軍工世界丨當(dāng)無(wú)人機(jī)遇上激光武器

當(dāng)無(wú)人機(jī)遇上激光武器

■張 琳 劉 偉 劉梓桁

俄羅斯“佩列斯韋特”激光武器系統(tǒng)。供圖：陽(yáng) 明

據(jù)英國(guó)國(guó)防部網(wǎng)站報(bào)道，去年12月，英國(guó)陸軍在威爾士的拉德諾靶場(chǎng)成功測(cè)試了一款安裝在“獵犬”裝甲車(chē)上的高能激光武器，通過(guò)車(chē)輛發(fā)射激光擊落空中無(wú)人機(jī)。

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上頻頻亮相，如何反制無(wú)人機(jī)成為各國(guó)重點(diǎn)研究的課題。2022年3月，沙特阿拉伯宣布，他們使用“沉默獵手”激光武器系統(tǒng)擊落了一架試圖襲擊沙特阿拉伯的無(wú)人機(jī)。據(jù)悉，該激光裝置還能搭載專(zhuān)為反無(wú)人機(jī)研發(fā)的雷達(dá)，可用于偵測(cè)攔截小型無(wú)人機(jī)、火炮彈藥等目標(biāo)。

也是在2022年，俄羅斯開(kāi)始在戰(zhàn)場(chǎng)上使用“尋釁者”激光系統(tǒng)應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)。有俄媒認(rèn)為，激光武器一旦投入應(yīng)用實(shí)踐，將在未來(lái)“從根本上改變戰(zhàn)斗空間”。

那么，激光武器發(fā)展情況如何?有哪些優(yōu)勢(shì)和局限性?在制衡無(wú)人機(jī)等方面又發(fā)揮著哪些關(guān)鍵作用?請(qǐng)看本期關(guān)注。

從科學(xué)幻想走進(jìn)現(xiàn)實(shí)

看過(guò)科幻電影《星球大戰(zhàn)》的人們，很難不被電影中的未來(lái)武器——“光劍”所吸引。銀幕上，絕地武士們手持一把把五顏六色、流光溢彩的光劍展開(kāi)決斗。如今，這些天馬行空的想象，正一步步走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

人們把光作為武器的想法，最早可以追溯到公元前212年。

古希臘哲學(xué)家盧西恩描述了“阿基米德熱射線”的使用和強(qiáng)大威力。傳說(shuō)中，古希臘數(shù)學(xué)家阿基米德用聚焦的日光，點(diǎn)燃敵人的戰(zhàn)船。

1960年，美國(guó)物理學(xué)家梅曼成功研制出世界上第一臺(tái)紅寶石激光器，激光技術(shù)真正從理論走向?qū)嵺`。

激光，是一種具有高亮度、高方向性、高單色性和高相干性的特殊光。

紅寶石激光器這一突破性成果的問(wèn)世，為激光武器的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨后，各國(guó)科學(xué)家紛紛投入激光技術(shù)的研究中，探索其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

探索過(guò)程伴隨著諸多技術(shù)難題：激光的功率和能量難以滿(mǎn)足軍事作戰(zhàn)的需求，無(wú)法對(duì)遠(yuǎn)距離的目標(biāo)進(jìn)行有效破壞;激光光束容易受到大氣環(huán)境影響，導(dǎo)致光束發(fā)散，降低激光打擊精度;激光武器體積和重量較大，難以實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)部署，限制其戰(zhàn)場(chǎng)應(yīng)用范圍……

盡管如此，科學(xué)家們并沒(méi)有放棄對(duì)激光武器的探索。他們不斷改進(jìn)激光武器設(shè)計(jì)，提高激光功率和能量，優(yōu)化光束質(zhì)量，減小激光武器體積和重量。

在冷戰(zhàn)時(shí)期的20世紀(jì)70年代，激光武器迎來(lái)了重要的發(fā)展階段。

當(dāng)時(shí)，美國(guó)和蘇聯(lián)等國(guó)家加大對(duì)激光武器的研發(fā)投入，開(kāi)展了一系列實(shí)驗(yàn)和研究項(xiàng)目，試圖將激光武器應(yīng)用于反衛(wèi)星、反導(dǎo)彈等領(lǐng)域。

在這一時(shí)期，激光武器的研制取得了一些初步成果。例如，1975年10月，經(jīng)過(guò)蘇聯(lián)上空的兩顆美國(guó)導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星曾連續(xù)發(fā)生5次致盲事故。很快有消息指出，事故很可能是蘇聯(lián)部署的氟化氫激光器造成的。又如，有消息稱(chēng)，1981年3月，蘇聯(lián)利用一顆衛(wèi)星上的小型高能激光器照射一顆美國(guó)衛(wèi)星，使后者光學(xué)和紅外電子設(shè)備完全失靈。

相比子彈、導(dǎo)彈等傳統(tǒng)武器，激光武器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。激光以光速移動(dòng)，能精確攻擊目標(biāo)，還能調(diào)整能量輸出，在高功率和低功率之間切換。20世紀(jì)以來(lái)，激光武器作為一項(xiàng)重要科技成就，被譽(yù)為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”。

同時(shí)，一些技術(shù)的進(jìn)步也促進(jìn)了激光武器的發(fā)展。

——光束控制技術(shù)。

科研人員通過(guò)采用先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)和控制算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光光束的精確控制。他們能夠根據(jù)目標(biāo)距離、速度等信息，實(shí)時(shí)調(diào)整激光光束聚焦位置和發(fā)散角，提高激光武器打擊精度和適應(yīng)性。此外，光束控制技術(shù)的發(fā)展還使激光武器能夠在復(fù)雜氣象條件下保持較高作戰(zhàn)效能，降低大氣環(huán)境對(duì)激光光束的影響。

——目標(biāo)探測(cè)與跟蹤技術(shù)。

這一技術(shù)是激光武器實(shí)現(xiàn)有效打擊目標(biāo)的前提。20世紀(jì)80年代，隨著雷達(dá)技術(shù)、紅外技術(shù)、光電技術(shù)不斷發(fā)展，目標(biāo)探測(cè)與跟蹤技術(shù)得到了顯著提升，這使得激光武器能夠快速、準(zhǔn)確地探測(cè)和跟蹤各種類(lèi)型的目標(biāo)，包括高速飛行的飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等。同時(shí)，該技術(shù)的進(jìn)步也提高了激光武器的作戰(zhàn)效能，使其能夠?qū)δ繕?biāo)進(jìn)行精確的分類(lèi)和識(shí)別，避免誤傷友軍或非軍事目標(biāo)。

因反制無(wú)人機(jī)再度崛起

近年來(lái)，無(wú)人機(jī)在戰(zhàn)場(chǎng)上頻頻亮相。

隨著無(wú)人機(jī)的發(fā)展和在戰(zhàn)場(chǎng)上的運(yùn)用，防空部隊(duì)經(jīng)常遇到的一個(gè)問(wèn)題是，要想擊落造價(jià)幾百美元的廉價(jià)無(wú)人機(jī)，需要耗費(fèi)昂貴的防空導(dǎo)彈。

為了節(jié)省經(jīng)費(fèi)，世界許多國(guó)家再次把目光投向研制成本較低的激光武器。從某種意義上來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)的發(fā)展成為了激光武器再度崛起的有力推手。

從作用原理看，激光武器對(duì)無(wú)人機(jī)最主要的破壞手段為熱燒蝕效應(yīng)。當(dāng)激光束作用于無(wú)人機(jī)，無(wú)人機(jī)蒙皮材料內(nèi)部的電子獲取激光能量，進(jìn)而產(chǎn)生劇烈碰撞，轉(zhuǎn)化為熱能。隨著激光照射區(qū)域溫度迅速升高，直到溫度大于蒙皮材料熔點(diǎn)時(shí)，無(wú)人機(jī)蒙皮材料就會(huì)被熔化甚至汽化。

一般而言，無(wú)人機(jī)蒙皮材料的熔點(diǎn)最高可達(dá)600℃左右，但對(duì)于溫度能夠達(dá)到數(shù)千甚至上萬(wàn)攝氏度的激光束來(lái)說(shuō)，只需要秒級(jí)照射時(shí)間，就足以將各類(lèi)無(wú)人機(jī)蒙皮熔化。

隨后，熱度繼續(xù)向無(wú)人機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)，激光束會(huì)燒毀無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)部電路板，使其徹底失去自動(dòng)控制能力，繼而墜毀。此外，對(duì)于某些自殺式無(wú)人機(jī)，激光束可以將其內(nèi)部的炸藥引爆，從而實(shí)現(xiàn)徹底炸毀無(wú)人機(jī)的目的。

事實(shí)上，即便是某些功率較小的激光武器，其發(fā)射的激光束不足以對(duì)無(wú)人機(jī)蒙皮材料產(chǎn)生破壞效果，也可以通過(guò)照射無(wú)人機(jī)最脆弱的部分——光電傳感器，達(dá)到使無(wú)人機(jī)失去戰(zhàn)斗力的目的。

去年10月15日，美國(guó)《華爾街日?qǐng)?bào)》網(wǎng)站刊發(fā)了《為什么激光可能是無(wú)人機(jī)的克星》一文。“這種新式武器可能被證明是一種擊落無(wú)人機(jī)的有效方式。無(wú)人機(jī)正在被大量用于實(shí)戰(zhàn)，軍方正在尋找成本更低的應(yīng)對(duì)方法?！睆脑撐闹?，我們足以看到激光武器正在受到前所未有的重視。

目前，美國(guó)海軍已經(jīng)在部分艦艇部署了激光武器系統(tǒng)，以對(duì)抗無(wú)人機(jī)、小型船只和潛艇的襲擊。比如，早在12年前，其“龐塞”號(hào)兩棲船塢運(yùn)輸艦就試驗(yàn)裝備了激光武器;在美國(guó)加利福尼亞西海岸的一次軍事測(cè)試中，激光武器被用在海軍戰(zhàn)斗行動(dòng)中，擊落了4架無(wú)人機(jī)。

近年來(lái)，以色列研發(fā)了“鐵束”戰(zhàn)術(shù)激光武器，與利用導(dǎo)彈實(shí)施攔截的“鐵穹”防空系統(tǒng)配合作戰(zhàn)。2023年5月，“鐵束”激光武器在實(shí)戰(zhàn)中攔截了多枚哈馬斯發(fā)射的火箭彈。

2022年，沙特舉辦首屆國(guó)際防務(wù)展，對(duì)外展出了其最新裝備的“沉默獵手”激光武器系統(tǒng)，并稱(chēng)其在實(shí)戰(zhàn)中擊落了13架胡塞武裝發(fā)射的自殺式無(wú)人機(jī)，并在防務(wù)展上展示了起火燒毀的無(wú)人機(jī)殘骸。據(jù)悉，該戰(zhàn)術(shù)激光武器最大輸出功率為30千瓦，最大殺傷射程為4000米。

2024年1月，俄羅斯防空部隊(duì)配備壓制無(wú)人機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的激光器和電子戰(zhàn)系統(tǒng)，取代歷經(jīng)考驗(yàn)的“道爾”和“箭”-10防空系統(tǒng)。

由此可見(jiàn)，在與無(wú)人機(jī)的對(duì)抗較量方面，激光武器具有較大發(fā)展空間，未來(lái)有望成為反制無(wú)人機(jī)的利器。

道阻且長(zhǎng)但未來(lái)可期

事實(shí)上，激光武器并非完美無(wú)缺。雖然不少專(zhuān)家非常看好激光武器，但直到現(xiàn)在，激光武器性能仍然存在諸多不足，無(wú)法在實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用過(guò)程中起到?jīng)Q定性作用。

——及時(shí)散熱問(wèn)題。

高功率激光武器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大熱量，如果不能有效解決及時(shí)散熱問(wèn)題，容易導(dǎo)致設(shè)備故障甚至損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)影響激光武器的持續(xù)作戰(zhàn)能力與穩(wěn)定性。

——供電及儲(chǔ)能要求高。

激光武器需要瞬時(shí)大量供電，但超強(qiáng)能量?jī)?chǔ)存設(shè)備難以快速實(shí)現(xiàn)小型化。供電模塊體格龐大是限制高功率激光武器使用的最主要原因。電源效率不高，發(fā)射間隔較長(zhǎng)，也影響著其實(shí)戰(zhàn)化的進(jìn)程。同時(shí)，現(xiàn)有激光武器系統(tǒng)射程較短，保護(hù)覆蓋面積較小，無(wú)法承擔(dān)大范圍的反無(wú)人機(jī)任務(wù)。

——大氣環(huán)境的影響。

霧、雪、雨等天氣對(duì)激光的使用影響較大，這些天氣條件會(huì)使激光束發(fā)生散射、吸收等現(xiàn)象，從而大幅削弱其威力與作用效果。同時(shí)，在使用激光武器時(shí)，激光束需要在目標(biāo)上輻射一定時(shí)間，因此，艦載激光武器如果遇到風(fēng)暴等天氣，其效能會(huì)大大降低。

從未來(lái)發(fā)展看，激光武器將朝著綜合化的發(fā)展方向演進(jìn)。

第一，與其他武器，比如機(jī)槍、防空導(dǎo)彈等結(jié)合，組成綜合化的反無(wú)人機(jī)殺傷系統(tǒng)。

基于激光束具有依賴(lài)天氣條件的缺陷，在雨雪等不良天氣條件下，其發(fā)射能量會(huì)被空氣中的顆粒、水汽以及氣溶膠吸收、散射，使得威力和射程大大降低。這種情況下，激光武器與小口徑自動(dòng)炮、機(jī)槍等結(jié)合，形成“光炮結(jié)合”武器系統(tǒng)，就成為一種務(wù)實(shí)選擇。激光武器的射程一般為1.5到7千米，而小口徑自動(dòng)炮為3到4.5千米，兩者既有重疊的殺傷區(qū)，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近相互補(bǔ)充。

第二，激光武器小型化、便攜化、低成本化。

在實(shí)際應(yīng)用中，小型化和便攜化的激光武器能為作戰(zhàn)部隊(duì)帶來(lái)極大的便利。例如，士兵可以攜帶便攜式激光武器，在戰(zhàn)場(chǎng)上迅速應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)的威脅，提高自身生存能力。在這方面，一些國(guó)家已經(jīng)有所進(jìn)展。據(jù)悉，英國(guó)“龍火”戰(zhàn)術(shù)激光武器就可以安裝在輪式裝甲車(chē)上，有利于機(jī)動(dòng)靈活作戰(zhàn)，其發(fā)射成本每次僅10英鎊，相比之下，小口徑防空火炮一輪齊射需數(shù)萬(wàn)美元，而更加先進(jìn)的防空導(dǎo)彈往往一發(fā)就要數(shù)百萬(wàn)美元。

未來(lái)，隨著材料科學(xué)、電子技術(shù)和激光技術(shù)等不斷進(jìn)步，人們有望看到更小巧、更具效能的激光武器出現(xiàn)在戰(zhàn)場(chǎng)上。

在防空反導(dǎo)領(lǐng)域，激光武器能夠有效攔截來(lái)襲的導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)等目標(biāo)，為國(guó)家和軍隊(duì)提供可靠的防空保障;在海上作戰(zhàn)中，艦載激光武器可以用于反艦導(dǎo)彈防御、反潛作戰(zhàn)等，提高艦艇的生存能力和作戰(zhàn)效能;在地面作戰(zhàn)中，車(chē)載激光武器系統(tǒng)可以用于防空、反坦克等作戰(zhàn)任務(wù)，為地面部隊(duì)提供強(qiáng)大的火力支持。

特別是在反制無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)中，激光武器的發(fā)展雖然道阻且長(zhǎng)，但未來(lái)可期。隨著科技的加速發(fā)展和戰(zhàn)場(chǎng)的需求推動(dòng)，一些瓶頸問(wèn)題正在被逐一攻克，未來(lái)的激光武器必將在對(duì)抗無(wú)人機(jī)作戰(zhàn)中展現(xiàn)獨(dú)具的能力。