光速打擊

◆盡管美國和俄羅斯都在積極研究粒子束武器，但相關(guān)技術(shù)H前尚處于實(shí)驗(yàn)室的可行性驗(yàn)證階段，估計(jì)2020年后才有可能實(shí)戰(zhàn)部署；而各國重點(diǎn)發(fā)展的另一種定向能武器一一高能激光炮，則日趨成熟并接近實(shí)戰(zhàn)。

20世紀(jì)，武器的發(fā)展已經(jīng)了進(jìn)入原子和分子世界，核武器應(yīng)用了原子理論。在1945年美國研制出了原子彈，1983年，美國氫彈之父泰勒提出研制基于前沿物理技術(shù)的新一代武器系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括尋熱武器、天基粒子束一激光武器和反導(dǎo)系統(tǒng)。其中尋熱武器能夠偵察出洲際導(dǎo)彈的發(fā)熱推進(jìn)劑和回收蘇聯(lián)的宇宙空間站，反導(dǎo)系統(tǒng)現(xiàn)在已不陌生；而粒子束一激光武器目前正處于從軟殺傷到硬摧毀的關(guān)鍵發(fā)展階段。

微觀世界的能量

被稱為粒子的物質(zhì)是指電子、質(zhì)子、中子和其它帶正、負(fù)電的離子，粒子只有被加速到光速才能作為武器使用，這些粒子束發(fā)射到空間，可溶化或破壞目標(biāo)，而且粒子束命中目標(biāo)后還會(huì)發(fā)生二次磁場作用，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行二次破壞。由于大氣層內(nèi)的帶電粒子束流為電子束流，而不是中性束流，在大氣中它雖有衰減，但仍可以傳導(dǎo)且宜于使用。在大氣層外的真空狀態(tài)，由于帶電粒子之間因斥力作用會(huì)在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)殆盡，所以中性粒子(中子)束更適合在外層空間使用。

粒子束武器即發(fā)射高能定向接近光速的亞原子束(帶電粒子束個(gè)中性粒子束)，用來擊毀衛(wèi)星和來襲洲際彈道導(dǎo)彈。即使不直接破壞核彈頭，粒子束產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁場脈沖熱也會(huì)把導(dǎo)彈的電子設(shè)備燒毀，或利用目標(biāo)周圍發(fā)生的射線使目標(biāo)電子設(shè)備失效。帶電粒子束武器(CPBW)在大氣層內(nèi)使用。中性粒子束武器(NPBW)在大氣層外使用，主要用于攔截助推段和中斷飛行的洲際彈道導(dǎo)彈。

粒子束武器一般由粒子加速器、高能脈沖電源、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)、粒子束精確瞄準(zhǔn)定位系統(tǒng)和智慧控制系統(tǒng)組成，加速器是粒子束武器的核心。用來產(chǎn)生高能粒子。并聚集成密集的束流，加速到它能夠破壞目標(biāo)。目標(biāo)識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)主要由搜索跟蹤雷達(dá)、紅外探測裝置及微波攝像機(jī)組成。探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后，目標(biāo)信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置和超高速計(jì)算機(jī)處理后進(jìn)入指揮控制系統(tǒng)，根據(jù)指令，定位系統(tǒng)跟蹤并瞄準(zhǔn)目標(biāo)，同時(shí)修正地球磁場影響，使粒子束瞄準(zhǔn)目標(biāo)將要被擊毀的精確部位，這是啟動(dòng)加速器，將粒子束發(fā)射出去。

對(duì)于大氣層內(nèi)使用的帶電粒子束武器，使用線性鐵氧體磁場感應(yīng)加速器來產(chǎn)生高速電子束，絕對(duì)速度每秒30萬公里。俄美研制的地基粒子加速器均為質(zhì)子加速器，其基本原理是；首先把電子束發(fā)生器產(chǎn)生的電子加速，然后再高頻振動(dòng)裝置上振動(dòng)，再在粒子發(fā)生裝置上把進(jìn)來的質(zhì)子用電子包圍起來，使其進(jìn)入粒子加速，質(zhì)子因接受能量而加速，在接近出口時(shí)把電子去掉，利用磁場使之變成尖銳的高能定向束流，隨后把質(zhì)子束向空間發(fā)射出去。

而對(duì)于太空中使用的中性粒子束武器，則利用對(duì)原子進(jìn)行加速的方法，制造出中性粒子，然后聚集成尖銳的高能定向束流，以接近光束發(fā)射出去，擊毀目標(biāo)或使其失效。美國研究產(chǎn)生中性粒子的方案是：將負(fù)離子在加速器中加速并聚集，在加速器的出口處去掉多余電子，變成中性氫原子束發(fā)射出去，并且要求這一過程確保氫原子束的質(zhì)量和能量，中性粒子束武器要進(jìn)入作戰(zhàn)使用，必須一定數(shù)量的衛(wèi)星提供早期預(yù)警和探測，預(yù)警衛(wèi)星將探測目標(biāo)的數(shù)據(jù)送往地面站，需要特定衛(wèi)星網(wǎng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來實(shí)時(shí)測定衛(wèi)星和目標(biāo)的位置，以及在衛(wèi)星的任何方向上都能瞄準(zhǔn)目標(biāo)的姿態(tài)控制系統(tǒng)。

粒子束武器的破壞機(jī)理是動(dòng)能殺傷和r、x射線破壞。粒子束不受云、霧、煙等自然環(huán)境和目標(biāo)反射的影響，也不會(huì)因目標(biāo)被遮蔽或受到干擾而失效，其全天候和抗干擾性能較好。粒子束直接穿入目標(biāo)深處，不需要維持一定時(shí)間，有利于攻擊多目標(biāo)，如果粒子束沒有直接命中目標(biāo)，則會(huì)在目標(biāo)周圍產(chǎn)生r、x射線造成二次破壞。帶電粒子束對(duì)目標(biāo)的穿透能力極強(qiáng)，能量集中，脈沖發(fā)射率高，能快速改變發(fā)射方向。中性粒子束還可對(duì)目標(biāo)周圍產(chǎn)生的中子、r與x射線進(jìn)行遙測，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別。

應(yīng)該說，粒子束武器的研制難度比激光大，但作為天基武器比激光更有前途。其主要優(yōu)點(diǎn)是不用光學(xué)器件(如反射鏡)；產(chǎn)生粒子束的加速器非常堅(jiān)固，而且加速器和磁鐵不受輻射強(qiáng)度的影響；另外粒子束在單位立體角內(nèi)向目標(biāo)傳輸?shù)哪芰勘燃す獯?，而且能貫穿目?biāo)深處，但其也存在不易克服的缺點(diǎn)；一是帶電粒子在大氣層中傳輸時(shí)，由于帶電粒子與空氣分子的不斷碰撞，能量衰減非?？欤行粤Ｗ硬荒茉诖髿庵袀鞑?；二是帶電粒子在大氣中傳輸時(shí)散焦，因此在空氣中使用的粒子束只能打擊近距離目標(biāo)，而中性粒子束在外層空間傳輸時(shí)也有擴(kuò)散。三是受地球磁場的影響會(huì)使光束彎曲，從而偏離原來的方向。

美俄粒子炮，難以到達(dá)的高邊疆

20世紀(jì)70年代以來，美國預(yù)警衛(wèi)星多次發(fā)現(xiàn)大氣層上有大量帶有氚的氣體氫，認(rèn)為可能是蘇聯(lián)發(fā)射帶電粒子束造成的；美國預(yù)警衛(wèi)星還曾探測到，在蘇聯(lián)哈薩克斯坦的沙漠地帶曾進(jìn)行過帶電粒子束的核聚變脈沖電磁流體發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。有資料表明，從上世紀(jì)70年代中期開始，蘇聯(lián)在電離層和大氣層外的“宇宙”系列衛(wèi)星、載人飛船和“禮炮”號(hào)空間站上，進(jìn)行了8次帶電粒子束傳導(dǎo)方法試驗(yàn)；另外還在列寧格勒進(jìn)行過粒子束武器的地面試驗(yàn)，試驗(yàn)裝置有：線性電磁感應(yīng)加速器，r射線儀、x射線儀，磁力存儲(chǔ)器和多頻道超高壓開關(guān)等。蘇聯(lián)軍方已經(jīng)進(jìn)行過帶電粒子束對(duì)洲際彈道導(dǎo)彈、宇宙飛船以及固體燃料目標(biāo)照射的試驗(yàn)。1978年，蘇聯(lián)還在東德制造出使用1000GeV質(zhì)子加速技術(shù)的50萬伏、80焦耳、16層7列的粒子束產(chǎn)生裝置。

美國海軍在上世紀(jì)70年代制定開發(fā)粒子束武器的“蹺板”計(jì)劃，研究用帶電粒子束攔截核彈頭。美國國防部在1981年也設(shè)立定向能技術(shù)局開發(fā)粒子束武器和激光武器，同年啟動(dòng)實(shí)施預(yù)算額為3.15億美元的5年開發(fā)計(jì)劃。由于里根政府提出的“星球大戰(zhàn)”反導(dǎo)計(jì)劃將天基定向能粒子束武器作為主要的反導(dǎo)手段，美國軍方的相關(guān)研究也在80年代進(jìn)入高潮，其天基發(fā)射系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)格為：氫原子束的能量為200MeV，全系統(tǒng)重60噸。粒子炮的控制技術(shù)也極為復(fù)雜，美國空軍的研究機(jī)構(gòu)稱，傳統(tǒng)的可控硅開關(guān)和火花放電開關(guān)研究已經(jīng)完成，下一步要開展磁性開關(guān)研究，這種開關(guān)基于飽和的電磁感應(yīng)原理，具有很高的重復(fù)使用率。

冷戰(zhàn)結(jié)束后，美國國防部確定粒子束武器的潛在用途是攔截導(dǎo)彈，攻擊衛(wèi)星以及在防區(qū)外掃雷等。由于加速器太笨重，無法投入戰(zhàn)場使用，因此研究重點(diǎn)是開發(fā)適用于戰(zhàn)場的地基和天基小型加速器，現(xiàn)在提出的方案是用線性電磁感應(yīng)加速器產(chǎn)生粒子束，通過同一加速器，連續(xù)再循環(huán)脈動(dòng)的粒子束，以便讓粒子束在現(xiàn)有的小型加速器中環(huán)流。把能量逐漸加到每次通過的粒子上。不過由于技術(shù)挑戰(zhàn)太大，美國陸軍彈道研究試驗(yàn)室稱，尚需進(jìn)一步證實(shí)這種小型環(huán)流加速器的功效。另外美國還研制過一種實(shí)驗(yàn)低功率加速器，尺寸不大于一個(gè)辦公桌，這是部署在外層空間可以接受的尺寸。

目前阻礙粒子束武器投入實(shí)用的最關(guān)鍵問題就是加速器的小型化和超大功率電源，尤其是被認(rèn)為粒子束武器最有前景的太空反導(dǎo)戰(zhàn)場，天基平臺(tái)的小型化更是難上加難。如上世紀(jì)80年代蘇聯(lián)在哈薩克斯坦薩雷沙甘建造的粒子束加速器占地約4個(gè)足球場大小，美國的粒子加速器也有一幢樓那么大，根本無法部署。而粒子束作為武器使用必須要有強(qiáng)大的脈沖電源。要使粒子束在導(dǎo)彈殼體上燒個(gè)小孔，粒子束到達(dá)目標(biāo)的脈沖功率須達(dá)到1013瓦，能量為107焦。假設(shè)粒子加速器的效率為30％(已經(jīng)很高了)，即使不考慮粒子束在傳輸中的能量損失，加速器脈沖電源功率也至少要達(dá)到3×1013瓦，而目前在研的最先進(jìn)脈沖電源功率也只有107瓦。

正因?yàn)榇嬖谏鲜鲆幌盗屑夹g(shù)難題，盡管美國和俄羅斯都在積極研究粒子束武器，但相關(guān)技術(shù)目前尚處于實(shí)驗(yàn)室的可行性驗(yàn)證階段，估計(jì)2020年以后才有可能進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)部署。而各國重點(diǎn)發(fā)展的另一種定向能武器一一高能激光炮，則日趨成熟并接近實(shí)戰(zhàn)。

高能激光炮：更現(xiàn)實(shí)的選擇

由于地球軌道上的衛(wèi)星運(yùn)行參數(shù)可以測量，衛(wèi)星相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的角速度不算太快，因此對(duì)激光炮的瞄準(zhǔn)系統(tǒng)要求精度不算太苛刻，如地球低軌道衛(wèi)星公轉(zhuǎn)一周暴露給地面站的時(shí)間約100秒，這使反衛(wèi)星激光器能從容地進(jìn)行光束射擊。加之衛(wèi)星的光電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)脆弱，容易被高能光束殺傷。高能激光器反衛(wèi)星所需的輻照度為10瓦／平方厘米，目標(biāo)能量密度驟間上升到幾百焦／平方厘米，激光炮摧毀衛(wèi)星的平均功率需求在百萬瓦以上。

經(jīng)過美國和蘇聯(lián)／餓羅斯等國的多年研究，當(dāng)前反衛(wèi)星激光器中較成熟的是地基中紅外激光器和天基紅外化學(xué)激光器。前者一般由中紅外激光器、主照射鏡、光束控制／跟蹤和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)組成，作用距離為500～1000公里；后者由兆瓦級(jí)的紅外化學(xué)高能激光器、多鏡組合的軌道反射鏡、光束控制／跟蹤與瞄準(zhǔn)系統(tǒng)組成。

地基反衛(wèi)星激光炮的作戰(zhàn)過程為：空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)探測到目標(biāo)衛(wèi)星后，將其飛行數(shù)據(jù)傳遞給空間防御作戰(zhàn)指揮中心，通過目標(biāo)分配與坐標(biāo)變換，引導(dǎo)陸基精密跟蹤和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)捕獲并鎖定目標(biāo)，然后操作反射望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星，當(dāng)目標(biāo)衛(wèi)星處于適當(dāng)位置時(shí)，指揮中心發(fā)出攻擊命令，啟動(dòng)激光炮發(fā)射接近光速、聚集的極細(xì)激光束能，經(jīng)光束發(fā)射控制系統(tǒng)射向目標(biāo)衛(wèi)星。天基激光武器則借助衛(wèi)星上的軌道反射鏡對(duì)衛(wèi)星實(shí)施攻擊。

“星球大戰(zhàn)”骨干

地基激光反衛(wèi)星武器是美國“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃中反衛(wèi)星選用的主要手段。但時(shí)間過去20年，直到現(xiàn)在這種武器仍然處于試驗(yàn)研制階段，當(dāng)小布什政府提出新的反導(dǎo)計(jì)劃選擇導(dǎo)彈而不是激光時(shí)，這種倒退顯然表明現(xiàn)階段激光武器面臨的技術(shù)難題仍然無法得到有效解決。當(dāng)前相關(guān)研制面臨的最大問題是，氧化碘化學(xué)激光器必須改進(jìn)熱腔和液體循環(huán)技術(shù)，以滿足在經(jīng)過稠密大氣層嚴(yán)重衰減后，激光長時(shí)間照射所需要的能量強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

天基激光反衛(wèi)星武器(sBL)的研制始于“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃期間，當(dāng)時(shí)的研究包括“阿爾法”、LAMP(大型先進(jìn)光學(xué)鏡)和ATP(截獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)系統(tǒng))三個(gè)計(jì)劃。“阿爾法”需要研制兆瓦級(jí)的氟化氫(HF)化學(xué)高能激光器，波長2.7微米，發(fā)射功率10兆瓦，LAMP則研制直徑為4米的多鏡組合反射式望遠(yuǎn)鏡。老布什政府停止“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃后，天基激光反衛(wèi)星武器的研制一度中斷。上世紀(jì)90年代中期，在美國國防部彈道導(dǎo)彈防御局的支持下，天基激光武器項(xiàng)目又恢復(fù)投資。

現(xiàn)在美國提出的天基激光反衛(wèi)星武器方案是：在1300公里高度、傾角40度的不同軌道上首先部署12個(gè)激光星座，覆蓋中東、北非、東北亞戰(zhàn)區(qū)和美國本土；第二步部署24個(gè)激光星座，連續(xù)覆蓋地球表面。每個(gè)激光星座由發(fā)射衛(wèi)星、發(fā)射功率30兆瓦的激光器和直徑為10～15米的軌道反射鏡組成。能夠在10秒內(nèi)摧毀以其為中心、半徑為4000～5000公里范圍內(nèi)的衛(wèi)星。每個(gè)激光器總發(fā)射時(shí)間為200～500秒，攻擊衛(wèi)星只需直徑2.8米的主反射鏡和激光器發(fā)射0.2兆瓦的功率。激光發(fā)射器采用兆瓦級(jí)的氟化氫化學(xué)高能激光器，但已在研究全氣態(tài)碘激光器，作為第二代系統(tǒng)使用。

不過，雖然美國相關(guān)機(jī)構(gòu)在國防部的直接推動(dòng)下正加緊研制天基激光炮，但這種武器距離實(shí)用仍然遙遙無期，即使技術(shù)困難能夠克服，高昂的成本也讓整套系統(tǒng)的效費(fèi)比面臨極大疑問。

天基激光炮星座畢竟不是GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，其重量約為35噸，每公斤的發(fā)射費(fèi)用高達(dá)88000美元，單個(gè)星座的發(fā)射費(fèi)用就相當(dāng)于哈伯太空望遠(yuǎn)鏡的3倍多，全套系統(tǒng)太空組網(wǎng)的研制與發(fā)射成本預(yù)計(jì)超過1000億美元。在航天飛機(jī)即將退役的情況下，美國要想繼續(xù)該項(xiàng)目就必須研制新的大推力運(yùn)載火箭，把發(fā)射成本至少降低至44000美元/公斤。

另外，目前天基軌道反射鏡的直徑為4米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到10米的要求，需要發(fā)展涂鋁的聚酯薄膜輕質(zhì)反射鏡。為了提高光束質(zhì)量，發(fā)展雙面鏡激光中繼技術(shù)可以解決發(fā)射望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)口徑不足，即在一顆衛(wèi)星上安裝雙鏡面雙焦點(diǎn)的激光反射鏡，其機(jī)械追蹤能力可以滿足接收來自地基(天基)的激光束，通過操縱鏡面重新調(diào)焦，并引導(dǎo)到目標(biāo)衛(wèi)星上。

最接近實(shí)戰(zhàn)的蘇聯(lián)激光炮

蘇聯(lián)的激光反衛(wèi)星武器研制比美國更早，從上世紀(jì)50年代開始蘇聯(lián)就陸續(xù)制定了地基和天基激光反衛(wèi)星計(jì)劃，其中地基反衛(wèi)星激光器進(jìn)展較大。在幾十年的發(fā)展過程中，蘇聯(lián)先后研制了放電激光器、化學(xué)激光器、x射線激光器、自由電子激光器，準(zhǔn)分子激光器和氬離子激光器等。70年代前，蘇聯(lián)發(fā)展激光反衛(wèi)星武器的總開支達(dá)100多億美元，是美國同期的9倍多；即使80年代美國增加了開發(fā)經(jīng)費(fèi)后，蘇聯(lián)在相關(guān)領(lǐng)域的投入仍超過對(duì)手3～4倍。在80年代里根總統(tǒng)的國防技術(shù)顧問提交給總統(tǒng)的對(duì)比報(bào)告中，美國承認(rèn)蘇聯(lián)的激光技術(shù)超過自己。

與高額的投入相匹配，蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)時(shí)代于激光武器上所取得的成果也遠(yuǎn)超美國。蘇聯(lián)在上世紀(jì)80年代率先研制出了天基激光武器原理樣機(jī)，并在“聯(lián)盟”號(hào)載人飛船上試驗(yàn)了HF反衛(wèi)星激光武器。從80年代到90年代初國家解體前，蘇聯(lián)共進(jìn)行了18次反衛(wèi)星激光武器試驗(yàn)，其中11次獲得成功，有些試驗(yàn)的照射目標(biāo)直接指向美國衛(wèi)星，極具實(shí)戰(zhàn)性。蘇聯(lián)還曾計(jì)劃研制射程40000公里的激光炮，用于襲擊在同步衛(wèi)星軌道上運(yùn)行的美國預(yù)警衛(wèi)星。

蘇聯(lián)為對(duì)付美國的太空防御體系，曾設(shè)計(jì)打擊敵方天基激光武器的太空戰(zhàn)手段：一是在美國天基激光反射鏡軌道上設(shè)置反向運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星，向反射鏡投放大量鋼球，由于相對(duì)速度可達(dá)16公里／秒，既使1克重的鋼球也可穿透1.2厘米厚鋁板，如果拋撒細(xì)小塵埃，則能使美國反射鏡凹凸不平，無法聚焦，二是在美國地基激光束上方的大氣層，投放由大片吸光材料形成的人造云。

然而，即使蘇聯(lián)科學(xué)家和工程師得到的國家支持如此強(qiáng)有力，但一些技術(shù)原理上的問題仍然沒有得到完善解決。如最為接近實(shí)戰(zhàn)的蘇聯(lián)地基反衛(wèi)星激光器的發(fā)射功率仍不足以造成衛(wèi)星上紅外傳感器的永久性破壞。進(jìn)入上世紀(jì)90年代后，由于俄羅斯由于經(jīng)濟(jì)困難，綜合國力大為減弱，激光反衛(wèi)星武器研制受到資金制約，研制進(jìn)程趨于中斷。

太空激光炮瞄準(zhǔn)2025年

《美國空軍2025》戰(zhàn)略規(guī)劃宣稱，2025年世界地緣政治格局將發(fā)生重大變化，傳統(tǒng)戰(zhàn)爭等級(jí)之間的界限變得模糊不清，后工業(yè)社會(huì)之間的主要戰(zhàn)爭，甚至可能不在地球表面發(fā)生——“空軍允許放棄一些過時(shí)的裝備，大力發(fā)展諸如天基激光武器一類的先進(jìn)武器系統(tǒng)”。

《美國空軍2025》認(rèn)為，美軍太空作戰(zhàn)中最核心的系統(tǒng)是壘球面打擊系統(tǒng)，它由天基動(dòng)能武器、天基激光武器和跨大氣層飛行器組成。該規(guī)劃建議，應(yīng)發(fā)展天基激光武器及太陽能激光太空武器，它們都是倍兆瓦功率級(jí)的化學(xué)星座式激光器群，具備多種工作方式。用低能量激光做主動(dòng)照射或成像，或在激光不工作時(shí)被動(dòng)成像以提供光學(xué)預(yù)警。

2006年10月6日，白宮公布新的《美國國家太空政策》之后，俄羅斯亦不甘示弱，今年初，俄羅斯太空部隊(duì)司令弗拉基米爾·波波夫金向媒體公布了俄羅斯太空軍事復(fù)興計(jì)劃——俄羅斯“10年聯(lián)邦太空計(jì)劃”，共軌式反衛(wèi)星攔截器、激光反衛(wèi)星武器以及粒子束反衛(wèi)星武器是其中重點(diǎn)。

經(jīng)過40多年的努力，美國和俄羅斯在激光反衛(wèi)星武器技術(shù)領(lǐng)域已取得眾多實(shí)驗(yàn)級(jí)成果，其地基激光反衛(wèi)星武器日趨成熟，并接近實(shí)戰(zhàn)水平。進(jìn)入21世紀(jì)后，美俄正在積極發(fā)展第一代的高能化學(xué)激光器，同時(shí)在為下一代的固體激光器等做技術(shù)儲(chǔ)備。