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箭在弦上:激光武器邁向高功率時代
2020-04-03 14:11:14 來源: 解放軍報
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激光武器作戰想象圖

    近年來,隨著科技進步,被稱為“未來戰爭撒手锏”的激光武器成為不少國家競相發展的重點,並取得一定成果。前不久,美國海軍已將首套“艦載激光眩目攔截器”安裝在阿利伯克級驅逐艦“杜威號”上。

    而在此前,俄羅斯研制的“佩列斯韋特”激光武器已在俄部分軍區開始戰鬥值班。俄羅斯軍事專家列昂諾夫表示,這款激光武器可用于防空和反導,尤其在打擊敵無人機領域優勢明顯。

    與此同時,以色列、英、法等國也在研發激光武器方面傾注了很大熱情。那麼,各國為何會對激光武器如此孜孜以求?高功率激光武器的時代是否已經到來?今天,就讓我們一探究竟。

    激光特有的屬性使其“武器化”成為必然

    科幻電影《星球大戰》中,不論是令人眩目的激光槍、激光劍,還是發射超強光束摧毀星球的終極武器“死星”,漫天光束紛飛的場景賺足了觀眾眼球。

    如今,大銀幕上的科幻場景已部分變為現實。而且,這一變化仍在繼續,且呈現出加速態勢。

    各國為何對研發激光武器趨之若鶩?借用武俠小説中的説法,激光武器或可比作能夠在天際間自由揮灑的高威力“六脈神劍”。

    這種威力來源于激光特有的屬性,來源于它具有成為未來理想武器的巨大潛力。

    激光,是一些物質原子中的粒子被光或電激發到一定程度後放射出來的光。這種光束相位、頻率、方向完全相同,顏色很純,能量高度集中,因此有“最快的刀”“最亮的光”“最準的尺”之稱。

    它能通過定向發射照射目標,用高能量將目標表面材料在瞬間加熱至軟化、熔化、氣化甚至電離程度,而且始終靜音。

    這種特性使“激光武器化”成為必然,且使激光武器具備了其他武器無法比擬的優點。

    一是快。激光束能以每秒30萬千米的速度射向目標。一般的攔截導彈速度為10馬赫,而激光的速度比它快8萬多倍。如果能量足夠強大集中,發現即摧毀將成為現實。而且,光束方向可靈活調節,戰術靈活性強。

    二是準。發射裝置不受後坐力影響,係統穩定。激光束沿直線攻擊目標,發散角小,幾乎不受電磁幹擾影響,若條件完備,可以做到指哪打哪。

    三是狠。激光束能量集中,若聚焦在目標關鍵部位上,能夠做到“打蛇打七寸”,造成毀滅性破壞,且沒有像核武器那樣的污染。

    四是效費比高。與其他武器係統消耗導彈、炮彈不同,激光武器消耗的是電能。只要擁有足夠電能,它就可以持續作戰。

    從殺傷力來看,它能使目標幾乎同時受到三種破壞。

    一是熱燒蝕破壞。目標在瞬間吸收巨大能量出現燒蝕、穿孔現象,這是當前激光武器毀傷或致盲目標的主要手段。

    二是輻射破壞。目標表面經激光照射後會形成等離子體,等離子體輻射紫外線或X射線,使目標內部的電子設備受損、功能癱瘓。

    三是力學破壞。激光照射目標時,等離子體高速向外噴射,反衝壓力作用于目標,引發激波疊加,由此産生的拉伸力使目標變形斷裂。該種方式,可對目標很薄的金屬殼體部位構成物理性損傷。

    而且,激光能量可以累積增加,匯聚成更強能量,對目標形成更大破壞。

    正因為如此,從激光發生器誕生的那天起,各國就在激光武器化方面展開角力,以求在這一領域佔領先機、形成優勢。

    掀起新一輪熱潮,部分激光武器從研發走向實戰

    隨著科技發展和工業能力水平整體提升,當前,各國在激光武器研發方面掀起了新一輪熱潮,體現出新的特點。

    首先,軍事大國紛紛投身其中。

    去年5月,俄羅斯總統普京在索契主持國防部與國防工業綜合體企業會議時強調,“發展激光武器項目極其重要。因為它將在今後幾十年,甚至整個21世紀相當大程度上決定俄軍的戰鬥力。”而在此之前,俄羅斯國防部機關報《紅星報》刊文稱,“佩列斯韋特”激光武器在俄部分軍區開始戰鬥值班。這標志著俄羅斯在這方面的努力已率先獲得豐厚回報。

    相比俄羅斯,美國對高能激光武器研發工作同樣非常重視。其海陸空軍均有自己的激光武器研制計劃。據英國《簡氏防務周刊》網站報道,波音公司在2020年水面海軍協會全國研討會上推銷其緊湊型激光武器係統。而在去年6月,美海軍陸戰隊透露,其接收的“利爪”緊湊型激光武器係統原型機已開始反無人機測試。由此可以管窺美國激光武器的發展狀況。

    以色列通過自主研發與合作研發並舉,取得一定成果。在2014年的新加坡航展上,他們推出了“鐵束”激光武器係統的樣機,其最大有效射程據稱可達7千米。

    歐洲導彈集團德國分公司和萊茵冶金公司多年來一直致力于研發德國的高功率激光器, 2016年,萊茵冶金公司還曾試驗性地在一艘軍艦上安裝過激光炮。

    英國國防部則在2017年將一項3000萬英鎊的國防合同交給了由歐洲導彈集團英國分公司領銜的國防廠商聯盟,用來制造“激光定向能武器性能展示設備”。

    日本在2018年度防衛預算中,也撥款用于研發陸基激光武器原型機。

    其次,低功率激光武器走向實戰化的節奏加快,高功率激光武器研發邁開步伐。

    盡管在冷戰時期就曾有國家制造高功率的激光武器,如波音公司的YAL-1機載激光武器項目和蘇聯以伊爾-76為基礎研發的A-60項目,但出于體積太大、制造成本過高、缺乏瞬間超強能源等原因,這些計劃最終都被終止。

    如今,隨著各國研發方向的調整,一些低功率激光武器進入測試階段。

    “高能激光器戰術車輛”是美陸軍重點推進的兩個項目之一。雖名為“高能”,在激光武器中卻屬低功率層級。2015年,洛克希德-馬丁公司對此項目中的“雅典娜”激光武器係統進行了試驗,用其擊穿了1.6千米外的一輛皮卡的發動機機蓋,部分燒蝕了裏面的發動機和傳動係統。2017年,在對“雅典娜”的試驗中,飛行中的“放逐者”無人機被擊中後在空中解體。該激光武器係統的功率據稱可達30千瓦。

    2017年,英國公布了一個新型防空激光武器測試視頻。數秒內,目標飛行器在空中斷為兩段。

    諸如此類的測試透露出的信息是,低功率激光武器正在加速走向實戰化。

    在高功率激光武器研發方面,囿于客觀條件的限制,有的國家已經邁開步子,有的國家還處在積累階段。

    俄羅斯的“佩列斯韋特”相關參數向來秘而不宣,從其交付的對象上來判斷,有專家認為,它有可能是功率相對較大的激光武器。若真如此,俄羅斯已經向著高功率激光武器研發邁出了堅實一步。

    對美國來説,其陸軍研發的激光武器功率都不大,陸軍曾一度計劃借力海軍較大功率激光武器項目。而美海軍已上艦的首套“艦載激光眩目攔截器”,從2018年洛克希德-馬丁公司與美軍簽訂的合同來看,其功率應該在60~150千瓦之間。這也基本上能體現出美國激光武器研發的進程。

    對于兆瓦級的激光武器,美國海軍一度希望能在2025年完成部署。要實現這一步,顯然還有很長的路要走。

    最後,激光武器的搭載呈現出全平臺化趨勢。

    美國國防部副部長邁克·格裏芬最近在一次國防記者聚會上説:“美國正在加大對激光武器和微波武器的研究力度,將會盡快裝備到地面部隊、空軍以及部署到太空之中。”由此可見,和俄羅斯一樣,美國也有意將激光武器轉化為覆蓋全軍各兵種的主要武器係統。

    事實上,這種趨向已體現在激光武器的試驗中。當前,已知的激光武器試驗搭載平臺不僅有驅逐艦、兩棲攻擊艦、裝甲車、卡車、戰鬥機、直升機、無人機,甚至還有自成體係的獨立作戰係統。

    山重水復,高功率激光武器未來可期

    激光武器的優點顯而易見,可真正要研發出具有相當威力的激光武器卻不容易。

    激光武器要高效毀傷目標,首先要滿足兩個主要條件:一是激光束能量足夠強,二是作用在目標上的時間足夠長。

    足夠強的激光束來自哪裏?一要有功能強大的激光器,用來發射能量充足的激光。二要有性能優異的光束控制和發射裝置,確保發出的激光能量高度集中。

    怎樣確保激光照射目標的時間夠長,以便積累足夠能量以毀傷目標?這就需要有高精度的瞄準跟蹤係統,再通過綜合指揮控制及通信係統的計算與調整,使激光束始終作用在運動目標的關鍵部位上。

    與此同時,高功率激光武器的高效運行,還需要強大的供能係統、散熱裝置、克服大氣效應等裝置提供支撐。

    這些裝置和係統,是研發人員不得不面對和跨越的難關。客觀地講,在高功率激光武器研發道路上,仍關山阻隔,困難重重。

    一是其供電需求要求高,但超強能量儲存設備難以快速實現小型化。供電模塊體格龐大是限制高功率激光武器在各類武器平臺使用的最主要原因,電源效率不高,發射間隔較長,也影響著其實戰化的進程。

    幸運的是,近年來新型高能電池技術不斷取得突破。此外,一些國家在核裝置小型化領域也有一定研究和應用,這也給高功率激光武器的研發使用提供了選項。

    二是緊湊型、高功率激光器技術尚待成熟。當前,能提供兆瓦級發射功率的主要是化學激光器,但這種類型的激光器體積較大,單位體積的功率值小,戰場環境適應性差。

    隨著固體激光器小型化和新一代電子激光器的發展,具有戰術應用潛力、發射功率在數萬瓦至幾十萬瓦的高能激光武器正在涌現。但是,達到兆瓦級發射功率標準的發射器仍然有待于各國的繼續探索和研發。

    三是需要更高穩定性、高精度的光束跟瞄技術。激光武器的發展不會局限于打擊低空、近距離、低速移動的目標,勢必會擴展到對有人戰機、彈道導彈等高速移動目標進行打擊方面,這就必然會對光束跟瞄技術的穩定性和精度提出更高要求。

    除此之外,激光武器存在的一些先天性缺陷也需要加以彌補,如激光光束難以在大霧、大雪、大雨和沙塵天氣發揮作用;大氣擾動、散射易引起激光能量衰減;在丘陵、多山、植被茂密的地域或高樓林立的狹窄城市環境中使用時效果大打折扣等等。

    總的來説,激光武器研發雖山重水復,但未來可期。隨著科技不斷發展,高功率激光武器研發中遇到的瓶頸問題或將被逐步一一攻克。未來的激光武器勢必會在對抗無人機“狼群攻擊”、高超聲速武器攔截、應對飽和打擊、反導反衛星等方面展現出其獨具的超強能力。(王國棟、王曉煊、高曉聰​)

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【糾錯】 責任編輯: 蔡琳琳
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