سلاح شعاع الجسيمات

الموسوعة الحرة

يستخدم سلاح حزمة الجسيمات شعاعًا عالي الطاقة من الجسيمات الذرية أو دون الذرية لإلحاق الضرر بالهدف عن طريق تعطيل بنيته الذرية و/أو الجزيئية . يُعد سلاح حزمة الجسيمات نوعًا من أسلحة الطاقة الموجهة الفضائية ، حيث يوجه طاقة مركزة نحو الهدف باستخدام جسيمات على المستوى الذري. تتمتع بعض أسلحة حزمة الجسيمات بتطبيقات عملية محتملة، مثل أنظمة الدفاع أو الكشف عن الصواريخ الباليستية . وقد عُرفت هذه الأسلحة بأسماء عديدة، منها: مدافع مسرعات الجسيمات، ومدافع الأيونات ، وحزم البروتونات ، وأشعة البرق، ومسدسات الأشعة ، وغيرها.

يستند مفهوم أسلحة حزم الجسيمات إلى مبادئ علمية راسخة وتجارب عملية. وتتمثل إحدى طرق تطويرها في تسخين الهدف إلى درجة حرارة عالية جدًا حتى يصبح غير قابل للاستخدام. ومع ذلك، وبعد عقود من البحث والتطوير ، لا تزال أسلحة حزم الجسيمات في مرحلة البحث، ويبقى أن نرى ما إذا كانت ستُستخدم كأسلحة عسكرية عملية عالية الأداء، ومتى سيتم ذلك.

تُعدّ مُسرّعات الجسيمات تقنية متطورة تُستخدم في البحث العلمي. فهي تستخدم المجالات الكهرومغناطيسية لتسريع الجسيمات المشحونة وتوجيهها على طول مسار مُحدد مسبقًا، ونظام عدسات مغناطيسية لتركيز هذه الحزم على الهدف. يُعدّ أنبوب أشعة الكاثود الموجود في العديد من أجهزة التلفاز وشاشات الحاسوب في القرن العشرين نوعًا بسيطًا جدًا من مُسرّعات الجسيمات . وتشمل النسخ الأكثر قوة السنكروترونات والسيكلوترونات المستخدمة في الأبحاث النووية. سلاح حزمة الجسيمات هو نسخة مُسلّحة من هذه التقنية. فهو يُسرّع الجسيمات المشحونة (في معظم الحالات الإلكترونات أو البوزيترونات أو البروتونات أو الذرات المتأينة ، ولكن النسخ المتقدمة جدًا قادرة على تسريع جسيمات أخرى مثل نوى الزئبق ) إلى سرعة تقارب سرعة الضوء، ثم يوجهها نحو الهدف. تُنقل الطاقة الحركية للجسيمات إلى المادة الموجودة في الهدف، مما يُحدث تسخينًا فائقًا شبه فوري وكارثيًا على السطح، وعند اختراقها إلى أعماق أكبر، يُمكن أن تُؤدي تأثيرات التأين إلى تعطيل أو تدمير الأجهزة الإلكترونية. مع ذلك، فإن العديد من مسرعات الجسيمات المستخدمة في فيزياء الطاقة النووية العالية ضخمة للغاية (يصل طولها أحيانًا إلى كيلومترات، مثل مصادم الهادرونات الكبير )، وتخضع لمتطلبات بناء وتشغيل وصيانة صارمة. وإذا ما أُريد نشر مسرع جسيمات في الفضاء، فلا بد أن يكون خفيف الوزن ومتينًا.

توليد الشعاع

تتشتت حزم الجسيمات المشحونة بشكل طبيعي بسبب التنافر المتبادل، وتنحرف بفعل المجال المغناطيسي للأرض. أما حزم الجسيمات المتعادلة، فتتميز بتركيز أفضل ولا تتأثر بانحراف المجال المغناطيسي للأرض. تُؤيَّن حزم الجسيمات المتعادلة، وتُسرَّع وهي مُؤيَّنة، ثم تُعادِل شحنتها قبل مغادرتها الجهاز. كما تُقلل الحزم المتعادلة من شحن المركبات الفضائية .

تستطيع مسرعات الجسيمات تسريع أيونات الهيدروجين سالبة الشحنة إلى سرعات تقارب سرعة الضوء . يمتلك كل أيون طاقة حركية تتراوح بين 100 و1000 ميغا إلكترون فولت . يمكن معادلة أيونات الهيدروجين سالبة الشحنة عالية الطاقة الناتجة كهربائيًا عن طريق نزع إلكترون واحد من كل أيون في خلية معادلة الشحنة. [ 1 ] ينتج عن ذلك حزمة متعادلة كهربائيًا من ذرات الهيدروجين عالية الطاقة، والتي يمكنها التحرك في خط مستقيم بسرعة تقارب سرعة الضوء لتصطدم بالهدف.

قد يحتوي الشعاع المنبعث على أكثر من 1 جيجا جول من الطاقة الحركية . كان يُعتقد أن سرعة الشعاع التي تقترب من سرعة الضوء، بالإضافة إلى الطاقة المترسبة في الهدف، كفيلة بإبطال أي دفاع واقعي. في عام 1984، اعتُبرت تحصينات الأهداف من خلال التدريع أو اختيار المواد غير عملية أو غير فعالة، [ 2 ] خاصةً إذا كان الشعاع قادرًا على الحفاظ على كامل طاقته وتركيزه بدقة على الهدف. [ 3 ] كما يمكن استخدام حزم الجسيمات المحايدة ذات الطاقة المنخفضة جدًا للكشف عن الأسلحة النووية في الفضاء بطريقة غير تدميرية. [ 4 ]

تاريخ

طوّرت مبادرة الدفاع الاستراتيجي الأمريكية نظامًا لحزمة الجسيمات المحايدة لاستخدامه كسلاح أو كاشف للأسلحة النووية في الفضاء الخارجي. [ 5 ] طُوّرت تقنية مُسرّع الحزمة المحايدة في مختبر لوس ألاموس الوطني في نيو مكسيكو . أُطلق نموذج أولي لمُسرّع خطي يعمل بتقنية الحزمة المحايدة على متن صاروخ آريس شبه المداري في يوليو 1989 كجزء من مشروع تجارب الحزمة على متن الصاروخ (BEAR). [ 6 ] وصل إلى أقصى ارتفاع يزيد عن 200 كيلومتر، وعمل بنجاح بشكل مستقل في الفضاء قبل عودته إلى الأرض سليمًا. في عام 2006، نُقل مُسرّع BEAR من لوس ألاموس إلى متحف سميثسونيان للطيران والفضاء في واشنطن العاصمة. [ 7 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بي جي أوشيا؛ تي إيه بتلر؛ وآخرون  . "مسرع الدب" (ملف PDF) . المؤتمر الثالث عشر لمسرعات الجسيمات التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، شيكاغو، إلينوي، الولايات المتحدة الأمريكية، 1989 .
  2. ↑ روبرتس، ريتشارد م (يوليو-أغسطس 1984)، "تقديم سلاح شعاع الجسيمات" ، مجلة جامعة سلاح الجو ، الولايات المتحدة الأمريكية: سلاح الجو، مؤرشف من الأصل في 17-04-2012 ، تم استرجاعه في 17-05-2006.
  3. ↑ حزمة الجسيمات المحايدة (NPB) ، اتحاد العلماء الأمريكيين، 2005.
  4. ↑ تطبيقات حزمة الجسيمات المتعادلة المنبثقة (ملف PDF) ، مختبر لوس ألاموس الوطني، 1991.
  5. ↑ بي جي أوشيا؛ تي إيه بتلر؛ إم تي لينش؛ كي إف ماكينا؛ وآخرون . "مسرع خطي في الفضاء - تجربة الحزمة على متن صاروخ" (ملف PDF) . وقائع مؤتمر المسرع الخطي 1990، مختبر لوس ألاموس الوطني . 
  6. ↑ ""سلاح شعاعي من سلسلة أفلام حرب النجوم يُجري اختباراً فضائياً ناجحاً" . صحيفة لوس أنجلوس تايمز . 18 يوليو 1989.
  7. ↑ "مسرّع حزمة الجسيمات المحايدة، تجربة الحزمة على متن صاروخ" . متحف سميثسونيان للطيران والفضاء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2021 .