激光非致命武器應用及發(fā)展淺析

張恒軍，曾照凱，孟學平，張磊

（武警部隊研究院裝備技術研究所，北京 100012）

隨著國際形勢的不斷發(fā)展變化，一些國家的社會不穩(wěn)定因素逐漸增多，加強了維穩(wěn)力量的發(fā)展和建設。為了減少維穩(wěn)行動中不利輿情的影響，非致命武器的應用備受關注。該類武器裝備在用來打擊和驅(qū)散鬧事人群時，對環(huán)境的破壞很小，對人員的損傷可恢復，運用的技術涉及聲、光、電、化學等眾多學科。作為非致命武器重要的一類技術裝備，激光非致命武器可以做到小型化、能量低，對人產(chǎn)生的不利影響可控，迅速成為各國警用制式武器并大力發(fā)展。

1 激光武器概述

激光武器是直接利用光能、熱能、電能、化學能或核能等外部能量來激勵物質(zhì)，使其產(chǎn)生受激輻射，形成方向集中、單色性好的光束輻射能量來影響目標，是一種定向能武器。

1.1 激光武器分類

發(fā)射能量決定激光最終的作用效果，按照發(fā)射能量大小，分為低能和高能激光武器。

（1）低能激光武器。該類激光武器主要通過定向發(fā)射激光束至人員目標眼部或裝備目標的電子器件傳感器上，進行干擾或破壞。通常采用中、小功率激光器件設計，整體功率較小、技術實現(xiàn)較為簡單，可用于維穩(wěn)任務拒止或驅(qū)散鬧事人員，使其眼部受激光刺激后產(chǎn)生目眩感，而不得不退后或離開禁止區(qū)域；也可用于戰(zhàn)場破壞敵方電子設備，讓敵方裝備的電子傳感器失去作用，無法繼續(xù)實施跟蹤、測距、觀瞄等，達到壓制目的。

（2）高能激光武器。該類激光武器主要以輻射方式發(fā)射能量至作戰(zhàn)目標或作戰(zhàn)區(qū)域，利用超高能量，進行毀傷破壞。通常采用高能激光器和光束定向器設計，整體功率較大、毀傷效果好，高亮度強激光束攜帶的巨大能量作用于目標后，可使敵方飛機、導彈、衛(wèi)星或人員等目標損毀，主要用于戰(zhàn)爭中對敵方重要目標的遠距離高效摧毀。

1.2 激光武器特點

（1）攻擊速度快，射擊精度高。激光武器的作用主體為激光束，發(fā)射后以光速沿直線傳播，能夠瞬間到達目標位置，且可與光學瞄準軸同軸，使打擊精準無誤，做到“指哪兒打哪兒”。射擊時系統(tǒng)啟動速度快，幾乎不需要預熱準備，可以直接作用，實現(xiàn)快速打擊。發(fā)射的激光可形成十分狹窄的光束，精確地對準某一方向，能夠精確打擊目的標薄弱部位。

（2）射擊頻率高，轉(zhuǎn)移火力快。激光武器射擊速度比普通沖鋒槍與機槍進行單發(fā)點射的速度快千倍，而且不受電磁干擾。相對普通子彈，激光作為一種光，本身沒有重量，在發(fā)射器快速變換方向時，可以跟隨快速轉(zhuǎn)移火力；在飛行器上發(fā)射，也不會因慣性發(fā)生改變，而影響射擊精度。

（3）造價較低，效費比高。激光武器的發(fā)射主要是消耗化學物質(zhì)和電能等，總體消耗量不大，但造成的毀傷效果卻很明顯。低能激光武器造價成本較低，能夠?qū)崿F(xiàn)較佳的作戰(zhàn)意圖；高能激光武器，不論是艦載式、車載式、機載式，還是地基式、星載式（天基），均可重復使用，相對于造成同樣毀傷效果的導彈，消耗成本要低很多。

2 激光非致命武器的作用機理

激光非致命武器的主要作用對象為人的眼球和設備的電子元器件，作為一種非致命武器，需要通過探討其作用機理，控制發(fā)射能量，而使其保持非致命武器特性，使目標在被作用后不會產(chǎn)生永久性損傷或損壞。

2.1 激光對眼睛的損傷機理

激光對人眼引起損傷的程度均與激光的某些固有物理參數(shù)有關，最重要的是激光波長、激光功率密度、閃爍頻率、發(fā)射方式等，作用人眼后會引起不同效應，在設計時，應充分考慮可能產(chǎn)生的不同效應，做好閾值計算，避免對人眼產(chǎn)生不可逆損傷，這是激光非致命武器的設計重中之重。

（1）閃眩效應。閃眩效應包括光閃和光眩效應，均是讓人眼處于暫時的不正常狀態(tài)。由于人眼視網(wǎng)膜本身的生物特性，在受激光照射時，眼球表面部分或全部呈現(xiàn)白色，這個狀態(tài)會持續(xù)一段時間，激光照射結(jié)束后，人眼對亮度不高的目標無法感知，處于眼盲狀態(tài)，這種是光閃效應；當人眼受到強烈光照射時，會自覺地合上眼睛或在一段時間內(nèi)看不清光線較暗地方的物體，這種是光眩效應。引起這種效應，對光的強度要求不高，通常沒有超過人眼損傷閾值，產(chǎn)生光眩效應的光強度要求更低。

（2）熱損效應。目標被一定能量（或功率）的激光輻照后，其受照部位表層材料吸收光能而變熱，從而引起目標物理狀態(tài)的變化，這就是熱損效應。當人眼受到激光照射后，如果照射時間和強度超過一定范圍，眼球的蛋白質(zhì)就會因溫度升高而發(fā)生改變，從而引起眼球的損傷?？梢酝ㄟ^控制發(fā)射激光的作用時長和發(fā)射能量，來避免這種現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）光化學效應。人的眼球組成分子在吸收了入射光后，在一定能量強度作用下，會產(chǎn)生化學反應，這就是光對人眼產(chǎn)生的光化學效應，這種反應是一種以光能為能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化手段的反應。與熱損效應不同，光化學效應會產(chǎn)生化學能。低劑量的光照輻射，通常不會轉(zhuǎn)化為化學能，會由眼球吸收后以熱能形式釋放出來；中等劑量的光照輻射，可以引起晶狀體發(fā)生質(zhì)變，尤其是會對視網(wǎng)膜產(chǎn)生永久損害。

2.2 激光對光電傳感器的干擾壓制機理

激光對光電傳感器的干擾壓制，是一種電子對抗手段，在敵我作戰(zhàn)時，可以根據(jù)需要選擇使用不同能量密度的壓制等級。光電傳感器因其具有靈敏度高、體積小、噪聲低、響應度高等特點，在軍事中得到了廣泛應用。常用的光電探測器有CCD器件、微光像增強器、熱成像探測器以及激光測距機、激光導引頭或激光雷達用的激光探測器等多種類型。激光對光電傳感器的干擾壓制作用，主要是利用其對光的高敏感性，需要較低的能量，便可使光電傳感器因飽和而失效。光電傳感器經(jīng)一定能量的激光輻照后，也會發(fā)生“閃光盲”效應，會造成探測靈敏度暫時性下降而不能正常工作；進一步增強激光照射，會導致光電探測器永久性失效，甚至產(chǎn)生的熱應力作用會使光電探測器材料破碎。

3 激光非致命武器應用

通過對激光非致命武器作用機理分析可以看出，可分為反人員激光非致命武器（致眩人眼型激光武器）和反傳感器型激光非致命武器（“致盲”傳感器型激光武器）。

3.1 反人員激光非致命武器

反人員激光非致命武器主要為激光眩目槍/器，外形有手槍式、長槍式，也有手電筒、攝像頭等形式，可單兵手持，也可車載、艦載或固定架設使用。該類裝備發(fā)展和應用已較為成熟，在世界各國的警察隊伍中均有配備，主要用于反恐維穩(wěn)、防暴處突、驅(qū)離警戒等任務，能夠?qū)δ繕巳搜圻M行安全有效的激光眩目壓制，使目標產(chǎn)生眩暈、閃光盲等暫時性視覺障礙，從而失去抵抗能力，但不造成永久性損傷。

比較典型的一款產(chǎn)品為美國的GLARE系列激光眩目槍，該裝備是美軍唯一大量裝備的非致命激光武器。該系統(tǒng)額定發(fā)射200mW的532nm綠光，能提供頻率幾赫茲的脈沖工作模式或連續(xù)工作模式，工作范圍為20～500m。最小工作距離受限于20m的人眼損傷距離；其發(fā)射的光束是發(fā)散的，因此，在100m處能覆蓋一個人的頭部和肩膀，在500m處能覆蓋整個車輛。該激光器模塊的重量只有約310g，可以安裝在槍支上或單獨放置。

3.2 反傳感器型激光非致命武器

反傳感器型激光非致命武器能夠使目標搭載的光學望遠系統(tǒng)、夜視儀器以及各種光電探測器等受干擾、過載而失靈。該類裝備用于電子對抗較多，比較典型的有“騎馬侍從”激光武器系統(tǒng)，為車載武器系統(tǒng)，能在防御狀態(tài)下實現(xiàn)光電對抗，可對敵方武器上的光學探測和跟蹤設備進行有效壓制和破壞；“花冠王子”光電對抗武器系統(tǒng)，主要為機載光電對抗裝備。

比較先進的一款裝備為俄羅斯的艦載裝備5P-42“雕鸮”光學視覺干擾系統(tǒng)。該系統(tǒng)2019年公開，有效距離超過5000m，可在弱光、沙塵、黃昏以及夜晚使用?！暗覃^”的主體像一個四燈泡的“探照燈”，矩形外殼，配有四個光學輻射器，殼體兩側(cè)裝有先進的冷卻系統(tǒng)散熱器，安裝在一個可旋轉(zhuǎn)的基座上，既可實現(xiàn)水平環(huán)形瞄準，又可改變輻射器的仰角。系統(tǒng)配備的一種發(fā)射器能連續(xù)產(chǎn)生高亮度的光輻射震蕩（即以不同的頻率不停閃爍），能對2000m距離內(nèi)的敵方人員造成暫時致盲效果，目前正在改進系統(tǒng)的重量、尺寸、耗電量及其變焦鏡頭性能和發(fā)射功率，進一步提高有效射程；配備的第二種發(fā)射器，能發(fā)射高頻閃光，用于干擾敵方武器光電設備，使其“致盲”?！暗覃^”的光源散射面積較大，與“點對點”的傳統(tǒng)激光壓制系統(tǒng)相比，作用范圍更廣、效率更高。

4 激光非致命武器發(fā)展趨勢

激光非致命武器的總體發(fā)展趨勢是向高可靠、可調(diào)諧、自動化、平臺化、小型化方向發(fā)展，通過技術升級與功能集成，滿足多樣化維穩(wěn)和作戰(zhàn)任務需要。

（1）向著高可靠性方向發(fā)展。作為一種非致命武器，高安全性和可靠性至關重要，特別是對人員作用目標時，在確保作用距離、作用光斑大小的同時，要做到功率密度恒定。要有效解決傳統(tǒng)激光非致命武器近距離使用時，由于激光照射能量過大，容易對人員目標眼睛造成過度損害；對較遠距離的人員目標，由于激光照射能力不足，對人眼的致眩效果不明顯等問題。

（2）向著波長可調(diào)諧方向發(fā)展。針對低能激光武器干擾的防護裝備器材，已有了較大的發(fā)展，使激光干擾攻擊有時失效，但只限定某些波長的激光，不能實現(xiàn)全覆蓋。為了實現(xiàn)有效干擾打擊，激光非致命武器應實現(xiàn)快速發(fā)展，突破激光防護措施。應重點朝波長可調(diào)諧方向發(fā)展，通過波長的不斷調(diào)諧，使對方的防護措施失效。特別是在維穩(wěn)行動領域，可調(diào)諧的激光非致命武器的應用，可以達到更佳的突然性和隱蔽性。

（3）向著自動化、平臺化、小型化方向發(fā)展。傳統(tǒng)的激光非致命武器，實現(xiàn)了較好的人眼致眩及電子設備干擾效果，但是整體功能相對簡單且不夠智能，致使作用效果不夠理想。隨著測距、圖像識別等技術的發(fā)展，在致眩或干擾的基礎上，可通過增加激光測距儀、視頻跟蹤器、光學變焦系統(tǒng)等，實現(xiàn)對直立人員目標或電子設備的自動識別、定位、跟蹤等，達到良好的使用效果。但隨著激光功率、系統(tǒng)體積、重量的增加，未來會呈現(xiàn)出從單兵手持式、便攜式向車載、艦載平臺不斷發(fā)展的趨勢，且應該在小型化、輕量化方面繼續(xù)做出努力。