創(chuàng)世武器
——電磁炮

文|葛世恒

創(chuàng)世武器
——電磁炮

文|葛世恒

科幻戰(zhàn)艦、大洋殺手、隱形忍者……這些形容詞說的都是于2015年11月交付的朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦。此艦的下水之所以能引起全世界的高度關(guān)注，是因為傳聞中的它，將配備一種強(qiáng)大的未來武器——電磁炮。

電磁炮，是一種強(qiáng)大的動能武器，由于其擁有的一系列優(yōu)越性能，使各軍事強(qiáng)國都投入了巨大的人力物力進(jìn)行研究。為什么要發(fā)明電磁炮？它擁有哪些特殊能力？理解它真的需要很高深的知識嗎？

事情還得從電子戰(zhàn)說起……

電子戰(zhàn)“魔高一尺道高一丈”，電磁炮應(yīng)運而生

雷達(dá)，是第二次世界大戰(zhàn)中出現(xiàn)的三大新式武器之一，由英國的科學(xué)家首先發(fā)明，并率先在英國和美國的軍隊中裝備。由于可以先敵發(fā)現(xiàn)，提前做好應(yīng)對準(zhǔn)備，在雷達(dá)裝上盟軍的飛機(jī)和軍艦以后，“二戰(zhàn)”的勝負(fù)已無懸念。英國不列顛空戰(zhàn)的勝利，德國“狼群”潛艇戰(zhàn)隊的覆滅，以及日本航母在對美海戰(zhàn)中的完敗，雷達(dá)都起到了舉足輕重的作用。

但有矛必有盾，隨著雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，各種反雷達(dá)的技術(shù)也逐漸興起。雷達(dá)再也沒有“二戰(zhàn)”時的那種好日子過了。最先出現(xiàn)的反雷達(dá)技術(shù)，就暴露了雷達(dá)自身的缺陷。

雷達(dá)的工作原理是：先發(fā)射出去一束電磁波，再接收反射回來的電磁波，以此判斷目標(biāo)的距離遠(yuǎn)近、移動方向等。由于發(fā)散現(xiàn)象，反射回來的電磁波，往往只有其發(fā)射出去的數(shù)億分之一甚至百億分之一，非常微弱。所以，雷達(dá)的接收裝置必須非常靈敏。

靈敏，是雷達(dá)的最大優(yōu)點，卻也是它的致命弱點。我們都知道，若長時間呆在黑暗的環(huán)境中，眼睛對光線就會特別敏感，這時若突然暴露在陽光下，瞬間就會被“閃瞎”。雷達(dá)也是如此，用突然出現(xiàn)的強(qiáng)電磁輻射，就可以摧毀正在工作中的雷達(dá)——這是最早出現(xiàn)的電子戰(zhàn)方法之一。

對付雷達(dá)，還有一種方法更直接。1965年，越南的防空導(dǎo)彈開始使用雷達(dá)制導(dǎo)，擊落美國飛機(jī)的效率大為提高。很快，美軍就裝備了一種反雷達(dá)導(dǎo)彈。它能夠在接收到敵方的雷達(dá)信號后，順著雷達(dá)波發(fā)出的方向反向?qū)Ш?，摧毀雷達(dá)站，制導(dǎo)成為了引導(dǎo)，很尷尬。于是，“電子靜默”的戰(zhàn)法開始出現(xiàn)：我的雷達(dá)不常開，必要的時候再打開。為應(yīng)對這種戰(zhàn)術(shù)，雷達(dá)定位的技術(shù)也逐漸出現(xiàn)：只要你敢開，我就能算出你的位置，再利用精確制導(dǎo)的武器將你摧毀。1999年的科索沃戰(zhàn)爭，南聯(lián)盟的雷達(dá)只要開機(jī)一次，5分鐘內(nèi)即可被摧毀。

除了這些“硬”的方式，還有一些“軟”的方法，比如“隱身”：通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和涂抹吸波材料，盡量減少雷達(dá)波的反射。目前，最先進(jìn)的一些轟炸機(jī)的雷達(dá)反射面積比一只鳥還小，被探測和識別的概率很低。

為了對付雷達(dá)，進(jìn)攻方可謂是花樣百出，但防守方是否真的就無計可施了呢？當(dāng)然不是，破解之道，就在進(jìn)攻的武器本身。不管是飛機(jī)還是導(dǎo)彈，都需要燃料燃燒來推動。有燃燒，就有高溫，有高溫，就會發(fā)射紅外線——紅外線也是電磁波。飛機(jī)能偽裝得像小鳥一樣，但高強(qiáng)度的紅外線很快就暴露了它的真實面目。目前不少防空導(dǎo)彈都在利用熱紅外制導(dǎo)，不需要發(fā)射電磁波探測，一樣可以追蹤目標(biāo)。

在這種“魔高一尺，道高一丈”的較量中，一種新的武器應(yīng)運而生。在它正式登場之前，我們不妨先做一道問答題放松一下。

問：小說《笑傲江湖》中，誰的功夫最高？

答：東方不敗。

回答正確。

東方不敗最讓人忌憚的功夫，就是他的繡花針。繡花針，小、快，還沒看見，就扎到你身上了，防不勝防，這里最關(guān)鍵的就是“看不見”。

不管是用雷達(dá)探測，還是用紅外線制導(dǎo)，根本目的就是為了能“看見”。下一代的進(jìn)攻武器，就是讓對手“看不見”：既不反射電磁波，也不發(fā)射紅外線。

這樣的武器已經(jīng)出現(xiàn)，電磁炮就是候選之一。

電磁炮，利用電磁場給炮彈加速，以極高的速度（7倍音速或以上）發(fā)射出去，打擊幾百千米之外的目標(biāo)。炮彈本身沒有動力裝置，可以做得很小，再涂上點吸波材料，極難被發(fā)現(xiàn)和攔截。由于沒有煙霧和大火，發(fā)射平臺也不容易暴露（若沒有能被輕易捕捉的痕跡，在方圓幾百千米大的地方找一艘偽裝的船或車，難度非常大）。

電磁炮的類型與原理

電磁炮按原理可分為線圈炮、電熱炮、重接炮、軌道炮等。

線圈炮相當(dāng)于是一臺電動機(jī)。在電動機(jī)中，定子中產(chǎn)生磁場，作用于轉(zhuǎn)子中的電流，推動轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動。在線圈炮中，發(fā)射裝置相當(dāng)于是“定子”，炮彈相當(dāng)于是“轉(zhuǎn)子”，發(fā)射裝置產(chǎn)生的磁場作用在炮彈上，使其高速運動，發(fā)射出去。

電熱炮與傳統(tǒng)的火炮很相像，它是先用電將工質(zhì)加熱至等離子態(tài)，再讓具備了相當(dāng)熱能與動能的工質(zhì)推動炮彈發(fā)射。

重接炮是電磁炮的一種新形式，目前只有美國進(jìn)行了相關(guān)研究，它在大質(zhì)量炮彈與高速度之間取得一定的平衡，被認(rèn)為是未來天基武器的一種重要形式。

軌道炮，是目前各國主要研究的一種電磁炮，已經(jīng)處于裝備前的試驗階段。它的基本原理也很簡單：電流在磁場中受力的作用——初中入門級的物理知識。

電磁軌道炮原理：（1）在兩根導(dǎo)軌中通入電流，產(chǎn)生磁場；（2）電流流過滑塊（炮彈），電流在磁場中受力的作用，滑塊被加速至7倍音速以上：（3）利用滑塊的巨大動能打擊目標(biāo)。

滑塊受的電磁力越大，加速距離越長，出口的速度越大，即使經(jīng)過空氣摩擦減速，在攻擊目標(biāo)時的速度仍能達(dá)到5倍音速以上。

射程遠(yuǎn)超火炮，堪比最先進(jìn)的防空導(dǎo)彈

傳統(tǒng)的火炮是以火藥急劇燃燒提供的膨脹力推動炮彈發(fā)射，在經(jīng)過一百多年的發(fā)展后，它的實戰(zhàn)性能已經(jīng)接近極限。目前，能用于裝備的最先進(jìn)火炮炮彈出口速度僅在1.5千米/秒左右，最遠(yuǎn)的攻擊距離不超過200千米。

而電磁炮的作用時間相對較長，能提供更大的能量，炮彈的加速度可達(dá)幾萬到幾十萬倍的重力加速度，即在短短的千分之一秒內(nèi)，能將炮彈加速到每秒數(shù)千米，甚至每秒十幾千米，打擊距離400千米以上（目前的設(shè)計水平），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)火炮，與一些先進(jìn)防空導(dǎo)彈的攻擊距離相近。也就是說在傳統(tǒng)戰(zhàn)場上，電磁炮可以實現(xiàn)超視距作戰(zhàn)，甚至發(fā)揮出一些近程導(dǎo)彈的攻擊效果。

成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)武器

有人說“架幾門大炮就能征服一個國家的歷史已經(jīng)一去不復(fù)返了”，而電磁炮可能讓歷史重演——為什么？

過去，擅長騎射的游牧民族，始終都是中原農(nóng)耕民族的巨大威脅。而曾經(jīng)，熱兵器的遠(yuǎn)程攻擊和強(qiáng)大殺傷力，又把一個個冷兵器帝國打得落花流水?，F(xiàn)在，遠(yuǎn)程攻擊能力仍是決定一個國家軍事是否強(qiáng)大的最重要指標(biāo)，而實現(xiàn)遠(yuǎn)程攻擊的手段，在很長的時間內(nèi)無非是飛機(jī)和導(dǎo)彈。然而，它們不菲的造價，也每每讓戰(zhàn)爭進(jìn)入“燒錢模式”。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初的幾場大戰(zhàn)，多是由西方發(fā)起的，而贏得戰(zhàn)爭的主要付出之一，就是數(shù)千億美元的花費——別忘了，截至目前，世界上90%的國家國民生產(chǎn)總值一年也就幾千億美元。

而電磁炮成本則要低得多。一枚電磁炮彈的價格不過一萬多美元，一枚機(jī)載空空導(dǎo)彈的價格在十幾萬至幾十萬美元之間，一枚防空導(dǎo)彈的價格更是高達(dá)上百萬美元。電磁炮彈在體量方面的優(yōu)勢也非常明顯，一枚電磁炮彈幾千克至十幾千克，而一枚導(dǎo)彈通常有幾百千克重、幾米長的身段。

由此不難想象，在電磁炮技術(shù)成熟后所會引起的一個巨大變化：單個作戰(zhàn)平臺（飛機(jī)、艦艇、坦克等）的遠(yuǎn)程打擊能力將可能提升至原來的十倍甚至數(shù)十倍以上，發(fā)動一場戰(zhàn)爭的動員規(guī)模將遠(yuǎn)小于現(xiàn)在，集結(jié)速度也將大大加快。

“大洋殺手”的隱秘裝備

即將服役的朱姆沃爾特級驅(qū)逐艦的最大特點就是隱身，為了能盡量減少雷達(dá)反射、紅外線發(fā)射和噪聲，艦體采用了革命性的內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計，新的雷達(dá)系統(tǒng)以及大量的復(fù)合材料，使此艦的造價高達(dá)30億美元左右。但若不配備同樣可以隱身的武器，之前所有的努力都將白費。

由于火藥燃燒時會產(chǎn)生火光和大量的煙霧，傳統(tǒng)的火炮和導(dǎo)彈發(fā)射平臺幾乎沒有隱蔽性可言。而電磁炮則沒有這方面的顧慮，它的發(fā)射平臺具有相當(dāng)?shù)碾[蔽性，不容易暴露自己的位置。這可以大大增加武器發(fā)射平臺在戰(zhàn)場上的生存率，并像一個殺手一樣，悄悄地潛伏到對方400千米的范圍內(nèi)……

創(chuàng)世武器，有望成為導(dǎo)彈克星

當(dāng)今，建立在導(dǎo)彈基礎(chǔ)上的核武平衡已經(jīng)持續(xù)了半個多世紀(jì)，之所以能形成平衡，在于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的裝藥量很大，飛行速度太快，洲際導(dǎo)彈的末端攻擊速度可達(dá)25倍音速左右。而防空導(dǎo)彈同樣是基于化學(xué)能的推動，體量比遠(yuǎn)程導(dǎo)彈小得多，目前最先進(jìn)防空導(dǎo)彈的飛行速度也不過9倍音速左右，理論上只能攔截15倍音速以下的來襲目標(biāo)。

電磁炮能打破這種平衡嗎？畢竟戰(zhàn)爭中也有“快打慢”之說。目前處于試驗中的電磁炮能打出的最高出口速度已經(jīng)達(dá)到10.1千米/秒，而設(shè)想中的天基電磁炮，其出口速度更是在20千米/秒左右。或許在人們對電磁炮的應(yīng)用熟練以后，現(xiàn)在的各種化學(xué)能導(dǎo)彈在它面前都將成為擺設(shè)。

目前，美國用于試驗的是艦艇電磁炮，主要設(shè)想是用于近岸攻擊及艦艇間對抗，它的初期設(shè)計目標(biāo)是185千米左右，最遠(yuǎn)可至400千米以上。而未來的電磁炮發(fā)射平臺，一定不會限于艦艇，還可以布置在飛機(jī)、坦克、太空等領(lǐng)域，射程也不會限于400千米。遠(yuǎn)程、速度快、體積小且價格便宜，電磁炮或許能終結(jié)延續(xù)了幾百年的、以化學(xué)能發(fā)射炮彈的歷史，進(jìn)入一個新的戰(zhàn)爭時代：“十年之后，你看不見我，我看不見你，而我們已經(jīng)開始交火”。