یک تیم پژوهشی موشکی در چین در یک شبیه‌سازی نشان داده است که یک جستجوگر مبتنی بر لیزر می‌تواند جنگنده پنهانکار F-35 را در شب از فاصله حدود ۶۱ کیلومتری شناسایی کند.
این طرح، از سنسور لیدار تک‌فوتونی بهره می‌برد تا بازتاب‌های بسیار ضعیف لیزر از بدنه هواپیما را دریافت کند. در صورت تبدیل این فناوری به جستجوگر موشک، امکان ردیابی جنگنده‌های پنهانکار در فاصله فراتر از دید مستقیم فراهم خواهد شد.
پژوهشگران این روش حسگری را به‌عنوان فناوری مکمل سامانه‌های راداری و فروسرخ موجود در نبردهای هوایی بررسی کرده‌اند.
لیدار برای شناسایی هواپیماهای پنهانکار
پژوهشگران آکادمی موشک‌های هوابرد چین، عملکرد یک لیدار تک‌فوتونی را که برای استفاده در موشک طراحی شده، مدل‌سازی کرده‌اند. این سامانه با طول موج ۱۰۶۴ نانومتر فعالیت دارد.
لیدار با ارسال پالس‌های لیزری به سمت هدف و اندازه‌گیری نور بازگشتی، فاصله و اطلاعات مربوط به آن را به دست می‌آورد. سامانه‌های تک‌فوتونی قادرند سیگنال‌های فوق‌العاده ضعیف را دریافت کنند و به همین دلیل برای حسگرهای کوچک و فشرده مورد توجه قرار گرفته‌اند.
طراحان موشک با محدودیت جدی در زمینه فضای نصب، وزن و توان الکتریکی روبه‌رو هستند. به همین علت، پژوهشگران به‌جای یک حسگر هوابرد بزرگ، یک سامانه اپتیکی نسبتاً کوچک را در مدل خود در نظر گرفتند.
در شبیه‌سازی، از پالس‌های لیزری یک میلی‌ژولی و یک عدسی با قطر ۱۰۰ میلی‌متر استفاده شد. میزان عبور نور در جو، نور پس‌زمینه آسمان و نویز آشکارساز نیز در محاسبات لحاظ شد. زمان بازیابی آشکارساز نیز بخش مهمی از مدل بود. پس از ثبت یک فوتون، آشکارساز به مدت کوتاهی نیاز دارد تا بتواند سیگنال بعدی را ثبت کند.
بر اساس محاسبات پژوهشگران، لیدار برای عملکرد مورد نظر به نسبت سیگنال به نویز ۸.۸ دسی‌بل نیاز داشت. دریافت دست‌کم ۹.۴ فوتون از بازتاب هدف نیز برای ایجاد یک ردگیری کافی ارزیابی شد.
تاریکی شب، برد شناسایی را به ۶۱ کیلومتر می‌رساند
شرایط نوری تأثیر چشمگیری بر عملکرد شبیه‌سازی‌شده داشت. جستجوگر در مدل مورد نظر توانست F-35C را در روز از فاصله حدود ۲۸ کیلومتری شناسایی کند. در شب، بیشینه برد شناسایی به حدود ۶۱ کیلومتر افزایش یافت. کاهش نور پس‌زمینه محیط، شرایط اپتیکی مناسب‌تری برای دریافت بازتاب‌های بسیار ضعیف ایجاد کرد.
مدل پژوهشی همچنین کیفیت اطلاعات مربوط به هدف را در فاصله‌های کوتاه‌تر بررسی کرد. در فاصله حدود ۲۸ کیلومتری، دقت اندازه‌گیری عمق به تقریباً ۲۰ سانتی‌متر رسید. تفکیک عرضی نیز در همین فاصله حدود ۵۱ سانتی‌متر محاسبه شد. چنین داده‌هایی می‌تواند اطلاعاتی فراتر از تشخیص صرف هدف در اختیار جستجوگر موشک قرار دهد، هرچند این ارقام همچنان نتیجه یک مدل رایانه‌ای هستند.
افزایش برد شناسایی به‌تنهایی مشکل پیدا کردن هواپیما را حل نمی‌کند. لیدار از یک پرتو لیزری باریک استفاده می‌کند، در حالی که رادار می‌تواند محدوده بسیار گسترده‌تری را جستجو کند.
این مسئله اهمیت زیادی دارد، زیرا F-35 از تسلیحاتی برخوردار است که توان درگیری با اهدافی در فاصله بیشتر از برد شبیه‌سازی‌شده لیدار را دارند. موشک هوا‌به‌هوای AIM-120D-3 AMRAAM یکی از گزینه‌های بردبلند این جنگنده محسوب می‌شود. برای درگیری‌های نزدیک‌تر، F-35 می‌تواند موشک AIM-9X Sidewinder را حمل کند. جستجوگر فروسرخ تصویری این موشک نیز روش دیگری برای شناسایی و دنبال کردن هواپیماها فراهم می‌آورد.
پژوهشگران چینی بخشی از انتخاب طول موج ۱۰۶۴ نانومتر را به این موضوع مرتبط دانسته‌اند که هواپیماهای پنهانکار در برابر حسگری فعال مبتنی بر لیزر، اقدامات مقابله‌ای اختصاصی کمتری دارند. چین پیش‌تر نیز نمونه‌های دیگری از فناوری‌های لیزری هوابرد را به نمایش گذاشته است. مؤسسه پژوهشی ۳۰۳ اخیراً یک غلاف تسلیحات لیزری معلق را در رویدادی در پکن به نمایش گذاشت.
شرکت هواپیماسازی شنیانگ نیز در اسناد طراحی مربوط به جنگنده‌های پنهانکار آینده چین، به تسلیحات لیزری اشاره کرده است. این مطالعه لیدار، یک کاربرد احتمالی دیگر برای فناوری لیزری هوابرد را مطرح می‌کند. تبدیل عملکرد پیش‌بینی‌شده در مدل رایانه‌ای به یک سامانه موشکی عملیاتی، به توسعه فنی و آزمایش‌های بیشتری نیاز خواهد داشت.
این پژوهش در مجله علمی چینی Aero Weaponry منتشر شده است.
نظرات کاربران