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处于十字路口的激光武器

发布时间: 2016-01-10 11:29:56   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

  激光定向能武器已经发展了几十年并进行了大量的实地测试,其发展看似大有前途,但真的准备好广泛部署了吗? 

  射线枪、激光剑、帝国爆能枪、克林贡语裂解枪、联邦光炮、火星热射线定向能武器一直都存在于科幻小说电影中,美国军方对定向能武器表现出极大兴趣是在20世纪80年代,是作为里根总统的战略防御计划(Strategic Defense Initiative-SDI)的一部分。SDI被看作是围绕激光器——最初是X-射线激光器,然后是化学激光器,作为分层防御的一部分摧毁从大气层外发射的敌方导弹。最终,这些提案因激光束功率不足和需要数百个基于卫星的激光器效率低于期望而搁浅。 

  随着苏联的解体,注意力转移到空基激光器(ABL)的开发——可安装在波音747大型喷气式客机上的强大化学激光器,虽然最初的试发射成功了,但是在第一个ABL建成之后项目就取消了。诺格公司航空航天系统定向能项目的现任副总裁Steve Hixson就是公司ABL项目经理,他解释了为什么一个兆瓦级化学氧碘激光器(COIL)安装在改装的波音747-400F代表了一种技术的终结特别是伴随着固态激光器(SSLs)的发展。Hixson说“化学氧碘激光器安装在波音747上面是没有前途的,除了化学品的物流问题,空军只有一架波音747。而且现在已经不采用化学激光器了,改用不需要化学物质的固态激光器了。就像一些动能武器一样,化学激光器是一个有限的弹药库,一旦化学反应完成了,飞机就必须返回基地重新加载,而固态激光器系统持续性就很强。” 

  Hixson还补充说“我们已经进入全固态激光器时代并为下一代光刻寻找其商业应用空间,而且我们还发现可以将此技术扩展至与功率有关的战术布置上。2009年我们在联合高功率固态激光器(JHPSSL)项目上验证了该技术最大功率可达100kW,利用该技术又在2011年成功地在海上验证了海军激光器,我们希望把激光器用于水面舰艇和飞机用于自卫”。 

  

  8 波音公司的高能激光移动演示器证明了大雾天气定向能武器的有效性

  地面防御

  美国陆军正在考虑使用高能激光器作为地面防御武器,一是耐用电子激光倡议(Robust Electric Laser Initiative -RELI),旨在为美国陆军太空与导弹防御司令部的多业务、下一代激光武器应用提高电子激光器功率;二是位于白沙导弹靶场的陆军高能激光实验装置的全固态激光器台架式实验测试(Solid State Laser Testbed Experiment -SSLTE),SSLTE的核心是诺格公司105kW全固态激光器。Hixson说“任何种类的陆基激光器都要适合在一些移动车辆上,而不是在静止或易受攻击的载体上运行。而海军激光演示和海军研究办公室的其它项目都需要利用水面舰艇激光器,实现对抗无人驾驶蜂船和反舰巡航导弹的自卫防御。对于机载应用,任何客户的近期要求都不仅仅是自卫这么简单”。 

  在未来几十年,陆军、海军和空军的最高领导机构都把高能量激光器作为主要武器系统,特别是弹药储备、物流、维修、射程和耐力极限重量以及高精度在附带损伤的极小风险内。在一个小型预算有限的军事行动中,高能量激光器被视为力量倍增器,可以通过调整光束能量来满足特定任务需求从而减少战区对多种武器的需求。有人担心美国在高能激光技术的开发和部署正逐步落后而不是保持领先。 

  在7曰28日的定向能首脑会议中海军部长Ray Mabus 说:“就在两个星期前,驱逐舰USS 佛列斯特 谢尔曼 (DDG-98)及其附着直升机多次被伊朗商船的激光武器定为攻击目标。上周有11家商业客机在新泽西州机场附近被激光武器瞄准。整个世界都在飞速发展,美国军方也需要快速跟上”。 

  Mabus还指出海军的中红外先进化学激光器(Mid-Infrared Advanced Chemical Laser-MIRACL)是第一个兆瓦级高能激光器,建设于20世纪80年代,但是直到2012年仍然是一个安装在驱逐舰USS杜威(DDG-105)驾驶舱内的高能激光器样机,两年前激光武器系统(Laser Weapon System -LaWS)部署在庞塞号航空母舰水陆两用运输船上,根据庞塞号的海军测试报告:LaWS命中一艘超速驶来的小船,向空中无人机射击,摧毁了海上其他移动目标,表现堪称完美,还包括恶劣天气如大风、高温和潮湿天气作战,可靠性和可维护性都超出了预期。 

  国际激光武器

  许多国家都在研究进攻型和防守型定向能武器,特别是以色列、中国、俄罗斯已经投入数十亿美元研究高能激光武器。在2014年新加坡航展上,以色列国防承包商Rafael展出了“铁束”——移动高能激光空中防御系统,据该公司高级官员称,铁束尚处于研发阶段,目前可摧毁1.5英里以内的导弹,还可以“像打苍蝇一样打击迫击炮”。 

  根据一份中国工程物理研究院的声明,中国一反常态公布了自有激光器项目的成功,一个防御系统可以在一英里范围内击落一架小规模、时速达80英里的低空飞行无人机。 

  而俄罗斯也在努力研制海面和空中可用激光器,俄罗斯媒体报道称该国国防部三年前与国防工业签订合同重新开发战斗式激光器,每日消息报据可靠消息称订单主要集中在伊柳申-76运输机基础上的A-60飞行实验改进。 

  2014年12月,俄罗斯政治军事分析研究所副主任Alexander Khramchikhin告诉塔斯社:很明显星战场景变成现实画面近期是不可能了,但是激光武器应该发展成为战术防空战略中的一部分,激光武器是不可替代的。现阶段需要解决的问题是远距离作战的能量问题和光束发散问题。 

  欧洲,包括北约,在这一问题上是相对滞后的,但是在2014年11月北约科技机构批准成立研究小组检验下一代定向能武器的战术意义,重点围绕北约共享作战空间的使用。北约官员在2014年12月8日发表的一份声明中说:“2014年11月召开的会议是非常有成效的,集团内部达成共识开展一个为期三年的工作计划,首先为北约高层领导提供一份简报以便他们更好的了解高能激光武器的迅速发展状况,战术场景和军事行动可能适合这种系统的使用及应用”。 

  Mabus说:“最重要的事情是集中力量形成紧密结合的一个整体而非一个个项目,海面舰艇一个、机载一个、激光器一个、轨道炮一个,这一个,那一个……”,Mabus计划在2015年底发行一个计划路线图,安排一个小组负责确定海军对定向能武器的需求。“路线图绘制了高能、射频武器、激光器和定向能对抗的研究开发”。 

  

  9 美国海军水上前进中转基地庞塞号舰(AFSB(I)-15)进行海军研究办公室资助的激光武器系统的操作演习

  中东部署

  海军扩大了LaWS在中东的部署,目的是跟进前期取得的进展,特别是在海峡地带运作,如霍尔木兹海峡到波斯湾的入口处。Mabus解释道:“定向能的强度可调控可以帮助指挥官选择合适的能量进行阻止、禁用或是摧毁,激光武器系统射出单束激光的成本不到一美元,而目前的自卫有效载荷在某些情况下高达数百万美元”。Mabus补充说:“我们不仅证明了激光器可以在酷暑地带和海洋环境下运作,还证明了其可以打败小型船只和空中目标,只需要一个水手操作即可还可以用作望远镜”。 

  海军海上系统司令部(NAVSEA)总工程师少将Bryant Fuller说,迄今为止他们已经掌握了LaWS的操作使用和交战规则,这些同样适用于更大的未来激光武器,如2018年前海军研究办公室准备出海测试的100-150kW全固态激光器技术项目生产的样机。美国陆军一直在测试波音公司制造的车载高能激光移动演示器(HEL MD)打击空中和地面目标。在2013年和2014年,HEL MD打击了60毫米迫击炮和无人机等共150多个空中目标。在这些演示中,HEL MD采用的是安装在奥什科什战术军事车辆上的10kW激光器(远低于实际武器的计划功率),这是陆军的第一款非固定高能激光反火箭、火炮和迫击炮平台。下一步计划是将功率提高到50-60kW,最终实现100kW。 

  波音公司防务、空间与安全的激光与光电系统主任David DeYoung说,正如2013年新墨西哥白沙导弹靶场和2014年埃格林空军基地所验证的,HEL MD是可靠的并能够持续捕获、追踪不同环境下的各种目标,进一步验证定向能武器潜在的军事效用。具有像HEL MD这样的功能,波音公司正在验证定向能技术可以扩大现有动能打击武器范围并显著降低每次交战的成本, 

  摧毁无人机

  2015年夏天,波音公司在加利福尼亚州试验基地使用最新的高能激光系统—紧凑型激光武器(Compact Laser Weapon (CLW),其功率远小且重量轻于HEL MD)摧毁了一家自由飞行的无人机。CLW的重量只有650磅,刚好放入四个手提箱大小的容器,在几分钟时间内由两名士兵装配完毕,这使得CLW更加便携,因此受到小型、快速移动军事单位,如海军陆战队或特种部队的青睐。 

  2015年早些时候,波音公司专家在实地演练中演示了CLW对海军陆战队的监视能力,武器跟踪识别几英里范围内飞行中的直升机和无人机。第一个CLW样机已经交付一位身份不明的军事客户,同时DeYoung的团队在根据客户的要求开发第二代版本。 

  DeYoung 说:“我们正在同各种客户合作将CLW变成实战产品,以反无人机为首要任务,此外它还能从事其它事情,如反ISR(情报、监视和侦察)。我们在寻找下一代大型武器系统的同时依然关注HEL MD,陆军的陆基激光器项目,完成较小升级时期接受更高功率的激光器”。 

  考虑到美国国防部对互操作系统的需求可以避免重复研究,波音公司利用其在HEL MD和CLW取得的成绩设计高功率光束控制子系统 (HP BCSS) 样机。这一系统可以兼容其它公司为美国海军研究院设计的全固态激光技术成熟(SSL-TM)项目的高能全固态激光器系统。 

  SSL-TM包括开发舰载激光武器快速、廉价、精准打击地面和空中威胁,包括未来的反舰巡航导弹和蜂船。高能激光技术可以消除任何机动优势,这种威胁可能冲破了舰船防御并为更高级别的军事目标节省了昂贵的导弹。高能激光器对于海军的整体利益包括多个目标交战、非爆弹药库、海上反侦察、战斗群灵活防御、先进海上态势预警,光束导向高分辨率图像,所有工作都要与当前的、未来的动能武器协作。 

  未来海军的防御型和进攻型定向能武器将集中在光纤激光器和自由电子激光器组件上,ONR说光束控制技术的发展适用于不同种类的定向能武器,包括建模和仿真支撑定向能武器的开发和测试。考虑到现有激光器的尺寸大小、重量、功率要求以及敌方反舰攻击的主要目标,第一个海军定向能武器有可能登陆海军航空母舰。海军少将Michael Manazir,呼吁承运人“为定向能安装建设一个完美的平台”,首先是防御,随着技术进步其次是攻击。新福特级载体被设计成容纳这样的系统,比老式尼米兹级的电力高三倍——13800伏比4160伏高三倍以上。它的四台26兆瓦发电机为船舶提供了共计104兆瓦电力。 

  这种大规模的电力生产再加上增强的能量储备很快将派上用场,未来的海军高能激光器需要功率高达300kW。到了这一阶段,不仅可以补充服务的电磁炮(electromagnetic railgun -EMRG)、目前的测试和下一代武器,最终还可以替代像110万美元的滚动弹体导弹(Rolling Airframe Missile)和150万美元的改进型海麻雀导弹(Evolved Sea Sparrow Missile)。 

  空军高能激光器的工作包括高能液体激光区域防御系统(HELLADS),由弗吉尼亚州阿灵顿的美国国防部高级研究计划局(DARPA)和俄亥俄州赖特帕特森空军基地的空军研究实验室共同出资建设。最近,HELLADS从实验室转移到白沙基地进行实地测试,对火箭、迫击炮、汽车和替代型地对空导弹进行测试。 

  经过近十年的研究,HELLADS逐步接近开发150kW激光器的最初目标,其尺寸和重量只有标准激光器的十分之一,每千瓦功率的尺寸是3立方米重量不到5千克,适应搭乘战术飞机。DARPA项目经理Rich Bagnell说技术障碍是巨大的,但可喜的是我们制造了此种尺寸前所未有的功率和光束质量的全固态激光器。 

  美国空军特种作战司令部(AFSOC)的指挥官Bradley Heithold说,机载激光器的技术已经很成熟了,高能激光器的尺寸、重量、功率都符合安装在四驱涡轮螺旋桨飞机AC-130J 9上,面对日益严重的威胁环境还有能力扭转AC-130J的收缩效用,第一步进入防御确保能够打击到目标,第二步实现远距离打击目标。 

  国防部预算的关注点

  技术的超高速飞跃在这个时代是太过寻常的事情,而官方设置的障碍远远高于技术本身的难度。正如国防部采购、技术和后勤的副部长Frank Kendall在定向能峰会上所言,他听说过“瞬间杀伤力大有前途和无限弹药库”已经四十几年了,并提出五角大楼一年花费3亿美元用于定向能武器的开发。“我不能保证预算会继续增加,但是我觉得也不会越来越少”,他指出DARPA, AFRL, ONR和其他机构会抓紧推进未来定向能武器的决定性关键实验。“在未来五六年时间里将有一系列演示来达到运营武器的顶峰,这才是正确的节奏,我们本应该取得更大进展,但事实上我们并没有”。 

  “大多数国会议员和他们的雇员根本没有准备好迎接未来战争中的革命,向他们解释这些系统是什么以及他们如何产生作用是很困难的事情,需要花费大量时间和精力来向他们灌输这项技术的基础知识,更别说未来战争会用到什么功能。在几十年前定向能被认为是炒作是不可能实现的,这才是我们最大的敌人。” 

  即便如此,AFSOC不单单看到激光器作为航空短期未来的一部分。 

  下一代高能激光器的竞赛者是位于加利福尼亚州波威市的通用原子公司,该公司以捕食者无人机著称。在2015年4月海军联盟海上-空中-太空展览会上,公司公布了第三代激光器,其官员声称采用分类技术成功地使激光器更加小巧、功能更加强大,比庞塞测试的LaWS还要强大。由锂离子电池供电的第三代激光器是为进攻与防御应用而开发的。 

  激光武器的未来

  高能激光器和定向能武器的未来发展仍然面临很多挑战,包括跟上计算机、电力、冷却和材料等技术的快速变化,是商业发展军事能力仍然占主导地位。现有技术已经能够完成一些军事任务,但是仍然需要巩固和军事化。 

  诺格公司的Hixson说为满足这些需求还需要进一步的改进,行业正在努力使激光头SWaP变得更加紧凑,我们还需要考虑冷却和电力系统满足同一平台搭载的激光器要求并使整个系统小型化。所以我们要采用系统的方法来解决相当严厉的SWaP-C要求,未来我们也需要使光束控制、冷却和电力子系统微型化,以确保他们以现有的指挥和控制结构适合船舶、飞机或地面车辆。“我不能说是军事需求推动了技术发展,我只是按照环境要求将它们分类,现在技术已经发展成熟适合战略部署,也就是说,定向能物理技术已经发展得很好,” 

  若平编译自:http://www.militaryaerospace.com/articles/print/volume-26/issue-11/special-report/laser-weapons-at-the-crossroads.html 

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