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美军研究利用激光对付导弹

美国《国防》杂志发表丹?帕森斯的文章,简要介绍了美国军队(主要是海军)正在研究利用各种低成本的激光来对付敌方的导弹等武器的情况。

为了保持技术优势,美国军方在这方面所投入的资金比其它任何国家的军队都要多,但是美国昂贵的高科技防御系统,正越来越受到相对便宜然而有效的武器(例如巡航导弹和无人驾驶飞机)扩散的挑战。

美国军事专家们都认为,如果没有更加有效和具有成本效益的措施来对付敌人的攻击弹药,美国在未来的冲突中将可能失去与使用价格低廉弹药的对手的作战优势。

美国拍摄的科幻电影《星球大战》里出现的多种新型武器深受美国人欢迎。专注于军事研究的美国新智库——战略与预算评估中心(简称CSBA) 高级研究员马克?冈津格尔说,面对拥有弹道导弹和综合防空系统的敌人时,利用聚集的定向能束对付它们的武器攻击可能是最经济的方式,

“展望未来冲突可能更加激烈的作战环境时,我们的敌人将拥有迫使我们必须使用精确制导弹药的精密防御系统。”马克?冈津格尔在美国乔治?马歇尔研究所不久前举办的一次定向能武器论坛上说。“我们应该面对现实,使用定向能武器,这将有助于我们扭转目前所看到的这种趋势——美国海军必须花费越来越多的资金,以牺牲其进攻性力量为代价来保卫舰队。”

虽然美国海军有希望获得价格低廉、高效的舰载导弹防御系统,但是自从2011财经年度以来,其在固态激光器方面的研发支出一直处于相对平稳的状态,高峰时达到约为4亿美元。现在激光项目的总体预算已经下降到3.5亿美元。

使用激光和其它定向能武器可以扭转这种趋势,这对美国军队有利,因为这类武器的发射成本非常低,而且发射数量几乎无限,美国国会研究海军事务的专家罗纳德?奥罗克说。

“美国海军使用价格昂贵的武器弹药回击目标——它们是来袭的导弹、小型的攻击艇和海岸防御系统——即使这些目标被摧毁了,也只是使敌人付出非常少的代价。”罗纳德?奥罗克在马歇尔研究所的讨论会上说。“这不是一个负担得起的游戏。如果需要通过大量交战继续这种游戏,很快就会发现自己处于这种经济等式的不利的一边。”

海军军舰使用电力驱动的激光器具有不少优势,其中一个是可供发射的数量非常多。“例如正在向敌方的小型舰艇和无人机进行射击时,使用激光器可以帮助保留装备在军舰上的成本较高的武器,使其用于攻击真正需要使用这些武器的数量有限的目标。”罗纳德?奥罗克说。与导弹只是产生爆炸造成影响相比,激光器提供的影响远不止对抗空中的威胁。激光器系统允许指挥官们从具有战术灵活性的分级杀伤力菜单上作出选择,奥罗克说。

美军所有的军种都有自己的概述定向能武器的研发和作战计划的发展路线图。例如美国空军在2007年8月23日测试了安装在一架改型的波音747-400F飞机上的准备用于对抗战术弹道导弹的机载化学氧碘激光器。试验表明,该飞机机载激光器系统能够实施拦截弹道导弹的所有任务。当时的美国国防部导弹防御局(简称MDA)局长、空军中将亨利?奥贝林称这次试验是机载激光器计划中的“关键里程碑”。2008年9月7日,安装在飞机上的兆瓦级化学氧碘激光器首次发出激光,其时间仅为几分之一秒,标志着该项目又达到了一个新的重大里程碑。2008年11月26日,安装在载机上的化学氧碘激光器在地面上通过光束控制系统和安装在飞机头部的炮塔首次发射激光。

化学氧碘激光器作为新概念武器,技术前瞻性强,发展潜力大,具有一系列的作战优势,主要如下:

速度快。由于激光以光速传播,速度非常快,从激光器出口传输到目标的时间可以不计,争取了作战时间。因此机载激光武器非常适合拦截快速运动、机动性强或突然出现的目标。

反应快。激光武器射出的光束质量近于零,射击时几乎不产生后座力,可通过控制反射镜快速改变激光出射方向,可在短时间内对不同方向的多个来袭目标实施打击。

精确度高。激光武器可以将能量汇聚成很细的光束准确地对准某一方向射出,从而可选择杀伤来袭目标群中的某一目标或射中目标的某一部位,而对其它目标或周围环境不会造成附加损害或污染。

杀伤力可控制。激光武器对目标毁伤程度的累积效果可以实时地变化,根据需要,可随时停止,也可通过调整和控制激光武器发射激光束的时间或功率以及射击距离来对不同目标分别实现非杀伤性警告、功能性损伤、结构性破坏或完全摧毁等不同杀伤效果。

抗电子干扰能力强。激光武器射出的是激光束,目前的电子干扰手段对其不起作用或影响很小。

使用成本低。高能激光器每次射击持续的时间为3至5秒,每次射击所花费的费用为1000美元左右,即使射击40次摧毁一枚导弹,总计成本也就大约40000美元,远低于一枚造价动则上百万美元的反导导弹的成本。

美国陆军和海军陆战队也在研究利用小型固体激光器攻击敌方的导弹和无人机等。美国陆军已经研发出高能激光移动原型机,以用于对付火箭弹、炮弹、迫击炮弹、无人机和导弹。马克?冈津格尔说,将有可能在斯特赖克轮式装甲战车上安装功率为50千瓦的激光器,它可以在不充电的情况下发射60次,在补充燃料前发射2000次。美国陆军还正在考虑研制一种功率为100千瓦的激光器,它可以利用重型高机动战术车辆牵引。

美国海军感兴趣的是可以使用现有舰艇电网供电的电能激光器。虽然化学激光器的功率通常更加强大,但是美国海军的官员们已经放弃了要求军舰上储存一种新的具有潜在腐蚀危险的燃料源的化学激光器。

罗纳德?奥罗克说,新型的自由电子激光器具有扩大到兆瓦级功率水平的潜力。但是,实现这一功能的技术没有固体激光器(利用固体激光材料作为工作物质的激光器)那样发达。它也需要舰艇上拥有大量的屏蔽空间(这个空间应该有60至100英尺长,几英尺宽和几英尺高),因为激光器在使用时会产生X射线辐射,他说。

目前美国海军研究激光器的重点已经转移到固体激光器上面,固体激光器具有体积小、使用方便、输出功率大的特点,而且很快可以投入使用。在短期内,美国海军准备向能够利用低功耗激光器使其瘫痪或者被摧毁的小型快艇和无人机发射激光。一旦这些激光武器可以安全地增加更大的功率,美国海军计划利用它们来防御反舰导弹。

“美国海军正在将激光器送往海上,以便进行短程的自卫作战。”罗纳德?奥罗克说。美国海军依靠国防部所有部门以及行业界在激光技术领域取得的进步,能够以相对较低的成本研制出切实可行的激光武器。美国海军也可能成为第一个在作战环境中部署这种激光武器的军种。

美国海军研究局(简称ONR)参与研发的激光武器系统(简称LAWS),已经于2009年至2012年完成了海上测试,测试时成功击落了3架代表威胁的无人机。2014年夏天该激光武器系统安装在美国海军第五舰队的“庞塞”号两栖船坞运输舰上(该舰当时在海湾地区作为浮动式前沿前进基地执行任务),并且进行了一系列测试,攻击了数个试验靶,其中一艘快艇被击中后立刻着火,一架无人机被照射后即刻摧毁。据美军官员称,“庞塞”号舰上的激光武器,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”号舰上激光武器系统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,当激光发射时,只能看到目标被击中起火,但激光本身则是看不见的。安装在“庞塞”号舰上的激光武器系统,只需一个人就可以操作,它能够瞄准目标,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。在相对较低的强度下,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。

罗纳德?奥罗克说,“过去10年至15年对固态激光技术的研究取得了巨大进展,基本上使固态激光器用于军事目的成为可能。”激光武器系统实际上就是把6个激光器绑在一起,它们发出的激光束会集中在目标上,产生更强大的效果。去年这种激光武器系统被安装在美国海军的一艘驱逐舰上,实验时成功地使一架小型无人机在空中爆炸起火。“这次实验的真正目的之一,是将把这种激光器交给海上的水手,以便他们能够知道如何使用它,同时帮助在海军和海军人员范围内普及激光器的概念。”奥罗克说。

美国海军还研制出一种条形激光器,具有迄今为止最强的105千瓦的功率。这种激光器已经进行了在海上攻击小型快艇的测试。目前正在开展的工作是将这种激光系统的功率增加到300千瓦或者以上,罗纳德?奥罗克说。

在美国海军关于 “下一代先进武器”的讨论中,激光武器往往和目前正在开发的电磁轨道炮相提并论,罗纳德?奥罗克说。“这些武器可以解决美国海军成本效益比方面的经济问题和弹药发射方面的技术问题。这些武器如果能够成功地研制出来,它们可以用于打击具有强大的反介入与区域封锁能力的大规模的对手。”奥罗克说。

美国海军研究局最近签订了一批总价值为2260万美元的研发移动式陆基防空系统(简称GBAD)的合同,旨在攻击空中的价格低廉的无人驾驶飞机。其中价值最大(为1070万美元) 的一项合同被授予美国雷神公司,该公司将设计和建造一种适合集成到轻型战术车辆上的高能量激光器。全球最大的国防承包商之一 ——美国的L-3通信公司获得另外一项价值为600万美元的装配激光引导器的合同,这种设备能够使激光对准并跟踪指定的目标。

美国海军研究局远征机动作战和反恐部门的某项目经理李?马斯特罗伊恩尼对《国防》杂志的记者说,“使用导弹和大炮对付成本非常低的无人机的传统方法是一种失败的策略。”使用激光武器对付无人机,“每次发射只需要很低的费用,而且可以重复使用,只要能够提供能源并使其冷却,就可以一直射击。”他说。他负责的项目的核心是研制一种能够在远征机动作战行动中伴随海军陆战队的激光系统。这将需要坚固耐用的激光器及其组件,包括电子和电源设备。

虽然激光这类定向能武器大有发展前途,而且有利于美国,但是它们也有一些明显的局限性。李?马斯特罗伊恩尼说,美国海军陆战队不要指望这样的系统能够在各种天气条件下工作。“我认为谁也不应该存在这种幻想。我们正在试图弄明白激光器究竟能够解决多少问题。”在目前激光器的使用中,它们也仅限于瞄准线攻击,因为它们必须连续地指向一个目标以发射能量。

“激光器的作战效用与体积、重量和功率的对比水平,是有待解决的关键问题。”美国国防部助理国防部长的科学顾问霍华德?迈耶在乔治?马歇尔研究所说。“目前有一些商业用途的激光器,但是它们发射的激光距离有限,而军事部门需要激光能够穿透大气层。”

据霍华德?迈耶介绍说,美国对利用激光作为武器的研究正围绕着波束方向、控制、瞄准和跟踪以及缩小系统的体积同时提高激光器的功率等方面进行。

美国海军必须要了解激光作为武器有着大气吸收、散射和湍流等限制。因为海上激光器是从靠近海洋表面的位置发射,所以水分和其它微粒会干扰激光束,罗纳德?奥罗克说。“舰艇使用的激光器不应该被视为一种全天候的武器,因此只能把激光武器作为对现有自卫武器的一种补充,而不能够作为它们的替代品。”他说。(李有观 编译自美国《国防》杂志)

延伸阅读: 将军令 特工学院 猫王
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      2016/5/24 8:39:01

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