激光武器發展現狀分析

李明儒，賈廣順，張裕滿

河南大學國際教育學院

激光武器發展現狀分析

李明儒，賈廣順，張裕滿

河南大學國際教育學院

激光武器作為一種精確度高、殺傷力強、成本低、無污染的定向能武器，在現代戰場中發揮著越來越重要的作用。本文概述了激光武器的攻擊方式、分類和工作原理，重點介紹了致盲型、近距離戰術型、遠距離戰略型激光武器國內外的發展現狀，分析了當前激光武器在發展過程中存在的技術障礙和亟待解決的關鍵問題，最后，對激光武器未來發展趨勢進行了展望。

激光武器；最新研究進展；待解決的問題；未來發展趨勢

引言

激光武器是一種定向能武器，借助其沿特定方向發射的激光束直接損毀目標或令其失效[1]，具有耗費低、高命中精度、反應速度快、攔截距離遠、強的持續戰斗力、能迅速轉移火力、不受電磁干擾等優點。同時也存在一些缺點，例如，作戰條件受限于各種特殊天氣狀況（雨、雪、霧等），且由于激光發射系統屬精密光學系統，其在戰場上的生存能力還有待考驗。

在防空、光電對抗以及戰略防御等多個領域，激光武器憑借其自身特有的優勢發揮著越來越重要的作用。激光武器攻擊目標的方式有：致盲、穿孔、龜裂（熔化）和層裂。致盲，利用特殊波段（如400-1400nm波段）的強激光束射擊人眼或光學探測器，燒傷視網膜導致失明從而令敵軍士兵喪失戰斗力（原因是僅需激光的能量密度增加到151mJ/cm2，就能損傷人眼的視網膜，其受傷程度從發紅到短暫性失明再到永久性失明，更嚴重的后果是燒壞視網膜，導致眼底大面積出血），干擾甚至破壞光電傳感器造成其無法正確的判斷目標（當遇到強激光輻射時，光電導型紅外探測器被氣化或者熔化，而熱電型紅外探測器則出現熱分解以及破裂的現象）。穿孔，采用大功率的激光束致使靶材的表面快速熔化并汽化（燒蝕），汽化的物質向外噴射，在反沖力的作用下形成沖擊波，從而在靶材上面打出一個孔；當光學玻璃的表面在短時間內吸收大量的激光能量后就有可能發生龜裂以及磨砂效應，致使光學玻璃表面變的不透明，逐漸增加激光能量后，光學玻璃的表面開始熔化，從而造成光學系統即刻失效。層裂，當靶材的表面吸收激光能量之后，電離的原子形成等離子體，之后向外膨脹、噴射形成應力波（激波）并向靶材深處傳播，靶材在應力波的反射作用下被拉斷，因而導致“層裂”破壞。此外，等離子體還可以輻射出X射線或紫外線，破壞電子元件以及目標結構。

激光武器依據作戰目標以及攻擊方式的不同可以分為：致盲型、近距離戰術型和遠距離戰略型。致盲型激光武器大多數用來致盲光電傳感器件或者敵軍士兵的眼睛以及干擾敵軍的紅外制導導彈。近距離戰術型激光武器憑借其發射的強激光束對敵軍目標進行層裂或穿孔，利用激光的能量直接殺傷敵人、摧毀坦克和飛機等，一般來說攻擊距離可以達到20km，其主要代表是激光炮以及激光槍。遠距離戰略型激光武器的作戰目標是敵軍的戰略導彈、偵察衛星以及天基作戰平臺等，其主要代表是衛星作戰網絡平臺以及反彈道導彈武器系統。反彈道導彈運用紅外跟蹤原理搜索敵軍的進攻導彈，辨別彈頭的真實性，隨后攔截地球大氣層外敵軍的進攻導彈，并用激光武器將其擊毀；例如，裝備有光束控制系統、大功率激光器以及大型反射鏡的衛星作戰網絡平臺能夠擊毀地球表面上任意地方的任何目標以及太空飛行器。

本文將重點闡述各類激光武器國內外的發展現狀、發展過程中遇到的瓶頸以及未來發展趨勢。

1 激光武器的最新研究進展

1.1 致盲型激光武器

1.1.1 國外致盲型激光武器的研究進展

2015年9月，德國萊茵金屬電子防務公司（RDE：Rheinmetall?DefenceElectronics）推出一款對付無人機的激光機槍，該激光槍安裝在船體上，單一的回轉槍架上配備有4個功率都為20千瓦的大功率激光器，憑借著光束空間疊加系統匯聚為一束激光束，其功率是80千瓦。該系統的優點在于：（1）多功能光束疊加系統能夠匯聚任何數量的激光進行射擊，從而可將激光束的“殺傷力”增強至任意倍數；（2）激光器的各個透鏡都使用了特殊涂層進行防護，從而使該激光槍可以工作在各種天氣狀況下（如霧、雨、水汽較大的環境等）。該激光槍常用于擊毀彈藥和無人機以及致盲傳感器等[2]。2017年2月，俄羅斯國防部和“天體物理”研究所聯合研發了一款新型致盲激光武器，此套系統體積不大，因此能安裝在裝甲車以及坦克上，通過瞄準器具和照射目標的光線部件來致盲敵方的裝甲車、坦克，以及十公里外的飛機和導彈[3]。

1.1.2 我國致盲型激光武器的研究進展

2012年12月，我國第三代99式ZTZ-99量產型主戰坦克研發成功，該坦克配備了可瞬間致盲敵方觀測手的激光武器。2015年9月，中科院物理所李志遠教授所在的團隊研發出一個僅有旅行箱大小的可移動式激光武器，此激光武器能夠使安裝在導彈甚至是衛星上的感應器失效，這就意味著之前裝備在戰艦上的、讓熱導飛彈無所遁形的巨型超快激光發生器，極有可能會縮小至手提袋那么大，配備在坦克、飛機甚至是士兵的身上。

1.2 近距離戰術型激光武器

1.2.1 國外近距離戰術型激光武器研究進展

2014年11月，美國海軍通過在“龐塞”號軍艦上配備艦載激光武器（LaWS）成功摧毀了海上的目標。與此同時，以色列研發的“鐵束”（IronBeam）激光武器系統，使用高功率固體激光器作為其激光源，成功攔截最大距離為4.5英里（約合7.24千米）的火箭彈和迫擊炮彈。2017年2月，在俄克拉荷馬州錫爾堡軍事基地舉行演習期間，美國專家對一款“高能激光移動試驗車”（HELMTT：High?EnergyLaserMobileTestTruck）進行了測試，這是一門安裝在八輪重型裝甲車上的功率為10kW的激光炮，它可以發現、追蹤和摧毀地面以及空中的目標。近年來，俄羅斯不遺余力研制空基戰術型激光武器，其作戰的平臺是“A-60”飛機，能用在空中基地的高能對抗以及摧毀敵軍的空中作戰力量。

1.2.2 我國近距離戰術型激光武器研究進展

2014年11月，由中國科學院光電技術研究所和中國工程物理研究院等單位聯合研發的“低空衛士”系統完成了系統調試以及演示試驗，在真實的場景演示試驗中，“低空衛士”順利擊落了多種小型航空器，比如：直升機、多旋翼以及固定翼等共30余架次，擊落率是100%。此款安保裝備主要針對飛行速度為50米/秒以下、飛行高度為500米以下的小型航空器目標群體，能夠在車載部署或者地面部署，性能穩定、機體靈活機動，在未來能夠廣泛用在城市密集區的重大活動區域的低空安全防范。2017年2月，中國保利科技有限公司在第十三屆阿布扎比國際防務展上展現出了一款低空激光防空系統——“寂靜狩獵者”，與傳統的防空武器相比，“寂靜狩獵者”具有快速反應、附加損害小、命中精度高、具備多目標打擊能力等優點。此外，“寂靜狩獵者”還能在6秒的時間內完成對目標的切換和瞄準，并且其只消耗電能，一次發射功率成本不到一美元。

1.3 遠距離戰略型激光武器

1.3.1 國外遠距離戰略型激光武器研究進展

2014年5月，在夏威夷太平洋的導彈靶場上，美國海軍和美國導彈防御局等相關部門首次成功實施了陸基宙斯盾反導系統非攔截性質的飛行試驗（代號為AACTV-01）[4]。此外，美國還一直致力于天基反衛星武器系統的發展，現階段比較成熟的有KEASAT動能反衛星天基系統和XSS系列反衛星天基系統[5]。2016年5月25日，俄羅斯的Nudol反衛星導彈再次試驗成功，這是Nudol導彈的第四次試驗和第二次成功試驗。

1.3.2 我國遠距離戰略型激光武器研究進展

2007年1月，中國利用一枚彈道導彈摧毀了一顆高為500英里（約合805千米）的軌道上的老舊氣象衛星。2012年12月，美國情報部門的有關人員表示，在經過中國上海的空中時，用來監視中國的偵察衛星——"長曲棍球"（Lacrosse）II遭受到中國反衛星武器長達27分鐘的致盲，這次使美國偵察衛星致盲的是一種運用新的被稱作"太空涂鴉"的準軍事性、非暴力攻擊方式。2014年12月，代號為“死光A”的重型激光武器由我國自主研發成功，此重型戰略激光武器系統主要用于在戰斗中摧毀敵軍的軍用衛星、用于軍事目的的敵軍“空間站”以及摧毀敵軍的地面固定發射井、水下核潛艇和機動核導彈。

2 目前激光武器發展過程中仍需解決的問題

2.1 實現激光器的小體積和高功率

激光器作為激光武器的核心，其技術瓶頸在于既要求體積盡可能的小，還要求功率盡可能的大。固體激光器具有小巧、輕便、無污染、光束質量好、可連續發光等優點，可以方便地裝備各種平臺以應用于實戰。但是，激光晶體嚴重的熱效應阻礙了大功率固體激光器未來的發展，通過使用龐大的制冷系統解決晶體嚴重的熱效應，同時也增加了激光器的體積。所以，為了有效地降低固體激光器的熱效應以及提高輸出功率就要使用優質的激光晶體。

2.2 制造高質量的光學部件

所有先進的光電武器系統以及高性能光機系統都是用高質量的光學部件作為其重要的物質基礎，高質量的光學部件通過與先進的信號處理技術以及高精度的探測器相結合，能令高能激光武器系統對敵軍目標進行高分辨率的成像，因而提升其作戰的性能。

2.3 研制精密伺服跟蹤和控制技術

一方面，大氣湍流會造成激光束的相位畸變,并且隨著距離的增加，大氣的衰減以及遠距離的傳輸最終將造成光斑發散越來越嚴重。因此，需用光學控制技術（如自適應光學技術等）以及大氣衰減小的激光波長來進行補償；另一方面，因為來襲的目標飛行速度很快，不容易被捕捉到，因此，激光束不單單要瞄得準,另外還要能夠在目標物上鎖定足夠的時間。所以，通過發展高精度的伺服跟蹤技術以及瞄準系統來捕捉、瞄準以及鎖定敵軍目標。

3 激光武器的未來發展趨勢

激光武器的未來發展將在以下幾個方面有所突破：（1）固體激光武器的集成度以及功率的提升；（2）新的大氣衰減小的波段的激光武器；（3）精密伺服跟蹤控制技術，包括三部分：①使用慣性姿態基準為運動平臺載光機電系統視軸提供姿態基準；②設計全數字化伺服控制系統；③發展快速控制反射鏡（FSM：FastSteeringMir?ror）。

4 結束語

近年來各類激光武器系統的研發以及試驗都表明：激光武器具有自身的優異性能，一旦成熟并裝備，將會嚴重威脅無人機、巡航導彈、彈道導彈、衛星等裝備的生存，并會對未來戰場上的作戰模式造成深遠影響。目前，要想發掘出激光武器的潛力，仍然需要解決很多科學技術難題，例如：提升其可靠性、降低高能激光尤其是戰術應用激光的體積以及成本、解決大氣以及傳輸對高能激光性能的影響等工程技術問題。隨著未來的研發以及科學技術的逐步成熟，激光武器將成為一種具有明顯優勢、攻守兼備、高效費比的新型概念武器。

[1]任國光,黃裕年.機載激光武器的發展現狀與未來[J].激光與紅外,2005,35（5）:309-314.

[2]程勇,郭延龍,唐璜,等.戰術激光武器的發展動向[J].激光與光電子學進展,2016（11）:33-43.

[3]呂明春,梁紅衛.高能激光武器及其技術發展[J].激光雜志, 2008,29（1）:1-3.

[4]劉暢,楊云翔.美國陸基宙斯盾反導系統首飛試驗成功[J].導彈與航天運載技術,2014（3）:48-48.

[5]王明建,范小虎,黃雷.國外天基武器系統及其關鍵技術[J].飛航導彈,2014（8）:51-53.

李明儒（1995-），男，漢族，河南信陽人，河南大學國際教育學院，2014級本科生，測控技術與儀器專業；

賈廣順（1995-），男，漢族，河南駐馬店人，河南大學國際教育學院，2014級本科生，測控技術與儀器專業；

張裕滿（1997-），女，漢族，河南洛陽人，河南大學國際教育學院，2014級本科生，測控技術與儀器專業。