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      這樣的戰(zhàn)爭甚至可以用“優(yōu)雅”這兩個字來形容。沒有彌漫的硝煙，沒有震耳欲聾的爆炸，這一切都將被一束束悄無聲息的激光所取代。前年，美國空軍的合同承包商對波音747飛機(jī)進(jìn)行了改裝，為其安裝了化學(xué)激光武器并進(jìn)行了試驗(yàn)。經(jīng)過改裝后帶有激光武器的波音747飛機(jī)能在彈道導(dǎo)彈距離目標(biāo)還有上千千米時將其擊毀；“定向能量”火炮能以光速對戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈進(jìn)行攔截，將其烤焦并在半空引爆。這并不是上世紀(jì)80年代美國里根政府“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃中的幻想，而是在大約10年前提出的現(xiàn)代計(jì)劃，而且這一切的實(shí)現(xiàn)都不是在遙遠(yuǎn)的未來，而是在不遠(yuǎn)的明天。

　　在位于美國新墨西哥州沙漠中的白沙導(dǎo)彈基地外，美軍的戰(zhàn)術(shù)高能激光已經(jīng)摧毀了數(shù)十枚“卡秋莎”火箭彈和炮彈。然而，前些年的發(fā)展卻給激光武器的熱愛者當(dāng)頭潑了一盆涼水，激光武器的前景突然變得像“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃那樣黯淡。要產(chǎn)生足以將一枚導(dǎo)彈燒焦的、能量高達(dá)數(shù)千千瓦的激光，需要上千升的有毒化學(xué)物質(zhì)—乙烯基、氮基和三氟化物，這樣的激光武器不僅異常笨重，更糟糕的是，發(fā)射不了幾次就必須重新裝填一批化學(xué)物質(zhì)。將數(shù)量龐大的有毒化學(xué)物質(zhì)安放在飛機(jī)中或是運(yùn)送到戰(zhàn)場上的想法令將軍們望而卻步。此外，在大雨或者濃霧中激光的穿透力也會大打折扣。去年，美軍取消了他們的戰(zhàn)術(shù)高能武器項(xiàng)目，很多人都認(rèn)為，下一個馬上就會輪到預(yù)算嚴(yán)重超支的747激光武器發(fā)射平臺。但是，激光武器的魅力是難以抗拒的，尤其是其經(jīng)過超遠(yuǎn)距離后仍然具有極高的精度這一優(yōu)點(diǎn)令美國軍方對其難以割舍。“沒有聲音、沒有煙霧，悄無聲息地就能將敵人擊倒，而且還能長時間地射擊而無需裝填，”美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)的Bradley Lott少將說，“如果激光武器能具有這樣的性能，那將是海軍陸戰(zhàn)隊(duì)員夢寐以求的。”既然化學(xué)激光器無法滿足要求，那么如何才能獲得具有實(shí)用價值的激光呢？

　　我們可以按照下面的兩個步驟進(jìn)行。首先，五角大樓意識到，如果想獲得實(shí)用的激光武器，就不能操之過急，必須首先將預(yù)期目標(biāo)降低。例如，不要一開始就要求激光武器能摧毀彈道導(dǎo)彈，而可以從火箭彈這樣相對容易的目標(biāo)開始。其次，必須有新的技術(shù)出現(xiàn)。兩種在“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃時期提出的激光技術(shù)—自由電子激光器和固體激光器—最近又被重新提出，在美國軍方的支持下，提出這兩種技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在又滿懷信心地開始了工作。

　　曲折之路所有激光器的工作原理都大同小異：讓某種類型的原子處于激發(fā)態(tài)，這些原子就會釋放出光子。釋放出的光子被反射回被激發(fā)的原子中，導(dǎo)致更多的光子被釋放出來。但是與燈泡發(fā)出的散射的光不同，這些光子具有極佳的方向性，反射回的光子與兩次激發(fā)出的光子的路線完全相同。此外，與由光譜中幾乎所有波長的可見光合成的普通光線不同，激光的波長是單一的(具體的波長取決于產(chǎn)生激光的增益介質(zhì)，即原子的類型)。只要將足夠能量的激光照射到物體上，物體表面就會產(chǎn)生高溫直至燃燒。第一次激光試驗(yàn)是上世紀(jì)60年代進(jìn)行的，當(dāng)時采用的增益介質(zhì)是紅寶石晶體。但是這種最早期的固體激光器產(chǎn)生的激光只有幾百瓦的功率—這種激光對于眼外科手術(shù)來說倒是正合適。而要摧毀一枚導(dǎo)彈，激光的功率必須達(dá)到幾千千瓦，這也是科研人員放棄了早期的固體激光器、轉(zhuǎn)向笨重的化學(xué)激光器的原因，可最終等待他們的依然是失敗。然而，還有另外一種產(chǎn)生激光的方法，采用這種方法的激光器不需要大量有毒的化學(xué)物質(zhì)，不需要晶體，甚至不需要增益介質(zhì)，這就是自由電子激光器(FEL)。這種激光器利用超高能量的電子束來激發(fā)反應(yīng)。這種類型的激光器是“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃和美國國家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的核心，也是科學(xué)家George Neil和Bob Yamamoto合力為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)合同承包商TRW公司開發(fā)的最神秘的武器。很多人都對激光武器喪失了信心，認(rèn)為那只不過是一個看上去很美的幻境。但是，TRW公司自由電子激光器項(xiàng)目的首席科學(xué)家Neil和工程師Yamamoto都不這么認(rèn)為。他們都是激光武器堅(jiān)定的支持者和虔誠的信徒，他們認(rèn)為只要經(jīng)過足夠的研究，用自由電子激光器擊落巡航導(dǎo)彈并不是什么幻想。而且退一萬步講，即使最終無法擊落巡航導(dǎo)彈，相關(guān)的研究也會極大地促進(jìn)原子物理學(xué)、光學(xué)和超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展。
 

　　但是在經(jīng)過10年的研究、耗費(fèi)了5億美元的資金后，TRW公司實(shí)驗(yàn)室里面的自由電子激光器僅僅產(chǎn)生了功率為11瓦的激光—差不多相當(dāng)于一個燈泡的1/10。又經(jīng)過了幾年幾乎毫無進(jìn)展的研究之后，五角大樓終于失去了耐心，并于1989年中止了合同。“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃作為一個笑話被扔進(jìn)了垃圾桶。Neil對此感到十分憤怒。他認(rèn)為，是軍方過高的期待和不切實(shí)際的計(jì)劃葬送了他的激光武器。在此后幾年進(jìn)行的一些科學(xué)會議上，Neil不斷鼓吹重新啟動自由電子激光器的研究。“人們都認(rèn)為我一定是瘋了，他們覺得這種激光器根本不可能實(shí)現(xiàn)。”他說，“而且從當(dāng)時的情形來看，他們這么想是有道理的。”在“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃慘敗之后，BobYamamoto有15年的時間沒有接觸任何軍用項(xiàng)目。他轉(zhuǎn)而為TRW公司自由電子激光武器的合作伙伴之一、勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室工作，負(fù)責(zé)建造供高能武器試驗(yàn)用的磁場。勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室位于加利福尼亞州伯克利附近，那里正是Yamamoto成長和上大學(xué)的地方。在這里他找到了新的樂趣—改裝汽車并與他童年時的玩伴進(jìn)行賽車。無論是在實(shí)驗(yàn)室還是車庫，Yamamoto都獲得了善于攻堅(jiān)的名聲。由于這個名聲和之前在激光領(lǐng)域的工作經(jīng)驗(yàn)，他于2003年開始主持一個由美國軍方資助的、總金額為5000萬美元的固體激光項(xiàng)目。由于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，固體激光這種曾一度被認(rèn)為是不可行的技術(shù)又讓人們重新看到了希望。Yamamoto認(rèn)為，固體激光技術(shù)和他之前參與研究的自由電子激光技術(shù)一樣完美而迷人。“人們在定向能量武器上已經(jīng)花了幾十年的時間，”他說，“我希望自己是第一個將其變成現(xiàn)實(shí)的人。”

　　槍口之下Yamamoto的固體激光器的核心部件是一系列面積約6平方厘米的透明薄片，這些略帶紫色的透明薄片正是那種我們期望能讓軍艦和飛機(jī)上的火炮射出激光的東西。這些薄片是加入了釹元素(在受到激發(fā)時，釹原子就會釋放出光子，并最終形成激光)的陶瓷狀物質(zhì)。盡管它們并不能持續(xù)不斷地產(chǎn)生激光(每發(fā)射10秒鐘就要冷卻至少1分鐘)，但是其產(chǎn)生激光的能力永遠(yuǎn)不會衰減。此外固體激光器還有另外一個顯著的優(yōu)點(diǎn)，那就是體積很小。Yamamoto的固體激光器長度還不到9米，很容易就可以裝進(jìn)一輛卡車在戰(zhàn)場上進(jìn)行機(jī)動，然后對戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。“我等待這一天已經(jīng)很久了。”Yamamoto說。Yamamoto設(shè)計(jì)的固體激光器能夠在戰(zhàn)場上使用的另一個原因是人們對激光武器的期望降低了。要引爆160千米外的一枚巡航導(dǎo)彈需要的激光功率為幾千千瓦，固體激光器發(fā)出的激光永遠(yuǎn)也達(dá)不到這個功率。但是要照射并引爆一兩千米之外的一枚火箭，只要100千瓦的功率就足夠了。Yamamoto已經(jīng)接近成功了。他向我展示了幾十片5厘米見方、2.5厘米厚的鋼板和鋁板，每一片上面都布滿了燒灼的痕跡和熔化后留下的孔洞。一片編號為“6-6-05”的鋼板幾乎已經(jīng)完全熔化了，熔化的金屬在鋼板的底部形成了淚珠一樣的痕跡。“你相信這一切是真的嗎？”他帶著孩子氣的笑容高聲問我，看上去一點(diǎn)不像一個50多歲的人。“就像被一道閃電擊中了一樣，鋼板在瞬間就熔化了。這真是令人感到不可思議！”通過改進(jìn)增益介質(zhì)和提高脈沖頻率，這位利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在去年3月將激光的功率提高到了45千瓦—幾乎比3年前提高了3倍。我到達(dá)勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的那一天，這里正處于一片緊張的氣氛之中。每片陶瓷增益介質(zhì)都被一組由2880個發(fā)光二極管組成的陣列環(huán)繞著，看上去就像是個鐘控收音機(jī)。當(dāng)這些發(fā)光二極管發(fā)出閃光時，會激發(fā)陶瓷增益介質(zhì)中的釹原子，開始產(chǎn)生激光的連鎖反應(yīng)。但是，發(fā)光二極管的數(shù)量越多，溫度的不均勻也就越嚴(yán)重，這將導(dǎo)致最終產(chǎn)生的激光質(zhì)量下降。這是一個嚴(yán)重的問題，因?yàn)槲褰谴髽且氖峭昝?、連續(xù)的激光脈沖，最好能像是一束連續(xù)的激光一樣。一個軍方的小組在下個周四要來這里進(jìn)行檢查，檢查的結(jié)果將直接影響Yamamoto的小組能否獲得他們開展下一個項(xiàng)目的資金資助—開發(fā)100千瓦的、武器級的激光器。所以，Yamamoto的小組正在對備用光學(xué)系統(tǒng)—一組帶有200多個激勵器的棱鏡，可以對激光的缺陷進(jìn)行補(bǔ)償—進(jìn)行最后的檢查。在我們的交談結(jié)束的時候，他很有禮貌地對我表示歉意說：“實(shí)在是對不起，我們現(xiàn)在正處于槍口之下。”

　　一波三折當(dāng)我于幾天后遇到George Neil時，他倒并不是那么匆忙。這位清瘦的58歲長跑運(yùn)動員(不久前他剛剛參加了在加拿大落基山脈舉行的、全長125千米的馬拉松比賽，這項(xiàng)賽事一向有“死亡競賽”的美稱)已經(jīng)在自由電子激光器行業(yè)投入了超過1/4個世紀(jì)的時間。至少還要數(shù)年的時間，他的自由電子激光器的功率才能達(dá)到Y(jié)amamoto的固體激光器目前的水平，所以他有足夠的時間，領(lǐng)著我在位于弗吉尼亞州紐波特紐斯市的托馬斯·杰斐遜國家加速器實(shí)驗(yàn)室中轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。他打開了兩扇磁力門，里面雜亂無章地堆滿了72米長的銅管、鋼管和橡膠管。所有這些管子都是為了同一個目的制造的：生成強(qiáng)大的電子脈沖，并將其加速到0.99999倍光速。在經(jīng)過精確調(diào)節(jié)的微波場中，管道中的電子脈沖會吸收能量并加速，隨后進(jìn)入擺動器。在那里，電子在29個磁體的作用下上下運(yùn)動，釋放出光子，開始產(chǎn)生激光的連鎖反應(yīng)。Neil的擺動器的作用就相當(dāng)于Yamamoto的固體激光器中的陶瓷增益介質(zhì)和化學(xué)激光器中有毒的化學(xué)物質(zhì)。他下一步的改進(jìn)方向是提高電子束的能量和質(zhì)量。美國軍方對自由電子激光器發(fā)出的激光波長可調(diào)這一優(yōu)點(diǎn)很感興趣。絕大多數(shù)波長的激光在穿過大氣后強(qiáng)度會降低，一場小雨也會使激光的威力減弱，但是自由電子激光器則可以根據(jù)天氣情況選擇合適的激光波長，從而盡量避免能量的損失。勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室的主任助理Doug Beason認(rèn)為他們的固體激光器已經(jīng)奪得了激光器競賽中的獎杯，但是別人就不能再將其奪走嗎？在“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃之后，超級長跑家Neil調(diào)整了自己的時間和步伐，耐心等待著自由電子激光技術(shù)的發(fā)展。他用了5年的時間為托馬斯·杰斐遜國家加速器實(shí)驗(yàn)室建造了一臺巨大的粒子加速器，實(shí)驗(yàn)室的主任承諾在那之后他可以重新開始自由電子激光器的研究。終于，在1995年，Neil和他的小組研制出了一臺能產(chǎn)生1千瓦激光的自由電子激光器—不是像上世紀(jì)80年代人們期望的那種超級激光器。1999年，他們的自由電子激光的能量超過了“星球大戰(zhàn)”時期各種激光器的記錄。2003年，新的自由電子激光器發(fā)出的激光能量達(dá)到了10千瓦，創(chuàng)造了新的記錄。“我始終相信這一天會到來，”Neil帶著得意的微笑說，“只要我們向一個合理的目標(biāo)前進(jìn)。”現(xiàn)在，Neil的自由電子激光器又重新吸引了美國軍方的注意，五角大樓每年為他提供1400萬美元的資金，用于自由電子激光器的研究。美國海軍希望能在下一代的驅(qū)逐艦上安裝自由電子激光武器?，F(xiàn)在的軍艦上缺乏能攔截導(dǎo)彈和“基地”組織在2000年用于襲擊“卡爾·文森號”航母的那種小艇的精確武器。激光武器是個理想的選擇，但是在充滿水蒸氣的大海上，只有自由電子激光器才能完成這項(xiàng)任務(wù)。去年12月，Neil等到了一個巨大的好消息，美國海軍為其提供了一份為期8年、總金額1.8億美元的研究項(xiàng)目。“有很多困難的問題需要解決，”Neil說，“但是，我們終于起步了。”在興奮的同時，Neil也感到有些不安，因?yàn)檫@份合同是在同他的老朋友、老同事Bob Yamamoto競爭之后得到的。他的成功就意味著Yamamoto的失敗—原本計(jì)劃用于Yamamoto小組開發(fā)武器級固體激光器的資金轉(zhuǎn)而投向了諾思羅普·格魯門公司的一個研究小組。格魯門公司研究小組與Yamamoto小組的固體激光器設(shè)計(jì)并沒有很大不同，只是用幾塊較小的晶體取代了Yamamoto的固體激光器中較大的透明陶瓷。每塊晶體上匯聚的能量都較小，因此產(chǎn)生的激光的缺陷也相對較小。“我們對一塊口香糖大小的晶體竟然能產(chǎn)生如此巨大的能量感到驚訝。”格魯門公司研究小組的項(xiàng)目主管JeffSollee說。這是一位在定向能量武器方面有30多年經(jīng)驗(yàn)的老兵，參與了美軍絕大多數(shù)“戰(zhàn)術(shù)高能激光武器”項(xiàng)目的研究。五角大樓給了Sollee 33個月的時間，讓他開發(fā)出武器級的固體激光器。與此同時，盡管沒有得到五角大樓的認(rèn)可，Yamamoto仍在默默地對他的激光器進(jìn)行改進(jìn)。這種局面并不完全出乎他的意料，在他的生涯中也不是第一次面對這種局面。“從現(xiàn)在開始，我們要非常非常的低調(diào)。”他說，“但是，我們還沒有失敗。”