鐳射武器此前總是作為未來武器出現在科幻電影中,在實際使用時,鐳射武器由於無法達到科幻作品中那麼大的能量等級,軍事領域的鐳射應用主要集中在偵察、測繪、制導等功能。近幾年,一些國家都在加緊腳步研發鐳射武器,取得了相當大的進展。今天咱們就來聊一聊有關鐳射武器的問題。什麼是鐳射武器?要想弄明白這個問題,我們還得從鐳射說起。鐳射(Laser),最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”,1964 年,錢學森先生,把這種受激發射的光命名為鐳射並從此延續下來。
1958 年,美國科學家斯沃洛(Schawlow)和頓尼斯(Townes)在試驗室中,用氖光照射稀土晶體,發出耀眼奪目的、會聚在一起的光束,他們把這種光命名為 LASER,意思是“受激輻射的光放大”。1964 年,他們因鐳射的發現而雙雙榮獲當年的諾貝爾物理獎。鐳射的發現在科學界迅速引起轟動,被譽為二十世紀,人類排在原子能,計算機,半導體之後,第四個非常非常重大的發明,譽為最亮的光,最準的尺,最快的刀。鐳射具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性等優秀特性,近幾十年來得到快速的發展。目前鐳射已廣泛應用到我們生活中的方方面面的,小到手邊的 CD 唱片,超市裡的條碼掃描器,大到鐳射焊接、鐳射切割,用途非常廣。鐳射問世之初,一貫對高科技裝備情有獨鍾的美國軍方,就想把它搬上戰場,但是要想把鐳射變成一種武器裝備可不是想像的那麼容易。首先要解決二個問題,第一個,要求鐳射的能量足夠大。第二個難題,就是如何讓鐳射的光束克服大氣條件的制約,精確照射到目標的準確部位,也就是說跟瞄問題。1971 年,美國海軍成立了高能鐳射計劃管理辦公室,開始進行鐳射武器的研製。最初發展方向當時發展較好的是二氧化碳氣體鐳射器,但二氧化碳鐳射器的功率提升並不快,遲遲不能滿足需要。
70 年代中期,開始把發展方向轉向化學鐳射器。1978 年 3 月,化學鐳射器成功擊毀了低空飛行的“陶式”反坦克導彈,隨之轉而啟動“海石”化學鐳射器發展計劃。上世紀 80 年代初,美國里根政府提出的星球大戰計劃,為鐳射武器的研發注入了鉅額資金,美國空軍把努力方向集中在氧碘化學鐳射器(屬於氣體鐳射器)上。並以波音 704-400F 為載機進行試驗,輸出功率達到兆瓦級,目標是摧毀數百公里外處於助推段的洲際導彈。美國人克服了上百公里傳輸中的大氣層對鐳射的偏轉作用研究等關鍵課題,在 2010 年進行兩次的打靶測試,部分取得了成功。上世紀 90 年代,美國陸軍就開始與以色列聯合研製了戰術高能鐳射武器(THEL)。與美國空軍相似,美國陸軍選擇了氟化氘化學鐳射器,目標輸出功率達到 40 萬瓦,可攔截 10 公里外的飛機、火箭彈等。1996 年,該鐳射器在白沙導彈靶場擊落 2 枚飛行中的蘇制 122 毫米火箭彈。不過這種鐳射武器體積巨大,無法裝載在地面車輛上,而且以上兩種鐳射武器實際上都利用化學能為原料,每次射擊需要消耗大量的氧碘化學藥劑,即便是身軀龐大的波音 747 飛機,也只能裝載 24 次射擊的藥劑。1987 至 1988 年期間,美國海軍在白沙試驗場,進行一系列打靶試驗,成功摧毀一枚超音速反艦導彈。
至 2000 年,美國海軍已經發展了“目標1”和“目標2”兩種艦載鐳射器,分別用於對抗空中目標和反艦導彈,實際效果不明。2010 年,美國海軍水面戰研究中心與科託斯公司簽署了一份價值 1,100 萬美元的合同,用於發展固體光纖鐳射武器系統。科託斯公司提出的技術路線與之前美國海軍資助的各種研究完全不同,把發展方向定位為,整合化小功率光纖鐳射器。從技術上講,想要實現鐳射武器,首先要選擇鐳射器,鐳射器是能產生鐳射的裝置,相當於民用的電燈泡一類的光源,與民用光源相似。目前能發出鐳射的鐳射器有上千種,大體上分為固態鐳射器、液態鐳射器、氣態鐳射器、自由電子鐳射器等幾大類。美國海軍勞斯艦載激光采用的是最簡單也最便宜可靠的光纖鐳射器。1988 年,美國人施尼茲發明了雙包層摻稀土材料鉺的光纖鐳射器,並且描述其基本的工作原理,這種光纖鐳射器體積小,能量轉化效率高,最高達 70%,最大的優點幾乎是不需要冷卻系統,光纖鐳射器發明後,迅速被大量商業化。
2012 年 8 月,在加洲外海的聖尼古拉斯島上,勞斯系統首次海上打靶試驗,就成功擊落無人靶機。此後試驗中,先後 4 次擊落無人駕駛靶機,擊毀最大距離約 4 公里,通常過程是先用低能量鐳射實現穩定跟蹤,然後發射高能量鐳射,大約 2 秒鐘的時間即可實現擊落。鐳射武器的對抗目標近年來,無人飛機和無人艦船技術發展很快,如何對付這此體積很小,速度也不快,但數量相對寵大的小目標,給雄心勃勃進行瀕海作戰的美國海軍出了個難題。如果用標準防空導彈或拉姆等防空導彈來打,用價值上百萬的導彈來這打種幾千甚至幾百美元一架的無人飛機,非常不經濟。用有人操縱的密集陣來打將消耗大量的彈藥,用機槍和小型機關炮來打,有人操縱和武器在搖擺的艦船上,命中率非常低,打上幾百發也不見得能擊毀。
勞斯系統每次射擊的成本只有幾十美分(宣傳材料裡稱只有 59 美分),甚至比一發炮彈還低,還不用考慮彈藥的消耗,非常的經濟。勞斯鐳射近程防禦系統目前已進入成熟發展階段,以整套系統採購價格只有約 1,500~1,700 萬美元,要比現有密集陣系統約 3,500 萬美元的採購價格便宜得多。拉姆導彈系統儘管系統價格不算高,但單枚導彈價格已經達到了約 100 萬美元,再加上鐳射武器無需彈藥補充。龐斯號上的勞斯系統實際上沒有併入全艦電網,只是利用了臺自帶的小型發電機,就實現了供電,目前已經具備了連續滿功率照射 2 分鐘的能力,並在其後 2 小時內可充滿 80% 的電量。以目前試驗中的表現,照射一架無人飛機,只需要不到 3 秒鐘即可擊毀,勞斯系統的經濟性和可用性,是拉姆和密集陣無法比似的。鐳射武器對無人飛機等小目標,在低強度的衝突中的作用有非常大的市場,隨著高能光纖鐳射器和自由電子鐳射器的發展,未來必將逐步取代密集陣和拉姆導彈的作用。鐳射武器的特點
鐳射武器在未來是最有可能取代火炮地位的武器,其最大的有點就是快狠準,正所謂天下武功唯快不破,為力不破,鐳射武器在速度這方面可謂是快的恐怖。鐳射武器的傳播速度大概為為 3x10 的八次方米每秒鐘,大約為洲際導彈最快飛行速度的五萬倍左右,在數秒鐘之內就可以到達世界任何地區。這麼快的速度可以說是沒有的傳統武器可以比肩與防禦的,如果在未來和天基武器相組合,那對於敵人來說將是噩夢,指哪打哪沒有不可以攻擊的地方。而鐳射武器的第二個優點就是準確度,大家都知道光是直線傳播的,但由於地球外形的影響,陸地上鐳射武器並不能攻擊到位於地球背面的地方,但如果鐳射武器可以和衛星相組合,則可以實現對任何地區的精準攻擊。第三就是成本便宜,發射距離遠,國際上主要的防禦武器都是靠發射一枚導彈去撞擊或摧毀來襲的導彈,而且還有失敗率。比如在敵方洲際彈道導彈剛剛發射,尚處於大氣層內助推飛行階段時,靠傳統的反導幾乎不可能阻截,而鐳射武器由於速度快距離超遠,不存在任何攔截距離上的問題,所以鐳射武器在未來將是最佳的防禦裝備。
美國鐳射武器最新成果美國空軍一名官員 19 日說,今年將開始測試一款戰鬥機搭載鐳射武器 SHiELD(盾牌)。美國洛克希德.馬丁公司去年獲得五角大樓“自衛高能鐳射演示器”專案合同,金額 2,600 萬美元。法新社報道,今年夏天將開始測試這款鐳射武器,明年夏天將由 F-15 型戰機搭載,在空中測試。這款鐳射器功率為大約 50 千瓦,將測試毀傷無人駕駛飛機或巡航導彈的能力。但現階段仍有一些技術難關,主要是鐳射器的尺寸、重量和功率。去年國外媒體報道,洛克希德馬丁公司在一次實地測試中,使用新型鐳射武器擊毀了 1.6 公里外一輛小卡車的引擎。這種鐳射武器是根據一種類似的區域防禦系統研製而出的,那種防禦系統致力於對抗空中威脅,同樣是由洛克希德馬丁公司研製的。這輛卡車並未正常行駛,而是停在一個平臺上,並且保持引擎和動力系統處於啟動狀態。據公司發言人稱,這是有檔案記載的該類鐳射武器產生的最高能量,這也創下了新的里程碑。洛克希德馬丁公司的首席技術師 Keoki Jackson 在一份宣告中稱:“纖維光學鐳射武器正帶來定向能系統的革命性改變,這項測試也讓我們進一步接近於研製出可用於軍用飛機、直升機、船隻和卡車的輕量級固定鐳射武器系統”。這種鐳射武器的研製藉助了一項名為光束疊加的技術,本質上是將多束鐳射組合到一起。與其它系統中的鐳射武器相比,它擁有更高效和更大殺傷力的特點。中國鐳射武器最新成果去年年底有媒體披露,中國在傳聞已久的量子鐳射武器上有了重大突破,這個突破足以改變人類軍工史程序。
這款新研製的量子鐳射武器不但在效能方面全球領先,而且還在相關的領域上有著新的突破。量子鐳射武器,說得簡單一些就是依靠量子點發射鐳射的武器,由於這樣的武器需要建立在超強功率的鐳射器上,所以在研發方面就要對超強功率的固體鐳射器有著非常高的要求。現在中國已經可以製造出這樣先進的超強功率的固體鐳射器,實在讓人興奮不已。據相關資料顯示,中國新研製的量子鐳射武器由超強功率鐳射器發出的鐳射束,可以實現在 3,000 千米遠的距離上獲得每平方釐米 35K 焦耳的能量密度,殺傷能力已經超過導彈,甚至還高出一個數量級。最為可怕的是該量子鐳射武器有效殺傷距離超過 30,000 千米,如果未來裝備服役,那可是一個非常可怕的大殺器。相比之下,作為世界第一的軍事大國美國在鐳射武器上卻遲遲沒有進展,目前美國比較成熟的鐳射武器是化學鐳射武器,雖然有著不錯的威力,但是其發射鐳射器實在是太重了,50 噸的重量,以目前的狀況來看,連部署都有問題,如果實戰基本用不上。可以說,中國目前在鐳射武器的研製上已經達到世界最先進水平,並且在鐳射武器領域有著革命性的突破,相信在未來不久,人們就可以看到真正的量子鐳射武器。俄羅斯鐳射武器最新成果作為軍隊的眼睛,軍用衛星的重要性不言而喻,無論是航母、戰機,還是遊弋在深海的潛艇,它們的作戰指揮統統離不開衛星的定位、偵察與通訊功能。其中,美軍可謂是衛星應用的典範,GPS、間諜衛星等無一不是美軍所倚仗的高科技裝備。然而,成也蕭何敗蕭何,目前,俄羅斯正在積極開發針對美國衛星網路的機載反衛星武器,一旦研製成功,衛星這一美軍戰力的倍增器將成美軍七寸。加裝了鐳射武器的運輸機據俄媒訊息,俄羅斯研發的機載反衛星武器為一款鐳射武器,旨在利用鐳射速度快、能量密度高、彈道筆直的特點選毀近地軌道、地球同步軌道上的衛星。事實上,俄羅斯有著大量反衛星鐳射武器的技術儲備,早在蘇聯時期,蘇軍便把鐳射武器加裝在運輸機上進行了大量實驗,蘇聯解體後,陷入經濟困難的俄羅斯無力繼續這一實驗。20 年過去,俄羅斯的元氣早已恢復,加之近年來美國加緊了對俄羅斯的軍事圍堵,在常規力量弱於美國的現實下,俄羅斯開始探索反衛星這一非對稱作戰能力。