三、第二代节能型激光武器
美空军在《21世纪空中与空间力量展望》一文中提出了发展着眼于未来的采用创新技术的第二代节能型高能激光武器。
采用的创新技术包括:利用薄膜加工工艺制造大而轻的光学系统;高功率短波固体激光器;高平均功率相位共轭技术,能在光学畸变介质中实现自动光束瞄准并获得良好的光束质量;采用各类光阀技术或片上制作微机电装置的自适应光学系统的新技术;光束成形与控制用的二级管激光器调相阵列。
与目前正在发展的普通型第一代激光武器相比,节能型第二代激光武器采用波长更短的新一代激光器件,从而能向目标发射与所需摧毁区域相匹配的射束,使光束直径和截面积分别小到普通型的1/10和1/100,使所需的杀伤能量及激光功率减少到普通型的1/25~1/50,从而获得最大的能量效率。
由于对目标进行致命性杀伤所需的能量决定着激光武器的尺寸与重量,因此,第二代激光武器的基本方案是,寻求节能型杀伤方式——以最小程度的破坏实现致命效果。这意味着要利用小直径、高辐照度(瓦/厘米2)的激光束照射目标导弹, 并且深深地迅速穿透到制导传感器或控制分系统。这种杀伤导弹的想法并不新颖,已在几项不同的激光武器发展计划中得到演示验证。不同的是,向目标发射直径更小、辐照度更高的激光束,能大大节约杀伤导弹所需的能量。
由于所需功率和能量非常适中,因而可使激光武器的尺寸和重量显著减小,但是值得指出的是,这种减小主要是靠采用小型光束定向器来实现。将光束定向器的孔径减小一半,其体积和重量可减小到普通型的1/8,相关的空气阻力可减小到1/4。
小型、中等功率、高光束质量的短波激光器计划采用的新技术有:
1.短波固体激光器的二极管泵浦技术。该技术经演示可显著提高效率, 大大减小激光器的热负载。在未来20年间,按常规技术进展,应能实现60%的二极管效率和15%的电-激光净转换效率。二极管的成本应降至二极管光学功率每瓦低于1美元,用于40千瓦激光器的二极管泵浦阵列的成本应少于16万美元。
2.固体激光器的热容量运行。这将使激光能够在短暂的交战期间根据需要产生高输出功率。这种技术发展得当的话,在不采用冷却措施的运行中,这种方法能实现每立方厘米激光材料产生高于500焦耳的激光输出。在每次交战所需能量为40千焦及热弹仓允许进行10次交战(400千焦的激光输出)的情况下,所需激光材料的体积将是800立方厘米,重量小于4公斤(当然,激光材料的重量仅占整个激光系统重量的一小部分)。在10次交战中每两次之间的冷却时间将为1~2分钟。
3.激光武器内或激光武器与目标之间的相位共轭技术, 用于对光程畸变进行补偿并产生近衍射限光束。在机载激光器计划中得到的经验,即利用目标在回路中的自适应光学系统进行大气补偿的经验,在这里同样适用。
4.非冷却光系统,可降低光束定向器的成本和重量。 随着超低吸收率扫射镜涂层的发展,研制非冷却光学系统将是可能的。
《21世纪空中与空间力量展望》一文中称,未来第三个10年中,定向能武器的预期应用,代表了定向能武器能力的极大扩展,这些应用以概念上十分合理的设想为基础,但需要在技术方面向新的方向发展。这些应用将会导致空军进攻和防御战略的重大变化。已提出在先进飞机的表面镶嵌与飞机表面共形的高功率二极管激光器调相阵列,用于同时对目标进行监视、跟踪、指示、热杀伤及通信。一旦发挥了现代技术与未来技术的全部潜力,天基全球精确光学武器或空间中继武器(虚拟存在)除了具备最初的助推段防御这种鼓舞人心的作用外,还可以用到有可能大大改变战争模式的许多作战行动中。一旦在全球范围内出现能够摧毁或损坏空中或空间飞行物及地面或海面所有无装甲保护目标的武器,将会导致一种全新的模式——在这种模式中,战争的主要任务是控制空间,空间成为重要战场。在新的战争模式中,导致这种战争模式的那些武器将受到同类武器的威胁,永恒的措施-对抗措施的竞争,将在新的技术和战术范围内重新开始。
四、结束语
人们把光作为武器的想法,可上溯到远古时代。西方在中世纪就有古希腊科学家阿基米德用聚焦的日光点燃敌人战船的传说。1960年首台激光器在美国问世,为人们点燃了希望之光,自此人们便开始了对激光武器锲而不舍的永恒追求。激光武器是新一代利用高能量密度射束替代常规子弹的新概念武器,是武器装备发展历程中继冷兵器、火器和核武器等之后又一个重要的里程碑。这类武器所特有的以光束作战的迅速反应能力,以外科手术式杀伤的高效费比作战方式,以及特别适于反卫星和破坏敌方信息系统等阻止敌方获取信息的能力,使其成为适应21世纪信息化高技术战争的、具有划时代意义的新一代主战兵器。
1996年美国国防部关键技术领域计划定向能武器部分中称,美国国防部在战略和战术导弹防御、巡航导弹防御、反卫星、高分辨率图像、防空、舰船防御、地面作战和近距离支援以及飞机自卫等方面需要有改进或新的能力。目前发展和正在逐步投入部署的各种激光武器系统将能够满足上述能力需求,并有可能给21世纪的武器系统带来模式上的深刻变化,极大地改进当前的武器能力,从而实现:以光速向目标传递激光能量;具有从干扰到摧毁不同程度的多种杀伤形式;实施外科手术式杀伤,附带损伤和自残可能性最小;从单个平台上进行多次低成本发射;全方位交战,不受目标运动与重力的限制;利用高分辨率光学传感器实现成像、监视与远距离探测的协同作用。
可以预见,激光武器的广泛应用将会使未来战争发生深刻的变化,彻底改变目前的战场环境和作战方式,对参战双方造成极大的心理威慑,并有可能最终引发新一轮更加激烈的全球性军备竞赛。