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激光武器好处多多,改变未来海战模式

2020-02-12 04:40

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近期,美国空军提出了新的机载激光武器发展计划,拟在2021年前着手测试安装在运输机、轰炸机和战斗机上的高能激光武器系统。11月6日,美国空军研究实验室与洛克希德·马丁公司签署总额2639万美元的合同,计划研发一种机载高能激光武器,这种激光武器系统重量轻盈、结构紧凑,足以装配到战斗机上。 激光武器从问世至今一直没有停止过发展步伐。美国在激光武器领域一直走在前面,部分激光武器系统已经开始实用化。 激光武器具有无坚不摧、无往不胜的超强能力

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热点新闻:据美国《星条旗报》网站日前报道,美海军计划2021年在“普雷贝尔”号导弹驱逐舰上配备“太阳神”高能激光炮,用于拦截小型水面艇和无人机,届时该舰将成为美海军首艘搭载具备实战能力高能激光炮的驱逐舰。

随着科学技术的发展,尤其是各种超高速攻击能力、隐身能力和低空突防能力兼备武器的普遍使用,使得打击突然性大大增强。加之未来战场日益复杂的电磁红外干扰、欺骗手段和各种察打一体无人机的使用,极大地压缩了传统防空武器的反应拦截时间。因此,要突破传统防空武器限制,除了提升武器性能之外,便是发展激光防空系统,编织空中“安全网”。

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原文配图:美海军曾试验过的激光武器。

点评:激光武器是指利用高能激光束摧毁目标的新概念武器系统,其不仅可以直接摧毁目标结构,具备硬杀伤效果,而且能摧毁目标上的光学、电子系统,实现软杀伤,因此受到了世界各国的高度重视和青睐。近年来,美国为了实现“第三次抵消战略”的颠覆性创新制衡目标,并继续保持在未来战争中先进装备武器和关键技术能力的优势地位,不断加大激光武器发展的力度,并重点将舰载平台作为大型激光武器的主要发展方向, 使得舰载激光武器发展最为迅速,不断走向实战化。从未来发展来看,舰载激光武器作为新概念武器装备,正在形成新型海上作战能力,并通过提供一种崭新的杀伤机制,促使未来海上作战模式发生改变。

激光防空系统是基于激光武器的高技术武器系统,利用定向发射的强大激光束直接毁伤目标并使之失效,其强激光束携带的巨大能量能直接摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星和人员等目标。

1960年5月,美国休斯研究所的科学家梅曼获得了人类第一束激光。激光问世后,很快被应用于军事领域,早期主要是激光全息照相、测量距离、探测目标、制导武器、激光通信、激光告警等。 美国空军从1967年5月立项研制激光制导炸弹,1972年5月10日在越南战场上率先实战使用激光制导炸弹,一举摧毁自1967年以来组织64次空袭作战却一直没能摧毁的战略目标杜美大桥,由此催生了“灵巧炸弹”和“精确制导武器”这两个军事术语。在验证激光制导的精准性后,人们开始探索直接利用高能量的激光去杀伤目标,这就是激光武器。 冷战时期,美苏都在秘密地研制专门攻击卫星的高能激光武器。1991年苏联解体后,美国政府放弃反卫星项目,激光武器的研制重点从太空部署的天基激光武器转向了机载反导激光武器。 激光武器是一种新概念武器,它依靠输出高能量的激光束去攻击目标,直接杀伤破坏目标或使之丧失作战效能。其原理是利用激光的高亮度等特性,主要有三个特点。 第一是烧蚀效应。强激光束照射在目标上,部分能量被靶材吸收后转化为热能,使表层材料加热、软化、熔融、汽化直至电离,使靶材表面形成凹坑甚至穿孔。这种烧蚀作用是激光对目标的基本破坏形式。 第二是激波效应。激波是指气流中的强压缩波。超音速运动的物体会压缩前方的气流,形成一个压力、温度和密度突然升高、流速突然减慢的波面——激波。激波传播到靶材背面,会产生强大的反射。外表面的激光与内表面的激波同时对靶材前后夹击,会立即拉断靶材,造成层裂破坏。 第三是辐射效应。靶材表面因汽化而形成等离子体云,等离子体大量地吞噬激光能量,一方面对激光起到屏蔽作用,另一方面又能够辐射出紫外线甚至X射线,造成靶材结构及其内部电子、光电元器件损伤。 激光武器正是靠着这厉害的“三板斧”,几乎可以杀伤和破坏一切类型的目标。这种无坚不摧、无往不胜的超强能力,吸引着各国军事人员和技术人员研制开发激光武器。 激光武器的“诱”与“惑”并存

  近日,有报道称,美国海军今夏将在“庞塞”号两栖船坞运输舰上部署测试激光武器原型——曾无数次出现于科幻电影的冷峻“死光”,可能走上现代战场。

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激光防空系统一直是世界各国必争的战略高地。2014年,美国海军“庞塞”号两栖船坞运输舰上的激光武器系统,摧毁了包括小型快艇、无人机和火箭弹在内的目标。同年,以色列拉斐尔公司成功研制“IronBeam”激光防空系统,并作为已建立的“铁穹”防御系统的补充系统,成功拦截了未被“铁穹”防御系统阻止的低轨道袭击武器,成功率高达80%。

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  作为当今新概念军事装备中理论最成熟、发展最迅速、最具实战价值的武器之一,舰载激光武器到底发展到了什么程度,威力如何,未来有何应用前景?请看本文的解读。

美国海军“阿利·伯克”级驱逐舰发射激光武器想象图

较之于传统防空武器,激光防空系统集攻击速度快、杀伤威力大、单发成本低和命中率高等优点于一身,是制胜未来战场的重要武器系统。

激光武器根据能量不同,可分为低能激光武器和高能激光武器。低能激光武器可以致盲或致死作战人员,也可以干扰或破坏武器系统的光学器件、电子元器件等;高能激光武器可以直接摧毁武器系统。在用途上,主要分为用于致盲、防空的战术激光武器和用于反卫星、反弹道导弹的战略激光武器。 低能激光武器的技术门槛不高,如激光致盲武器,又称激光枪,可令数公里至十余公里外的人眼睛暂时或永久失明。20世纪80年代后期,激光致盲武器进入演示验证或工程研制阶段。20世纪90年代初,出现用可调谐激光器制成的新型激光致盲武器,更难以防范。据报道,激光致盲武器已经在一些局部战争中得到小范围应用,主要用于照射敌方战机飞行员、武器操作手的眼睛或光学瞄准系统等。 当前,激光武器发展的热门领域是高能激光武器,又称为强激光武器或激光炮,其综合技术难度相当大。 激光杀伤破坏目标的威力大、效果好,但客观地说,激光武器是“诱”与“惑”并存——就是好处多多,但面临的困惑也不少。 与传统杀伤性武器相比,激光武器具有五大优势:

  最快之刀 最难驾驭

舰载激光武器研发不断加快

一是攻击威力大。激光防空系统搭载被称为“炮中王”的激光炮,在一秒钟内能发射1000发威力巨大的“强光束”,而且激光束以光速传播,无需提前计算,一旦瞄准,便能准确无误地命中目标,就连2.5倍音速动作灵活的“响尾蛇”空对空导弹,激光防空系统也能应对自如,达到“发现即摧毁”的效果。

一是快速。用火炮、导弹攻击运动目标时,必须由火控系统预先计算出提前量,而激光以每秒30万公里的光速传播,响应速度快,发射瞬间即可命中目标; 二是灵活。发射激光束几乎没有后坐力,易于迅速变换射击方向,并且射击频率高,能在短时间内拦击不同方向上的多个目标。在抗击空中目标饱和攻击的地面、海上防空作战中,这个优势是现有防空武器系统无法企及的; 三是准确。激光束发散角很小,可以准确地聚焦在目标上,甚至直接瞄准和击中目标的薄弱部件,把“指哪儿打哪儿”和“打哪儿指哪儿”合为一体,精确度极高; 四是作战效费比高。一枚中程地空导弹需要数十万美元,一枚单兵便携式近程防空导弹也要几万美元,而兆瓦级的氟化氘激光器发射一次只要几千美元,二氧化碳激光器发射一次只要数百美元,它能以最小代价获取最大战果; 五是抗电磁干扰能力强。激光武器本身对作战环境的污染和破坏较小,激光也不受电磁干扰,在复杂战场电磁环境中仍然可以发挥作用。 当然,激光武器在技术上、使用上也存在一些问题。

  1916年,爱因斯坦发现了激光的原理。这种亮度可达太阳100亿倍的光束,被人们赋予了“最亮之光”“最准之尺”“最快之刀”等美誉。

美国对高能激光武器的研制由来已久,自世界上第一台激光器诞生以来,就开始着手研发军事用途的激光武器,特别是加强对舰载高能激光武器的研究,旨在执行各种防空反导等任务。1977年,美国海军开始研制“海石”计划中波红外高能激光武器,并在1987至1989年间进行了一系列打靶试验,成功摧毁一枚飞行中的“旺达尔人”导弹试验。该试验的成功对苏联构成了较大的威慑,在美苏对抗中发挥了积极的作用。

二是转移速度快。激光防空武器冷却时间短、发射频率快,在完成一轮打击进行火力的转移后,仅需零点几秒就能随时随地开展下一轮打击;反应时间短,尤其是对于突然发现的低空目标,能够快速精准实施打击;纵然敌方同时发射多枚真假导弹,系统也能够迅速变换射击对象,在短时间内把所有导弹全部摧毁。

一是受环境因素影响大。激光武器在稠密大气层中使用时,大气会耗散激光束的能量,使之发生抖动、扩展和偏移;大雾、重霾、大雪、大雨等恶劣天气及战场烟尘、人造烟雾等对激光影响更大,激光武器不能全天候作战使用。在技术上主要靠“窗口效应”,即寻找适合远距离、低损耗传输的激光波长; 二是作用距离有限。随着射程增大,照射在目标上的激光束功率密度会随之下降,毁伤力减弱,从而使有效杀伤距离受到限制; 三是稳定跟踪瞄准难度大。激光发射系统属于精密光学系统,跟踪瞄准的时间极短,对精度和稳定性的要求很高; 四是能量转换效率较低。高能激光武器要产生1000千瓦~2000千瓦的激光束杀伤目标,需要大型的初级能源供应装置,武器系统体积庞大,整个武器系统至少也要分装在两三辆重型卡车底盘上,导致战场机动性、实用性差,激光武器系统在战场上的生存能力还有待于实战考验。 同时,激光武器的应用也催生了对抗手段的发展。空中、地面、海上作战的武器平台普遍加装了激光告警装置和烟幕发射装置,重点是对抗激光制导武器,对低能激光武器也有一定抗击作用。 激光武器是对付无人机“狼群攻击”的有效防御武器

  意图驾驭“最快之刀”的各个军事强国,自20世纪60年代第一台激光器问世起,便不断发展可应用于战场的激光武器。冷战时期,苏联海军曾用激光器致盲北约飞机机组成员和直升机飞行员;英国也曾在马岛海战中首次应用了激光炫目系统。

冷战结束后,美国海军将作战重点从远洋转移到沿海区域,开始加强近防型激光武器的研制。2008年,美军启动了一项名为“海上激光演示验证”项目,其中包括一款“联合高能固态激光器”和为“战术高能激光器”研制的精确跟踪系统,其目的是验证舰载激光武器防御小型舰艇攻击的能力。2010年,美海军又研发出了一款“海上激光武器系统”,主体是一个最大输出功率为30千瓦可发射红外激光束的高能固态激光器,可独立安装到舰艇上或集成到“密集阵”近防武器系统上,主要目标是毁伤或干扰光电传感器、无人机、光电制导导弹,并增强雷达跟踪能力,以拦截无人机和水面小艇等小型目标。该系统于2012年在“阿利·伯克”级的“杜威”号导弹驱逐舰上进行了舰载测试,并于2014年12月成功击毁了一架“扫描鹰”无人靶机、一艘小型靶船和一枚RPG火箭弹。

三是火力间隔短。大多数武器需要消耗弹药,从而需要装填弹药,普通武器的装填时间至少是10秒,而激光不需要装填弹药,火力的中断间隔仅为1秒;火力持续时间长,覆盖面广,能够实施高密度的连贯打击,尤其是针对敌方的作战集群,能够依靠强激光进行集中摧毁,整体毁伤效果显著。

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  不过,这些激光武器都仅限于“软杀伤”,低能固态激光器存在功能和威力上的局限。直到后来,出现了高能激光器,激光“硬杀伤”才从幕后走到了台前。

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尽管如此,激光防空系统的发展仍然存在很多限制因素。由于激光束发散角随着射程的增大而加大,抵达目标的功率密度也将随之降低,其射程越远,毁伤力越弱。另一方面,激光防空系统不能全天候作战,受限于大雨、大雾、大雪等天气影响,而且激光发射系统属于精密的光学系统,在战场上的生存能力有待考验。所以,激光防空系统要趋于成熟稳定并形成战斗力,还有很长的一段路要走。

20世纪80年代,美国空军利用加油机平台改装成功实验型的NKC-135A低能量机载激光武器,在实验中击落过多枚飞行中的“陶”式反坦克导弹和“响尾蛇”空空导弹。在此基础上,美国空军发展实验室和波音公司、诺思罗普·格鲁曼公司、洛克希德·马丁公司联合研制了YAL-1A机载激光武器项目,这也是唯一的用于助推段拦截的反导武器。其利用波音747-400F飞机平台进行改装,加装功率达兆瓦级的氧碘化学激光器,用于拦截在主动段飞行的战术弹道导弹。 2004年,美国空军开始进行拦截弹道导弹的试验并取得成功,但2014年放弃了这个项目,两架试验样机被送到着名的“军机坟场”,几十亿美元投资打了水漂。主要原因在于YAL-1A没有实战价值,因为要在弹道导弹刚刚发射升空的助推段进行拦截,尽管反导效果最好,但激光拦截导弹的杀伤距离只有400公里,必须贴近敌方导弹发射基地打“近战”。试想一下,波音747身躯如此庞大,又没有任何空战防御能力,怎么可能会做到“杀敌而不被毁于敌手”呢? 要知道,矛与盾总是对抗发展、迭代升级的,俄罗斯的C-400地空导弹武器系统对空中目标的最大拦截距离就是400公里。而值得关注的是,美国空军在停止YAL-1A机载反导激光武器后,曾经计划把相关技术成果转移应用于大型无人机平台上,开发新一代助推段拦截激光武器系统。 2014年8月,美国海军在“庞塞”号两栖船坞运输舰上率先安装了第一部激光武器,主要进行舰载激光武器作战验证,前两年已经成功完成拦截无人小艇的作战试验。今年7月中旬,“庞塞”号在波斯湾进行了激光武器对抗无人机的防空作战试验:先释放一架无人机,3名射手操纵激光武器瞄准目标,无人机机翼瞬间被烧毁而掉入大海,整个打击过程精准高效且隐秘无声。 这表明,激光武器在末端防空、防御“低慢小”空中目标方面大有用武之地,是对付低空超低空无人机“狼群攻击”的有效防御武器。目前,“庞塞”号舰载激光武器主要用于摧毁飞机和小型船只,美国海军正在开发更强大的第二代激光武器系统,有可能用于对付更强大的目标,如拦截导弹。 2015年5月,被称为“创新工场”的美国国防部国防高级研究计划局宣布,其刚刚完成一套机载激光武器系统的首轮测试,这套系统最终能够实现将激光武器安装在无人机和战斗机上。其目标是研制出150千瓦的激光武器系统,它要比具有类似威力的现有激光武器体积小且质量轻10倍,能够安装在战术飞机上,对抗地面对空威胁。 美国陆军也有激光武器项目。2004年,美军在阿富汗战场上实战使用“宙斯”激光扫雷器。它安装在悍马车上,功率10千瓦,能摧毁近距离的未爆弹药。 今年6月26日,美国陆军和雷声公司宣布,安装在AH-64“阿帕奇”武装直升机上的高能激光武器测试取得成功,在新墨西哥州白沙导弹靶场,AH-64使用高能激光炮吊舱成功命中1400米外的目标。这是高能激光系统首次经直升机发射,在不同的高度、气流速度以及飞行状况下命中多种目标。

  在这方面的领跑者是美军。1978年,美海军研发的先进化学激光器在弹道垂直方向击落了低空、高速飞行中的“陶”式导弹。接着,美海军又研制出兆瓦级的中波红外线化学激光器,并成立了高能激光系统试验场。1989年,该试验场项目成功在垂直弹道方向击落了一架以2.2马赫时速飞行的靶机。

美海军研发的一款“海上激光武器系统”,主体是一个最大输出功率为30千瓦可发射红外激光束的高能固态激光器

  然而,随后进行的来袭目标对抗试验却以失败告终。之后很长一段时间,激光器带来的“热晕”效应始终无法解决。

此次美海军计划配备的“太阳神”高能激光炮,与先前的舰载激光武器有很大的不同,被称为“高能激光与综合光学杀伤监视系统”,其特征是首次在一个武器系统中集成了三种作战功能。其中,第一种功能是“硬杀伤”功能,主要通过一种高能光纤激光器,可快速发射60千瓦级的高能激光束,未来还将计划把功率增强至150千瓦级,令敌方小型舰船或无人机瘫痪或毁坏。第二种功能是“软杀伤”功能,主要通过使用功率较低的激光,使敌方无人机上的光电/红外传感器 “目眩”或被迷惑,精确瘫痪后者的“情报、监视及侦察”设备,这是过去激光武器较难达成的功能,适用于执行一些高敏感任务。第三种功能是除了“软、硬”杀伤目标外,还可利用相关光学系统收集有关舰艇周围广大区域的情报、监视和侦察信息,与基于雷达的“宙斯盾”作战系统共享,让美军战舰在获得更强的态势感知能力的同时,具备更强大的反导能力。

  直到上世纪90年代,固态激光技术产生的能量逐渐达到“硬杀伤”武器要求的千瓦级,才重新唤起了美海军的兴趣。固态激光器稳定性好、体积较小,具有良好的舰载化前景。只是,固态激光器仍然存在大气中传输衰减的问题。

总体上来说,“太阳神”高能激光炮项目是美国长期以来一直实施的“水面海军激光武器系统”计划的重要组成部分,也是美军为加快高能激光武器计划研发与部署进程而推动的关键项目,具有很大的发展潜力和应用前景。美国海军作战部水面战办公室主任罗纳德·博客索尔近日在华盛顿举行的2019年定向能峰会上表示,美国海军将在两年内在导弹驱逐舰上进行批量安装激光武器系统,并对技术进行不断完善,从而最终在2020~2022年实现不需要对战舰进行大规模改装就可以进行快速部署的目标。可以预测,一旦该目标实现,将会极大推动美海军运用激光武器实现水面舰艇实战化的进程。

  于是,自由电子激光技术应运而生。它能实现激光波长在不同大气环境中的自由调节,输出功率可达兆瓦级,被美海军视作最具发展潜力的舰载激光武器技术。但它仍面临一系列问题,比如,体积庞大、配套设备不成熟、防护要求高,等等。

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  激光上舰 稳步推进

美国海军还曾探索在“密集阵”近防炮基础上安装激光武器

  当然,对激光武器热心的并不只是海军。美国空军和陆军都有过激光武器计划。不过,由于激光武器尺寸和重量较大,空基激光武器发展受限;受水汽、烟雾和沙尘等影响,陆基激光武器也无法打击视距外的目标——因此,上舰成了激光武器通往战场的有效路径。

将进一步提高舰艇防空能力

  为尽快发展出可在舰艇上部署使用的激光武器,美海军一面继续推进自由电子激光技术开发和应用研究,一面加大固态激光技术投入力度,并启动了固态激光武器系统的研制工作。

随着军事高科技的不断发展,各种新型制导武器纷纷涌现,比如法国的“飞鱼”、美国的“鱼叉”等,这类导弹尺寸小、速度快、威力大、可以由飞机、水面舰艇潜艇运载和发射,从各个方向实施快速攻击,具有很强的隐蔽性和很高的命中率,在多次海战中显示了威力,对水面舰艇构成了前所未有的威胁,而迄今为止,还没有一种系统能100%地拦截这些反舰导弹。为此,作为世界头号海军强国的美海军开始积极寻求新的手段,以解决日益复杂的海面防空问题。在这种情况下,舰载激光武器系统应运而生。

  目前,美海军正在研制的固态激光武器分为板条固态激光武器和光纤固态激光武器两种。板条固态激光武器的工作介质是由合成结晶材料构成的片状板条,而光纤固态激光武器则使用柔韧光纤材料介质。

相比于传统的导弹和火炮,舰载激光武器具有极低的发射递增成本、极快的攻击速度、强大的多目标交战和迅速再瞄准能力以及取之不尽的载弹量等众多优点。首先,舰载激光武器的主要能量来源于舰船电力,单发燃料成本不超过1美元,而海军防空导弹成本动辄数百万美元甚至更高,战争成本“对冲”效果显著。其次,舰载激光武器不受载弹容量限制。一般来说,传统的海军舰载“密集阵”近程武器系统是一种采用火控雷达控制的加特自动炮,只能对付有限数量目标,之后还要花费一定时间重新填装。而舰载激光武器是一种不受弹匣容量限制的武器,只要保证舰船可提供电力充足和散热系统稳定就可以不断发射。最后,激光武器具有良好的可控性,可实现软硬杀伤结合,不仅可直接摧毁敌方目标,而且还可对敌方光电传感器干扰,进行有效的警示、毁伤动作,形成不同级别的震慑能力,并且激光武器发射的光斑发散直径小,只对辐照区有毁伤作用,即使未击中目标,也可以沿直线继续传播并不断在大气中衰减,减少无谓的附带毁伤。

  2010年,美海军先后对板条固态激光器的跟踪分系统进行了海上测试和攻击固定目标的海上试验,并在次年成功完成了与小艇目标的交战试验。而后,该系统进入历时4年的全功率工程与制造开发阶段。

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  “庞塞”号即将安装的是光纤固态激光武器,它将作为水面舰艇的近程防御系统使用,主要用于对抗光电传感器、无人机和光电制导导弹等目标。该系统设计光束功率33千瓦,波长1.064微米,非常接近避免受大气波干扰的1.045微米。

安装在舰船上进行测试的“海上激光武器系统”

  该系统的首台样机曾参加过一系列试验,在海上环境模拟实战试验中,曾演示了对0.5海里外的刚性充气艇的攻击效果,还成功击落了5架无人靶机。这是世界上首次从舰船搭载的固态激光器发射强激光束,标志着长期困扰激光武器的传输衰减问题已经得到了较好解决。

正是由于舰载激光武器具备上述特征,美海军对其重视程度在不断提高。据美国国会研究服务机构2019年5月发布的报告披露,美国海军正在把舰载激光武器及其控制系统同舰艇的动力、冷却和作战管理系统进行整合。这是一项重要步骤,一旦成功后,未来高能激光武器上舰将不必增配额外电池,而是可以通过战舰上的动力系统,在电力能源充足的情况下,源源不断的发射激光,这不仅能够让美国海军有效拦截敌方导弹饱和式攻击,还能让大量省下的导弹用来进行反击,从而打破目前美国海军拦截敌方导弹的规则,满足“从击败能力相近的对手到对抗新的破坏性技术和不对称威胁的各种作战需要”。此外,美海军在安装舰载激光武器后,还可对传统舰载武器体系实现重大变革,为海军水面舰载平台提供高效和负担的起的点防御能力,从而使水面舰艇能够对抗和防御更多来自海面和空中的威胁挑战,改变未来海战模式。

  按照美海军在“庞塞”号上装备“激光武器系统”的计划,该系统的功率将增至100千瓦,系统的技术成熟度将从目前的6级提升至7级,即从实验室环境测试走向战场环境测试。

技术缺陷制约舰载激光武器未来发展

  优势明显 前景诱人

从美国目前在研的舰载激光武器项目分析,功率大致都在几十或是几百千瓦量级,作战距离也基本都在几十海里以内,打击目标主要是小型无人机、水面小型快艇、迫击炮及低空和掠海飞行目标,主要充当中近程防空武器系统,同时兼顾一些特定环境的攻击使命。同时,舰载激光武器作为一种新型海战武器装备,以光速交战提供了一种崭新的杀伤机制,将促进海军分布式杀伤的落实部署,并完善现有动能武器的某些不足,因此成为美海军重点发展的方向。

  预计,美海军的“舰载激光武器系统”将在2017年左右初步形成作战能力,并且与现有武器配合使用,形成多层次、多功能、多位一体的高效防御武器系统,从而描绘出一幅十分诱人的激光武器应用前景。

但是,由于受到自身技术特点影响,舰载激光武器也存在着众多缺陷难以解决。首先,受到自然条件因素的限制较多。由于激光在大气中呈直线传播,舰载激光武器交战视距会受限,因此无法应对超视距和中间有阻挡的目标,如在视距外的水面舰船和来袭的反舰导弹等。而且,大气中的水汽、盐粒、烟尘等物质还会吸收和散射激光束,大气扰动也会让激光散焦,从而降低打击效果。虽然目前美军舰载激光武器系统可以利用自适应光学系统矫正一定的不利影响,但在如果出现雨、雪、雾、霾、大风等恶劣海况,还是难以正常工作,因此不具备全天候作战能力。

  的确,相较于常规武器,激光武器有着众多的性能优势。

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  ——发射成本低。据称,舰载激光武器发射使用的成本约为每发1美元,而美海军近程防空拦截导弹的发射成本大多超过100万美元,中远程防空和反导导弹的发射成本更高。

激光武器能够大幅提升军舰的抗饱和打击能力

  ——弹药无限。常规舰载武器系统只能装备数量有限的拦截弹,一旦用尽则需要重新装填,必然影响作战响应时间。由电力驱动的激光武器只要连续供电且具备持续冷却能力即可实现不间断的目标拦截。

此外,目前舰载激光武器存在的热晕效应也难以解决。我们知道,如果激光对目标持续照射过久,就会使光路空气被加热,从而导致激光束散焦,影响指定目标毁伤能力,这就是所谓的热晕效应,而这种热晕效应反映在海战中,就会降低激光对沿直线向舰船迎面而来的舰船打击能力。通常来说,激光功率越高,热晕效应影响越明显。而对于低功率激光武器来说,也存在对付安装有防护、抗烧蚀和高反表面层的目标以及快速旋转、翻滚目标时,有能量密度不足,难以持续对打击区域聚焦的问题。这些技术缺陷都成为美海军在未来为新型舰艇装备激光武器时所必须顾虑的重要因素。

  ——攻击速度快。激光束以光速直线传播,可在瞬间命中目标,并在击中一个目标后,在数秒内重新瞄准下一个目标。对于攻击末段飞行轨迹复杂的反舰导弹等高机动性空中目标,激光武器比传统舰载防空导弹系统更具优势。

(兵韬志略是由南京大学亚太发展研究中心研究员凌云志为澎湃防务栏目开设的个人专栏,盘点近期重大防务事件,评点信息背后暗藏的玄机,剥茧抽丝、拂尘见金,两周一期,不见不散)

  ——连带毁伤小。激光武器不仅能够精确打击,而且发射的光点尺寸直径仅为数厘米,攻击目标后一般不会对周围其他物体造成伤害。而且还能避免舰艇在近港口海域使用近防武器时,未命中目标的炮弹掉落可能对港口区域造成的连带毁伤。

  ——打击效果可控。激光武器除可直接摧毁目标外,还可通过调节激光束威力和照射时间等方式,对目标实施非致命性杀伤,起到警告、干扰对手直至使其丧失活动能力和威胁等不同打击效果,用途较传统舰载武器更为广泛。

  走向实战 困难重重

  目前来看,激光武器对于空中和海上小型目标的防御最有前途,也最具天然优势。不过,尽管舰载激光武器应用前景可观,但要用于实战仍有大量技术难题亟待攻克——这些问题,很多正是源于激光武器的固有特点。

  比如,激光可在较长时间内朝着一个方向连续射击。这会使得激光束周边的空气温度升高,进而出现激光束偏折以及光束尺寸增大、散焦和扩展。这种被称作“热晕”的效应,会使激光武器不能朝着一个方向持续对抗径直来袭目标,降低打击效果。现在,虽然有人提出了采用自适应光学来抵消“热晕”效应等措施,但都处于研究之中。

  由于激光只能走直线,使用中如遇到视线有阻挡或高速运动的目标时,跟踪瞄准难度将大大增加。比如,舰载激光武器在应对小艇攻击时,如果小艇被较高海浪遮挡,则拦截难度将大大提高。

  由于激光束一次只能攻击一个目标,因此在一定的时间内,激光虽然可以摧毁较多目标,但是单个激光武器如果对抗敌多种武器同时发起的饱和攻击,则存在较大难度。

  随着激光束传输距离的增加,激光功率密度将不断下降,杀伤力也随之减弱。如果用千瓦级激光武器对抗采用了装甲防护、烧蚀材料、高反射性功能材料的目标时,毁伤效果将进一步下降。对高速旋转和翻滚运动的来袭目标,因激光束无法在其表面的固定位置持续形成光斑,同样会降低杀伤效果。

  除了上述难题,舰载激光武器持续射击时需耗费巨大的能量,必须配备强大的储能系统,且对舰艇动力系统的要求很高,庞大的体积对“寸土寸金”的舰上空间更是挑战。由此来看,激光武器要作为一种常备兵器登上现代战舰,前路依旧漫漫。

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