激光的“道”與“術(shù)”

潘晨　王海蘭

與許多技術(shù)一樣，激光在發(fā)明初期正值美蘇對抗，人們曾設(shè)想把激光當(dāng)作武器投入戰(zhàn)爭，無奈當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件不成熟，所以沒有大規(guī)模應(yīng)用，但這種思想已經(jīng)在“好萊塢”大片中展現(xiàn)無遺。沒想到僅經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，“片場”就變成“戰(zhàn)場”，激光技術(shù)逐漸成為左右戰(zhàn)爭格局的“撒手锏”。那么，激光技術(shù)有哪些特殊的“門道”？軍事上又有什么應(yīng)用？讓我們來一探究竟。

激光之道

激光是由著名物理學(xué)家愛因斯坦首先提出，通常利用外部能量如核能、電能等，使原子持續(xù)產(chǎn)生“裂變”。在這種狀態(tài)下，1個(gè)光子變成2個(gè)光子，2個(gè)光子又變成4個(gè)……越來越多光子的產(chǎn)生，讓光得到加速，進(jìn)而形成激光。一般來說，激光與普通的光有著如下4點(diǎn)區(qū)別：

激光切割

一是聚焦程度不同。普通的光是向四面八方照射，如果想讓光朝一個(gè)地方聚焦，則需要像手電筒或者汽車車燈那樣，在光源上加裝聚光裝置。但激光不需要，一束10千米長的激光，光斑的直徑只有不到10厘米。

二是亮度不同。亮度是衡量光源質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，激光的能量集中，所產(chǎn)生的亮度約為陽光的百億倍。工業(yè)上的激光切割機(jī)就是把若干激光束匯聚起來，使焦點(diǎn)處的溫度達(dá)上千至上萬度，從而輕松切割。

三是波長不同。光的顏色取決于不同長度的波，我們所看到的太陽光的波長在0.4-0.76微米之間，對應(yīng)著紅色、橙色、黃色等7種顏色。激光的波長很短，范圍僅在納米級別，所以輸出的顏色單一且純凈。

四是頻率不同。陽光中包含各種頻率的光，而激光的頻率穩(wěn)定，可以用來傳遞信息。激光頻率就像朝水塘中扔100次石子，每次扔的力道、角度以及石子的質(zhì)量都相同，所以產(chǎn)生的水波紋也相同。我們知道在電腦中所處理的底層數(shù)據(jù)就是大量的1和0，在這里“波峰”就相當(dāng)于1，而“波底”就是0。

軍事之術(shù)

激光技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用包括偵查、模擬、通信等，這些應(yīng)用可以增強(qiáng)部隊(duì)的戰(zhàn)斗能力。因此，激光成為軍事技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域之一，受到各大軍事強(qiáng)國的重視。

激光偵查它是利用激光照射探測目標(biāo)，之后接收反射波來識別目標(biāo)?，F(xiàn)在發(fā)展有激光測距儀、激光雷達(dá)等裝備，這些激光偵查設(shè)備可以手持，也可以安裝在地面車輛、水面艦艇或空間器上。激光偵查的特點(diǎn)是速度快、精度高、抗電磁干擾能力強(qiáng)，但偵查距離受氣象條件如霧霾、雨雪、云層等影響較大。目前的技術(shù)可以做到對數(shù)千米之外的飛行器或地面目標(biāo)進(jìn)行高分辨率成像。此外，它也可發(fā)現(xiàn)十幾千米之外的光學(xué)偵查器材，并對其精確定位。在海灣戰(zhàn)爭中，美軍使用激光偵查技術(shù)，成功發(fā)現(xiàn)了伊拉克軍隊(duì)隱藏在樹林中的坦克以及偽裝過的對空導(dǎo)彈發(fā)射陣地。隨著激光技術(shù)的發(fā)展，在戰(zhàn)場上將會出現(xiàn)可供單兵使用的小型化高分辨率激光雷達(dá)，讓戰(zhàn)場更加透明。

美軍使用的BAE 系統(tǒng)公司的TRIGR 輕型激光目標(biāo)定位模塊

我軍“跨越-2014 朱日和C”演習(xí)中采用的激光模擬對抗

激光模擬它就像“真人CS”一樣，使用激光技術(shù)能提高對抗的強(qiáng)度以及戰(zhàn)場的逼真度。目前，世界上較為先進(jìn)的當(dāng)屬美軍MILES激光戰(zhàn)斗模擬系統(tǒng)，主要由發(fā)射和接收2部分組成。激光發(fā)射部分與槍、炮、導(dǎo)彈等開關(guān)聯(lián)動(dòng)，接收部分則安裝在頭盔、坦克、飛機(jī)上。不同武器發(fā)出的“激光彈藥”都有其各自的編碼，系統(tǒng)可以根據(jù)這些編碼自動(dòng)判斷是被何種類型的武器擊中。此外，作戰(zhàn)人員的身上還集成有報(bào)警裝置，當(dāng)被擊中后，會同時(shí)發(fā)出煙霧和聲音提醒。

激光制導(dǎo)它是利用激光使導(dǎo)彈飛向目標(biāo)的制導(dǎo)方法。美軍常用的有以下幾款：一是“寶石路”激光制導(dǎo)炸彈。它自1965年開始研制，迄今該型炸彈已發(fā)展出三代，是世界上生產(chǎn)數(shù)量最大的精確制導(dǎo)炸彈系列。在越南戰(zhàn)爭中，美軍共投擲25000余顆，命中率在60%左右;之后的海灣戰(zhàn)爭中，美軍共投擲9300余顆，命中率提升至85%左右。二是“銅斑蛇”激光制導(dǎo)炮彈，它由美國洛克希德·馬丁公司研發(fā)，1981年交付美軍，使用M109A6自行火炮發(fā)射。在海灣戰(zhàn)爭中，該型炮彈命中率為90%左右。三是“地獄火”導(dǎo)彈。它能從海、陸、空平臺發(fā)射，且不需目標(biāo)照射保障。海灣戰(zhàn)爭中，美軍在阿帕奇直升機(jī)上共發(fā)射該型彈2800余枚，擊毀伊軍各類目標(biāo)2100多個(gè)。

美軍“地獄火”激光制導(dǎo)導(dǎo)彈

激光通信它是利用激光來傳輸數(shù)據(jù)。我國在空間激光通信領(lǐng)域領(lǐng)先全球。2018年1月，我國的中星16號通訊衛(wèi)星成功交付使用，該款衛(wèi)星具備2項(xiàng)國際領(lǐng)先的技術(shù)：一是最大通信帶寬達(dá)到20G;二是具備雙向激光傳輸通訊功能。在軍事上，通過中星16號中轉(zhuǎn)，可以指揮集團(tuán)軍規(guī)模的聯(lián)合作戰(zhàn)行動(dòng)，并將命令直接下達(dá)到單兵終端且通訊速度控制在1秒之內(nèi)。2020年8月，中國航天科工集團(tuán)對外公布消息，“行云二號”01星和02星之間實(shí)現(xiàn)了星間激光通信，這意味著將來衛(wèi)星星座系統(tǒng)將減少對地面網(wǎng)絡(luò)的依賴，同時(shí)能夠擴(kuò)大覆蓋區(qū)域、實(shí)現(xiàn)全球測控。

激光通信

未來之術(shù)

戰(zhàn)場照明未來的激光設(shè)備將向小型化、輕量化發(fā)展，單兵可以隨身攜帶激光照明設(shè)備，從而幫助士兵照亮需偵查的目標(biāo)。同時(shí)，在夜間視線不佳的情況下，激光設(shè)備能夠幫助飛行器安全著陸。此外，未來的戰(zhàn)斗可能需要空基戰(zhàn)場照明，來改善目標(biāo)區(qū)域視覺條件。在太空的激光衛(wèi)星能從任何給定的位置來照射，以提供戰(zhàn)場照明。

天氣調(diào)節(jié)天氣在軍事行動(dòng)中往往占據(jù)了非常重要的地位，因此，任何能夠改變或控制天氣的能力都將給戰(zhàn)爭帶來極大的影響。比如可以通過激光設(shè)備，將大功率高頻電磁波射向電離層，從而使大氣中間層和電離層變熱，進(jìn)而引發(fā)大氣層氣候的變化和混亂，改變特定區(qū)域的氣象條件。

全息投影目前的全息激光技術(shù)更多的是用在衍射瞄準(zhǔn)鏡上，而在未來戰(zhàn)場或訓(xùn)練場上，將出現(xiàn)更多的由激光投影的逼真三維圖像。例如，科幻片中所描繪的軍隊(duì)指揮所，參謀們圍繞著全息投影來推演戰(zhàn)術(shù)、調(diào)用大量信息，幫助作戰(zhàn)指揮人員在決策過程中更好地掌握信息、制定戰(zhàn)術(shù)。

激光技術(shù)的廣泛應(yīng)用促進(jìn)了軍事對抗水平的提高，在各個(gè)方面顯著提高了偵查、制導(dǎo)、通信等軍事能力，并引起訓(xùn)練方式以及戰(zhàn)術(shù)的變化。隨著軍民融合的不斷提升，科研成果的迅速轉(zhuǎn)化，未來激光技術(shù)將有著更為輝煌的發(fā)展前景。

全息投影