激光武器——从科幻到现实

操作性条件反射激光武器——从科幻到现实
作者:徐志伟
来源:《坦克装甲车辆》 2015年第7期
    徐志伟
    是“神光”?还是“死光”?
李俊渠    激光,有人说它是“神秘的光”、“神奇的光”,有人说它是“死光”。今天,激光已经不再神秘,各式各样的激光产品已经深入到人们生活和生产的方方面面,什么激光笔、激光、激光视盘机、光盘存储、光纤通信、激光全息术、激光打孔、激光切割、激光焊接、激光手术刀、准分子激光术、激光育种等。至于歌舞剧场和大剧院里五彩斑斓、神奇变幻的灯光,许多也是“激光的杰作”。在军事上,激光的应用同样很多,什么激光雷达、激光测距、激光陀螺、激光制导、激光训练模拟器等,令人目不暇接。不过,最神,秘、最激动人心的还是——激光武器。
    今天,尽管激光武器还没有大规模用于实战,但是,各式各样的激光武器,早已映在人们的脑海中,无论是星球大战、外星人入侵、超人大战,几乎无例外地使用激光武器。你来我往,“嗖嗖嗖”地一道红
光或绿光,瞬间能置人于死地或毁坏设备,像古代神话小说中的“神仙斗法”一样,令人眼花缭乱。经过几十年的历练和潜心研究,激光武器已经逐渐走向成熟。激光武器已经从科幻变成现实,即将堂而皇之地登上战争舞台。
    按照《中国军事百科全书》上的定义,激光武器为“利用激光束直接攻击目标的定向能武器”。也就是说,激光武器和粒子束武器一样,都归入定向能武器一类。
    对于激光武器,有多种分类方法。按作战用途,可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。按发射激光的能量大小,可分为高能激光武器和低能激光武器两类。按搭载平台的不同,可分为天基激光武器、陆基激光武器和舰基激光武器等。最常用的分类方法,还是按作战用途来分类。
    破坏机理——本质是“能量”
    激光,能作为武器来使用,首先是由于它能定向地发出一束强大的光束,从而达到毁坏军事装备和杀伤人员的作用。激光武器是最重要的定向能武器。一个“定向”,一个“能”,道出了激光武器的特点,而其本质则是激光本身所具有的超强的能量。设想一部聚焦手电筒照到你,最多感到晃眼,用手挡一下就没事;而激光武器的超强激光束足以穿透半米厚的坦克装甲!二者的能量级相差千百万倍!
    具体地讲,激光毁坏目标的机理有两个。一个是穿孔,一个是层裂。所谓穿孔,就是高功率密度的
激光束使靶材(或目标)表面急剧熔化,进而气化蒸发,气化物质高速向外喷射,反冲力形成冲击波,瞬间便在靶材上穿出一个洞。所谓层裂,就是靶材表面吸收了激光的能量后,原子被电离,形成等离子云。等离子云高速向外膨胀、喷射,形成强大的应力波,应力波不断反射强化,其强度超过靶材的屈服极限,致使靶材形成层裂而被破坏。此外,等离子云还能辐射紫外线或X射线,对光电元器件造成伤害。对于生物体,激光的热效应将使人眼暂时失明或永久失明,更强的激光甚至能将人员灼伤或烧死。
    激光武器的特点
    激光武器,作为高科技新概念武器,有着常规武器无可比拟的优点,表现在:
超额存款准备金利率    第一,激光束的能量高度集中。一台巨脉冲红宝石激光器发出的激光束,其亮度比太阳的亮度还要高出200亿倍!当然,说激光比太阳还亮,并不是说它的总能量赛过太阳,而只是说它的能量非常集中而已。例如,红宝石激光器发出的激光束,能穿透30毫米厚的钢板,但总能量却不足以煮熟一个鸡蛋。
    第二,快速。激光束以光速射向目标,任何常规武器都没有这样高的速度。所以,它一旦瞄准目标,即发即中,根本不需要射击提前量。
一带一路五通    第三,灵活。发射激光束时,几乎没有后坐力,因而易于迅速地变换射击方向,并且射击频率高,能在短时间内拦击多个来袭目标。
    第四,精确。可以将聚焦的狭窄激光束精确地对准某一方向,选择攻击目标中的某一目标,甚至击中特定目标的某一脆弱部位。这和大规模毁伤核武器相比,完全是两种不同的风格。
    第五,不受电磁干扰。
    当然,激光武器也不是万能武器,有优点也有缺点和弱点。激光武器的弱点是:
    第一,随着射程的增加,激光束总会有所发散,落到目标表面上的激光光斑面积增大,使靶面上的激光功率密度降低,破坏力大大减弱。因此,激光武器的有效作用距离受到限制。
    第二,在大气层中使用时,大气对激光有较强的衰减作用,可使激光束产生漂移或扩展而效能降低。特别是雨、雪、雾、雾霾等恶劣天气和战场硝烟、人造烟幕等对其影响更大。
    第三,目前,激光武器的能量转换效率较低,体积和重量都相当大,成为制约激光武器大规模用于战场的“技术瓶颈”。
    激光武器两大类
    对于激光武器的分类,一般按作战用途分为战术激光武器和战略激光武器两大类。也有人把激光致盲武器单独划分出来,共分为三类。
    先说说激光致盲武器。人的眼睛是十分娇嫩的组织器官,俗话说,眼睛里揉不得沙子,其实,不要说沙子,就连强光照射也受不了,有时候有人不小心看一眼电焊弧光,眼睛就会难受好几天。而激光的光强比电焊弧光要厉害多了,自然后果更为严重。轻者可使人眼暂时失明,重者会使视网膜剥落、眼底大出血,造成永久失明。由于激光致盲后果的严重性,1995年10月,在奥地利首都维亚纳举行的《禁止或限制使用特定常规武器公约》会议上,明文规定禁止在战场上使用激光致盲武器。但对激光眩目器和破坏光电仪器的激光武器,并未明文禁止,而二者的差别仅仅是能量级上的差别而已。激光眩目器和破坏光电仪器的激光武器,在近距离上也会对人眼造成伤害,这里面就有一个“度”的问题。如何把“激光致盲武器”控制为“激光炫目武器”,这里面也是有学问的。激光炫目武器属于软杀伤激光武器,也有人把它归入战术激光武器一类。
    战术激光武器  是用于战术目的的激光武器。其特点是激光能量较低(和战略激光武器相比),杀伤破坏距离一般只有几千米,最多可达20千米,用于像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁敌人坦克、飞机等作战兵器。这类武器的主要代表为激光和激光炮。1978年3月,世界上第一支激光在美国问世。激光的样式和普通步没有太大区别,主要由激光器、激励器、击发器和托四大部分组成,它能在十几米的距离内烧毁衣服,烧穿皮肉,甚至无声无响地使人毙命。它也可以使瞄准镜、
夜视仪、测距仪、潜望镜等光电仪器中的电路饱和过载、光学镜片龟裂发乌而失效,由于光电仪器大都有聚焦、放大作用,更使激光束的破坏效果成倍增加。1982年的英阿马岛战争中,英军在其航母和护卫舰上安装了激光致盲武器,曾使阿根廷军队的多架飞机失控、坠毁或误入英军的射击火力网内,损失不小。
    战略激光武器  是用于战略目的的激光武器,属于高能激光武器一类。其特点是激光能量较强,杀伤破坏距离可达几千千米,用于攻击敌方的洲际导弹、侦察卫星、通信卫星、战略轰炸机等。
    和低能型的战术激光武器相比,高能型的战略激光武器在原理上和结构上都要复杂得多。首先,它要求一台高功率的激光器;其次,需确保激光束能时刻指向目标,并在大气中传输相当长的距离;第三,要能将高能激光束聚焦在目标的很小的面积上,并能维持足够长的时间,以便对目标造成致命的损伤。据称,用于空防的高能激光武器必须满足以下基本条件:①具有对目标快速探测、识别和跟踪的能力,探测一个目标的时间要少于1.5秒;②迅速在目标上选定有效的攻击点,并将光斑聚焦到尽可能小;③在非常短的时间内可发射10次以上的激光脉冲;④能补偿大气的影响;⑤跟踪和火控系统要有非常高的成功概率。
    显然,要全面满足这几条要求,是一件很复杂的事。美国在20世纪80年代里根当总统的时候,搞了一个《战略防御倡议》,俗称“星球大战”。其核心武器装备之一,便是天基高能激光武器。“星球大战”
计划,很是热闹了一阵子,也取得了一些阶段性的成果。由于花钱太多,争议不断,加上苏联解体和华约解散,“星球大战”计划也不得不收兵了事。
    半个世纪的漫漫探索路
郑州航空工业管理学院学报    从激光问世的那一天起,军事专家就开始琢磨如何把激光神奇的性能用于军事领域,特别是用来制造激光武器上。经过半个世纪的探索,如今,激光武器已经有了眉目,即将堂而皇之地、大踏步地走向战争舞台。让我们一起回顾一下半个世纪以来激光武器的漫漫探索路吧!
    在20世纪60年代,当激光技术刚刚起步阶段,美国和苏联军方就极其秘密地开始了激光武器的概念研究和军用激光器的研制。到70年代初期,已经制成了若干军用激光武器的试验性样机。由此开始了一连串的、神秘的激光武器打靶试验。
    1975年10月18日,美国北美防空司令部控制中心报道,美国在印度洋上空的647号预警卫星的红外探测器,受到来自苏联西部的强红外闪光的干扰,不能正常工作。原来是苏联试射激光武器的激光束搞的鬼。
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    1975年11月17日和18日两天,美国空军的两颗数据中继卫星,由于受到红外干扰而停止了工作。又是苏联人搞的鬼。
    1980年5月22日,美国国防部长助理兼五角大楼发言人托马斯,罗斯在新闻发布会上说:“美国中央情报局业已查明,苏联军方正在研制一种能够摧毁卫星的激光武器”。他接着说:“不过,这项研究在美国也在进行着,苏联人在激光达到的功率方面也许稍稍领先”。
    在陆基激光武器方面,1975年由塔盖特·多伦领导的研究小组,将5万瓦的二氧化碳激光器装到LVTP-7装甲车上,制成了激光武器机动试验装置,成功地击落了空中飞行的靶机。
    20世纪80年代初期,美国陆军开始了近战激光攻击武器(CCLAW)的研究工作。计划将CCLAW装到装甲战斗车辆或轻型装甲车辆上。其激光器可以使地面装甲车辆和飞机上的所有光电仪器中的光学传感器失灵。这一计划分为两个阶段实施。第一阶段的代号为“地鹃”计划,将CCLAW装到M2“布雷德利”步兵战车上,进行野外激光照射试验,以检验攻击效果。  “地鹃”(Roadrunner)计划中的激光器为掺钕钇铝石榴石(Nd/YAG)和二氧化碳(CO2)激光器,可输出1千瓦的激光脉冲。这套试验装置于1985年进行了野外照射试验,取得了一定的效果。但是,整套激光试验装置重达3000磅(约1350千克),远远超过原计划的900磅(约405千克),再加上运用成本大幅度上升,这项计划的第二阶段未能继续下去。但是,激光武器攻击装甲战车和飞机的光电仪器的可行性,得到了证实。
    联邦德国国防部于80年代初期,委托MBB公司研制一种能在战场上攻击低空入侵敌机的高功率激光器,以作为近距离防空体系的一环。这种激光器采用气体动力激光器,对付目标的有效距离和原来的“
米兰”防空导弹相同,估计为8千米,并可破坏20千米以内的光学仪器。不过,这项计划同样停留在样车研制和试验阶段。

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