激光武器：未來(lái)可期

潘晨　李瑞景

21世紀(jì)以來(lái)，激光武器發(fā)展迅速。一個(gè)標(biāo)志性的事件是2014年，美軍首次將激光武器系統(tǒng)安裝到“龐塞號(hào)”船塢登陸艦上，并部署至波斯灣進(jìn)行相關(guān)測(cè)試，最終成功摧毀了小型無(wú)人機(jī)、火箭彈以及汽艇等目標(biāo)。但是，在激光武器真正走向戰(zhàn)場(chǎng)前，還有不少難關(guān)需要攻克。以下將與您一起探討目前激光武器的弱點(diǎn)，以及未來(lái)的發(fā)展方向。

美軍“龐塞號(hào)”船塢登陸艦

目前存在的問(wèn)題

射程不足是硬傷 激光武器的使用必須考慮到地球曲率，激光武器與手槍、狙擊步槍一樣屬于直射武器，發(fā)射后的激光不會(huì)中途拐彎，無(wú)法達(dá)到所謂的“指哪兒打哪兒”。在這種情況下，站在地表打一束激光，于5千米處就將飛向太空;如果要打35千米處的地表目標(biāo)，需要比其高100米才能擊中。這種情況下，不符合交戰(zhàn)距離越來(lái)越遠(yuǎn)的趨勢(shì)，同時(shí)也容易暴露目標(biāo)。

干擾嚴(yán)重是通病激光在大氣傳播中，比較容易受到干擾和損耗，如塵埃、霧霾、雨雪等都會(huì)對(duì)其進(jìn)行散射或者吸收，從而影響穩(wěn)定性以及打擊效果。美軍在測(cè)試激光武器時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于海面附近的濕度大、水蒸氣含量高，所以激光武器對(duì)于10千米外的目標(biāo)基本沒(méi)有毀傷能力。此外，戰(zhàn)爭(zhēng)往往瞬息萬(wàn)變，戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境更為復(fù)雜，武器系統(tǒng)一定要能在外界多重干擾的情況下長(zhǎng)續(xù)航作戰(zhàn)、全天候作戰(zhàn)。由精密的光學(xué)儀器組成的激光武器系統(tǒng)，能否在惡劣的天氣條件下長(zhǎng)時(shí)間使用也有待考驗(yàn)。

地球曲率示意圖

成本高昂是制約?現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)往往打的就是“經(jīng)濟(jì)仗”，哪個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力越強(qiáng)，就越有可能取得勝利，這在激光武器方面的表現(xiàn)尤甚。以美國(guó)克拉托斯防務(wù)與安全解決方案公司制造的XN-1系統(tǒng)為例，雖然它單次發(fā)射的成本僅需1美元，但考慮到整套系統(tǒng)的造價(jià)高達(dá)4000萬(wàn)美元，而激光的輸出功率卻只有30千瓦，故該套系統(tǒng)實(shí)際的費(fèi)效比非常高，現(xiàn)階段還無(wú)法達(dá)到大規(guī)模實(shí)戰(zhàn)裝備的標(biāo)準(zhǔn)。

反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)是弊端雖然激光武器的“炮彈”速度能達(dá)到驚人的10.8億千米/小時(shí)，但是整個(gè)系統(tǒng)很難像步槍那樣脫離瞄準(zhǔn)鏡“盲狙”，必須要依靠探測(cè)系統(tǒng)的支持，同時(shí)也不能省略跟蹤和瞄準(zhǔn)的時(shí)間。此外，30千瓦的激光想要有效毀傷目標(biāo)，還需要激光束持續(xù)照射1秒以上。除非激光的功率達(dá)到兆瓦級(jí)別，否則不能瞬間消滅目標(biāo)。

體積過(guò)大是弱點(diǎn)?目前的激光武器能效轉(zhuǎn)化率約為1/4，即發(fā)射30千瓦的激光“炮彈”需要功率為120千瓦的龐大電力系統(tǒng)來(lái)支持，這種笨重的“充電寶”大大降低了激光武器系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性。此外，如果想讓激光系統(tǒng)持續(xù)工作，那么冷卻系統(tǒng)也必不可少?？刂圃O(shè)備、冷卻系統(tǒng)、激光發(fā)射器以及供電模塊所組成的武器系統(tǒng)的體積和重量，往往隨激光束功率的增加而增加。

激光在海面受到干擾，散射嚴(yán)重。

激光武器在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境使用假想圖

未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

提升性能是當(dāng)務(wù)之急目前，激光武器系統(tǒng)的集成度低，系統(tǒng)過(guò)于龐雜，就像老式的“大哥大”手機(jī)一樣供電系統(tǒng)重量占比高，影響機(jī)動(dòng)能力。未來(lái)的武器研發(fā)趨勢(shì)，應(yīng)該是追求以“小”“快”“靈”為主的高度緊湊型的系統(tǒng)。此外，激光光源是激光武器系統(tǒng)的核心。半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家們?yōu)榱颂嵘す馕淦鞯陌l(fā)射功率，先后使用了不同的介質(zhì)。從氣體激光器、化學(xué)激光器、固體激光器到目前的電子激光器，逐漸將功率從不到1瓦提升至千瓦級(jí)別。目前，最先進(jìn)的光纖激光器已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的百千瓦級(jí)輸出，在多次的打擊測(cè)試中，向世界展示了其針對(duì)小、慢、近目標(biāo)的潛在摧毀能力。不久的將來(lái)，激光武器在陸、海、天基各平臺(tái)上都將有非常廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景，特別是對(duì)陸戰(zhàn)車、汽艇、無(wú)人機(jī)等裝備來(lái)說(shuō)都是一種顛覆性的武器裝備。未來(lái)，激光武器性能的提高還需在納米材料的發(fā)展上尋找穩(wěn)定可靠的光源，把發(fā)射功率提升至兆瓦，從而將射程提升至上百千米，達(dá)到目前短程導(dǎo)彈的水準(zhǔn)。

波音747改裝體積龐大的激光武器

增強(qiáng)適應(yīng)性是大勢(shì)所趨 溫濕度、霧霾、雨雪、光照等環(huán)境條件的變化，在現(xiàn)實(shí)中制約著激光武器的實(shí)戰(zhàn)效果。未來(lái)，在設(shè)計(jì)研發(fā)時(shí)優(yōu)先要考慮的就是戰(zhàn)場(chǎng)條件的影響。未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上的無(wú)人車、無(wú)人機(jī)越來(lái)越多，要利用內(nèi)置的物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)感知大氣擾動(dòng)，從而在發(fā)射激光束時(shí)，用人工智能算法做到毫秒級(jí)別的彈道修正，以消除并適應(yīng)環(huán)境所帶來(lái)的不利影響。此外，跟蹤瞄準(zhǔn)的精度是影響激光武器系統(tǒng)火力水平的重要因素。目前，激光武器系統(tǒng)所采用的光學(xué)探測(cè)器，容易受到背景亮度、氣象等條件的影響，尤其在千米開(kāi)外，目標(biāo)與背景融為一體，很容易跟蹤丟失。在未來(lái)戰(zhàn)場(chǎng)上，敵方更是大概率配備主、被動(dòng)反偵測(cè)技術(shù)，這就對(duì)探測(cè)系統(tǒng)提出了更高要求。未來(lái)可以將光學(xué)系統(tǒng)、紅外系統(tǒng)、水平系統(tǒng)等多種方式結(jié)合，采取系統(tǒng)自適應(yīng)切換的方式來(lái)反制。例如，在光學(xué)條件不足的情況下，切換至紅外遙感，目的就是為了保證在激光武器攻擊過(guò)程中，光束始終保持在目標(biāo)要害部位。在風(fēng)高浪急的海面，使用“斯坦尼康”式的多軸穩(wěn)定系統(tǒng)可保證攻擊部的穩(wěn)定等。

拓展兼容是發(fā)展之道 激光武器系統(tǒng)作為一種快速發(fā)展中的新型武器系統(tǒng)，優(yōu)缺點(diǎn)都十分明顯，不能寄希望其解決戰(zhàn)爭(zhēng)中的全部問(wèn)題，但作為現(xiàn)有火力打擊體系的有力補(bǔ)充，激光武器能在一些特殊的平臺(tái)發(fā)揮意想不到的作用。例如，在天基武器平臺(tái)上部署激光武器，打擊敵方的衛(wèi)星，從而破壞敵方的指揮鏈路，使其“致盲”。未來(lái)的天基激光武器的形狀將類似于目前的空間站，長(zhǎng)約50米左右、總重量在100噸以上，由武器艙和服務(wù)艙組成。武器艙配備激光打擊系統(tǒng)，服務(wù)艙配備計(jì)算、轉(zhuǎn)換、冷卻、供電等設(shè)備，艙外配置2～3個(gè)可360度旋轉(zhuǎn)的炮塔。隨著可控核聚變以及儲(chǔ)能技術(shù)的不斷發(fā)展，屆時(shí)其發(fā)射功率有望達(dá)到兆千瓦級(jí)，單次即可瞬發(fā)摧毀目標(biāo)。

激光武器正從影視作品中大踏步地走向戰(zhàn)場(chǎng)，并且具備扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)爭(zhēng)局面的顛覆性能力。即使目前仍然存在諸多不足，各國(guó)仍舊會(huì)持續(xù)不斷地加大投入與研發(fā)，從而搶占科技制高點(diǎn)。

天基激光武器假想圖