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军工航天新闻

舰载激光炮“攻击于无形”

星之球科技来源:北京晚报2014-02-25我要评论(0)

2012年7月30日,美国杜威号导弹驱逐舰上临时安装的激光武器系统。2013年4月8日消息,美国海军研究局(ONR)宣布,他们将于2014年年初在庞塞号(USS Ponce)上部署固体激光原...

早在2012年7月30日,美国“杜威号”导弹驱逐舰上临时安装的激光武器系统。2013年4月8日消息,美国海军研究局(ONR)宣布,他们将于2014年年初在“庞塞号”(USS Ponce)上部署固体激光原型机,并对其进行相关测试。

舰载激光炮“攻击于无形”庞塞舰

庞塞舰

激光武器击毁快艇

激光武器击毁快艇


庞塞舰上的激光武器

庞塞舰上的激光武器

激光武器击毁无人机

激光武器击毁无人机


伊朗海军的导弹快艇

伊朗海军的导弹快艇

装备激光武器的舰艇作战想象图

装备激光武器的舰艇作战想象图

  据美联社2014年2月18日报道,美国海军今年夏天将在“庞塞号”军舰上测试激光武器原型。有关官员称,该武器一个人就能操作,费用低廉,并将改变未来海战的模式。美国舰载激光武器的威力如何?它将对未来海战产生怎样的影响?本期为您解读。

  激光用于军事,主要有三种方式。第一种是激光制导,也就是利用激光为炸弹、导弹指示目标方向,准确命中。第二种是致盲、干扰,即通过激光强烈耀目的照射,影响敌方的人员视线,以及对各种军事设备产生强烈干扰。第三种是直接击毁,即所谓激光枪、激光炮,通过激光能量集中,在小小的照射点上能很快产生大量热能,烧毁目标。


  在这三种方式中,激光制导已经应用在多次战争中。致盲干扰也已投入使用。第三类“直接击毁”的激光炮,看上去威力最为强大,也是各种科幻小说、影视中激光武器的“标准用法”。不过,这类最酷的激光武器,研发难度也最大。因为要达到烧毁,对激光的强度要求很大,相应激光发射器设备的功率、能源的供给都是一系列问题。目前激光炮还在研发与测试中,基本未投入实战应用。而本次准备安装在“庞塞”号上的激光武器,便是属于第三类,即直接攻击的激光炮。如果本次测试成功,可以说为激光武器的发展迈进了颇有实际意义的一步。


  此外,根据作用距离和适用范围,又可划分为战术激光武器和战略激光武器。战术激光武器是在近距离上(数十米到几十公里)直接攻击,战略激光武器则是在战略距离(上千公里乃至数千公里)进行攻击,或从卫星上攻击地面。“庞塞号”上的激光武器,依旧属于战术激光武器,其射程并不太远。

  据分析,“庞塞号”上的激光武器属于固体激光器,其杀伤力来自集中能量所产生的高温破坏。激光作用的点很小,温度却很高,这种高温不但可以烧伤皮肉,还能烧穿钢铁和复合材料,烧毁电路板。而且,激光还能使得被照射点的材料急剧熔化乃至汽化,而汽化物质的猛烈喷射又形成冲击波,从而在目标上穿孔。对部分材料而言,还可能被激光能量“搞得”原子电离,形成等离子体“云”。等离子体云膨胀喷射时产生应力波,使得目标材质被拉断。

  不过,据美军官员称,庞塞号上的激光武器,与科幻电影中的场景有所不同的是。在电影中,激光炮往往发出耀目的光束,使人眼花缭乱。但庞塞号上发出的,实际上是一束高能量,其光谱频段位于“红外”区域,不是可见光。这样,人们是无法用肉眼直接看见这束光的。当激光炮发射时,只能看到目标被击中起火,但激光本身则是不可见的。


  安装在“庞塞号”上的激光器,只需一人就能操作,它能瞄准目标,然后发出一道高能光束,烧毁目标内部的电子元件。此外,激光束的威力也可调节。相对较低的强度下,激光武器对目标实现干扰致盲作用,使得目标—无人机或舰船上的检测传感器受到扰乱。而如果对方不听警告继续进逼,这时候加大激光束能量,则可通过高温,将目标的关键部位烧毁。


  速度快、耗费低:单次发射能源成本不到1美元


  激光武器作为“光束能量攻击”,其相对于传统的武器,有着大量的优势。


  第一个优势是快速。现代战争中,对于高速的目标而言,中等距离以上必须考虑提前量。以舰载5倍音速的防空导弹对付接近音速的无人机为例,如果对距离1公里外的无人机开火,大约需要半秒钟。而这半秒钟无人机可以飞行100多米,早就不在原位置了。因此要对目标进行跟踪,必须实现锁定,或者要判断轨迹,计算极为复杂。而激光的速度是每秒钟30万公里,飞过这1公里只要3微秒,无人机只能飞走0.3毫米。换言之,只要瞄的准,目标根本无处可逃。


  第二个优势是价格低廉。目前海战的主要武器是导弹,导弹造价昂贵,每枚舰载防空导弹的造价在100万美元以上。而且为了确保拦截成功,美国海军有时候面对一个来袭的目标,可能会发射多枚拦截导弹。这样搞下来,往往打出去的防御武器,最后消耗成本是敌方来袭武器的好多倍。而且,导弹打一枚就少一枚,即便是美海军主力、万吨级的“阿利·伯克”级防空驱逐舰,其最多也只能携带约100枚“标准”系列防空导弹。换句话说,按照对付一个敌军目标耗费2枚导弹计算,如果50个敌军目标来袭,一艘驱逐舰上价值1亿美元以上的弹药库就打光了。一旦弹药耗尽,再厉害的武器装备,也都成了空架子。


  相对而言,激光武器在这方面则是得天独厚。激光发射设备本身是有建造成本的,但一旦建造完毕并安装在舰上之后,攻击敌人射出的是能量束,来源是电力,发射成本很低。几年前的激光武器,单次发射成本就已经降到了1000美元以下,而如今改良后的激光武器,据说每次发射需要的能源成本“低于1美元”。即使再加上器件维护和损耗,也比导弹要便宜了许多。而且,一旦舰上部署了激光武器之后,只要电力供应不断,激光也可以不断发射,不存在“弹药耗尽”一说。


  此外,激光武器作为能量束,不受电磁干扰。现有导弹的各种干扰措施,在激光武器面前也会一一失效。由于激光能不间断发射,而从发射到命中目标的时间又近乎为零,使得面对多个目标时的“各个击破”在理论上也能实现提高。

  “庞塞号”本是美军的一艘陈旧的两栖舰,但已经被改造为最新武器的聚合平台。目前庞塞号部署在中东海湾地区,而此时中东正是美军关注的焦点之一。无论是叙利亚的内战,还是尚未屈从的伊朗,都值得美军挥舞大棒,威慑一番。


  相对美国,伊朗的军事力量要弱得多。尤其在海空方面,伊朗的几艘驱逐舰和护卫舰,或者F-14战斗机,在美军面前根本就不堪一击。但同时,伊朗还发展了大批导弹快艇,可能展开“狼群”战术。在空军方面,伊朗自2010年开始的无人机计划,也是其军事实力的展现。


  而安装在“庞塞号”上的激光武器,恰好针对这些“不对称武器”,有着很强的打击能力。而近几年的多次测试中,美国激光武器的实验靶子就是无人机和快艇。例如在2010年,美国海军舰载激光器击落4架时速400多公里的无人机,2011年,美国海军再次进行了舰载激光器击落无人机的实验。舰载激光器还曾将试验用的摩托艇烧毁。


  在美国媒体描绘的未来战争场景中,敌对国的无人飞机在逼近美国海军舰艇时,不见美军的防空导弹发射,这些敌机就忽然毫无前兆,纷纷失去控制,坠落海中。而向美国舰队包抄,企图展开导弹攻击的敌军快艇,其关键部位的温度也是不声不响陡然升高,很快燃烧成为火球,甚至爆炸沉没。这些让人防不胜防的战果,正是美军激光武器带来的。在激光武器的扫荡下,敌对国这些科技落后的兵器,将被“无形烧毁”的大网紧紧笼罩,一旦靠近美军舰队,就会遭受灭亡的威胁。

  而美军更遥远的目标,是使得激光武器能够拦截超音速的喷气式战斗机和高速导弹(时速上千公里乃至数千公里)。未来进一步的蓝图中,不仅仅是击毁逼近的无人机和快艇,美军的激光武器将成为远攻近守的全能利器。敌军发射的导弹在进入射程之后,将被激光在“瞬间”击毁,坠落于数公里之外。而敌军的战斗机一旦被发现,也将在光束武器的打击下,传感设备失灵,乃至核心器件被烧毁,从而失去战斗力甚至直接坠毁。这样一来,依靠激光武器取之不尽用之不竭的连续发射,美军舰队简直如同科幻小说中描述的被罩上了一层防护罩。


 射程几公里 害怕坏天气 只能走直线 锁定目标难

  尽管舰载激光武器存在诸多优势,但其缺点也是相当明显,远不能用“万能”来形容。而由于海战本身的特点,在有些地方这些缺点影响尤为重大。


  从作战限制上,激光属于光武器,只能走直线,不能拐弯。尽管海面上的障碍不如陆地的地形起伏那么厉害,但由于地球本身表面的曲率,使得直线传播的激光只能攻击10公里左右的目标,再远的就打不到了。而传统炮弹却可以曲线飞行攻击数十公里外,导弹的攻击范围更远。早在二战的航母时代,海战就已经发展为“双方不见面”。舰载激光武器这一点限制,使得其对敌军本队的攻击力相对削弱很多,更多只能作为防御武器。


  即使不考虑地球曲率的问题,激光武器的射程也受到限制,因为光线能量在空气中会发生散射。对于发射出去的导弹而言,其本身质量大,自身携带推进装置,能保持长距离的高速度,并以战斗部所装的炸药实现攻击,而激光本身只是单纯的一束能量,缺乏上述保障,当其在空气中穿行能量削弱之后,也无从弥补。目前激光炮的射程只能到几公里。


  最近张召忠谈论激光武器的视频引发了网友的争议,事实上,激光的使用的确是很受天候影响的。在雨雪、雾霾等天气里,激光很可能撞上空气中这些微粒,这些微粒发生的折射、反射、阻挡和能量吸收效果,会使得激光的威力大减,命中杀伤力和有效距离进一步降低。在海上,空气潮湿,常有风浪、海雾,气候复杂,对于激光武器这方面的制约也就更大。


  而目前安装在“庞塞号”上的固体激光器,在针对目标破坏方面也还有所欠缺。激光与导弹不同,导弹、炮弹只要碰上目标就是轰隆一声,不存在“碰上多久”的问题。而激光必须有一个作用时间(虽然是很短的一段时间)才能真正有效破坏。该项目的负责人彼得·莫里森解释称,激光器的功率虽然高,但要想形成对目标的杀伤破坏,必须将激光在目标上同一点停留一段时间,才能保持能量输出,达到高温烧毁的效果。换言之,仅仅“闪”一下是不够的。而按现在的技术,面对高速飞行的导弹或喷气式战斗机,要持续准确地令激光束在它们的表面某一点长期停留,难度非常高。因此这种激光武器暂时只能对付慢速目标,比如时速四五百公里的无人机,或者时速几十公里的快艇。要解决这个问题,无非是两条思路,其一是进一步加大激光武器的功率,使其能在更短的时间产生烧毁效果。另一条思路是增强捕捉、跟踪目标和锁定射击具体位置的能力。而这方面对计算能力和自动控制的要求也是很高的。换言之,激光武器“击中敌人”虽然很简单,但要在打中之后真正做到“击毁敌人”,就又回到捕捉敌军轨迹的老路子上去了。


  此外,激光武器发射成本虽然很低廉,但本身造价却相当昂贵。激光器需要高效产生能量,因此体积大而笨重,对作战平台要求很高。为了真正做到有效发射,其消耗电能也是惊人的。相对陆地上而言,海军要获得稳定平台和能源补充,难度都更大。雪上加霜的是,激光器属于精密光学仪器,对作战环境要求很高,在恶劣环境下不但不好使,还容易损坏。而海上的潮湿和高盐分大气,无疑是其“致病原”。


  正如军事专家刘江平所说,激光的确是未来武器发展的重要方向,但现有激光武器的功率有限,应用范围仍受到很大限制,并存在诸多难以克服的缺陷。激光武器的特性也使它难以完全取代火炮。即使未来激光武器得到长足发展,在海战中依然不能指望激光武器唱独角戏。事实上,各种类型武器各有利弊长短,将激光武器、火炮和轨道炮、导弹、飞机、潜艇等有机结合起来,互补互援,才能打造出攻守兼备的强有力海上战斗群。

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