鐳射武器好處多多,但面臨的問題也不少

近期,美國空軍提出了新的機載鐳射武器發展計劃,擬在2021年前著手測試安裝在運輸機、轟炸機和戰鬥機上的高能鐳射武器系統。11月6日,美國空軍研究實驗室與洛克希德·馬丁公司簽署總額2639萬美元的合同,計劃研發一種機載高能鐳射武器,這種鐳射武器系統重量輕盈、結構緊湊,足以裝配到戰鬥機上。

鐳射武器從問世至今一直沒有停止過發展步伐。美國在鐳射武器領域一直走在前面,部分鐳射武器系統已經開始實用化。

鐳射武器具有無堅不摧、無往不勝的超強能力

1960年5月,美國休斯研究所的科學家梅曼獲得了人類第一束鐳射。鐳射問世後,很快被應用於軍事領域,早期主要是鐳射全息照相、測量距離、探測目標、制導武器、鐳射通信、鐳射告警等。

美國空軍從1967年5月立項研製鐳射制導炸彈,1972年5月10日在越南戰場上率先實戰使用鐳射制導炸彈,一舉摧毀自1967年以來組織64次空襲作戰卻一直沒能摧毀的戰略目標杜美大橋,由此催生了“靈巧炸彈”和“精確制導武器”這兩個軍事術語。在驗證鐳射制導的精準性後,人們開始探索直接利用高能量的鐳射去殺傷目標,這就是鐳射武器。

冷戰時期,美蘇都在秘密地研製專門攻擊衛星的高能鐳射武器。1991年蘇聯解體後,美國政府放棄反衛星項目,鐳射武器的研製重點從太空部署的天基鐳射武器轉向了機載反導鐳射武器。

鐳射武器是一種新概念武器,它依靠輸出高能量的鐳射束去攻擊目標,直接殺傷破壞目標或使之喪失作戰效能。其原理是利用鐳射的高亮度等特性,主要有三個特點。

第一是燒蝕效應。強鐳射束照射在目標上,部分能量被靶材吸收後轉化為熱能,使表層材料加熱、軟化、熔融、汽化直至電離,使靶材表面形成凹坑甚至穿孔。這種燒蝕作用是鐳射對目標的基本破壞形式。

第二是激波效應。激波是指氣流中的強壓縮波。超音速運動的物體會壓縮前方的氣流,形成一個壓力、溫度和密度突然升高、流速突然減慢的波面——激波。激波傳播到靶材背面,會産生強大的反射。外表面的鐳射與內表面的激波同時對靶材前後夾擊,會立即拉斷靶材,造成層裂破壞。

第三是輻射效應。靶材表面因汽化而形成電漿體雲,電漿體大量地吞噬鐳射能量,一方面對鐳射起到遮罩作用,另一方面又能夠輻射出紫外線甚至X射線,造成靶材結構及其內部電子、光電元器件損傷。

鐳射武器正是靠著這厲害的“三板斧”,幾乎可以殺傷和破壞一切類型的目標。這種無堅不摧、無往不勝的超強能力,吸引著各國軍事人員和技術人員研製開發鐳射武器。

鐳射武器的“誘”與“惑”並存

鐳射武器根據能量不同,可分為低能鐳射武器和高能鐳射武器。低能鐳射武器可以致盲或致死作戰人員,也可以干擾或破壞武器系統的光學器件、電子元器件等;高能鐳射武器可以直接摧毀武器系統。在用途上,主要分為用於致盲、防空的戰術鐳射武器和用於反衛星、反彈道導彈的戰略鐳射武器。

低能鐳射武器的技術門檻不高,如鐳射致盲武器,又稱鐳射槍,可令數公里至十余公里外的人眼睛暫時或永久失明。20世紀80年代後期,鐳射致盲武器進入演示驗證或工程研製階段。20世紀90年代初,出現用可調諧鐳射器製成的新型鐳射致盲武器,更難以防範。據報道,鐳射致盲武器已經在一些局部戰爭中得到小範圍應用,主要用於照射敵方戰機飛行員、武器操作手的眼睛或光學瞄準系統等。

當前,鐳射武器發展的熱門領域是高能鐳射武器,又稱為強鐳射武器或鐳射炮,其綜合技術難度相當大。

鐳射殺傷破壞目標的威力大、效果好,但客觀地説,鐳射武器是“誘”與“惑”並存——就是好處多多,但面臨的困惑也不少。

與傳統殺傷性武器相比,鐳射武器具有五大優勢:一是快速。用火炮、導彈攻擊運動目標時,必須由火控系統預先計算出提前量,而鐳射以每秒30萬公里的光速傳播,響應速度快,發射瞬間即可命中目標;

二是靈活。發射鐳射束幾乎沒有後坐力,易於迅速變換射擊方向,並且射擊頻率高,能在短時間內攔擊不同方向上的多個目標。在抗擊空中目標飽和攻擊的地面、海上防空作戰中,這個優勢是現有防空武器系統無法企及的;

三是準確。鐳射束髮散角很小,可以準確地聚焦在目標上,甚至直接瞄準和擊中目標的薄弱部件,把“指哪兒打哪兒”和“打哪兒指哪兒”合為一體,精確度極高;

四是作戰效費比高。一枚中程地空導彈需要數十萬美元,一枚單兵攜帶型近程防空導彈也要幾萬美元,而兆瓦級的氟化氘鐳射器發射一次只要幾千美元,二氧化碳鐳射器發射一次只要數百美元,它能以最小代價獲取最大戰果;

五是抗電磁干擾能力強。鐳射武器本身對作戰環境的污染和破壞較小,鐳射也不受電磁干擾,在複雜戰場電磁環境中仍然可以發揮作用。

當然,鐳射武器在技術上、使用上也存在一些問題。一是受環境因素影響大。鐳射武器在稠密大氣層中使用時,大氣會耗散鐳射束的能量,使之發生抖動、擴展和偏移;大霧、重霾、大雪、大雨等惡劣天氣及戰場煙塵、人造煙霧等對鐳射影響更大,鐳射武器不能全天候作戰使用。在技術上主要靠“窗口效應”,即尋找適合遠距離、低損耗傳輸的鐳射波長;

二是作用距離有限。隨著射程增大,照射在目標上的鐳射束功率密度會隨之下降,毀傷力減弱,從而使有效殺傷距離受到限制;

三是穩定跟蹤瞄準難度大。鐳射發射系統屬於精密光學系統,跟蹤瞄準的時間極短,對精度和穩定性的要求很高;

四是能量轉換效率較低。高能鐳射武器要産生1000千瓦~2000千瓦的鐳射束殺傷目標,需要大型的初級能源供應裝置,武器系統體積龐大,整個武器系統至少也要分裝在兩三輛重型卡車底盤上,導致戰場機動性、實用性差,鐳射武器系統在戰場上的生存能力還有待於實戰考驗。

同時,鐳射武器的應用也催生了對抗手段的發展。空中、地面、海上作戰的武器平臺普遍加裝了鐳射告警裝置和煙幕發射裝置,重點是對抗鐳射制導武器,對低能鐳射武器也有一定抗擊作用。

鐳射武器是對付無人機“狼群攻擊”的有效防禦武器

20世紀80年代,美國空軍利用加油機平臺改裝成功實驗型的NKC-135A低能量機載鐳射武器,在實驗中擊落過多枚飛行中的“陶”式反坦克導彈和“響尾蛇”空空導彈。在此基礎上,美國空軍發展實驗室和波音公司、諾思羅普·格魯曼公司、洛克希德·馬丁公司聯合研製了YAL-1A機載鐳射武器項目,這也是唯一的用於助推段攔截的反導武器。其利用波音747-400F飛機平臺進行改裝,加裝功率達兆瓦級的氧碘化學鐳射器,用於攔截在主動段飛行的戰術彈道導彈。

2004年,美國空軍開始進行攔截彈道導彈的試驗並取得成功,但2014年放棄了這個項目,兩架試驗樣機被送到著名的“軍機墳場”,幾十億美元投資打了水漂。主要原因在於YAL-1A沒有實戰價值,因為要在彈道導彈剛剛發射升空的助推段進行攔截,儘管反導效果最好,但鐳射攔截導彈的殺傷距離只有400公里,必須貼近敵方導彈發射基地打“近戰”。試想一下,波音747身軀如此龐大,又沒有任何空戰防禦能力,怎麼可能會做到“殺敵而不被毀於敵手”呢?

要知道,矛與盾總是對抗發展、迭代升級的,俄羅斯的C-400地空導彈武器系統對空中目標的最大攔截距離就是400公里。而值得關注的是,美國空軍在停止YAL-1A機載反導鐳射武器後,曾經計劃把相關技術成果轉移應用於大型無人機平臺上,開發新一代助推段攔截鐳射武器系統。

2014年8月,美國海軍在“龐塞”號兩棲船塢運輸艦上率先安裝了第一部鐳射武器,主要進行艦載鐳射武器作戰驗證,前兩年已經成功完成攔截無人小艇的作戰試驗。今年7月中旬,“龐塞”號在波斯灣進行了鐳射武器對抗無人機的防空作戰試驗:先釋放一架無人機,3名射手操縱鐳射武器瞄準目標,無人機機翼瞬間被燒燬而掉入大海,整個打擊過程精準高效且隱秘無聲。

這表明,鐳射武器在末端防空、防禦“低慢小”空中目標方面大有用武之地,是對付低空超低空無人機“狼群攻擊”的有效防禦武器。目前,“龐塞”號艦載鐳射武器主要用於摧毀飛機和小型船隻,美國海軍正在開發更強大的第二代鐳射武器系統,有可能用於對付更強大的目標,如攔截導彈。

2015年5月,被稱為“創新工場”的美國國防部國防高級研究計劃局宣佈,其剛剛完成一套機載鐳射武器系統的首輪測試,這套系統最終能夠實現將鐳射武器安裝在無人機和戰鬥機上。其目標是研製出150千瓦的鐳射武器系統,它要比具有類似威力的現有鐳射武器體積小且品質輕10倍,能夠安裝在戰術飛機上,對抗地面對空威脅。

美國陸軍也有鐳射武器項目。2004年,美軍在阿富汗戰場上實戰使用“宙斯”鐳射掃雷器。它安裝在悍馬車上,功率10千瓦,能摧毀近距離的未爆彈藥。

今年6月26日,美國陸軍和雷聲公司宣佈,安裝在AH-64“阿帕奇”武裝直升機上的高能鐳射武器測試取得成功,在新墨西哥州白沙導彈靶場,AH-64使用高能鐳射炮吊艙成功命中1400米外的目標。這是高能鐳射系統首次經直升機發射,在不同的高度、氣流速度以及飛行狀況下命中多種目標。

(葛立德 作者單位:國防大學軍事管理學院)