據外媒近日報道,美國海軍在今年2月的一次試驗中,首次使用激光擊毀了一枚巡航導彈,稱其是“定向能技術武器化過程的開創性成就”。舊聞新報,頗有些“按捺不住”的意味。
有專家認為,作為最早著手研發激光武器的國家之一,長期以來,美國一直未能讓圖紙中的設想變為手中在握的現役武器,而面對自身軍事技術優勢有所“縮水”的現實,美國人似乎急于在激光武器領域有所建樹。
那么,美軍在激光武器研究方面究竟有何打算?具體進展如何?試驗中的高能激光武器距離列裝還有多遠?請看解讀——
俄“佩列斯韋特”激光武器平臺電腦效果圖。
緊鑼密鼓推進,急于成型
激光武器是一種用激光束攻擊目標的定向能武器。從20世紀60年代末70年代初起,美軍就開始研發激光武器,大致經歷了兩個發展階段。
第一階段是實現“軟殺傷”。即利用激光束干擾目標視場,類似于通過“強光晃眼”的辦法使對方失能退出戰斗。這類武器對激光束的功率要求不高,一般只有幾十到幾百瓦,技術難度較低,不少國家在這方面已有研發成果,且部分已在戰場上使用。主要分為兩類:一類是用于照射敵方戰斗人員的眼睛,使其暫時失明,例如美軍曾經研制的“激光步槍”;另一類是安裝在各類作戰平臺上,用來干擾對手武器裝備的光電設備,使其失去觀瞄、制導等功能,比如英阿馬島戰爭中,英國皇家海軍裝備的“激光眩暈器”就是這類裝備??紤]到可能造成誤傷,美軍已經禁用了第一類裝備。
第二階段是追求“硬殺傷”。旨在通過高功率激光照射產生熱能直接毀傷目標,通常被稱作高能激光武器,這也是美軍研發激光武器的初衷和一直以來追求的目標,已被納入所謂的第三次“抵消戰略”重點關注領域。按照美國國防部的定義,高能激光武器的平均輸出功率要大于等于20千瓦或每個脈沖能量大于等于30千焦。近年來,美軍在推動這類激光武器研制上進度明顯加快。
一是收縮“戰線”。一改此前“攤大餅”似的發展模式,聚力推進功率在10千瓦至150千瓦間的激光武器實用化,突出陸?;鶓鹦g激光防御建設,將此前分散在各軍種和國防部的項目整合成5個大項,連續兩個財年暫停給技術難度大、短期難見效的激光反導武器研究項目撥款。
二是持續增資。從2016財年開始,美國防預算持續增加對定向能技術研究的投入,經費配置明顯向“先期部件研制與樣機開發”層級以上的科研活動傾斜。2017至2019財年期間,美國用于定向能武器研制的支出提高了一倍以上。特別是2018年新的美國國防戰略報告頒布后,美陸海軍定向能武器預算年均分別上升了23%和28%左右。
三是加緊驗證。近3年,美軍激光武器實驗驗證活動頻次顯著增加。據不完全統計,僅2020年至2021年兩年間,就進行了近10次試驗,包括擊毀無人機、無人船、導彈等目標的作戰試驗,以便為未來量產和實戰部署積累數據。
“佩列斯韋特”激光武器(局部)。
彎路之后“改道”,源于焦慮
在高能激光源發生裝置的技術路徑選擇上,美軍起初考慮的是通過化學反應來產生激光。最顯著的成果就是美國陸軍與以色列合作研制的戰術高能激光武器。它采用氟化氘激光器,可有效攔截20千米以外的導彈或5千米以外的火箭彈。
不過,隨著對激光功率要求的提升,化學激光器存在的體積難以控制、維護性較差、打擊持續性不足等先天缺陷漸漸暴露出來。美國空軍曾在氧碘激光器基礎上啟動了“戰術高能激光戰斗機”項目,旨在給戰機配備用于近程防御的激光武器。經過多次試驗發現,如果要實現100千瓦的功率輸出,氧碘激光器將重達80噸,只有大型運輸機才能裝載,且空中最多“開火”24次就要返回地面補能,發展空間非常有限。陸海軍基于化學激光器的高能激光武器項目也遇到類似問題。于是,美國不得不放棄了研究已久的化學激光器技術。
走彎路當然令人沮喪,但伴隨這個過程,收獲也客觀存在,比如其在波束控制、抗干擾傳輸等方面積累了不少經驗。這些經驗后來被應用到“改弦易轍”后的新項目——基于固體激光器和自由電子激光器的高能激光武器開發中。但是,也正因為轉換方向不久,美軍要想快速推動新的激光技術向武器轉化并不容易,因為太多的技術突破需要用足夠的時間來換取。
8年前,當所謂的第三次“抵消戰略”被雄心勃勃地推出時,美軍肯定不會想到,當年瞄準的“顛覆性技術”群,至今未有一項真正起到顛覆性作用。相反,其他國家在部分前沿技術領域已有“反超”之勢。2018年3月,“佩列斯韋特”激光武器交付俄軍。同年12月,“佩列斯韋特”開始擔負試驗戰斗值班任務。2019年,俄國防部長宣稱,“佩列斯韋特”激光武器已在戰略火箭兵5個導彈師擔負值班。據稱,“佩列斯韋特”能發射高功率的激光束,射程很遠。
在高超聲速技術方面,作為先行者的美國也“起了個大早、趕了個晚集”。俄羅斯目前已部署多款高超聲速武器且已投入實戰,美國最有希望量產部署的空軍AGM-183A高超聲速導彈卻接連在基礎實驗中失敗,陸軍遠程高超聲速武器剛剛進入試驗部署,距離實戰部署仍需時日。不難看出,美國寄希望于激光武器快速成型以“變道超車”,但又不得不受制于技術發展的客觀規律忍受“變道‘堵’車”,急躁心態可想而知。
“佩列斯韋特”激光武器(局部)。
存在諸多“死結”,尚待求解
從武器研發的規律來看,在未知領域摸索前進時“試錯”“徘徊”不可避免,但更讓美軍焦慮的或許是,半個多世紀來,仍有一些激光武器研發的關鍵問題時至今日仍然近乎“無解”。
首先,實戰環境對激光效能的影響較大。激光由處于激發狀態的原子(或質子、離子)受輻射產生,其形成和傳播過程對外界環境要求較高。空氣中的灰塵、雨霧等,都可能對光介質產生折射、吸收、散射和擊穿效應,從而使激光出現路徑彎曲、功率衰減、光強起伏、光束擴展和畸變等問題。實戰環境中的傳播條件無疑比自然條件還要惡劣,并且高機動帶來的強震動對激光源生成的穩定性也是一大考驗。這些問題都植根于激光武器的“基因”中,難以根除。
第二,激光器對可維護性要求較高。鑒于激光武器對環境因素天生“敏感”,可以肯定的是,作戰中必定會出現大量故障或損壞的現象,這就對激光器的可維護性提出了更高要求。然而,激光器本身就是一種精密儀器,組裝維修需要滿足一定條件。比如,更換光纖固體激光器的光纖模塊要求在潔凈空間進行;現場維修的激光器必須能夠快速調試校準,以便盡力壓縮作戰輸出間隙等等。這些在戰時恐怕難以完全做到。
第三,能量需求較大。高能固體激光器需要耐用高效的電能支持。按照美軍的計算,有效攔截一架戰機或巡航導彈,激光器的功率至少要達到300千瓦,發射一次的電量相當于20至30戶家庭的日用電量。更高功率帶來的是更大的發電裝置,美陸軍計劃發展的300千瓦激光武器將安裝到奧茲卡什10輪卡車上,如果功率再高,恐怕很難在現役裝備中找到機動載具。因此,高能激光武器小型化仍然是要解決的難題。
諸多很難解開而又必須解開的“死結”,決定了美軍高能激光武器裝備一時仍難跳出研制的“螺旋”,必將經歷更多的起起落落。
美軍正在研制的激光武器(局部)。資料圖片
未來實戰效果如何,有待時間驗證
困難客觀存在,激光武器展現出的良好軍事應用前景卻毋庸置疑。這也是各軍事強國競相致力于此的原因。
與傳統武器相比,激光武器反應更快,幾乎是瞄準即命中;不易受電子干擾,能較好地適應復雜電磁環境;隱蔽性更強,不易被發現;作戰持續性好,如果能量供應充沛,幾乎擁有“無限”彈藥;效費比高,一次打擊的成本只有導彈的幾十萬甚至百萬分之一,等等。
也許正是因為各軍事強國都在競相研發,美軍才顯得愈加焦急。
未來,“防御”依然是美軍高能激光武器發展的關鍵詞。從近期來看,美軍將著眼于盡快實現功率100至300千瓦的激光器武器化,爾后通過大型裝甲車輛或艦艇搭載進行部署,為野戰防空和海上近程防御提供輔助。從中遠期看,在有效控制激光器及附屬設備體積重量的基礎上,其將謀求把輸出功率提升至兆瓦級,同時為主戰平臺“普及”激光器,革新近防武器作戰模式。此外,反導一直是美國研發激光武器的重要訴求之一。其更大的目標是使搭載在空中平臺上的激光武器,對處于助推段的彈道導彈實施照射摧毀成為現實。按照美國最初的設想,激光武器最終將完全取代傳統火炮和導彈,并且可在近地軌道部署,實現對大氣層內外目標的打擊。不過,當下斷言激光武器的這些實戰效果,為時尚早。
況且,當激光武器不斷成熟的同時,反激光武器也在萌芽之中。矛與盾的較量會一直延續下去,激光武器在眾多因素的作用下,未來實戰效果究竟幾何,尚有待時間去驗證。
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