراف بدنه محدودیت‌های خاصی را برای طراحی هواپیما ایجاد می‌کند و باید بار‌های مکانیکی و حرارتی مورد انتظار را تحمل کند. برای ایجاد و ساخت چنین محصولی نیاز به یک پایگاه علمی و فناوری جدی است که حوزه‌های علم مواد، طراحی، آیرودینامیک و ... را پوشش دهد.

 پیله پلاسما تشخیص و ردیابی هواپیما را ساده می‌کند. ابر گاز یونیزه شده (پلاسما) در اطراف شی مافوق صوت را می‌توان توسط رادار یا تجهیزات نظارتی مادون قرمز شناسایی کرد. علاوه بر این، هواپیما، ردی از پلاسما و هوای گرم بر جای می‌گذارد که با تجهیزات مناسب نیز قابل تشخیص است.

 الزامات ویژه‌ای برای تجهیزات داخل هواپیما ایجاد وجود دارد. پوسته پلاسما از سیگنال‌های رادیویی محافظت می‌کند و باعث می‌شود که توانایی برقراری ارتباط با سیستم‌های خارجی را از دست بدهد و همچنین نمی‌تواند از برخی از انواع ناوبری و هدایت استفاده کند. در این راستا، تجهیزات مستقل با عملکرد بالا مورد نیاز است.

 پیله پلاسما تشخیص و ردیابی هواپیما را ساده می‌کند. ابر گاز یونیزه شده (پلاسما) در اطراف شی مافوق صوت را می‌توان توسط رادار یا تجهیزات نظارتی مادون قرمز شناسایی کرد. علاوه بر این، هواپیما، ردی از پلاسما و هوای گرم بر جای می‌گذارد که با تجهیزات مناسب نیز قابل تشخیص است.

با این حال، سهولت تشخیص موشک یا کلاهک پرنده، رهگیری به موقع آن را تضمین نمی‌کند، زیرا سرعت پرواز بالا زمان واکنش مجاز برای دفاع را به شدت کاهش می‌دهد. از اواخر دهه ۵۰، کشور‌های پیشرو، روی ایجاد موتور موشک با استفاده از گاز یونیزه (پلاسما) کار می‌کنند. در اوایل دهه شصت، اولین نتایج این برنامه‌ها در آزمایشگاه ها، آزمایش شد و در اواسط دهه، آزمایش‌ها در فضای بیرونی آغاز گردید. امروزه موتور‌های پلاسما، بسیار گسترده می‌باشند. مفهوم چنین پیشرانه‌ای بسیار ساده است. با استفاده از مجموعه‌ای از آهنربا‌ها و وسایل الکتریکی، سیال گازی گرم و یونیزه می‌شود. پیش از این در دهه شصت، دمای پلاسما در حد ۳۰ درجه کلوین (سردترین دمای ممکن) و سرعت خروج آن ۰۰۰-۱۵ کیلومتر بر ثانیه امکان پذیر بود. 

موتور پلاسما از نظر حداکثر رانش نسبت به سایر تاسیسات پایین‌تر است، اما از نظر زمان کار، از آنها بهتر است. موتور‌های پلاسما و به طور کلی سیستم‌های نیروی محرکه الکتریکی به طور گسترده در انواع فضاپیما‌ها نیز استفاده می‌شود.

 در مورد تجهیزات نظامی چنین محصولاتی به عنوان موتور‌های شنتینگ که به دقت بالا و رانش محدود نیاز دارند، مؤثرتر هستند. از پلاسما مدتهاست که به طور گسترده در امور نظامی استفاده می‌شود، در ابتدا به شکل آتش ناشی از ساده‌ترین مهمات آتش زا یا تابش نور انفجار هسته‌ای استفاده می‌شد. علاوه بر این، موتور‌های موشک پلاسما برای فناوری فضایی برای چندین دهه وجود داشته و مورد استفاده قرار گرفته است.