星球大戰不再是科幻?激光武器改變戰爭
據國外媒體報道,美國空軍正在研發激光武器,聲稱將在2020年安裝到軍用飛機上,屆時可以像星球大戰中的激光武器交戰那樣。目前該技術正處於轉折點,是否能夠順利進入服役就要看各種安裝平台是否能夠符合改造條件。因為激光武器使用的最大問題就是電力供應,目前研究團隊正在實驗室內測試驅動單元,美國空軍研究實驗室、AFRL等預計激光武器將在2020年後使用。
AFRL定向能源理事會的首席工程師凱-利哈米特指出,這是歷史的一個轉折點,我們看到了技術發展和成熟,直到它真正可以使用。一旦美軍作戰飛機全部按照激光武器,因此可以在很遠的距離上對目標發動攻擊,360°全向沒有死角。目前美國海軍在一艘龐塞號上進行了激光武器的測試,可對小型船隻、無人機和輕型飛機進行攔截。
激光武器的應用範圍廣,可以作為攜帶型武器使用,一個人就能操作,用來防範低空的威脅。美國空軍研發的是高能液體激光區域防禦系統,體積很小,可以安裝到一個平面上,預計在2020年投入使用。根據該公司介紹,激光也可以作為盾牌使用,但是要確保的是激光產生的泡沫不會破裂。
美國ADAM激光器在測試中擊毀模擬火箭彈
激光武器,顧名思義它是用高能的激光束對遠距離的目標進行精確射擊或用於防禦導彈等的武器,,分為戰術激光武器與戰略激光武器。具有快速、靈活、精確和抗電磁干擾等優異性能,在光電對抗、防空和戰略防禦中可發揮獨特作用。作為武器,激光具有傳統彈道式武器不可比擬的優點。不算大氣折射的話,激光束是筆直的,沒有彈道彎曲,這對空戰特別重要。航炮炮彈的彈道不僅由於重力而自然下垂,飛機水平和垂直機動的速度和角速度也使炮彈向轉彎方向「甩動」,與重力下垂彈道複合作用時,使得彈道計算尤其複雜,大氣濕度密度、風向風速變化進一步增加了彈道計算的難度。激光束也沒有彈丸飛行時間問題,光速為30萬公里/秒,在典型作戰距離內,激光束的傳輸時間可以忽略不計。這一切極大地簡化了瞄準問題。激光武器是真正的「看到即命中」,瞄準問題的性質和難度與照相機光學穩像差不多,軍事上對激光目標照射和光電目標識別所需要的穩定技術早已成熟。
此外,它的發射費用比其它防空武器要便宜許多,拿導彈來說,一枚「愛國者」導彈要60-70萬美元,一枚短程「毒刺」式導彈要2萬美元,而激光發射一次僅需數千美元,今後隨著技術的發展,激光發射一次的費用可降至數百美元。
在里根時代,星球大戰計劃中也用空間激光作為反導反衛的主要武器
在里根時代,美蘇軍備競賽達到高峰,兩家的戰略核武器都足夠摧毀對方好幾遍,只有互相確保摧毀迫使雙方回到理性。打破互相確保摧毀將成為一擊奪命的法寶,戰略導彈防禦將成為單方面核優勢的可靠保障。儘管有各種陰謀論,美國確實認真推行過被稱為「星球大戰」的戰略防禦計劃(簡稱SDI),其中空間激光武器(簡稱SBL)是重要一環。洲際導彈的飛行分上升段、中途段和再入段。再入段攔截的射程和反應時間要求最低,反導系統可以部署在目標周圍守株待兔,技術難度較低,但誘發核爆炸和隨後的核污染都要由目標國吸收,這是最後沒有辦法的辦法。中途段攔截造成空間核爆炸,威懾作用要低很多,但對目標國的危害較小。最理想的攔截應該在上升段,核爆炸和核污染效應基本上都被發射國吸收,能夠做到可靠的上升段攔截的話,自然達到最大限度地威懾。但由於地球曲率,只有在空間的反導彈武器平台才有可能及時攔截上升段的敵人洲際導彈。也只有激光武器才來得及。
空間沒有空氣,SBL沒有大氣層內光束折射、吸收、抖動和熱暈問題,但空間激光武器最大的問題在於足夠的功率,在軌道上部署重量和體積巨大的星載激光武器的技術難度也太高,可靠、可控、高重複率、輕重量的百萬瓦級大功率激光是一個世界性的難題。美國用波音747改裝「機載激光武器系統」(簡稱ABL),其化學激光器號稱能夠在600公里距離上擊落近程彈道導彈,但系統體積和重量可觀,需要6個SUV一般大小的模塊,每個模塊重達3噸。加上輔助系統和操作員,也只有波音747那樣的超大型運輸機才能裝載。ABL是達到升空實戰試驗階段的,2007年後進行過多次試驗,試驗結果褒貶不一。ABL本來是要作為小布希時代「國家反導計劃」中的重要組成部分,是打算投入實戰使用的,尤其是反制伊朗、朝鮮等具有初級彈道導彈能力的國家,但在2011還是下馬了。時任國防部長蓋茨在國會作證時說道:「國防部里沒有人認為這個系統可以達到作戰水平。現實是,你需要比機上現有化學激光強大20-30倍的功率才能在足夠遠的距離上射擊。就現在情況來說,我們需要進入伊朗境內才能射擊上升段的伊朗導彈。而且你要達到實戰部署的話,需要10-20架波音747,每架15億美元,每年1億運行費用。我不知道任何一個軍人認為這是可行的。」這還是比SBL要求更低的「初級階段」。
小布希時代機載激光(ABL)上天,甚至進行了成功的反導試驗,但最終還是達不到實戰要求而下馬了
美國的激光武器發展受阻,蘇聯的情況也沒有好多少。蘇聯早在60年代就部署了反彈道導彈,但只有有限的攔截效率,這不能說是死路,但是一條充滿荊棘的技術路線。由於技術水平的限制,蘇聯沒有把重點放在用激光直接攔截洲際導彈,而是從體系對抗角度入手,針對SDI體系中的衛星發展激光武器。蘇聯空間激光武器的核心是用「北極」火箭將送入近地空間的二氧化碳激光武器,目標包括SBL平台。雖然這與攔截美國的洲際導彈沒有直接關聯,但至少打破了美國的單方面核優勢,恢復了互相確保摧毀。但1987年的發射試驗失敗了,80噸重的「斯基夫」星載激光武器系統隨之報銷。這也是蘇聯版的「星球大戰」計劃的終結。
戰略導彈防禦級的激光武器至今依然離現實很遠,但激光技術在發展,100-150千瓦級的武器級激光已經越過實用化的門檻,而且小型化潛力很大,帶來新的可能性。ABL的化學激光使用危險的特種化學燃料;「斯基夫」的二氧化碳激光工作的時候,產生巨量氣體,不僅暴露目標,還造成可觀的后座,需要姿態控制火箭補償,否則不能維持穩定的軌道運行。新一代激光則用電力驅動,沒有那麼多麻煩。不僅能源問題容易解決,可以使用機載、艦載、車載電源,還具有「無限」的載彈量,只要有足夠的燃料,理論上可以「無限」持續射擊。「再裝填」時間取決於激光系統的恢復時間,但強大的外電源也降低射擊間隙時間。功率較低對光學系統的要求降低,甚至可以考慮採用工業激光元件,大幅度降低成本。最重要的是,戰術概念改變,大大降低了激光武器的門檻。
現如今無人機的應用是越來越普及了,民用可以實施農藥的噴洒,災情檢測;軍用拿更不必說了,無人機的偵查、發射導彈空襲目標,讓人著實頭疼不已!常規的高射炮和防空導彈當然仍在發揮作用,但就是成本太高,尤其是針對可一次性使用的低成本無人機;二是新型無人機的特徵太小,在遠距離上,常規雷達都不一定有效,要是電動無人機的話連紅外都難以發現,可能出現攔截窗口太小的問題,只給防空系統及其短促的瞄準和發射時間。這就是戰術激光武器的用武之地了。
德國萊茵金屬已經推出實戰級戰術激光武器
英法MBDA也推出類似的戰術激光武器
美國通用原子正在研製第三代戰術激光武器
按照德國萊茵金屬公司的說法,戰術激光每次射擊的成本只有1美元,大威力精密子彈(如狙擊步槍使用的)都不止這些。中等功率的戰術激光還可以快速發射,這對攔截無人機十分有利。戰術激光也可以用來攔截迫擊炮彈和火箭彈。以色列的「鐵幕」系統用導彈攔截哈馬斯的火箭彈,但如果每發火箭彈都攔截的話,成本太高。哈馬斯的火箭彈不僅製作粗劣、精度很低,發射時也受到以軍反擊的壓力而匆匆瞄準,準頭很差,常有大量火箭彈不能擊中目標。「鐵幕」系統自動忽略預計將落入無人地區的無害火箭彈,但對於瞄準良好或者有末端制導的火箭彈來說,就沒法忽略了。以色列正在研製「鐵光」系統,用戰術激光代替「鐵幕」的導彈。
火箭彈的彈道較低,只要攔截足夠早,彈片不至於掉入目標區。戰術激光不需要徹底摧毀火箭彈,只需要對結構造成足夠破壞,使得飛行中的彈體失衡,就可以造成解體和無害化。對於迫擊炮彈也是一樣。以色列拉菲爾、德國萊茵金屬、英法MBDA已經推出可以實戰的戰術激光武器系統,美國通用原子航天系統則推出第三代高能激光武器系統,計劃在2018年掛載到「復仇者」(也稱「捕食者C」)無人機上。新系統具有50、75、150、300千瓦的功率,使用鋰電池能源,充電時間3分鐘,每次充電後可快速發射10次,只有1.3x0.4x0.5米尺寸,可以裝入波音F-18E的3400磅吊艙內,C-130運輸機或者轟炸機攜載更是毫無問題。這使得激光武器的空戰應用具有現實前景,空戰的世界有可能從此步入激光時代。
在現代空戰中,空空導彈已經成為主要武器。航炮由於種種局限,早已退出空戰舞台的中心。在可預見的將來,激光武器由於功率限制,依然很難用於直接擊落敵機。即使現有最高能量水平的激光武器可以機載化,由於大功率激光束受到大氣影響遠遠超過中等功率激光,大功率激光武器依然需要試探性發射一束激光,實時測定大氣中的傳輸路徑變形,計算校正參數,然後才能發射高能激光。要達到擊毀所需要的累積能量水平,需要穩定照射在同一個點數秒鐘甚至更長。這在敵我雙方都機動翻飛的空戰中很難可靠實現。但空戰的其他特點使得激光武器具有特殊的用武之地。
紅外製導依然是近程空空導彈的主要制導方式,這也是目前最可靠的被動制導方式,在理論上可以做到「寂靜殺傷」,在不驚動對方的情況下就將其擊落。對於隱身戰鬥機來說,這樣悄悄的殺傷有利於最大限度地發揮隱身的優勢,在理論上可以像忍者武士一樣在對手還處在茫然之中就一個一個幹掉。對於反隱身飛機作戰來說,紅外製導也不受雷達隱身能力的影響,比雷達制導空空導彈更有威脅。但紅外和可見光的頻段太近,對紅外敏感的遠見對可見光也足夠敏感,紅外激光的作用更加直接。激光致盲是對紅外製導空空導彈軟殺傷的有效手段。
除此之外,激光壓制是轟炸機、運輸機上反肩射防空導彈的基本技術,美國總統專機「空軍一號」上也裝有這樣的裝置。過去戰鬥機上因為體積和重量關係,也因為全向覆蓋問題,鮮有採用激光壓制的。隨著戰術激光的小型化、輕量化,這也將成為戰鬥機的重要配備。
可以想像,未來這些激光武器一旦大量裝備,將極大改變空戰的面貌。可以基本斷定,下一代戰鬥機的基本特徵是隱身,甚至可以為了隱身而適當犧牲戰鬥機的其他性能,如速度、機動性。隱身戰鬥機可以在對方沒有警覺中就完成發現、接敵、攻擊、退出的循環,但武器發射破壞隱身,如果不能做到一擊必殺,甚至反覆攻擊都不能確保奏效,隱身戰鬥機就可能暴露自身,而陷入必須拼基本性能的不利局面。
拿F-22來說,它之所以成為美國空軍的主力制空戰鬥機,是因為其隱身是與超巡、超機動性能互補的;F-35作為以對地攻擊為主的戰鬥轟炸機,在空戰中主要依靠隱身和視距外攻擊能力,一旦一擊不殺,很容易陷入視距內格鬥。另一方面,由於F-22數量嚴重不足,F-35將被迫作為美國空軍的制空作戰的重要部分。而只要裝備了激光自衛反導系統,就極大地提高了一擊必殺的門檻,命中率也就上來了。戰機就可以不必陷入和敵機的近距離格鬥,機動性也就能更好的發揮出來,以往隱蔽待機、突然發難的防空導彈是最難對付的,可如今它們一旦發射,隨之而來的陣位也就暴露了,接下來攜帶機載激光反導系統的戰鬥機就能夠發現並摧毀,殺傷效果好且用時短,將會引領未來戰場的革命。
機載激光武器有廣闊的應用前景
綜上所述,激光武器速度快、靈活,打擊範圍廣,可打擊衛星、戰機、導彈,甚至摧毀敵方的雷達等其它指揮控制系統,但是激光武器的缺點也很明顯,例如受限於大霧、大雪、大雨,且激光發射系統屬精密光學系統,也受大氣影響嚴重,如大氣對能量的吸收、大氣擾動引起的能量衰減、熱暈效應、湍流以及光束抖動引起的衰減等。使之不能夠全天候作戰,另外它的電能消耗比較厲害,而儲能的設備難以小型化,目前看來在上述缺陷解決之前,還難以大規模投入實戰。
最後,想起了軍事專家張召忠在央視節目上回答主持人"激光武器是否有劣勢或短板"的提問,他說道,霧霾就是對付激光武器很好的一個防禦,激光武器最怕的就是霧霾,霧霾是什麼東西,我看了一下霧霾的構成,裡面有微小的金屬顆連這個金屬顆連你把它放大以後就是一個一個小鋼球在空氣裡頭瀰漫著,那激光能穿透它嗎?PM2.5到四百、到五百、到六百的時候,對激光武器的阻止最大了,根本穿透不了,比方說在沒有霧霾的天氣下,激光武器的作用距離是10公里,有霧霾的情況下一下降到1公里,這種武器有什麼用?此言一出,立馬引來了深受霧霾之苦的人民群眾和一些媒體的口誅筆伐,之後他出來澄清說以霧霾來舉例,是為了尋找最顯淺的例子。是有人網上斷章取義!當然也有網友力挺張召忠,激光傳播會受到雨霧飄雪等不利天氣影響,這應該已是物理常識。而激光波長正好與PM2.5細顆粒物接近,PM2.5濃度高時,對激光具有很強的散射效應,可以說,張將軍有關"激光武器最怕的就是霧霾"的說法沒有錯。
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