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殺敵于無形的波武器(一):激光武器
發布時間:2020-03-23     作者:   來源:軍事科普   分享到:

    從古代開始,人們就幻想著用光束作武器。光束每秒鐘走30萬千米,是當之無愧的“宇宙第一速度”。古代有關戰爭的典故中,就曾經記載以光為“子彈”,用鏡子極快地掃射目標,達到出奇制勝的作戰效果。直到20世紀60年代發明了激光器之后,人們長久以來的夢想才得以近乎完美地實現。

  激光助推了人類“以光為武”的夢想

  相傳公元前3世紀,古希臘著名學者阿基米德,就采用過“光武器”大戰羅馬船隊。他讓士兵分別手執鏡子,把太陽光一起反射到羅馬船隊,聚集起來的太陽光把羅馬的軍艦點燃,結果羅馬軍隊被打敗了。不過,這樣的故事僅僅是傳說。從實際來看,用鏡子(一般是凹面鏡)聚集起來的太陽光可以把火柴或者小紙片點燃的,但要把遠處的軍艦點燃,那就有點夸張了。

  假如要把1千米遠的目標點燃火,聚集太陽光的鏡子的口徑就要達半千米。這么大口徑的光學反射鏡,不用說在古代,就是在生產技術比較發達的今天制造起來也困難。就算能造出來,在戰場上立刻安裝也十分費勁。在自然中,太陽光算是亮度最高的,所有其他各種人造光源的亮度都比太陽光低。用太陽光尚且做不成武器,用人造光源就更不行了。所以,盡管美麗的傳說有許多,就是沒有哪個古代國家真正研制出有效的“光武器”。

  1960年5月15日,美國科學家梅曼宣布獲得了波長為0.6943微米的激光,這是人類的第一束激光,梅曼因而也成為世界上第一個將激光引入實用領域的科學家。據測算,激光的亮度比太陽光還高億萬倍,利用這種新光源,使得“光武器”夢想成真。當激光器還在搖籃里的時候,美國三軍就開始大談特談激光武器。在軍隊中,幾乎所有人都支持激光武器的研制,都在談論激光。在他們的心目中,激光是自原子彈爆炸以來最大的新聞,是原子彈之后在武器領域中最大的突破。

  激光究竟是怎么產生的?

  激光是20世紀以來繼核能、電腦、半導體之后,人類的又一重大發明。被譽為“最快的刀”、“最準的尺”、“最亮的光”。英文名Laser是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的首字母簡寫,意思是“輻射的受激發射光放大”。激光的理論基礎起源于物理學家愛因斯坦,1917年愛因斯坦提出了一套全新的技術理論“光與物質相互作用”。

  在組成物質的原子中,有不同數量的電子分布在不同的能級上,電子吸收能量后先從低能級躍遷到高能級,然后又從高能級回落到低能級,同時釋放出能量,并以光子的形式放出。這種被激發出來的光子束就是激光,其中的光子光學特性高度一致。這使得激光比起普通光源,激光的單色性好,亮度高,方向性好。從激光產生的機理看,它仍然離不開電磁原理,因此屬于電磁波。

  激光是有顏色的,激光的顏色取決于其波長,而波長取決于發出激光的活性物質,即被刺激后能產生激光的材料。如,激發紅寶石可產生深玫瑰色的激光束,它主要應用于醫學領域,比如用于皮膚病的治療和外科手術。惰性氣體氬氣產生的激光束為藍綠色,它在顯微眼科手術中是不可缺少的。半導體產生的激光能發出紅外光,因此我們的眼睛看不見,但它的能量恰好能“解讀”激光唱片,并能用于光纖通訊。但有的激光器可調節輸出激光的波長。

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  原子從某一能級吸收或釋放能量變成另一能級,即“原子躍遷”(圖片來自網絡)

  激光武器都有哪些類型?

  如今激光武器已有40多年的發展歷史,其關鍵技術也已取得實質性突破,美國、俄羅斯、法國、以色列等國均成功進行了各種激光打靶試驗。從運載平臺看,激光有陸基、海基和空基等多種部署類型。而從激光發生器的技術體制看,目前可實戰應用的激光武器主要包括化學激光和固體激光。其中化學激光可方便實現大功率兆瓦級輸出,進行硬毀傷或遠距離干擾,但體積龐大且存在排放污染的問題,只能部署于較大的作戰平臺,如戰略運輸機等。固體激光器體積緊湊、重量輕,但目前輸出功率較低,更適合對體積重量要求較為苛刻的車載平臺等使用。

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  美軍“機載激光器”(ABL)系統(圖片來自網絡)

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  美軍“先進戰術激光”(ATL)系統成功命中地面目標(圖片來自網絡)

  化學激光器是目前效率最高、技術最成熟的激光器。美軍研制的反導型“機載激光器”(ABL)和用于對戰術目標實施精準打擊的“先進戰術激光”(ATL)系統都采用了氧碘化學激光器。然而,化學激光器實戰部署存在困難,主要難題包括:結構復雜龐大、重量大,戰術作戰飛機無法搭載,化學染料易燃、劇毒、有腐蝕性,使用維護繁瑣且費用昂貴。

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  美軍新研制的車載激光武器系統(圖片來自網絡)

  固體激光器具有全電能驅動的特性,這一特點使其具有結構緊湊、效費比高且可以多制式輸出等優點。由于固體增益介質內部產生的熱量只能由表面耗散,使得增益介質在高功率泵浦時產生較大的溫度梯度,導致熱應力和熱畸變,從而導致熱損傷和光束質量退化等問題。



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