بوينغ YAL-1

كان مختبر الليزر المحمول جواً نموذجاً أولياً أقل قوة تم تركيبه في طائرة بوينغ NKC-135A . وقد أسقط عدة صواريخ في اختبارات أجريت في الثمانينيات. ^{[ 6 ]}

بدأ برنامج الليزر المحمول جواً من قبل القوات الجوية الأمريكية عام 1996 بمنح عقد تحديد المنتج وتقليل المخاطر لفريق ABL التابع لشركة بوينغ. ^{[ 7 ] [ 8 ]} وفي عام 2001، نُقل البرنامج إلى وكالة الدفاع الصاروخي الأمريكية (MDA) وحُوِّل إلى برنامج استحواذ. ^{[ 8 ]}

تولى فريق من المقاولين تطوير النظام. وقدمت شركة بوينغ للدفاع والفضاء والأمن الطائرة وفريق الإدارة وعمليات تكامل الأنظمة. وقامت شركة نورثروب غرومان بتوريد نظام التحكم في إطلاق النار (COIL)، بينما قامت شركة لوكهيد مارتن بتوريد برج المدفع الأمامي ونظام التحكم في إطلاق النار. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

في عام ٢٠٠١، استحوذت القوات الجوية على طائرة بوينغ ٧٤٧-٢٠٠ تابعة للخطوط الجوية الهندية ، ونُقلت بالشاحنات من مطار موهافي إلى قاعدة إدواردز الجوية بعد إزالة أجنحتها ، حيث تم دمج هيكل الطائرة في مبنى مختبر تكامل الأنظمة (SIL) بمركز بيرك لاختبار الطيران التابع لإدواردز، وذلك لإجراء فحوصات التركيب واختبار المكونات المختلفة. ^{[ ١٠ ] [ ١١ ]} بُني مختبر تكامل الأنظمة (SIL) في الأساس لاختبار نظام الليزر ذي الملف اللولبي المتحكم به (COIL) على ارتفاع تشغيلي مُحاكٍ، وخلال تلك المرحلة من البرنامج، تم تشغيل الليزر أكثر من ٥٠ مرة، محققًا فترات تشغيل ليزرية تُحاكي الاشتباكات التشغيلية الفعلية. وقد أهّلت هذه الاختبارات النظام بشكل كامل ليتم دمجه في الطائرة الفعلية. بعد اكتمال الاختبارات، تم تفكيك المختبر، وإزالة جسم طائرة ٧٤٧-٢٠٠. ^{[ ١١ ]}

صُنعت الطائرة في الأصل كطائرة شحن من طراز بوينغ 747-400F في مصنع بوينغ إيفريت، برقم تسلسلي للمصنّع 30201 ورقم خط هيكل الطائرة 1238. حلّقت الطائرة لأول مرة في 6 يناير 2000، ثم سُلّمت بعد ذلك بفترة وجيزة إلى شركة بوينغ للدفاع والفضاء والأمن في ويتشيتا، كانساس، لإجراء التعديلات الأولية عليها للاستخدام العسكري. حلّقت الطائرة مجددًا في 18 يوليو 2002. أسفرت الاختبارات الأرضية لليزر الكيميائي الأكسجين اليودي (COIL) عن إطلاقه بنجاح في عام 2004. وتمّ تخصيص طائرة YAL-1 لقوة الاختبار المشتركة لليزر المحمول جوًا التابعة لسرب اختبار الطيران 417 في قاعدة إدواردز الجوية.

إلى جانب نظام COIL، تضمن النظام أيضًا ليزرين لإضاءة الهدف بقدرة كيلوواط لتتبع الأهداف. في 15 مارس 2007، أطلق نظام YAL-1 هذا الليزر بنجاح أثناء الطيران، مصيبًا هدفه. كان الهدف طائرة اختبار من طراز NC-135E Big Crow ، تم تعديلها خصيصًا بلوحة إرشادية على هيكلها. أثبت الاختبار قدرة النظام على تتبع هدف محمول جوًا وقياس التشوه الجوي والتعويض عنه. ^{[ 9 ]}

تضمنت المرحلة التالية من برنامج الاختبار استخدام "الليزر عالي الطاقة البديل" (SHEL)، وهو بديل لنظام COIL، وقد أظهرت هذه المرحلة الانتقال من إضاءة الهدف إلى محاكاة إطلاق النار بالأسلحة. تم تركيب نظام COIL في الطائرة وكان يخضع لاختبارات أرضية بحلول يوليو 2008. ^{[ 12 ]}

في مؤتمر صحفي عُقد في 6 أبريل/نيسان 2009، أوصى وزير الدفاع روبرت غيتس بإلغاء مشروع الطائرة الثانية من طراز ABL، وقال إن البرنامج يجب أن يعود إلى مرحلة البحث والتطوير. وأضاف غيتس في معرض توصيته: "يعاني برنامج ABL من مشاكل كبيرة تتعلق بالتكلفة والتكنولوجيا، كما أن دوره التشغيلي المقترح محل شك كبير". ^{[ 13 ]}

أُجري إطلاق تجريبي قبالة سواحل كاليفورنيا في 6 يونيو 2009. ^{[ 14 ]} في ذلك الوقت، كان من المتوقع أن تكون طائرة الليزر المحمولة جواً الجديدة جاهزة للعمل بحلول عام 2013 بعد نجاح الاختبار. وفي 13 أغسطس 2009، تُوِّج أول اختبار طيران لطائرة YAL-1 بإطلاق ناجح لصاروخ SHEL على صاروخ اختبار مزود بأجهزة قياس. ^{[ 15 ]}

في 18 أغسطس 2009، نجح الليزر عالي الطاقة الموجود على متن الطائرة في إطلاق شعاعه أثناء الطيران لأول مرة. أقلعت طائرة YAL-1 من قاعدة إدواردز الجوية وأطلقت شعاع الليزر عالي الطاقة أثناء تحليقها فوق صحراء كاليفورنيا العليا. وُجّه الليزر نحو مقياس حراري موجود على متن الطائرة، والذي التقط الشعاع وقاس طاقته. ^{[ 16 ]}

في يناير 2010، استُخدم الليزر عالي الطاقة أثناء الطيران لاعتراض صاروخ تجريبي من نوع " أداة تحديد المدى البديلة للصواريخ " (MARTI) في مرحلة الإطلاق، دون تدميره. ^{[ 3 ]} وفي 11 فبراير 2010، في اختبار أُجري في مركز بوينت موجو للحرب الجوية البحرية - قسم الأسلحة، قبالة ساحل كاليفورنيا الوسطى، نجح النظام في تدمير صاروخ باليستي يعمل بالوقود السائل. وبعد أقل من ساعة من تدمير الصاروخ الأول، أعلنت وكالة الدفاع الصاروخي (MDA) أنه تم "التصدي بنجاح" لصاروخ ثانٍ يعمل بالوقود الصلب، دون تدميره، وأن جميع معايير الاختبار قد استُوفيت. كما أشارت وكالة الدفاع الصاروخي إلى أن نظام ABL قد دمّر صاروخًا مماثلاً يعمل بالوقود الصلب أثناء الطيران قبل ثمانية أيام. ^{[ 17 ]} وكان هذا الاختبار هو الأول من نوعه الذي يُدمّر فيه نظام طاقة موجهة صاروخًا باليستيًا في أي مرحلة من مراحل الطيران. أُفيد لاحقًا أن الاشتباك الأول في 11 فبراير تطلب وقتًا أقل بنسبة 50% من المتوقع لتدمير الصاروخ، أما الاشتباك الثاني على الصاروخ الذي يعمل بالوقود الصلب، والذي جرى بعد أقل من ساعة، فقد اضطر إلى التوقف قبل تدميره بسبب مشكلة "عدم محاذاة الشعاع". ^{[ 18 ] [ 19 ]}

لخص وزير الدفاع غيتس المخاوف الأساسية المتعلقة بجدوى مفهوم البرنامج:

لا أعرف أي شخص في وزارة الدفاع، سيد تياهارت، يعتقد أن هذا البرنامج يجب، أو سيُستخدم، عمليًا على الإطلاق. الحقيقة هي أنك ستحتاج إلى ليزر أقوى بنحو 20 إلى 30 مرة من الليزر الكيميائي الموجود في الطائرة حاليًا لتتمكن من الوصول إلى أي مسافة من موقع الإطلاق لإطلاق الصاروخ  ... لذا، في الوقت الحالي، سيتعين على نظام الليزر المحمول جوًا (ABL) أن يدور داخل حدود إيران ليتمكن من محاولة استخدام ليزره لإسقاط الصاروخ في مرحلة الإطلاق. وإذا أردتَ تفعيل هذا النظام، فستحتاج إلى ما بين 10 إلى 20 طائرة من طراز 747، بتكلفة مليار ونصف المليار دولار للطائرة الواحدة، و100 مليون دولار سنويًا للتشغيل. ولا أعرف أي شخص في الجيش يعتقد أن هذا مفهوم قابل للتطبيق. ^{[ 20 ]}

لم يطلب سلاح الجو تمويلًا إضافيًا لنظام الليزر المحمول جوًا لعام 2010؛ وقد صرّح رئيس أركان سلاح الجو، شوارتز، بأن النظام "لا يعكس شيئًا قابلًا للتطبيق عمليًا". ^{[ 21 ] [ 22 ]}

في ديسمبر 2011، أُفيد بإنهاء المشروع بعد 16 عامًا من التطوير وتكلفة تجاوزت 5 مليارات دولار أمريكي. ^{[ 23 ] [ 24 ]} ورغم أن الليزر منخفض الطاقة نسبيًا والمثبت على طائرة ركاب غير محمية، في شكله الحالي، قد لا يكون سلاحًا عمليًا أو قابلًا للدفاع، إلا أن منصة اختبار YAL-1 أثبتت أن أسلحة الطاقة المحمولة جوًا ذات المدى والطاقة المتزايدين يمكن أن تكون وسيلة فعالة أخرى لتدمير الصواريخ الباليستية والصواريخ شبه المدارية التي يصعب اعتراضها. في 12 فبراير 2012، قامت YAL-1 برحلتها الأخيرة وهبطت في قاعدة ديفيس-مونثان الجوية في أريزونا، حيث وُضعت في مخزن الطائرات التابع لمجموعة الصيانة والتجديد 309، إلى أن تم تفكيكها نهائيًا في سبتمبر 2014 بعد إزالة جميع أجزائها القابلة للاستخدام. ^{[ 25 ] [ 26 ]}

اعتبارًا من عام 2013، كانت الدراسات جارية لتطبيق دروس YAL-1 من خلال تركيب دفاعات ليزرية مضادة للصواريخ على مركبات جوية قتالية بدون طيار يمكنها التحليق فوق حدود الارتفاع للطائرة النفاثة المحولة. ^{[ 27 ]}

بحلول عام 2015، بدأت وكالة الدفاع الصاروخي جهودها لنشر ليزر على متن طائرة بدون طيار عالية الارتفاع. وبدلاً من طائرة نفاثة مأهولة تحمل وقودًا كيميائيًا وتحلق على ارتفاع 12 كيلومترًا (40,000 قدم) وتطلق ليزرًا بقوة ميغاواط من مدى يصل إلى عشرات الكيلومترات على صاروخ في مرحلة الإطلاق، تصور المفهوم الجديد طائرة بدون طيار تحمل ليزرًا كهربائيًا وتحلق على ارتفاع 20 كيلومترًا (65,000 قدم ) وتطلق نفس مستوى الطاقة على أهداف قد تصل إلى مئات الكيلومترات لضمان قدرتها على البقاء في مواجهة الدفاعات الجوية. وبينما كان ليزر الطائرة بدون طيار يتطلب 55 كيلوغرامًا (121 رطلاً) لتوليد كيلوواط واحد، أرادت وكالة الدفاع الصاروخي تقليل ذلك إلى 2-5 كيلوغرامات (4.4-11.0 رطلاً) لكل كيلوواط، أي ما مجموعه 2300 كيلوغرام (5000 رطل) لكل ميغاواط. على عكس نظام التزود بالوقود الآلي (ABL) الذي يتطلب من طاقمه الراحة وإعادة تزويده بالوقود الكيميائي، فإن الليزر الكهربائي لا يحتاج إلا إلى الطاقة المولدة من الوقود لإطلاقه، مما يمنح الطائرة المسيرة المزودة بنظام التزود بالوقود أثناء الطيران قدرة تحمل وتسليح شبه لا تنضب. وكان من المخطط إطلاق نموذج تجريبي منخفض الطاقة في عام 2021 أو ما يقاربه. ^{[ 28 ]} إلا أن التحديات التي واجهت الوصول إلى مستويات الطاقة المطلوبة على منصة ذات أداء كافٍ دفعت وكالة الدفاع الصاروخي (MDA) إلى عدم المضي قدمًا في هذا المفهوم. ^{[ 29 ]}        

كان قلب النظام هو ملف الليزر (COIL)، الذي يتألف من ست وحدات مترابطة، كل منها بحجم سيارة دفع رباعي . يزن كل وحدة حوالي 3000 كيلوغرام (6500  رطل). عند إطلاقه، يستهلك الليزر طاقة كافية في نبضة مدتها خمس ثوانٍ لتزويد منزل أمريكي نموذجي بالكهرباء لأكثر من ساعة. ^{[ 9 ]}

صُمم نظام ABL لمواجهة الصواريخ الباليستية التكتيكية (TBMs)، التي تتميز بمدى أقصر وسرعة طيران أقل من الصواريخ الباليستية العابرة للقارات (ICBMs ) . وقد اقترحت وكالة الدفاع الصاروخي (MDA) إمكانية استخدام نظام ABL ضد الصواريخ الباليستية العابرة للقارات خلال مرحلة الإطلاق. قد يتطلب ذلك رحلات أطول بكثير للوصول إلى الموقع المطلوب، وقد لا يكون ذلك ممكنًا دون التحليق فوق أراضي معادية. أما الصواريخ الباليستية العابرة للقارات التي تعمل بالوقود السائل، والتي تتميز بهياكل أرق، وتبقى في مرحلة الإطلاق لفترة أطول من الصواريخ الباليستية التكتيكية، فقد يكون تدميرها أسهل.

لو حقق نظام ABL أهدافه التصميمية، لكان بإمكانه تدمير الصواريخ الباليستية العابرة للقارات التي تعمل بالوقود السائل على  مسافة تصل إلى 600 كيلومتر. أما مدى تدمير الصواريخ الباليستية العابرة للقارات التي تعمل بالوقود الصلب، فكان سيقتصر على الأرجح على 300  كيلومتر، وهو مدى قصير جدًا ليكون فعالًا في العديد من السيناريوهات، وفقًا لتقرير صادر عام 2003 عن الجمعية الفيزيائية الأمريكية حول الدفاع الصاروخي الوطني . ^{[ 30 ]}

استخدم نظام ABL مستشعرات الأشعة تحت الحمراء للكشف الأولي عن الصواريخ. بعد الكشف الأولي، قامت ثلاثة ليزرات تتبع منخفضة الطاقة بحساب مسار الصاروخ وسرعته ونقطة التصويب واضطرابات الغلاف الجوي. تعمل اضطرابات الغلاف الجوي على انحراف وتشويه أشعة الليزر. تستخدم البصريات التكيفية لنظام ABL قياسات الاضطرابات لتعويض الأخطاء الجوية. يمكن إطلاق الليزر الرئيسي ، الموجود في برج على مقدمة الطائرة، لمدة تتراوح بين 3 و5 ثوانٍ، مما يؤدي إلى تفكك الصاروخ أثناء طيرانه بالقرب من منطقة الإطلاق. لم يُصمم نظام ABL لاعتراض صواريخ TBM في المرحلة النهائية أو مرحلة الهبوط. وبالتالي، كان يجب أن يكون نظام ABL على بُعد بضع مئات من الكيلومترات من نقطة إطلاق الصاروخ. كل هذا كان سيحدث في غضون 8 إلى 12 ثانية تقريبًا. ^{[ 31 ]}

لم يخترق نظام الليزر المحمول جواً (ABL) هدفه أو يُفتته، بل سخّن غلاف الصاروخ، مما أضعفه وتسبب في فشله نتيجةً للإجهاد الناتج عن الطيران بسرعات عالية. استخدم الليزر وقودًا كيميائيًا مشابهًا لوقود الصواريخ لتوليد طاقة الليزر العالية. نصّت الخطط على أن تحمل كل طائرة من طراز 747 وقودًا كافيًا لإطلاق حوالي 20 طلقة، أو ربما ما يصل إلى 40 طلقة منخفضة الطاقة ضد صواريخ TBM الهشة. ولإعادة تزويد الليزر بالوقود، كان على طائرة YAL-1 الهبوط. وكان من الممكن إعادة تزويد الطائرة نفسها بالوقود أثناء الطيران، مما كان سيمكنها من البقاء محلقة لفترات طويلة. نصّت الخطط التشغيلية الأولية على مرافقة نظام الليزر المحمول جواً بواسطة طائرات مقاتلة، وربما طائرات حرب إلكترونية . وكان من المرجح أن تحلق طائرة نظام الليزر المحمول جواً في مدارات قريبة من مواقع الإطلاق المحتملة (الواقعة في دول معادية) لفترات طويلة، في مسار على شكل الرقم ثمانية يسمح لها بالحفاظ على توجيه الليزر نحو الصواريخ. ^{[ 32 ]}

نظرياً، يُمكن استخدام الليزر المحمول جواً ضد الطائرات المقاتلة المعادية، أو صواريخ كروز، أو حتى الأقمار الصناعية في مدار أرضي منخفض (انظر: سلاح مضاد للأقمار الصناعية ). مع ذلك، صُمم نظام YAL-1 لاكتساب الأهداف بالأشعة تحت الحمراء لرصد العادم الساخن للصواريخ الباليستية التكتيكية في مرحلة الإطلاق. تتميز الأقمار الصناعية والطائرات الأخرى ببصمة حرارية أقل بكثير، مما يجعل رصدها أكثر صعوبة. إضافةً إلى صعوبة اكتساب وتتبع نوع مختلف من الأهداف، فإن الأهداف الأرضية، مثل المركبات المدرعة وربما حتى الطائرات، ليست هشة بما يكفي لتتضرر من ليزر بقوة ميغاواط.

يتناول تحليلٌ أجراه اتحاد العلماء المعنيين إمكانية استخدام الليزر المحمول جواً ضد الأقمار الصناعية في المدار الأرضي المنخفض. ^{[ 33 ]} ويتصور برنامجٌ آخر، هو برنامج الليزر التكتيكي المتقدم ، استخدام ليزر من فئة الميغاواط مُثبَّت على طائرةٍ أكثر ملاءمةً للتحليق على ارتفاعاتٍ منخفضةٍ ضد أهدافٍ أرضية. ^{[ 34 ]}