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航天/武器

美國激光武器有多牛?

星之球激光 來源:科技訊2016-03-28 我要評論(0 )   

  這是一種改變游戲規(guī)則的武器,花大把銀子來搞物超所值,能少送命。---美國海軍研究辦公室主任馬修.科隆德少將(Matthew Klunder)


  “這是一種改變游戲規(guī)則的武器,花大把銀子來搞物超所值,能少送命。”---美國海軍研究辦公室主任馬修.科隆德少將(Matthew Klunder)曰。
  美國海軍勞斯艦載激光近程防御系統(tǒng)(LaWS)
  2014年12月,據(jù)美國CNN有線新聞網報道,美國海軍在中東地區(qū)的波斯灣水域,利用安裝在龐塞號兩棲船塢運輸艦上的勞斯(LaWS)艦載激光近程防御系統(tǒng),成功的擊毀了無人機和水面航行的小艇。
  這是一場精心安排的測試,有兩點非常值得重視。龐塞號艦長已被授權使用該武器系統(tǒng),這意味著如果有無人機或小艇挑釁的話,可以用這種武器來打擊,勞斯系統(tǒng)不是接近實戰(zhàn)狀態(tài),而是已經實戰(zhàn)部署了。
  另一方面,測試地選在了素來以高溫高鹽風沙大而著稱波斯灣,環(huán)境條件非常荷刻。勞斯艦載激光近程防御系統(tǒng)到底是一種什么樣的武器系統(tǒng)?激光武器研發(fā)方面已經達到了什么樣的水平哪?我們還得從激光和激光武器說起。
  激光武器
  激光(Laser),最初中文名叫做“鐳射”、“萊塞”,1964年,錢學森先生,把這種受激發(fā)射的光命名為激光并從此延續(xù)下來。1958年,美國科學家斯沃洛(Schawlow)和頓尼斯(Townes)在試驗室中,用氖光照射稀土晶體,發(fā)出耀眼奪目的、會聚在一起的光束,他們把這種光命名為LASER,意思是“受激輻射的光放大”。
  1964年,他們因激光的發(fā)現(xiàn)而雙雙榮獲當年的諾貝爾物理獎。激光的發(fā)現(xiàn)在科學界迅速引起轟動,被譽為二十世紀,人類排在原子能,計算機,半導體之后,第四個非常非常重大的發(fā)明,譽為最亮的光,最準的尺,最快的刀。
  激光具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性等優(yōu)秀特性,近幾十年來得到快速的發(fā)展,目前激光已廣泛應用到我們生活中的方方面面的,小到手邊的CD唱片,超市里的條碼掃描儀,大到激光焊接、激光切割,用途非常廣。
  激光問世之初,一貫對高科技裝備情有獨鐘的美國軍方,就想把它搬上戰(zhàn)場,但是要想把激光變成一種武器裝備可不是想像的那么容易。首先要解決二個問題,第一個,要求激光的能量足夠大。第二個難題,就是如何讓激光的光束克服大氣條件的制約,精確照射到目標的準確部位,也就是說跟瞄問題。
  1971年,美國海軍成立了高能激光計劃管理辦公室,開始進行激光武器的研制。最初發(fā)展方向當時發(fā)展較好的是二氧化碳氣體激光器,但二氧化碳激光器的功率提升并不快,遲遲不能滿足需要。70年代中期,開始把發(fā)展方向轉向化學激光器。1978年3月,化學激光器成功擊毀了低空飛行的“陶式”反坦克導彈,隨之轉而啟動“海石”化學激光器發(fā)展計劃。
  上世紀80年代初,美國里根政府提出的星球大戰(zhàn)計劃,為激光武器的研發(fā)注入了巨額資金,美國空軍把努力方向集中在氧碘化學激光器(屬于氣體激光器)上,并以波音704-400F為載機進行試驗,輸出功率達到兆瓦級,目標是摧毀數(shù)百公里外處于助推段的洲際導彈。美國佬克服了上百公里傳輸中的大氣層對激光的偏轉作用研 究等關鍵課題,在2010年進行兩次的打靶測試,部分取得了成功。
  按原來設想,戰(zhàn)爭時可以同時起飛20-30架裝備激光武器的波音747飛機,能抗擊約100枚左右的來襲導彈,但美國軍方認為激光器功率還要提升20-30倍,所以距離研制目標仍過遙遠,在軍費削減的大形勢所迫下,ABL項目下馬轉為技術儲備,項目名稱也改為ALTB。
  上世紀90年代,美國陸軍就開始與以色列聯(lián)合研制了戰(zhàn)術高能激光武器(THEL)。與美國空軍相似,美國陸軍選擇了氟化氘化學激光器,目標輸出功率達到40萬瓦,可攔截10公里外的飛機、火箭彈等。1996年,該激光器在白沙導彈靶場擊落2枚飛行中的蘇制122毫米火箭彈。
  不過這種激光武器體積巨大,無法裝載在地面車輛上,而且以上兩種激光武器實際上都利用化學能為原料,每次射擊需要消耗大量的氧碘化學藥劑,即便是身軀龐大的波音747飛機,也只能裝載24次射擊的藥劑。
  1987至1988年期間,美國海軍在白沙試驗場,進行一系列打靶試驗,成功摧毀一枚超音速反艦導彈。至2000年,美國海軍已經發(fā)展了“目標-1”和“目標-2”兩種艦載激光器,分別用于對抗空中目標和反艦導彈,實際效果不明。
  勞斯誕生
  2010年,美國海軍水面戰(zhàn)研究中心與科托斯公司簽署了一份價值1100萬美元的合同,用于發(fā)展固體光纖激光武器系統(tǒng)??仆兴构咎岢龅募夹g路線與之前美國海軍資助的各種研究完全不同,把發(fā)展方向定位為,集成化小功率光纖激光器。
  從技術上講,想要實現(xiàn)激光武器,首先要選擇激光器,激光器是能產生激光的裝置,相當于民用的電燈泡一類的光源,與民用光源相似,目前能發(fā)出激光的激光器有上千種,大體上分為固態(tài)激光器、液態(tài)激光器、氣態(tài)激光器、自由電子激光器等幾大類。勞斯采用的是最簡單也最便宜可靠的光纖激光器。
  光纖激光器
  光纖激光器(Fiber Laser)是指用摻稀土元素玻璃光纖作為增益介質的激光器,光纖激光器可在光纖放大器的基礎上開發(fā)出來:在泵浦光的作用下光纖內極易形成高功率密度,造成激光工作物質的激光能級“粒子數(shù)反轉”,當適當加入正反饋回路(構成諧振腔)便可形成激光振蕩輸出。
  1988年,美國人施尼茲發(fā)明了雙包層摻稀土材料鉺的光纖激光器,并且描述其基本的工作原理,這種光纖激光器體積小,能量轉化效率高,最高達70%,最大的優(yōu)點幾乎是不需要冷卻系統(tǒng),光纖激光器發(fā)明后,迅速被大量商業(yè)化。
  科托斯公司采用了6臺IPG公司生產的5千瓦級光纖激光器,實現(xiàn)總輸出功率32千瓦,以往的激光武器方案,為了實現(xiàn)高能量聚焦,需要光束相干合成等技術,反射材料的選擇和強激光作用帶來很大的麻煩,勞斯方案為了降低系統(tǒng)復雜程度,直接跨過了這個看起來的難題,前面說過,光纖激光器體積小巧。干脆把6個光纖激光器緊緊的靠在一起,非常巧妙的解決了問題。
  2011年4月8日,美國海軍利用保羅 佛斯特號防衛(wèi)系統(tǒng)測試,成功擊毀一艘距離1英里外的摩托快艇。2012年8月,在加洲外海的圣尼古拉斯島上,勞斯系統(tǒng)首次海上打靶試驗,就成功擊落無人靶機。此后試驗中,先后4次擊落無人駕駛靶機,擊毀最大距離約4公里,通常過程是先用低能量激光實現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤,然后發(fā)射高能量激光,大約2秒鐘的時間即可實現(xiàn)擊落。
  目前,安裝在龐斯號上的勞斯系統(tǒng)還在進行試驗,美國對方聲稱該系統(tǒng)遠超預期,與動輒數(shù)百萬美元一枚的導彈相比,依次發(fā)射成本僅需59美分,盡管如此該系統(tǒng)并沒有在強烈的沙塵暴條件下工作,因為改組條件并不適合于該系統(tǒng),因為美國軍方認為在這種惡劣條件下攻擊者也不會貿然發(fā)動襲擊。
  最近6年,美國海軍已經在勞斯激光近程武器系統(tǒng)的研發(fā)方面投入了約4000萬美元,正在研究將密集陣系統(tǒng)與激光武器系統(tǒng)集成在一起。未來的發(fā)展規(guī)劃是到2017至2021年,美國海軍將大量裝備這種有效射程約約1.6千米的近程防御系統(tǒng)。
  適用于對抗低強度目標
  近年來,無人飛機和無人艦船技術發(fā)展很快,如何對付這此體積很小,速度也不快,但數(shù)量相對寵大的小目標,給雄心勃勃進行瀕海作戰(zhàn)的美國海軍出了個難題,如果用標準防空導彈或拉姆等防空導彈來打,用價值上百萬的導彈來這打種幾千甚至幾百美元一架的無人飛機,非常不經濟。
  用有人操縱的密集陣來打將消耗大量的彈藥,用機槍和小型機關炮來打,有人操縱和武器在搖擺的艦船上,命中率非常低,打上幾百發(fā)也不見得能擊毀。勞斯系統(tǒng)每次射擊的成本只有幾十美分(宣傳材料里稱只有59美分),甚至比一發(fā)炮彈還低,還不用考慮彈藥的消耗,非常的經濟。
  勞斯激光近程防御系統(tǒng)目前已進入成熟發(fā)展階段,以整套系統(tǒng)采購價格只有約1500~1700萬美元,要比現(xiàn)有密集陣系統(tǒng)約3500萬美元的采購價格便宜得多,拉姆導彈系統(tǒng)盡管系統(tǒng)價格不算高,但單枚導彈價格已經達到了約100萬美元,再加上激光武器無需彈藥補充,龐斯號上的勞斯系統(tǒng)。
  實際上沒有并入全艦電網,只是利用了臺自帶的小型發(fā)電機,就實現(xiàn)了供電,目前已經具備了連續(xù)滿功率照射2分鐘的能力,并在其后2小時內可充滿80%的電量,以目前試驗中的表現(xiàn),照射一架無人飛機,只需要不到3秒鐘即可擊毀,勞斯系統(tǒng)的經濟性和可用性,是拉姆和密集陣無法比似的。
  激光武器對無人飛機等小目標,在低強度的沖突中的作用有非常大的市場,隨著高能光纖激光器和自由電子激光器的發(fā)展,未來必將逐步取代密集陣和拉姆導彈的作用。
  激光武器已經上艦,未來的近距離對抗中,極有可能無聲無息的打掉對方的光學設備、雷達、彈藥、旗幟甚至人員,連證據(jù)都沒有。

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激光武器光纖激光器導彈無人機
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