لیزر چگونه کار می‌کند؟

"جنگ ستارگان"، "پیشتازان فضا" و "نبردهای بین کهکشانی" – فناوری لیزر نقشی محوری در فیلم های علمی تخیلی بازی می کند. شکی نیست که این فیلم ها باعث شده اند لیزر با جنگ افزارهای آینده ارتباط نزدیکی پیدا کند.

اما لیزر نقشی مهم در زندگی روزمره ما نیز دارد. از سی دی خوان ها گرفته تا مته های دندانی و برش فوق سریع فلزات تا سیستم های اندازه گیری پیشرفته همه جا از فناوری لیزر استفاده می شود. برداشتن خالکوبی ها، کاشت مو، جراحی چشم و ... همه از انواع مختلفی لیزر استفاده می کنند.

اما لیزر چیست؟ چه چیزی لیزر را از یک پرتو نور معمولی متمایز می سازد؟ لیزرها چگونه رده بندی می شوند؟

لیزر و ساختار اتم

هر مداری از یک الکترون که به دور هسته اتم خود می گردد، با سطحی از انرژی مرتبط است. وقتی به اتمی انرژی داده شود، برخی الکترونهای ان به سطح انرژی بالاتری می روند. الکترونی که به مداری با سطح انرژی بالاتر رفته تمایل دارذ به وضعیت اصلی خود باز گردد. در این صورت انرژی جذب شده را به صورت یک فوتون (ذرات تشکیل دهنده نور) آزاد می کند.

آزاد شدن فوتوه توسط اتم ها را تقریبا همیشه می توانیم ببینیم. وقتی المنت حرارتی یک دستگاه توستر سرخ می شود، این رنگ توسط اتمهای برانگیخته شده توسط حرارت ایجاد شده که فوتونهایی با طول موج قرمز ساتع می کنند. تصویری که روی صفحه نمایش تلویزیون دیده می شود در اثر نورهایی با رنگ های مختلف است که از اتمهای فسفر برانگیخته ساتع می شوند.

هرچه که تولید نور می کند – نور فلورسان، چراغ گاز، لامپ حبابی – آن را از طریق عمل الکترونهایی انجام می‌دهد که مدار خود را تغییر داده و فوتون آزاد می کنند.

لیزر ابزاری است که روش آزاد کردن فوتونها توسط اتمهای برانگیخته را کنترل می کند. لیزر مخفف عبارت "تشدید نور توسط انتشار تابش تحریک شده" (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) است.

لیزر چگونه تولید می‌شود؟

کلید اصلی تولید لیزر یک جفت آینه است که هرکدام در یک انتهای محیط تولید لیزر قرار دارند. فوتونها با طول موج و فاز بسیار ویژه، روی این دو آینه بطور متوالی بازتابش حاصل می کنند و در این فرایند الکترونهای بیشتری را برانگیخته و باعث صعود آنها به سطوح انرژی بالاتر، برگشت به موقعیت پایدار و ساتع ساختن فوتونهای بیشتر با همان طول موج و فاز می کنند.

این اثر آبشاری مداوما رخ می دهد و در فاصله کوتاهی تعداد زیادی فوتون با طول موج و فاز یکسان تولید می شود. یکی از آینه های یاد شده اندکی نفود پذیر است و به بخشی از نور امکان عبور می دهد. فوتونهای بیشمار و تقویت شده در اثر بازتابش متوالی در نقطه ای می توانند از سد این آینه عبور کرده و پرتو نور قدرتمندی ایجاد کنند که به آن لیزر می گوییم.

یکی از نمونه های متداول لیزر، ruby laser یا لیزر یاقوت است. این نوع اسباب تولید لیزر از یک مولد فلاش، یک میله از جنس یاقوت و دو آینه در دو انتها – که یکی اندکی عبور دهنده نور است) ساخته شده است. میله یاقوت محیط تولید کننده لیزر و فلاش، مولد انرژی لازم برای برانگیختن الکترونها است.

تصاویر زیر مراحل تولید لیزر در این اسباب را نشان می دهند.

 

فلاش نور قوی به داخل میله یاقوتی می تاباند. نور باعث برانگیخته شدن اتمهای یاقوت می شود.

 

برخی از این اتمها فوتون صادر می کنند.

 

برخی فوتونها در مسیری موازی محور میله یاقوتی حرکت می کنند به گونه ای که پس از برخورد به آینه ها بازتاب می یابند.

با عبور از درون بلور یاقوت، باعث برانگیخته شدن اتمهای بیشتری می شوند.

 

یک نور انباشته شده تک رنگ و تک فاز از درون آینه ناقص (با کمی نفوذپذیری) عبور می کند که همان پرتو لیزر است.

انواع لیزر

لیزرها معمولا بر حسب محیط تولید کننده اتمهای برانگیخته شناخته می شوند.

لیزر حالت جامد (solid-state)

ماده مولد لیزر در یک ماده زمینه ای جامد (ماتریکس) پراکنده شده است. این ماتریس زمینه ای از یاقوت یا نئودیمیوم ساخته شده است و می تواند نور مادون قرمز با طول موج 1064 نانومتر تولید کند.

لیزر گازی

متداو ترین محیط های لیزر گازی عبارتند از هلیوم و هلیوم – نئون. خروجی آنها یک نور قرمز مرئی است. لیزر دی اکسید کربن می تواند برای برش مواد سخت به کار رود.

لیزر اکسایمر

اینها از گازهای فعال مانند کلر و فلوئور استفاده می کنند که با گازهای خنثا مانند آرگون، کریپتون و زنون مخلوط شده اند. نور تولیدی آنها در محدوده فرابنفش است.

لیزرهای رنگی

این لیزرها از رنگهای آلی مختلط مانند rhodamine 6G در یک حلال مایع یا بصورت مخلوط معلق به عنوان محیط مولد لیزر استفاده می کنند. آنها را می توان در گستره وسیعی از طول موجها تنظیم کرد.

لیزرهای نیمه هادی

که گاهی اوقات لیزر دیودی نامیده می شوند بسیار کوچک و کم توان هستند. در چاپگرهای لیزری یا پخش سی دی از این نوع لیزر استفاده می شود.

رده بندی لیزرها

لیزرها بسته به توان تولیدی از کلاس I تا IV رده بندی می شوند. کلاس IV پرتوان ترین بوده و تابش آن روی یک نقطه خطرناک است.

منبع:

https://science.howstuffworks.com/laser.htm

جنگنده های نسل ششم

جنگنده های نسل ششم

گردآوری و تالیف: اصغر ناصری

جنگنده های نسل پنجم دارای مشخصاتی از قبیل رادارگریزی و لینک داده ها برای ارسال و دریافت سریع داده هستند. این مشخصات به جنگنده های مزبور امکان می دهد به مناطق دشمن با پوشش راداری سنگین نفوذ کرده و با دریافت داده های آگاهی موقعیتی از منابع مختلف زمینی، هوایی و ماهواره ای، از موقعیت دقیق اهداف و مخاطرات پیرامون بخوبی آگاه باشند. ابرکامپیوترهای موجود در این هواپیماها امکان می دهد نقشه دقیقی از اهداف زمینی با قدرت تفکیک بالا تهیه شده و خلبان بتواند از ارتفاع بالا اهداف زمینی متحرک را با بمب های هوشمند با دقتی بسیار بالا مورد هدف قرار دهد. توسعه جنگنده های نسل پنجم پاسخی بوده است به پیشرفت تکنولوژیکی موشک های زمین به هوا و ابداع رادارهای اسکن الکترونیکی آرایه فازی که قادرند ده ها هدف را همزمان بطور پیوسته در برد و ارتفاع زیاد مورد ردیابی قرار دهند. این پیشرفت ها فضای هوایی دشمن را برای هواپیماهای نسل چهارم مانند F-15C و F-16 بسیار خطرناک ساخته است.

ویژگی های اصلی جنگنده های نسل پنجمی را مطابق زیر می توان برشمرد:

-         شکل خاص بدنه که باعث تفرق امواج رادار و کاهش احتمال دیده شدن در رادار می شود.

-         بکار رفتن مواد جاذب امواج راداری در پوسته بدنه هواپیما که امواج رادار را بجای بازتاب، جب کرده و در خود مستهلک می کنند.

-         طراحی خاص اگزوز هواپیما برای کاهش اثرات حرارتی و احتمال ردیابی توسط حسگرهای حرارتی

-         استفاده از سیستم های کامپیوتری پیشرفته برای ترکیب داده های حاصل از رادار و تمامی حسگرهای هواپیما و بدست آوردن تصویر با کیفیت بالا از صحنه نبرد (data fusion)

-         امکان ارتباط آنلاین با هواپیماهای خودی و مبادله داده ها با استفاده از دیتا لینک های پر سرعت

-         امکان حمل سلاح در داخل بدنه برای کاهش خط اثر راداری هواپیما

-         امکان حرکت با سرعت بالای صوت بدون استفاده از پس سوز (super cruise) . این امر باعث کاهش اثر حرارتی هواپیما در سرعت های بالا و کاهش مصرف سوخت می شود.

-         استفاده از رادار با تشعشع کم برای کاهش امکان آشکارسازی فعالیت راداری هواپیما توسط دشمن

نیروی هوایی ایالات متحده تنها کشوری در جهان است که جنگنده های نسل پنجمی آماده رزم دارد. جنگنده های نسل پنجمی F-22 Raptor و F-35 Lightning II ساخت لاکهید مارتین برای ماموریت هایی مانند برتری هوایی، حمله به اهداف زمینی، شناسایی و دفاع هوایی ساخته شده اند. در سالهای اخیر، روسیه جنگنده Sukhoi Su-57 را عملیاتی کرده و چین نیز J-20 رادارگریز را وارد مراحل آزمون عملیاتی مقدماتی کرده است. کشورهای ژاپن، هند و ترکیه نیز پروژه هایی در این زمینه را دنبال می کنند. رقابت در زمینه توسعه جنگنده‌های نسل پنجم باعث شده قدرتهای بزرگ نظامی جهان به نسل جدیدی از هواپیماهای جنگی اندیشیده و در این موضوع سرمایه گذاری کنند.

        

 جنگنده های F-22 و  F-35                سوخوی Su-57

جنگنده های نسل ششم

با وجود گذشت بیست سال از طراحی F-22 Raptor، جنگنده های نسل پنجم هنوز به پلتفورم های قابل اعتمادی مانند F-15 تبدیل نشده اند. از این گذشته حمل سلاح در داخل بدنه باعث شده قابلیت حمل سلاح توسط جنگنده‌های رادارگریز محدودتر از جنگنده های قدیمی تر باشد.

به نظر می رسد روسها سرگرم مطالعه بر روی مشخصات جنگنده نسل ششم با استفاده از پلتفورم سوخوی 57 هستند. پروژه های توسعه جنگنده نسل ششم در آمریکا همچنان محرمانه باقی مانده است لیکن بنظر می رسد مشخصات اصلی این جنگنده ها بشرح زیر باشد:

-         رادارگریزی هواپیماها با حذف دم و بدنه و بال یکپارچه ارتقا یافته است.

-         هواپیما می تواند با تغییر سطوحی شکل خود را در پرواز تغییر داده و برای بهینه سازی هوشمند عملکرد خود بسته به نوع ماموریت مطابقت پیدا کند.

-         موتور هواپیما دارای جریان هوای پیرامون اتاقک احتراق است که دمای گازهای خروجی را کاهش داده و از اثرات حرارتی خروجی موتور می کاهد.

-         هواپیما قادر است مسافت های طولانی را با سرعت بالای صوت بدون استفاده از پس سوز طی کند.

-         با استفاده از مایکروالکترونیک پیشرفته و یکپارچگی تمامی حسگرها، نیاز به رادار دماغه که تشعشعات زیادی می پراکند حذف شده است.

-         هواپیما احتمالا مجهز به توپ لیزری است که می تواند به تعداد نامحدودی هدف را مورد اصابت قرار دهد.

-         هواپیما دارای امکان ارتباط با ماهواره، ایستگاه های زمینی، هواپیماهای آواکس و سایر هواپیماهای خودی و ترکیب تمامی داده های دریافتی برای دستیابی به تصاویر با کیفیت بالا از صحنه نبرد است.

-         بجای سیستم fly-by-wire از فیبر نوری برای ارتباطات داخلی هواپیما استفاده خواهد شد که علاوه بر کاهش وزن، سرعت انتقال داده ها را چندین برابر افزایش خواهد داد.

        

طرح مفهومی نورثروپ گرومن برای جنگنده نسل ششم                            طرح مفهومی بوئینگ برای جنگنده نسل ششم

در تالیف این مقاله از بخشی از منبع زیر استفاده شده است:

What the United States expects from the sixth generation fighter aircraft, Center for Air Power Studies (CAPS), 23 March 2016.

تداخل سنج لیزری چگونه کار می کند؟

تالیف: اصغر ناصری

تداخل سنج (Interferometer) بر اساس ادغام یک یا چند منبع نور و تشکیل یک الگوی تداخلی عمل می کند. الگوهای تداخلی تولید شده توسط تداخل سنج ها شامل اطلاعاتی درباره شی یا پدیده تحت مطالعه هستند. از این ابزارها برای اندازه گیری های بسیار کوچک استفاده می‌شود که به روشهای دیگر قابل انجام نیستند.

تداخل سنج ها که امروزه بطور وسیعی در صنایع و آزمایشگاههای تحقیقاتی استفاده می شوند، در اواخر قرن نوزدهم توسط آلبرت مایکلسون کشف شد. تداخل سنج مایکلسون در سال 1887 در آزمایش معروف مایکلسون-مورلی بکار رفت که برای اثبات یا رد وجود "اتر درخشان" طراحی شده بود، ماده ای که در آن زمان تصور می شد تمامی عالم را پر کرده است. تمامی تداخل سنج های امروزی از این نوع اولیه ناشی شدند که نحوه استفاده از خواص نور در اندازه گیری های بسیار کوچک را مدلل می سازد. ابداع لیزر باعث افزایش توان تداخل سنج ها و امکان اندازه گیری ابعاد بسیار کوچک گردید.

به علت کاربرد وسیع این ابزار، تداخل سنج ها در اشکال و اندازه های بسیار متنوعی موجودند. از این ابزارها برای اندازه گیری هرچیزی از کوچکترین تغییرات در سطح یک ارگانیسم میکروسکوپی تا ساختار انبساط گازها و غبار در عالم دوردست استفاده می شود. یکی از جدیدترین کاربردهای این ابزار در اندازه گیری امواج گرانشی است. با وجود این تنوع در کاربرد، همگی تداخل سنج ها از یک اصل ساده استفاده می کنند و آن برهم نهی پرتوهای نور برای ایجاد یک الگوی تداخلی است.

تداخل سنج مایکلسون از یک پرتوشکاف (beamsplitter) (یک نیم آینه که نیمی از نور را منعکس کرده و نیم دیگر را عبور می دهد) و دو آینه تشکیل شده است. وقتی نور از درون نیم آینه عبور می کند، به دو پرتو با مسیرهای متفاوت تجزیه شده و یکی به سمت آینه اول و دیگری به سمت آینه دوم می رود. پس از بازتاب از روی آینه ها این پرتوها مجددا در محل پرتوشکاف با یکدیگر ترکیب شده و سپس به آشکارساز می رسند. اختلاف مسیر دو پرتو موجب یک اختلاف فاز بین آنها می شود که یک الگوی نوارهای تداخلی ایجاد می‌کند. سپس این الگو توسط آشکارساز تحلیل می شود تا مشخصات 

موج، خواص ماده و یا جابجایی یک آینه نسبت به دیگری اندازه گیری شود (این امر به نوع تنظیم آینه ها بستگی دارد).

سیستم لیزری ML-10 و XL-80 دو تا از متداول ترین سیستم های اندازه گیری تداخلی هستند که توسط شرکت Renishaw ابداع گردیده است. دو آینه اصلی در این سیستم رترورفلکتور (منشورهایی که نور را در جهت موازی مسیر آمدن آن باز می تابانند) نامیده می‌شوند. یکی از این دو به پرتوشکاف وصل شده و آینه ثابت مرجع را می سازد. دیگری آینه متحرک بوده و به بازوی متحرک ماشین وصل می شود تا تغییر فاصله آن نسبت به آینه ثابت مرجع را اندازه گیری کند.

پرتو لیزر تولید شده در پرتوشکاف پلاریزه به دو پرتو (بازتابیده (2) و منتقل شده (3)) تجزیه می شود. این پرتوها از روی آینه ها بازتابانده شده و قبلاز رسیدن به آشکارساز در محل پرتوشکاف با هم ترکیب می شوند. استفاده از رترورفلکتورها، موازی بودن پرتوهای بازتابیده از آینه‌ ثابت مرجع و آینه متحرک تحت اندازه گیری را در هنگام رسیدن به پرتوشکاف تضمین می‌کنند. امواج نور در هنگام ترکیب با یکدیگر یا هم فاز هستند که در این صورت یک تداخل سازنده و نواری روشن خواهیم داشت (دو قله موج یا دو دره موج با هم تلاقی می کنند) و یا در فاز مخالفند که تداخل از نوع مخرب بوده و نواری تاریک بدست می‌دهد (قله یک موج یعنی بیشینه دامنه آن با دره موج دیگر یعنی کمینه دامنه آن تلاقی می کند).

پردازش اپتیکی نور در آشکارساز امکان مشاهده تداخل دو پرتو را می دهد. جابجایی بازوی متحرک ماشین که آینه متحرک به ان متصل است باعث تغییر نسبی فاز دو پرتو می شود. این چرخه تداخل های سازنده و مخرب باعث تغییرات چرخه ای در شدت پرتو نور ترکیبی می‌شود. یک چرخه تغییر در شذت نور از روشن به تاریک هر زمان روی می دهد که بازو و آینه‌ی متحرک 316.5 nm یعنی نصف طول موج لیزر جابجا می‌شود. میزان جابجایی آینه متحرک با استفاده از فرمول زیر و شمارش چرخه ها امکان پذیر است:

که d میزان جابجایی برحسب میکرون، لامبدا طول موج نور لیزر (0.633 میکرون) و N تعداد نوارهای عبور شده است. با درونیابی فاز درون این چرخه‌ها می توان به تفکیک پذیری بالاتر 1 nm رسید.

شکل زیر تنظیم لیزر و آینه ها برای اندازه گیری محورهای افقی مانند X و Y در یک ماشین CNC را نشان می دهد. تنظیم محورهای عمودی مانند Z کمی دشوارتر است و مهارت بیشتری می طلبد.

نویسنده مقاله اصغر ناصری در حال تنظیم تداخل سنج لیزری برای اندازه گیری محور Z یک ماشین CMM

منابع:

http://www.renishaw.com/en/interferometry-explained--7854

کالیبراسیون ماشین های CNC با استفاده از تداخل سنج لیزری

تالیف: اصغر ناصری

یکی از فعالیت های مهم در تعمیر و نگهداری ماشین ابزارهای کنترل کامپیوتری (CNC) ، بازرسی دوره ای درستی هندسی و سینماتیکی آنها می باشد. اندازه گیری انحراف های هندسی مانند مستقیمی، توازی، تختی و انحراف های حرکت محورها از موقعیت های خطی می تواند اطلاعات لازم در مورد سطح درستی کارکردی ماشین های ابزار چندمحوره را فراهم سازد. استفاده از اصل تداخل نور که توسط آلبرت مایکلسون در دهه 1880 ابداع شد روش بنیادی در کنترل هندسی ماشین های ابزار بشمار می‌رود.

تداخل سنج مایکلسون از یک منبع نور مونوکروم (با طول موج واحد)، یک مجموعه آینه ثابت و یک مجموعه آینه متحرک تشکیل شده است. منبع نور بر روی یک نیم آینه مایل (آینه ای که نیمی از نور را منعکس و نیم دیگر را عبور می دهد) با زاویه 90 درجه منعکس شده و به آینه ای با فاصله ثابت از آن برخورد کرده و بر می‌گردد. نیم دیگر نور نیز به یک آینه متحرک برخورد می کند که به ابزارگیر متحرک ماشین بسته شده است. بازتاب دو پرتو نور باهم ترکیب شده و یک الگوی تداخلی شامل نوارهای تاریک و روشن را می سازد که فاصله میان نوارهای متوالی ضریبی از طول موج نور است. بدین ترتیب با معلوم بودن طول موج نور و تعداد نوارها ی تاریک وروشن می توان موقعیت دقیق آینه متحرک نسبت به منبع نور تک موج را دریافت.

 

اصل تداخل سنجی نوری

یکی از تداخل سنج های تجاری معروف، ML10 ساخت شرکت Renishaw است که از یک منبع تولید لیزر تک موج، مجموعه هایی از آینه و یک ثبات دمای EC10 برای جبران دمایی تشکیل شده است. در عمل، آینه ثابت در جلوی منبع لیزر تک موج قرار گرفته و آینه متحرک نیز به ابزارگیر متحرک ماشین بسته می‌شود. پس از تنظیم همراستایی پرتو لیزر ارسالی از منبع نور با آینه های متحرک و ثابت (که به روش خاصی انجام می شود)، محور ابزارگیر با دستورات کنترلی یا دستی در موقعیت های معین قرار گرفته و موقعیت اندازه گیری شده توسط تداخل سنج با موقعیت نشان داده شده توسط ماشین مقایسه شده و از این طریق خطای حرکت خطی محورها اندازه گیری می شود.

تداخل سنج لیزری ML10

شیوه نصب و چیدمان تداخل سنج لیزری ML10 برای کالیبراسیون موقعیت های حرکت خطی  یکی از محورهای ماشین

سپس خطاهای ثبت شده را می توان در فایل جبران خطا (Error Map) کنترلر ماشین وارد کرده و خطاهای حرکتی ماشین را به حداقل ممکن کاهش داد.

مدیر وبلاگ دنیای علم و تکنولوژی (اصغر ناصری) در حال وارد کردن خطاها در کنترلر ماشین  CNC

برای اطلاعات بیشتر فایل زیر را مطالعه فرمایید:

Laser Interferometry – Measurement and Calibration Method for Machine Tools

مروری بر فناوری بمب های هدایت شونده

ترجمه و تالیف: اصغر ناصری

بدون شک یکی از موثرترین عواملی که شیوه جنگیدن را در سالهای اخیر تغییر داده، توسعه بمب های هدایت شونده بوده است. در جنگ جهانی دوم و جنگهای بزرگ پس از آن مانند جنگ کره و ویتنام، بمب های رها شده از بمب افکن ها از نوع هدایت ناشونده (dumb) یا سقوط آزادی بوده اند. تنها ابزار نشانه روی این بوده که هواپیما در جهت مناسب و سرعت پرواز محاسبه شده بمبهای خود را رها کند تا پس از طی مسیری سهمی شکل این بمب ها در مکانی نزدیک هدف بر روی آن فرود آیند. برای از بین بردن یک هدف مانند یک انبار مهمات اغلب لازم بود که صدها بمب بر روی آن فرود آید تا اصابت تعداد محدودی از آنها به هدف تضمین شود.

بمباران قلمرو رایش سوم توسط بمب افکن های بی 17

بهره گیری از سیستمهای هدایتی از لیزرها گرفته تا GPS منجر به تولد نوع جدیدی از مهمات به نام عمومی مهمات هوشمند (smart ammunition) یا هدایت شونده دقیق (precision-guided ammunition) شده است. در بدترین شرایط یک بمب هدایت شونده به فاصله 3 متری هدف اصابت می کند در حالی که اگر تمامی عوامل درست کار کنند، این بمب ها قابلیت نقطه زنی را دارند. بدین ترتیب خسارات جانبی این بمبها نیز کاهش می یابد.

در این نوشتار کوتاه مروری خواهیم داشت بر فناوری های مورد استفاده در هدایت بمبهای دقیق

مروری بر فناوری بمب های هوشمند

یک بمب هوشمند در اصل یک بمب معمولی است که چند تغییر عمده در آن داده شده است. علاوه بر فیوز معمولی و ماده منفجره دارای بخش های زیر می باشد:

- یک سیستم حسگر الکترونیکی

- یک سیستم کنترل داخلی (کامپیوتر داخلی)

- مجموعه ای از پره های پرواز قابل تنظیم

- یک باتری

وقتی هواپیما یک بمب هوشمند را فرو می افکند، آن بمب در حقیقت به یک گلایدر سنگین وزن تبدیل می شود. برخلاف موشک این بمب دارای هیچ سیستم پیش ران نیست، بلکه تنها به اتکای سرعت اولیه پرتاب به پیش می رود. پره ها (فینها)ی بمب تولید نیروی بالابر کرده و مسیر پرواز آنرا تثبیت می کنند.

سیستم کنترل و بالک های قابل تنظیم به بمب قابلیت پیشروی بسوی هدف و سریدن در هوا را می دهند. وقتی بمب در پرواز است، سیستم حسگر و سیستم کنترل هدف مشخص شده بر روی زمین را ردیابی می کنند. سیستم حسگر موقعیت نسبی هدف را به سیستم کنترل می خوراند و سیستم کنترل این اطلاعات را پردازش کرده و تعیین می کند بمب به چه سمتی باید بگردد تا بسوی هدف پیش رود.

بمب هوشمند مجهز به حسگر نوری

برای چرخاندن بمب بسوی هدف، سیستم کنترل یک پیام به عملگرها می فرستد که تنظیم بالک ها را به عهده دارند.این بالک ها درست مانند قطعات متحرک بال هواپیما عمل می کنند. با گرداندن بالک ها به جهتی خاص، سیستم کنترل نیروی پسا در آن طرف بمب را افزایش می دهد. در نتیجه بمب به آن جهت می گردد.

این فرایند تنظیم ادامه می یابد تا بمب هوشمند به هدف برسد و سیستم فیوز ماده منفجره را فعال کند. بمب های هوشمند اغلب دارای فیوز مجاورتی هستند که در نزدیکی هدف ماده منفجره را فعال می کند.

تفاوت اصلی بین بمب های هوشمند در سیستم حسگر آنهاست که هدف را آشکارسازی می کند.

بمب های هوشمند دیروز

بمب های هوشمند تا گذشته ای نزدیک از نوع هدایت تلویزیونی / مادون قرمز یا هدایت لیزری بودند. هر دو نوع بمب از حسگرهای بصری برای تعیین موقعیت اهداف زمینی استفاده می کنند.

یک بمب هدایت شونده تلویزیونی / مادون قرمز دارای یک دوربین معمولی تلویزیونی یا مادون قرمز (برای دید در شب) است که در دماغه موشک تعبیه شده است. در مود عملیات از دور، کنترل کننده اطلاعات را از طریق سیگنالهای رادیویی به یک اپراتور انسانی ارسال می کند که عملا داخل بمب افکن قرار دارد. اپراتور راه دور فرمانها را به سیستم کنترل برای هداست بمب ارسال می کند. در این حالت بمب مانند یک هواپیمای کنترل از راه دور عمل می کند. در این حالت اپراتور می تواند پس از پرتاب بمب و وقتی بمب به نزدیکی زمین رسید از طریق دوربین آن هدف خود را انتخاب کند.

در حالت خودکار، خلبان هدف را تعیین موقعیت کرده و بمب را روی آن قفل می کند. سیستم کنترل طوری بمب را هدایت می کند که تصویر هدف هوماره در مرکز نمایشگر ویدیویی باقی بماند. در این حالت بمب بطور خودکار بسوی مرکز نمایشگر پیش می رود.

بمب های هدایت لیزری کمی متفاوت از نوع قبلی عمل می کنند. بجای جسگر دوربینی، بمب یک جستجوگر لیزری دارد که آرایه ای از دیودهای نوری است. دیودهای نوری به فرکانس معینی از نور لیزر حساس هستند. برای اینکه بمب هدف خود را ببیند، باید هدف مورد نظر توسط یک پرتو لیزر با شدت بالا رنگ شود. پرتو لیزر از روی هدف منعکس شده و جستجوگر لیزری نوک بمب آنرا می گیرد.

بمب هدایت لیزری GBU-10

در اینجا یک تیم عملیات زمینی برای مشخص کردن هدف از پرتو لیزر استفاده می کند

مشخص کننده لیزری هدف دارای الگوی پالس مخصوص به خود است. بمب در حال پرواز تنها به دنبال این الگوی پالسی می‌گردد و به گونه ای پیش می رود که پرتو لیزر منعکس شده به مرکز آرایه دیودهای نوری برخورد کند.

هر دو این سیستم ها بسیار موثر هستند اما یک نقص بزرگ دارند: باید بمب همواره هدف را ببیند. بنابراین هوای ابری و هرچه که مانع دیدن هدف شود باعث انحراف بمب از مسیر درست می شود.

بمب های JDAM

بمب های JDAM از یک کیت تفزودنی برای تبدیل بمب معمولی به بمب هدایت شونده استفاده می کنند. این کیت دارای یک گیرنده GPS و یک سیستم هدایت اینرسی INS است که با استفاده از داده های دریافتی از ماهواره موقعیت خود نسبت به هدف را در هر لحظه محاسبه کرده و بسوی هدف پیش می رود. علیرغم اینکه این بمبها ارزانتر از نوع هدایت لیزری هستند، نیازی به دیدن هدف در هر لحظه ندارند.

منبع:

http://science.howstuffworks.com/smart-bomb.htm/printable