美國高功率微波武器發(fā)展思路與重點

武曉龍+王勇

當代戰(zhàn)爭是陸、海、空、天、電磁五維一體的空間立體式聯(lián)合作戰(zhàn)，其中制電磁權對于現(xiàn)代戰(zhàn)爭的影響已越來越明顯，成為決定戰(zhàn)爭勝負的關鍵因素。高功率微波武器主要用來攻擊敵方的電子設施系統(tǒng)，可對智能彈藥、導彈系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、通信指揮系統(tǒng)、電子偵察、衛(wèi)星以及控制與導航等信息化武器裝備中的電子設備和系統(tǒng)產(chǎn)生干擾、損傷、燒毀等效應。因此，世界各軍事大國都在積極發(fā)展高功率微波武器系統(tǒng)，其中以美國發(fā)展最早，技術較為成熟，并開發(fā)出了多種不同用途的武器系統(tǒng)樣機。

高功率微波（HPM）一般指峰值功率超過100兆瓦或者平均功率大于1兆瓦、中心頻率在300兆赫茲-300吉赫茲的強電磁脈沖輻射。自20世紀60年代，隨著脈沖功率技術與真空電子學的出現(xiàn)，高功率微波技術得到重視。截至目前，高功率微波技術大致經(jīng)歷了3個階段的發(fā)展。

1970年-1980年，高功率微波開始獲得幾百兆瓦的高功率微波輸出，并相繼提出了相對論返波管（1970年）、相對論磁控管RM（1976年）、虛陰極振蕩器（1977年）等典型微波源。

1980年-2000年，美俄在高功率微波技術領域展開了功率競賽，出現(xiàn)了各種高功率、大裝置，并獲得過10吉瓦級的高功率微波輸出，不過該輸出裝置具有效率低、可靠性差的缺陷。在此期間，吉瓦級重頻高功率微波以及長脈沖產(chǎn)生技術取得較大進展，并且超寬譜高功率微波技術開始得到重視與發(fā)展。

2000年以后，隨著高功率微波技術的持續(xù)深入發(fā)展，研究重點為數(shù)吉瓦高功率及重復頻率HPM產(chǎn)生研究，緊湊小型化HPM產(chǎn)生研究、長脈沖HPM產(chǎn)生研究、HPM鎖頻鎖相及功率合成技術研究。

美國高功率微波武器發(fā)展情況

高功率微波武器的研究起源于1962年7月8日進行的“海星一號”高空核試驗，當天夏威夷時間23點零9秒，一枚140萬噸當量的熱核彈頭在太平洋中部400千米的高空被引爆。在距離爆點1300多千米外的檀香山，“海星一號”產(chǎn)生的電磁脈沖不僅導致防盜警報器不斷響起、路燈紛紛熄滅，最后連供電線路也跳閘癱瘓。當時冷戰(zhàn)雙方的軍事決策層發(fā)現(xiàn)了這次試驗中電磁脈沖的破壞潛能，并展開了一場利用這種潛力制造非核武器的競賽。

在美國，空軍一直都是高功率微波項目的主要投資方。最初，高功率微波武器的研究目標是研制出能夠癱瘓敵方計算機、通訊系統(tǒng)及其他電子設備的武器，這些研究大部分都是保密的。到20世紀90年代，美國空軍展開了一系列的高功率微波生物效應研究，其中包括“Hello”項目研究如何利用高功率微波在人的耳中產(chǎn)生聲音，“Goodbye”項目研究利用高功率微波制止人群暴動，“Good Night”項目研究高功率微波能否殺死一個人。從21世紀初開始，隨著高功率微波技術的不斷成熟，美國開發(fā)出了多種不同用途的高功率微波武器演示樣機，主要包括主動拒止系統(tǒng)（包括人員拒止與小型武器裝備拒止等）、反電子系統(tǒng)高功率微波先進導彈計劃（CHAMP）導彈系統(tǒng)、“警惕之鷹”機場防護系統(tǒng)、MAXPOWER排雷防爆系統(tǒng)、電磁炸彈、Phaser反無人機裝置等。雖然美國在高功率微波武器的開發(fā)上，已經(jīng)取得了一定的成績，但整體而言，高功率微波武器的研制并不順利。尤其在2000年-2014年期間，美國開發(fā)出的演示樣機效果并不理想，高功率微波武器的研究陷入了低谷。

主動拒止系統(tǒng) 美國在20世紀90年代展開的一系列研究中，只有“Goodbye”項目進入了武器研發(fā)階段，即主動拒止系統(tǒng)。該系統(tǒng)于1997年完成原理性樣機，即0號樣機；2002年將0號樣機整合到一臺高機動多功能輪式車上，完成1號樣機；2007年完成模塊化的2號樣機，可以固定使用，也可以安裝在移動的平臺上，由于其良好的密封性，可適用于高溫、潮濕、鹽霧等特殊環(huán)境。

雖然主動拒止系統(tǒng)取得了一定程度上的成功，但似乎沒有人對五角大樓唯一承認且已經(jīng)發(fā)展成熟的高功率微波武器感興趣，該系統(tǒng)并沒有實現(xiàn)部署，其巨大的體積、能量消耗以及技術上的復雜性讓它無法在實戰(zhàn)中得到有效應用。在2001年的首次展示中，美國國防部宣稱，主動拒止系統(tǒng)能用于如科索沃和索馬里等地的維和行動，但當美國聯(lián)合非致命性武器管理局提出，要將主動拒止系統(tǒng)部署到2003年的伊拉克戰(zhàn)場時，卻被拒絕了。2010年，美國國防部曾試圖將該武器部署到阿富汗，但它又被原封未動地運回了美國。同年，美國加利福尼亞州也否決了一項用于監(jiān)獄管理的小型設備，該設備的制造方雷聲公司拒絕對此發(fā)表評論。直至2012年，美國“戰(zhàn)略之頁”網(wǎng)站披露，主動拒止系統(tǒng)似乎在雨天、霧天或者雪天表現(xiàn)不佳，在雨天條件下對主動拒止系統(tǒng)進行的測試發(fā)現(xiàn)，原本應該感到的疼痛變成溫暖舒適的感覺。此后，便再也沒有有關主動拒止系統(tǒng)進一步的消息，它似乎已經(jīng)被人遺忘了。

CHAMP系統(tǒng) 隨著美軍“亞太再平衡”戰(zhàn)略的深入推進以及高功率微波緊湊化技術的發(fā)展，美國開始研制基于巡航導彈的高功率微波武器系統(tǒng)，即CHAMP，并于2012年10月成功進行了樣機的試驗演示驗證，成功地實現(xiàn)了微波武器技術與航空飛行器技術的完美結合。由于巡航導彈具有精度高、射程遠、突防能力強的特點，反電子系統(tǒng)高功率微波先進導彈系統(tǒng)的出現(xiàn)對于奪取戰(zhàn)場大范圍內(nèi)的制電磁權，以及對重要戰(zhàn)略目標進行先遣電磁打擊都具有劃時代的意義。目前，美軍對CHAMP的發(fā)展寄予厚望，并稱之為改變戰(zhàn)爭游戲規(guī)則的有效手段。但在2012年的演示驗證試驗后，該計劃很長一段時間內(nèi)都處于停滯的狀態(tài)，美國軍方并沒有積極地進行推動。

其他類似項目 美國空軍研究實驗室研制的MAXPOWER排雷防爆系統(tǒng)，可以遠距離引爆路邊的炸彈，但是它的體積有一輛拖車大小，部署在阿富汗顯得太笨重了。美國國防部的反炸彈機構聯(lián)合反簡易爆炸裝置組織以保密為由，拒絕對該系統(tǒng)發(fā)表任何相關評論。

2014年7月，前任美國空軍總司令Norton對專業(yè)雜志《Aviation Week & Space Technology》表示，“高功率微波技術顯然具有潛在價值”。而且還警告說，“其他國家如俄羅斯可能在該領域正在超過美國”。

事實證明，Norton的擔心確有先見之明。首先，俄羅斯在2014年透漏了其研制微波炮的消息，在2015年公開展示了Krasukha-2高功率微波系統(tǒng)；其次，在2014年的烏克蘭沖突和2015年的敘利亞戰(zhàn)爭中，俄羅斯的電子戰(zhàn)力量得到了實戰(zhàn)的檢驗，在一定程度上壓制了北約的電子戰(zhàn)能力。在此背景下，美國高功率微波武器的研究再次得到了美國軍方的大力支持。

美國軍事戰(zhàn)略對高功率微波武器發(fā)展的要求

任何武器系統(tǒng)的出現(xiàn)首先都要滿足本國的軍事戰(zhàn)略需求，從這一點上來講，美國高功率微波武器的發(fā)展也必然要滿足美軍不斷變化的軍事新需求。從目前美軍高功率微波武器的發(fā)展軌跡來看，也符合這一點。從20世紀七八十年代開始，美國從高空核爆炸的電磁脈沖效應中逐漸開始重視高功率微波技術的發(fā)展，并陸續(xù)研制出了多種微波源。20世紀末，美軍發(fā)展起了比較完備的高功率微波武器關鍵技術，尤其是經(jīng)過“功率競賽”而相繼發(fā)展了較為高效的吉瓦級微波源技術，為高功率微波武器樣機的集成打下堅實基礎。

21世紀初，“9·11”事件改變了美軍的軍事戰(zhàn)略，反恐作戰(zhàn)成為美軍的首選，隨著這一巨大軍事需求的出現(xiàn)，美國各軍火公司與軍事研發(fā)部門共同努力，相繼發(fā)展了能夠用于反恐作戰(zhàn)的反人員的主動拒止系統(tǒng)、用于機場防御的“警惕之鷹”以及掃雷等高功率微波武器系統(tǒng)。此后更發(fā)展了能夠對小型裝備進行拒止的高功率微波武器系統(tǒng)。2008年以來，隨著美軍事戰(zhàn)略的變革，再平衡戰(zhàn)略成為主流，以空軍為代表的高功率微波研發(fā)主體發(fā)展了能夠進行遠程精確打擊的高功率微波武器系統(tǒng)，無不體現(xiàn)了美軍軍事戰(zhàn)略所強調(diào)的“全球打擊”與“先發(fā)制人”等要求。

與此同時，近年來美國提出第三次“抵消戰(zhàn)略”的概念，改革美軍采辦系統(tǒng)，加緊發(fā)展定向能武器、電磁炮技術、作戰(zhàn)機器人、太空及網(wǎng)絡戰(zhàn)武器系統(tǒng)，以保持美軍在全球的技術優(yōu)勢。第三次“抵消戰(zhàn)略”旨在通過技術創(chuàng)新發(fā)展，運用非對稱手段抵消對手優(yōu)勢，增加對手軍力發(fā)展成本，特別是全面破解對手“反進入/區(qū)域拒止”能力，以確保美國在大國軍事競爭中占據(jù)絕對優(yōu)勢地位。而對于具有電磁打擊能力的高功率微波武器系統(tǒng)，通過打擊現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的關鍵節(jié)點，可造成牽一發(fā)而動全身的效果，進而打開整個戰(zhàn)爭網(wǎng)絡的戰(zhàn)略缺口，從而為后續(xù)的火力打擊贏得重要的戰(zhàn)略機遇，這正是高功率微波武器系統(tǒng)的關鍵優(yōu)勢所在。

美軍高功率微波武器發(fā)展思路

鑒于高功率微波武器技術在電磁打擊領域的顯著作用，美軍對其寄予厚望。但從目前來看，高功率微波武器系統(tǒng)有其固有的短板，主要是部分關鍵技術體積龐大，同時能量轉換效率仍不是很高，且作戰(zhàn)半徑有限。要突破這些關鍵技術，未來在高密度儲能與抗擊穿新材料、新工藝方面必須取得突破，而這本身卻并不屬于高功率微波武器關鍵技術的主要研究范疇。

從戰(zhàn)略需求上來講，美國并不需要陸基的高功率微波武器系統(tǒng)用于本土關鍵設施的防護，這是美國所處的地理環(huán)境與周邊國際關系所決定的。一方面，作為軍事大國美國的軍事力量首屈一指，相鄰的加拿大與墨西哥很難對美國構成軍事威脅，由于太平洋與大西洋的隔離，美國在天然上有著一種與世隔絕的地理優(yōu)勢，正因如此，在兩次世界大戰(zhàn)中美國都能獨善其身。另一方面，外部軍事力量很難直接攻擊美國本土，除戰(zhàn)略武器與恐怖襲擊外。從這個因素上來講，美國的武器系統(tǒng)都是外向型的，即主動攻擊對手，除了目前美國正在部署的各類導彈防御系統(tǒng)。因此，研制出能夠進行全球打擊的高功率微波武器系統(tǒng)將是美軍的終極追求目標。對于高功率微波這樣一種很具誘人前景，能夠協(xié)助美軍在未來的電磁領域對抗中獲得領先優(yōu)勢的軍事技術，美軍及各大軍火商會極為重視。

美軍對高功率微波武器的需求極為迫切，這對高功率微波武器的發(fā)展既是一種機遇，也是一項挑戰(zhàn)。從高功率微波武器戰(zhàn)略需求上來說，美軍并不需要進行本土防御的高功率微波武器系統(tǒng)，而是需要能夠適應美軍全球精確打擊的高功率微波武器系統(tǒng)。但從目前的技術發(fā)展來看，這項技術要能成功轉化為美軍的理想武器，需要解決兩大問題：一是體積大，二是有效作用距離短。美空軍研究實驗室、圣地亞國家實驗室以及Ktech公司在緊湊型脈沖功率技術、線性加速器技術、高功率微波源等方面投入了大量的研究力量，同時也開展了大量關于高功率微波的基礎技術研發(fā)，從而為高功率微波技術武器化打下堅實基礎。

全球打擊需要速度快、射程遠的精確打擊武器，高功率微波武器具有速度快等優(yōu)點，但射程有限，要利用高功率微波武器實現(xiàn)全球打擊，只能通過有效的運載平臺來延伸高功率微波的作戰(zhàn)半徑，受運載平臺限制，武器系統(tǒng)的小型化尤為關鍵。據(jù)此，高功率微波武器發(fā)展思路將是尋求高功率微波武器系統(tǒng)與運載平臺（巡航導彈）的有機結合、協(xié)調(diào)發(fā)展的模式。

結 語

從目前國外高功率微波武器技術的發(fā)展來看，美國的CHAMP表明高功率微波對現(xiàn)代武器中電子系統(tǒng)均有非線性干擾、降級和損壞效應。這種武器技術具有擊點破網(wǎng)的局部攻擊能力，是未來戰(zhàn)爭中潛在的重要電磁打擊手段。它既可以損傷各類信息傳感器，實現(xiàn)信息致盲；也可以毀傷通信、數(shù)據(jù)鏈設備，實現(xiàn)斷鏈破網(wǎng)；既可以毀傷衛(wèi)星導航接收設備，破壞時間和空間基準；也可以擾亂計算機網(wǎng)絡及武器控制單元，破壞神經(jīng)中樞系統(tǒng)，在空間攻防對抗、信息對抗和反精確打擊等方面具有巨大的軍事應用潛力。

經(jīng)過50多年的發(fā)展，高功率微波技術武器化所需各項關鍵技術已經(jīng)取得重大進展，對于美軍來說，發(fā)展能夠進行遠程精確打擊的CHAMP系統(tǒng)仍是優(yōu)先之選，這不僅符合美軍軍事戰(zhàn)略需求，也可通過發(fā)揮美軍在遠程偵察、突防與打擊等方面軍事優(yōu)勢來謀求在電磁領域的控制權。同時CHAMP也為高功率微波武器化提供了一條有效思路，即通過縮短攻擊距離來降低高功率微波武器化對功率與小型化的要求。目前，CHAMP計劃仍在持續(xù)研發(fā)之中，隨著遠程續(xù)航導彈技術與高功率微波技術的持續(xù)發(fā)展，攻擊的有效性將會得到進一步的提升，在不久的將來武器系統(tǒng)的實際部署也將很快能夠實現(xiàn)。

責任編輯：彭振忠