Rudal Berpanduan Laser
Latar Belakang
Rudal berbeda dari roket berdasarkan sistem panduan yang mengarahkan mereka menuju target yang telah dipilih sebelumnya. Unguided, atau penerbangan bebas, roket terbukti menjadi senjata yang berguna namun seringkali tidak akurat ketika ditembakkan dari pesawat selama Perang Dunia II. Ketidakakuratan ini, yang sering mengakibatkan kebutuhan untuk menembakkan banyak roket untuk mencapai satu sasaran, menyebabkan pencarian cara untuk mengarahkan roket ke sasarannya. Ledakan bersamaan dari teknologi gelombang radio (seperti radar dan perangkat deteksi radio) memberikan solusi pertama untuk masalah ini. Beberapa negara yang bertikai, termasuk Amerika Serikat, Jerman dan Inggris Raya, menggabungkan teknologi roket yang ada dengan sistem pemandu berbasis radio atau radar baru untuk menciptakan peluru kendali pertama di dunia. Meskipun rudal ini tidak dikerahkan dalam jumlah yang cukup besar untuk secara radikal mengalihkan jalannya Perang Dunia II, keberhasilan yang dicatat dengan mereka menunjukkan teknik yang akan mengubah arah perang di masa depan. Maka muncullah era peperangan teknologi tinggi, sebuah era yang akan dengan cepat menunjukkan masalah-masalahnya serta janjinya.
Masalah berpusat pada tidak dapat diandalkannya teknologi gelombang radio baru. Rudal-rudal itu tidak mampu mencapai target yang lebih kecil dari pabrik, jembatan, atau kapal perang. Sirkuit sering terbukti berubah-ubah dan tidak akan berfungsi sama sekali dalam kondisi cuaca buruk. Kelemahan lain muncul sebagai teknologi jamming berkembang dalam menanggapi keberhasilan radar. Stasiun pengacau musuh merasa semakin mudah untuk mencegat transmisi radio atau radar dari meluncurkan pesawat, sehingga memungkinkan stasiun ini untuk mengirim sinyal yang bertentangan pada frekuensi yang sama, mengganggu atau "membingungkan" rudal. Aplikasi medan perang untuk peluru kendali, terutama yang membayangkan serangan pada target yang lebih kecil, memerlukan metode panduan yang lebih andal yang tidak terlalu rentan terhadap gangguan. Untungnya, metode ini menjadi tersedia sebagai hasil dari upaya penelitian independen tentang efek amplifikasi cahaya.
Dr. Theodore Maiman membuat laser pertama (Penguatan Cahaya dengan Emisi Radiasi Terstimulasi) di Hughes Research Laboratories pada tahun 1960. Militer menyadari potensi aplikasi laser segera setelah sinar pertama mereka menembus udara. Proyektil yang dipandu laser mengalami pembaptisan api dalam serangkaian serangan udara yang menyoroti upaya Amerika dalam Perang Vietnam. Keakuratan senjata-senjata ini membuat mereka mendapat julukan terkenal sebagai "senjata pintar". Tetapi bahkan persenjataan canggih generasi baru ini tidak dapat membawa kemenangan bagi pasukan AS dalam perang yang pahit dan mahal ini. Namun, kombinasi pengalaman yang diperoleh di Vietnam, penyempurnaan dalam teknologi laser, dan kemajuan serupa dalam elektronik dan komputer, menghasilkan peluru kendali laser yang lebih canggih dan mematikan. Mereka akhirnya digunakan secara luas dalam Operasi Badai Gurun, di mana akurasi dan keandalannya memainkan peran penting dalam kekalahan menentukan pasukan militer Irak. Dengan demikian, peluru kendali laser telah memantapkan dirinya sebagai komponen kunci dalam teknologi militer berteknologi tinggi saat ini.
Bahan Baku
Sebuah peluru kendali laser terdiri dari empat komponen penting, yang masing-masing berisi bahan baku yang berbeda. Empat komponen ini Badan rudal die-cast menjadi dua bagian:logam cair (baik aluminium atau baja) dituangkan ke dalam logam mati dan didinginkan untuk membentuk bentuk yang tepat. Kedua bagian tersebut kemudian dilas menjadi satu.
Komponen laser utama—sensor pendeteksi foto dan filter optik—dirakit dalam serangkaian operasi yang terpisah dari konstruksi rudal lainnya. Sirkuit yang mendukung sistem laser kemudian disolder ke papan pra-cetak. Papan sirkuit untuk rangkaian elektronik juga dirakit secara independen dari sisa rudal. Jika diminta oleh desain, microchip ditambahkan ke papan saat ini. adalah badan misil, sistem panduan (juga disebut rangkaian laser dan elektronik), propelan , dan hulu ledak . Badan rudal terbuat dari paduan baja atau paduan aluminium berkekuatan tinggi yang sering dilapisi dengan kromium di sepanjang rongga badan untuk melindungi dari tekanan dan panas berlebihan yang menyertai peluncuran rudal. Sistem panduan berisi berbagai jenis materi—beberapa dasar, lainnya berteknologi tinggi—yang dirancang untuk memberikan kemampuan panduan yang maksimal. Bahan-bahan ini termasuk sensor pendeteksi foto dan filter optik, yang dengannya rudal dapat menginterpretasikan panjang gelombang laser yang dikirim dari pesawat induk. Bagian terpenting dari sensor pendeteksi foto adalah kubah penginderaannya, yang dapat terbuat dari kaca, kuarsa, dan/atau silikon. Rangkaian elektronik rudal dapat berisi semikonduktor galium-arsenida, tetapi beberapa rangkaian masih bergantung secara eksklusif pada kabel tembaga atau perak. Rudal berpemandu menggunakan propelan padat berbasis nitrogen sebagai sumber bahan bakarnya. Aditif tertentu (seperti grafit atau nitrogliserin) dapat dimasukkan untuk mengubah kinerja propelan. Hulu ledak rudal dapat mengandung campuran berbasis nitrogen yang sangat eksplosif, bahan peledak udara-bahan bakar (FAE), atau senyawa fosfor. Hulu ledak biasanya terbungkus baja, tetapi paduan aluminium kadang-kadang digunakan sebagai pengganti.
Desain
Dua tipe dasar peluru kendali laser ada di medan perang modern. Jenis pertama "membaca" sinar laser yang dipancarkan dari pesawat/helikopter peluncur. Rangkaian elektronik rudal mengeluarkan perintah ke sirip (disebut permukaan kontrol) di tubuhnya dalam upaya untuk tetap pada jalurnya dengan sinar laser. Rudal jenis ini disebut beam rider karena cenderung mengarahkan sinar laser ke sasarannya.
Rudal jenis kedua menggunakan sensor on-board untuk mengambil sinar laser yang dipantulkan dari target. Pilot pesawat/helikopter memilih target, mengenai target dengan tembakan sinar laser dari penanda target, dan kemudian meluncurkan rudal. Sensor rudal mengukur kesalahan antara jalur penerbangannya dan jalur cahaya yang dipantulkan. Pesan koreksi kemudian diteruskan ke permukaan kontrol rudal melalui rangkaian elektronik, mengarahkan rudal ke sasarannya.
Terlepas dari jenisnya, perancang rudal harus menjalankan simulasi komputer sebagai langkah pertama dari proses desain. Simulasi ini membantu perancang dalam memilih jenis laser yang tepat, panjang badan, konfigurasi nosel, ukuran rongga, jenis hulu ledak, massa propelan, dan permukaan kontrol. Perancang kemudian menyusun paket yang berisi semua perhitungan teknik yang relevan, termasuk yang dihasilkan oleh simulasi komputer. Rangkaian elektronik kemudian dirancang berdasarkan kemampuan laser dan permukaan kontrol. Gambar dan skema semua komponen sekarang dapat diselesaikan; Teknologi CAD/CAM (Computer-Aided Design/Manufacture) telah terbukti membantu tugas ini. Sistem elektronik kemudian dirancang berdasarkan kemampuan laser pesawat dan permukaan kendali rudal. Langkah berikut terdiri dari menghasilkan gambar skema yang diperlukan untuk sistem elektronik yang dipilih. Studi lain yang dibantu komputer dari sistem peluru kendali total merupakan langkah terakhir dari proses desain.
Manufaktur
Proses
Membangun tubuh dan memasang sirip
- 1 Bodi baja atau aluminium die cast menjadi dua. Die casting melibatkan penuangan logam cair ke dalam cetakan baja dengan bentuk yang diinginkan dan membiarkan logam mengeras. Saat mendingin, logam mengambil bentuk yang sama dengan dadu. Pada saat ini, lapisan kromium opsional dapat diterapkan pada permukaan interior bagian yang sesuai dengan rongga rudal yang telah selesai. Bagian-bagiannya kemudian dilas bersama-sama, dan nozel ditambahkan di ujung ekor bodi setelah dilas.
- 2 Sirip yang dapat dipindahkan sekarang ditambahkan pada titik yang telah ditentukan di sepanjang badan misil. Sirip dapat dilekatkan pada sambungan mekanis yang kemudian dilas ke bagian luar bodi, atau dapat dimasukkan ke dalam ceruk yang sengaja digiling ke dalam bodi.
Casting propelan
- 3 Propelan harus diterapkan dengan hati-hati ke rongga rudal untuk memastikan lapisan yang seragam, karena setiap penyimpangan akan menghasilkan laju pembakaran yang tidak dapat diandalkan, yang pada gilirannya mengurangi kinerja rudal. Cara terbaik untuk mencapai lapisan yang seragam adalah dengan menerapkan propelan dengan menggunakan gaya sentrifugal. Aplikasi ini, disebut casting, dilakukan di sentrifugal industri yang terlindung dengan baik dan terletak di lokasi yang terisolasi sebagai tindakan pencegahan terhadap kebakaran atau ledakan.
Merakit sistem panduan
- 4 Komponen laser utama—sensor pendeteksi foto dan filter optik—dirakit dalam serangkaian operasi yang terpisah dari konstruksi rudal lainnya. Sirkuit yang mendukung sistem laser kemudian disolder ke papan pracetak; perhatian ekstra diberikan pada bahan optik saat ini untuk melindunginya dari panas yang berlebihan, karena hal ini dapat mengubah panjang gelombang cahaya yang dapat dideteksi oleh rudal. Subsistem laser yang dirakit sekarang disisihkan menunggu perakitan akhir. Papan sirkuit untuk rangkaian elektronik juga dirakit secara independen dari sisa rudal. Jika diminta oleh desain, microchip ditambahkan ke papan saat ini.
- 5 Sistem panduan (komponen laser plus rangkaian elektronik) sekarang dapat diintegrasikan dengan menghubungkan papan sirkuit yang diperlukan dan memasukkan seluruh rakitan ke dalam badan rudal melalui panel akses. Permukaan kontrol rudal kemudian dihubungkan dengan sistem panduan oleh serangkaian kabel relai, yang juga dimasukkan ke badan rudal melalui panel akses. Sensor pendeteksi foto dan wadahnya, bagaimanapun, ditambahkan pada titik ini hanya untuk misil penunggang sinar, dalam hal ini rumahan dibaut dengan hati-hati ke diameter luar rudal di dekat bagian belakangnya, menghadap ke belakang untuk menafsirkan sinyal laser dari induknya. pesawat terbang.
Perakitan akhir
- 6 Penyisipan hulu ledak merupakan tahap perakitan akhir peluru kendali Peluru kendali laser saat ini bekerja dengan salah satu dari dua cara. Tipe pertama, "beam rider", membaca sinar laser yang dipancarkan dari pesawat peluncur dan mengarahkan sinar ke target. Tipe kedua menggunakan sensor on-board untuk mengambil sinar laser yang dikirim oleh pesawat dan dipantulkan dari target. Sensor mengukur kesalahan antara jalur penerbangan rudal dan jalur cahaya yang dipantulkan, dan rangkaian elektronik mengubah permukaan kontrol seperlunya untuk memandu rudal menuju target. Konstruksi harus sangat berhati-hati selama proses ini, karena kesalahan dapat terjadi menyebabkan kecelakaan bencana. Teknik pengencangan sederhana seperti baut atau paku keling berfungsi untuk memasang hulu ledak tanpa membahayakan keselamatan. Untuk sistem panduan yang mengandalkan sinar laser yang dipantulkan, sensor pendeteksi foto (di dalam wadahnya) dibaut ke tempatnya di ujung hulu ledak Setelah menyelesaikan fase akhir perakitan ini, pabrikan telah berhasil membangun bagian yang paling rumit, canggih, dan berpotensi berbahaya perangkat keras yang digunakan saat ini.
Kontrol Kualitas
Setiap komponen penting menjalani tes kontrol kualitas yang ketat sebelum perakitan. Pertama, propelan harus lulus tes di mana pemeriksa menyalakan sampel propelan dalam kondisi simulasi penerbangan rudal. Tes selanjutnya adalah latihan terowongan angin yang melibatkan model badan rudal. Tes ini mengevaluasi aliran udara di sekitar rudal selama penerbangannya. Selain itu, beberapa rudal yang disisihkan untuk tujuan pengujian ditembakkan untuk menguji karakteristik penerbangan. Pekerjaan lebih lanjut melibatkan menempatkan rangkaian elektronik melalui serangkaian tes untuk menentukan kecepatan dan akurasi perintah yang diteruskan ke permukaan kontrol rudal. Kemudian komponen laser diuji keandalannya, dan sinar uji ditembakkan untuk memungkinkan pemeriksa merekam kemampuan sensor pendeteksi foto untuk "membaca" panjang gelombang yang tepat. Akhirnya, sejumlah peluru kendali yang telah selesai diuji coba dari pesawat atau helikopter pada jarak yang dipenuhi dengan target latihan.
Produk Sampingan/Limbah
Propelan dan bahan peledak yang digunakan dalam hulu ledak beracun jika dimasukkan ke dalam pasokan air. Jumlah sisa dari bahan-bahan ini harus dikumpulkan dan dibawa ke tempat pembuangan yang ditentukan untuk dibakar. Setiap negara bagian mempertahankan kebijakannya sendiri terkait dengan pembuangan bahan peledak, dan peraturan Federal mengharuskan lokasi pembuangan diperiksa secara berkala. Efluen (produk sampingan cair) dari proses pelapisan krom juga bisa berbahaya. Masalah ini paling baik ditangani dengan menyimpan limbah dalam wadah anti bocor. Sebagai tindakan pencegahan keamanan tambahan, semua personel yang terlibat dalam penanganan limbah berbahaya harus diberi pakaian pelindung yang mencakup alat bantu pernapasan, sarung tangan, sepatu bot, dan pakaian terusan.
Masa Depan
Sistem peluru kendali laser masa depan akan membawa laser mini mereka sendiri di pesawat, menghilangkan kebutuhan laser penunjuk target di pesawat. Rudal-rudal ini, yang saat ini sedang dikembangkan di beberapa negara, disebut "api-dan-lupakan" karena seorang pilot dapat menembakkan salah satu rudal ini dan melupakannya, mengandalkan laser internal dan sensor pendeteksi rudal untuk memandunya menuju sasarannya. Perkembangan lebih lanjut dari tren ini akan menghasilkan rudal yang dapat memilih dan menyerang target sendiri. Begitu potensi mereka terwujud, medan perang dunia akan merasakan racun mematikan dari "rudal brilian" ini selama bertahun-tahun yang akan datang. Konsep yang bahkan lebih maju membayangkan senapan pertempuran untuk infanteri yang juga menembakkan peluru kendali laser kecil. Operasi Badai Gurun dengan jelas menunjukkan perlunya akurasi yang dipandu laser, dan, sebagai hasilnya, perusahaan militer yang didedikasikan untuk misi mereka pasti akan menemukan dan menyebarkan versi rudal yang dipandu laser yang lebih mematikan.