توجيه الصواريخ

في أنظمة التوجيه الذاتي، يتتبع الصاروخ الهدف باستخدام مستشعراته الخاصة، ويستخدم هذه المعلومات لتوليد أوامر التحكم الخاصة به. تشمل أنواع المستشعرات الرادار والأشعة تحت الحمراء والضوء. لا تحتاج الصواريخ الموجهة ذاتيًا عادةً إلى التواصل مع محطة أرضية أو منصة إطلاق. ^{[ 8 ]} يُعد التوجيه الذاتي مفيدًا للصواريخ التي تُطلق وتُنسى . ^{[ 9 ]}

يمكن تقسيم أنظمة التوجيه الذاتي إلى ثلاث فئات: التوجيه النشط، والتوجيه شبه النشط، والتوجيه السلبي. في التوجيه النشط، يُضيء الصاروخ الهدف باستخدام مصدر إشعاع خاص به، مثل الرادار. أما التوجيه شبه النشط فيعتمد على مصدر إشعاع خارجي منفصل عن الصاروخ. بينما يتتبع التوجيه السلبي انبعاثات الهدف فقط أو تباينه مع الخلفية. ^{[ 9 ]} تستخدم معظم صواريخ التوجيه الحديثة أنواعًا مختلفة من الملاحة النسبية للتوجيه خلال المرحلة النهائية من الطيران. ^{[ 10 ]}

تتضمن بعض الأمثلة على الصواريخ التي تستخدم التوجيه الذاتي صاروخ AIM-120 AMRAAM و R-77 ، اللذين يستخدمان التوجيه النشط؛ وصاروخ AIM-7 Sparrow و R-27R ، اللذين يستخدمان التوجيه شبه النشط؛ وصاروخ FIM-92 Stinger و 9K38 Igla اللذان يستخدمان التوجيه السلبي .

تتطلب أنظمة التوجيه هذه عادةً استخدام الرادارات ووصلة لاسلكية أو سلكية بين نقطة التحكم والصاروخ؛ أي أن مسار الصاروخ يُتحكم فيه بالمعلومات المنقولة عبر الراديو أو الشعاع أو السلك (انظر: الصاروخ الموجه سلكيًا ). تستخدم بعض الصواريخ كلاً من التوجيه بالتحكم والتوجيه الذاتي في مراحل طيران مختلفة. عادةً ما تستخدم الصواريخ التوجيه بالتحكم خلال مرحلتي الإطلاق والوسط، ثم تتحول إلى التوجيه الذاتي في المرحلة النهائية. ^{[ 11 ]}

يُعدّ التوجيه المُسبق أبسط أنواع توجيه الصواريخ. فمن خلال تحديد بُعد الهدف واتجاهه، يُحدد مسار الطيران. وقبل الإطلاق، تُبرمج هذه المعلومات في نظام توجيه الصاروخ، الذي يُوجّه الصاروخ أثناء الطيران ليتبع هذا المسار. جميع مكونات التوجيه (بما في ذلك أجهزة الاستشعار مثل مقاييس التسارع أو الجيروسكوبات ) موجودة داخل الصاروخ، ولا تُستخدم أي معلومات خارجية (مثل التعليمات اللاسلكية). ومن الأمثلة على الصواريخ التي تستخدم التوجيه المُسبق صاروخ V-2 . ^{[ 13 ] [ 8 ]}

يعتمد التوجيه بالقصور الذاتي على الجيروسكوبات ومقاييس التسارع لتقدير موقع الصاروخ وسرعته بعد مغادرته نقطة انطلاق معروفة، في عملية تُعرف باسم "الملاحة التقديرية" . ^{[ 14 ]} لم تكن الأنظمة الميكانيكية المبكرة دقيقة للغاية، وكانت تتطلب نوعًا من التعديل الخارجي لتمكينها من إصابة أهداف بحجم مدينة. تستخدم الأنظمة الحديثة جيروسكوبات ليزر حلقية صلبة الحالة ، تتميز بدقة تصل إلى أمتار قليلة على مدى يصل إلى 10,000 كيلومتر، ولم تعد تتطلب مدخلات إضافية. وقد بلغ تطوير الجيروسكوبات ذروته في نظام AIRS الموجود في صاروخ MX، مما يسمح بدقة تقل عن 100 متر على المدى العابر للقارات. تستخدم العديد من الطائرات المدنية التوجيه بالقصور الذاتي باستخدام جيروسكوب ليزر حلقي، وهو أقل دقة من الأنظمة الميكانيكية الموجودة في الصواريخ الباليستية العابرة للقارات، ولكنه يوفر وسيلة غير مكلفة لتحديد الموقع بدقة معقولة (عندما صُممت معظم الطائرات المدنية مثل بوينغ 707 و747، لم يكن نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) متاحًا تجاريًا على نطاق واسع كما هو عليه اليوم). تستطيع الأسلحة الموجهة اليوم استخدام مزيج من أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي (INS) ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ورسم خرائط التضاريس بالرادار لتحقيق مستويات عالية للغاية من الدقة، مثل تلك الموجودة في صواريخ كروز الحديثة. ^{[ 6 ]} 

يُفضّل استخدام التوجيه بالقصور الذاتي لتوجيه المركبات الأولية ومركبات إعادة الدخول للصواريخ الاستراتيجية ، لأنه لا يعتمد على إشارة خارجية ولا يمكن التشويش عليه . ^{[ 15 ]} إضافةً إلى ذلك، فإن الدقة المنخفضة نسبيًا لهذه الطريقة في التوجيه لا تُشكّل مشكلة كبيرة بالنسبة للرؤوس الحربية النووية الكبيرة.

يُعدّ نظام التوجيه بالقصور الذاتي المُتوقع (PLOS) أحد أنواع التوجيه بالقصور الذاتي المُستخدم لاستهداف الأهداف البطيئة الحركة ، حيث يُوجّه الصاروخ على مسار منحني مُحسَب مُسبقًا ليبقى على خط الرؤية بين منصة الإطلاق والهدف. ولأن صواريخ PLOS لا تعتمد على باحثات داخلية أو روابط تحكم بعد الإطلاق، فهي محصنة ضد العديد من التدابير المضادة. تُستخدم هذه الطريقة في أسلحة مضادة للدبابات مثل NLAW و FGM-172 SRAW . ^{[ 16 ]}

التوجيه الفلكي بالقصور الذاتي، أو التوجيه النجمي بالقصور الذاتي، هو دمجٌ للمعلومات الحسية بين التوجيه بالقصور الذاتي والملاحة الفلكية . يُستخدم عادةً في الصواريخ الباليستية التي تُطلق من الغواصات . على عكس الصواريخ الباليستية العابرة للقارات التي تُطلق من الصوامع ، والتي لا تتحرك نقطة إطلاقها وبالتالي يمكن استخدامها كمرجع ، تُطلق الصواريخ الباليستية التي تُطلق من الغواصات من غواصات متحركة، مما يُعقّد حسابات الملاحة اللازمة ويزيد من احتمالية الخطأ الدائري . يُستخدم التوجيه النجمي بالقصور الذاتي لتصحيح أخطاء الموقع والسرعة الصغيرة الناتجة عن عدم اليقين في ظروف الإطلاق بسبب أخطاء في نظام الملاحة بالغواصة، والأخطاء التي قد تتراكم في نظام التوجيه أثناء الطيران نتيجةً لعدم دقة معايرة الأجهزة .

سعت القوات الجوية الأمريكية إلى نظام ملاحة دقيق للحفاظ على دقة المسار وتتبع الأهداف بسرعات عالية جدًا. وقد طورت شركة نورترونيكس ، قسم تطوير الإلكترونيات التابع لشركة نورثروب ، نظام ملاحة فلكي بالقصور الذاتي (ANS) لصاروخ SM-62 سنارك ، والذي يمكنه تصحيح أخطاء الملاحة بالقصور الذاتي باستخدام الرصد الفلكي ، ونظامًا منفصلاً لصاروخ AGM-48 سكاي بولت الذي لم يكتب له النجاح ، والذي تم تعديله لاحقًا ليناسب طائرة SR-71 . ^{[ 17 ]}

يستخدم هذا النظام تحديد المواقع بالنجوم لضبط دقة نظام التوجيه بالقصور الذاتي بعد الإطلاق. ولأن دقة الصاروخ تعتمد على معرفة نظام التوجيه لموقعه بدقة في أي لحظة أثناء طيرانه، فإن كون النجوم نقطة مرجعية ثابتة لحساب هذا الموقع يجعل هذه الطريقة وسيلة فعالة للغاية لتحسين الدقة.

في نظام صواريخ ترايدنت، كان يتم تحقيق ذلك بواسطة كاميرا واحدة مُدربة على رصد نجم واحد فقط في موقعه المتوقع (يُعتقد أن الصواريخ من الغواصات السوفيتية كانت تتعقب نجمين منفصلين لتحقيق ذلك)، وإذا لم يكن محاذيًا تمامًا للموقع المطلوب، فإن ذلك يشير إلى أن النظام بالقصور الذاتي لم يكن دقيقًا في تحديد الهدف، وسيتم إجراء تصحيح. ^{[ 18 ]}

يستخدم نظام TERCOM ، اختصارًا لـ "مطابقة تضاريس الأرض"، خرائط الارتفاعات للشريط الأرضي الممتد من موقع الإطلاق إلى الهدف، ويقارنها بمعلومات من مقياس الارتفاع الراداري الموجود على متن الصاروخ. وتتيح أنظمة TERCOM الأكثر تطورًا للصاروخ الطيران في مسار معقد فوق خريطة ثلاثية الأبعاد كاملة، بدلًا من الطيران مباشرة نحو الهدف. يُعد TERCOM النظام النموذجي لتوجيه صواريخ كروز ، ولكنه يُستبدل تدريجيًا بأنظمة GPS ونظام DSMAC ، وهو نظام مُطابقة المشاهد الرقمية، الذي يستخدم كاميرا لتصوير منطقة من الأرض، ثم يُحوّل الصورة إلى بيانات رقمية، ويقارنها بمشاهد مُخزّنة في حاسوب مُدمج لتوجيه الصاروخ نحو هدفه.

يشتهر نظام DSMAC بأنه يفتقر إلى المتانة لدرجة أن تدمير المباني البارزة المحددة في الخريطة الداخلية للنظام (مثل تدميرها بواسطة صاروخ كروز سابق) يعطل نظام الملاحة الخاص به. ^{[ 6 ]}