نخستین کاربرد توپ‌های ضد هوایی به جنگ جهانی اول (سال‌های ۱۹۱۴ تا ۱۹۱۸ میلادی) باز می‌گردد.
عصراسلام: این سلاح از ساز و برگی که برای اهداف دیگری طراحی شده بود به وجود آمد و در این نقش جدید پذیرفته شد. هواپیماها معمولاً در سقفی پرواز می‌کردند که بتوانند نیروهای دشمن را زیر نظر بگیرند و از آن‌ها عکس برداری کنند، یا با تیررس قرار دادن نیروها، اجرای آتش کرده آنان را بمباران کنند.
گاهی هم در ارتفاع پایین‌تر به نیروهای دشمن حمله می‌کردند. وظیفه‌ی توپ ضدهوایی خنثی کردن این عملیات بود. وظیفه‌ی دیگرش این بود که هواپیماهای مهاجم را از پرواز مطلوب برای استفاده از ابزارهایش باز دارد. تا پایان جنگ جهانی دوم این وضع برقرار بود، ولی سرعت بسیار زیاد هواپیماهای جت، این توپ‌ها را در مقابل اهدافی که در ارتفاع بالا پرواز می‌کردند بی‌اثر می‌کرد.
اِشکال توپ ضدهدایی را شاید بتوان در «زمان پرواز» خلاصه کرد. وقتی که گلوله‌ی توپ ضدهوایی به سوی هواپیماهای هدف پرواز می‌کند، خودِ هدف نیز در آسمان متحرک است. برای مثال، هدفی که با سرعت نسبتاً کمی در حدود سی‌صد و بیست کیلومتر در ساعت حرکت می‌کند تقریباً در مدت سی ثانیه که زمان پرواز یک گلوله‌ی توپ سه و هفت دهم اینچی است، دو و هشت دهم کیلومتر طی خواهد کرد. وضعیت هدف در لحظه‌ای که توپ آتش می‌شود مشخص است، ولی وقتی گلوله به سمت هدف حرکت می‌کند نمی‌توان کنترلی بر آن داشت؛ بنابراین باید مفروضات مشخصی در مورد تغییر آتی موقعیت هدف در زمان پرواز گلوله‌ی پرتابی برای اصابت در نظر گرفت. مثلاً هدف کمی قبل از پرتاب یا در حین پرواز گلوله، در مسیر و ارتفاع و سرعت ثابتی باقی می‌ماند و اگر هر کدام از این عوامل تغییر کند شدت ثابتی خواهد داشت. هر قدر هواپیما بالاتر و سریع‌تر پرواز کند مدت زمان پرواز گلوله بیش‌تر می‌شود و احتمال کم‌تری وجود دارد که این مفروضات به ثبوت برسند.
دستگاهی که برای تعیین دقیق موقعیت آتی هدف ساخته شد «پیش‌گو» نام گرفت. طراحی این دستگاه بسیار پیچیده اما خودش وسیله‌ای ساده بود. پیش‌گو مسیر هدف را دنبال می‌کرد و جهت و ارتفاع آن را اندازه می‌گرفت. تغییر جهت و ارتفاع در زمانی کوتاه باعث می‌شد که مسیر و سرعت هدف محاسبه شود. این اطلاعات به همراه ارتفاع هدف که توسط مسافت یاب تعیین می‌شد تمام مشخصات هدف را در اختیار می‌گذاشت. در آغاز از مسافت یاب چشمی استفاده می‌کردند، ولی این وسیله به هنگام شب قادر به عمل نبود. بعدها دستگاه رادار جای‌گزین مسافت یاب شد. مسیر پرتاب گلوله به سرعت اولیه‌ی آن، شتاب منفی حاصل از شکل و قطر آن، به وزن و ثبات آن در پرواز، و در نهایت به شرایط جوی موجود در ارتفاعات مختلف مسیر بستگی دارد. تمام این عوامل را در ساخت پیش‌گوها در نظر گرفته بودند.
چون احتمال اصابت مستقیم بسیار کم بود، مواد منفجره‌ی گلوله توسط یک فیوز زمانی که بر اساس زمان پرواز گلوله برای رسیدن به هدف محاسبه شده بود عمل می‌کرد. شعاع مؤثر گلوله‌ی انفجاری به حدی بود که اشتباهات تخمینی را جبران می‌کرد. تنظیم کننده‌ی اتوماتیک فیوز، مفروضات خود را از پیش‌گو دریافت می‌کرد، و فیوز گلوله را درست قبل از این که خشاب اتوماتیک، آن را در محفظه‌ی توپ قرار دهد تنظیم می‌کرد. اگر همه‌ی تدابیر صحیح بود، گلوله برای اصابت به هدف آتش می‌شد که در این صورت یا اصابت می‌کرد و یا اگر فیوز در فاصله‌ی نزدیکی از هدف عمل می‌کرد آن را با انفجار از بین می‌برد.
ساخت فیوز مجاورتی تکاملی در زمینه‌ی فیوز زمانی بود و مرحله‌ی تنظیم فیوز را حذف می‌کرد. فیوز مجاورتی با استفاده از یک دستگاه رادیویی که داخل گلوله قرار دارد کار می‌کند تا وقتی به هدف نزدیک می‌شود آن را جستجو کند. قدرت علائم رادیویی زمان انفجار گلوله را تعیین می‌کند.
در خلال جنگ دوم جهانی تکامل توپ ضد هوایی با عرضه‌ی دو نوع سلاح به حد اعلی رسید: نوع اول برای دفاع در مقابل حملات کم ارتفاع و نوع دوم برای خنثی کردن یورش‌ها در ارتفاع متوسط و بالا. توپ ضدهوایی سبک از تحرک زیادی برخوردار بود و به سرعت آرایش نظامی به خود می‌گرفت، زیرا در فواصل نزدیک، شدت تغییرات زاویه‌ای هدف بسیار زیاد بود. کالیبرهای بیست و چهل میلیمتری از معمول‌ترین اندازه‌های این توپ بودند. توپ‌های بیست میلیمتری به صورت تک لول، دو لول، یا چهار لول در کنار هم مورد استفاده قرار می‌گرفتند و گلوله‌های تنظیم شده را با قدرت انفجاری زیاد و آهنگ پانصد تا هفت‌صد گلوله در دقیقه آتش می‌کردند. با استفاده از دید باز و دقیق، این توپ‌ها را با دست هدف‌گیری می‌کردند و اهدافی را که با سرعت شش‌صد و چهل کیلومتر در ساعت و در فاصله‌ی نٌه صد متری یا کمتر پرواز می‌کردند هدف قرار می‌دادند.
طرفین متخاصم از انواع مشابه این توپ‌ها که تقریباً همه توسط شرکت‌های سویسی اورلیکٌن و هیسپانو-سویتزا طراحی شده بود استفاده می‌کردند. توپ‌های چهل میلیمتری تحرک کم‌تری نسبت به توپ‌های بیست میلیمتری داشتند اما زیادیِ مواد منفجره در این گلوله اصابت به هواپیما و سقوط آن را تضمین می‌کرد. این توپ‌ها عموماً با آهنگ صد و بیست گلوله در دقیقه اهدافی را که در فاصله‌ی صد و پنجاه متری (پانصد فوتی) قرار داشتند، هدف قرار می‌دادند. برای هدف‌گیری بیش‌تر از روش ساده‌ی دید باز استفاده می‌کردند، ولی گاهی از پیش‌گوها نیز برای محاسبه‌ی دقیق موقعیت آتی هدف استفاده می‌شد.
توضیح شکل: ساختن توپ ضد هوایی هفتاد میلیمتری امریکایی به نام اسکای سویپر، آخرین مرحله‌ی توسعه‌ی توپ سنگین را قبل از جای‌گزینی آن با موشک نشان می‌دهد. این سلاح در اواخر جنگ جهانی دوم و در جنگ کره مورد استفاده قرار گرفت. این توپ به صورت اتوماتیک و توسط رادار و کامپیوتر هدف‌گیری می‌کرد. خشاب‌گذاری آن مکانیزه بود، یعنی خشاب اتوماتیک گلوله‌ها را از مخازن مهمات چپ و راست می‌گرفت. نیروی لازم را یک موتور الکتریکی که بالای لوله‌ی توپ نصب شده بود تأمین می‌کرد. لگدزنی توپ را مکانیسم بازدارنده‌ای که در انتهای لوله قرار داشت و شامل مجموعه‌ای از شیارهای انگشتی شکل در سطح داخلی آن بود کاهش می‌داد.
این مکانیسم مانع سایش گلوله می‌شد و لوله‌ی توپ را به جلو می‌راند. اگر کامپیوتر از کار می‌افتاد، توپ را باز هم می‌شد با چشم از روی صندلی هدف‌گیری کرد. اگر نیروی الکتریکی از کار می‌افتاد می‌شد با دست خشاب‌گذاری کرد و با کمک چرخ‌های گردان دستی و مکانیسم دید اضطراری که در یک سمت لوله قرار داشت هدف‌گیری کرد.
برای شدت و تواتر بالای آتش در اسکای سویپر باید مکانیسم خشاب گذاری الکتریکی موجود باشد که تشکیل شده است از اهرمی که گلوله را داخل می‌کند و یک تنظیم کننده‌ی فیوز برای اندازه گیری زمان تأخیر قبل از انفجارِ آن. مراحل به این قرار است:
۱- گلوله از سینی اهرم به داخل اهرم‌های چرخشی که به آرامی می‌گردند رانده می‌شود.
۲- اهرم‌های چرخشی گلوله را به داخل آرواره‌ی تنظیم کننده‌ی فیوز حرکت می‌دهند. وقتی گلوله کاملاً جا افتاد اهرم‌های چرخشی کاملاً متوقف می‌شوند و گلوله در مدتی که آرواره‌ها می‌چرخند و حلقه‌ی زمانی روی گلوله را برای تنظیم فیوز می‌چرخانند، کاملاً محکم نگهداری می‌شود.
۳- قفل آرواره باز می‌شود، اهرم‌های چرخشی سرعت می‌گیرند و گلوله را به داخل محفظه‌ی توپ می‌رانند. انتهای توپ بسته می‌شود و گلوله آتش می‌شود.
۴- انتهای توپ باز می‌شود و پوکه‌ی خالی خارج می‌شود.
توپ‌های سنگین ضدهوایی کالیبرهای سه، سه و هفت دهم، و چهار و نیم تا پنج و بیست و پنج صدم اینچ داشتند و اهداف را تا فاصله‌ی هجده هزار و سی‌صد متر زیر آتش قرار می‌دادند. به علت سرعت و ارتفاع زیاد هدف‌ها، ابزار کنترل آتش پیچیده بود و برای آتش کردن گلوله‌های هر چه بزرگ‌تر لازم بود که خشاب‌گذاری اتوماتیک شود. سرعت زیاد در سرِ لوله‌ی توپ باعث می‌شد که زمان پرواز کم شود، و آتش‌باری سریع که بیش‌ترین شانس اصابت را به وجود می‌آورد، باعث فرسایش زیاد لوله‌ی توپ و کوتاهی عمر آن می‌شد.
اختراع موتور جت، این قدرت را به هواپیما داد که در ارتفاعی بالاتر و سرعتی بیش‌تر پرواز کند. به این دلیل است که هم‌اکنون توپ‌های سنگین ضدهوایی منسوخ شده‌اند. شانس اصابت آن‌قدر کم است که این توپ‌ها در نیروهای مدرن از رده خارج شده‌اند و موشک‌های زمین به هوا جای آن‌ها را گرفته‌اند. این موشک‌ها قادرند به هنگام پرواز، مسیر خود را عوض کنند، به ارتفاع بالاتری بروند، و هدف را قبل از رسیدن به نقطه‌ی بمباران به طور اتوماتیک بیابند و نابود کنند.
استفاده‌ی روزافزون از شکاری بمب افکن‌های سریع در جبهه‌ها باعث ابقای توپ‌های سبک ضدهوایی با کالیبر بیست و سی میلیمتر شده است. شدت آتش‌باری این توپ‌ها زیاد است و اغلب به وسایل کنترل پیچیده‌ای مجهزند و گاهی هم به سیستم کنترل و اخطار راداری متصل می‌شوند. با این که برای ره‌گیری هواپیماهای دشمن در ارتفاع پایین، توسعه‌ی موشک‌هایی از قبیل بلاوپایپ بریتانیا (که در آن یک خدمه اجرای آتش می‌کند) مورد نظر است، ارزانی توپ‌های سبک ضدهوایی و مهمات آن‌ها شاید باعث شود که این توپ‌ها در سال‌های آینده هم‌چنان در خدمت ارتش‌ها باقی بمانند.
در پرتاب موشک بلاوپایپ برای جلوگیری از مصدوم شدن خدمه با شعله یا انفجار، سوخت در مرحله‌ی اول برای چند دهم ثانیه می‌سوزد و مرحله‌ی اصلی وقتی آغاز می‌شود که موشک در فاصله‌ی مناسبی از خدمه قرار دارد.
ترجمه: حمید وثیق زاده انصاری
