激光武器逼近战场 [幻灯片]

五角大楼加紧努力,为陆地、空中和海上部署定向能束武器


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经过一个多世纪以来流行的科幻幻想,其中不乏致命的能量武器,包括《世界大战》飞侠哥顿巴克·罗杰斯星际迷航星球大战, 激光武器似乎终于来到了现实世界。

即使第一批出实验室的激光武器勉强能装在一辆30吨重的越野卡车的车厢里,而不是士兵的手掌中,但激光可能给战场带来的新颖的“光速”能力已经引起了五角大楼高层的 Keen 兴趣,他们在定向能束武器上每年花费约 4 亿美元。

今年年底,正值激光技术取得惊人进展半个世纪之际,国防承包商诺斯罗普·格鲁曼公司和波音公司计划对原型移动激光武器进行实弹射击测试,目标是阿富汗和其他地方的武装分子每天向美军发射的致命弹药——火箭弹、火炮弹、迫击炮弹,国防部高能激光联合技术办公室主任马克·内斯在新墨西哥州阿尔伯克基说道。 只要这种区域防御系统有电力供应(来自电网或电池组),其 100 千瓦的固态激光器或电激光器应该能够利用其“无限弹匣”的低成本射击和超精密跟踪/瞄准系统,从几公里外击落多个来袭弹药,他解释说。

武器工程师将使用波长为一微米(红外)光束的实弹射击测试,该测试将在新墨西哥州的白沙导弹靶场进行,“以验证我们关于光束传播的理论模型”,内斯说。 这些结果“将使我们能够确定我们可以对付哪些目标,在什么功率水平、什么射程等等。” 美国陆军希望激光炮可以保护其基地免受武装分子袭击,同时最大限度地减少对游击队经常藏匿的平民 population 的附带损害。 大炮的强大光束将能够击中来袭武器,并使其爆炸、失效或偏离航向,而其超精密瞄准能力据推测将使部队能够消灭地面目标,而不会击中附近的非战斗人员。

与此同时,美国空军已在国防高级研究计划局 (DARPA) 赞助的一个项目中发挥主导作用,以开发更强大、更紧凑的固态激光器,使其能够安装在作战飞机上。 空军研究实验室大型飞机电激光器 (ELLA) 项目经理迈克尔·W·祖达表示,此类系统可以为国家空军提供“改变游戏规则的能力”,以执行超出地平线的空对空交战和精确瞄准的空对地打击。 “这将开辟一系列新的战术和防御角色,例如在避免对平民和财产造成附带损害的同时击败靠近我们自己部队的目标,以及针对全新目标群体的各种快速反应任务,”他说。

空军计划在一架B1-B 轰炸机上安装一种新的 150 千瓦固态激光器,该激光器将由通用原子航空 (GAA) 和 特克斯特朗防务 之间的合同竞争获胜者建造。 最初的 DARPA 努力出现在“当我们意识到激光束在离地面 1000 米处传播效率更高时,那里的 atmospheric 畸变和散射效应要小得多,”GAA 副总裁迈克尔·佩里说。 为了安装在战斗机上,五角大楼的主要目标之一是,机载激光武器需要产生大约每公斤五千瓦的功率,这意味着该技术“必须在尺寸和重量上比目前的地面系统减少 10 倍”,佩里指出。

与此同时,美国海军研究人员正在学习如何应对在靠近海面的恶劣海洋条件下运行精细调整的电子光学设备的额外困难,那里的空气中的水蒸气往往会散射和衰减定向能束。 海军规划人员有兴趣在“反物质作用”中使用激光,以帮助海军舰艇抵御成群结队的小型武装船只的骚扰性袭击,例如 2008 年初在霍尔木兹海峡发生的那种袭击,诺斯罗普·格鲁曼公司定向能系统副总裁丹·怀尔特说。 虽然海军没有明确说明,但据认为,功率相对较低的激光束可以从一公里或更远的防区外点燃木制或玻璃纤维船体、燃料或脆弱的武器。 怀尔特的公司正在为海军今年晚些时候在太平洋靶场进行的测试提供 15 千瓦的固态激光器。

诺斯罗普·格鲁曼公司和其他公司也在研究可切换的自由电子激光器,它可以发射两种或更多种不同波长的光束。* 这些武器可以为舰船防御提供更灵活的手段,以更好地穿透海上雾霾并防御超音速巡航导弹和其他空中威胁。 自由电子激光器使用一系列称为摆动器或波荡器的电磁铁,迫使电子束沿正弦路径行进,使其释放出高能的同相光子,从而形成强大的激光束。 改变电子束或摆动器的磁场会改变产生的激光束的波长。

最近对军事激光技术的兴趣很大程度上源于固态激光技术或电激光技术的最新进展。 这些光源在半导体激光二极管阵列将光泵入“平板”或棒状物(特殊陶瓷激光介质,可大大放大光)的表面时,会产生强大的相干光束。 这些平板被串联成链,逐步提高输出光束功率。 在过去几年中,承包商已经展示了能够产生超过 100 千瓦功率的固态激光器,专家认为这是武器级功率的最低额定值。

然而,武器级电激光器有一个致命弱点。 它们的能量转换效率仅为 20% 到 30%,这意味着大部分输入功率都以热量的形式损失掉了。 为了消散否则会导致内部光路热畸变并降低光学传输的废热,电激光器需要笨重、耗电的液体冷却系统,波音公司副总裁迈克·林恩说。 未来的移动激光器必须以更高的效率运行,以避免需要庞大、耗能的冷却器,如果它们可以直接从车辆发动机 power 运行,或许还可以完全避免使用电池。 林恩说,两种可能满足要求的激光技术是光纤激光器(其中激光材料是光纤材料)和所谓的混合激光器(其中激光二极管泵浦气相激光介质)。

*更正(5/17/10):本文最初声明诺斯罗普·格鲁曼公司和其他公司正在研究“自由能”激光器。

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