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經過一個多世紀以來流行的科幻幻想,其中不乏致命的能量武器,包括《世界大戰》、飛俠哥頓、巴克·羅傑斯、星際迷航 和 星球大戰, 雷射武器似乎終於來到了現實世界。
即使第一批出實驗室的雷射武器勉強能裝在一輛30噸重的越野卡車的車廂裡,而不是士兵的手掌中,但雷射可能給戰場帶來的新穎的“光速”能力已經引起了五角大樓高層的 Keen 興趣,他們在定向能束武器上每年花費約 4 億美元。
今年年底,正值雷射技術取得驚人進展半個世紀之際,國防承包商諾斯羅普·格魯曼公司和波音公司計劃對原型移動雷射武器進行實彈射擊測試,目標是阿富汗和其他地方的武裝分子每天向美軍發射的致命彈藥——火箭彈、火炮彈、迫擊炮彈,國防部高能雷射聯合技術辦公室主任馬克·內斯在新墨西哥州阿爾伯克基說道。 只要這種區域防禦系統有電力供應(來自電網或電池組),其 100 千瓦的固態雷射器或電雷射器應該能夠利用其“無限彈匣”的低成本射擊和超精密跟蹤/瞄準系統,從幾公里外擊落多個來襲彈藥,他解釋說。
武器工程師將使用波長為一微米(紅外)光束的實彈射擊測試,該測試將在新墨西哥州的白沙導彈靶場進行,“以驗證我們關於光束傳播的理論模型”,內斯說。 這些結果“將使我們能夠確定我們可以對付哪些目標,在什麼功率水平、什麼射程等等。” 美國陸軍希望雷射炮可以保護其基地免受武裝分子襲擊,同時最大限度地減少對游擊隊經常藏匿的平民 population 的附帶損害。 大炮的強大光束將能夠擊中來襲武器,並使其爆炸、失效或偏離航向,而其超精密瞄準能力據推測將使部隊能夠消滅地面目標,而不會擊中附近的非戰鬥人員。
與此同時,美國空軍已在國防高階研究計劃局 (DARPA) 贊助的一個專案中發揮主導作用,以開發更強大、更緊湊的固態雷射器,使其能夠安裝在作戰飛機上。 空軍研究實驗室大型飛機電雷射器 (ELLA) 專案經理邁克爾·W·祖達表示,此類系統可以為國家空軍提供“改變遊戲規則的能力”,以執行超出地平線的空對空交戰和精確瞄準的空對地打擊。 “這將開闢一系列新的戰術和防禦角色,例如在避免對平民和財產造成附帶損害的同時擊敗靠近我們自己部隊的目標,以及針對全新目標群體的各種快速反應任務,”他說。
空軍計劃在一架B1-B 轟炸機上安裝一種新的 150 千瓦固態雷射器,該雷射器將由通用原子航空 (GAA) 和 特克斯特朗防務 之間的合同競爭獲勝者建造。 最初的 DARPA 努力出現在“當我們意識到雷射束在離地面 1000 米處傳播效率更高時,那裡的 atmospheric 畸變和散射效應要小得多,”GAA 副總裁邁克爾·佩裡說。 為了安裝在戰鬥機上,五角大樓的主要目標之一是,機載雷射武器需要產生大約每公斤五千瓦的功率,這意味著該技術“必須在尺寸和重量上比目前的地面系統減少 10 倍”,佩裡指出。
與此同時,美國海軍研究人員正在學習如何應對在靠近海面的惡劣海洋條件下執行精細調整的電子光學裝置的額外困難,那裡的空氣中的水蒸氣往往會散射和衰減定向能束。 海軍規劃人員有興趣在“反物質作用”中使用雷射,以幫助海軍艦艇抵禦成群結隊的小型武裝船隻的騷擾性襲擊,例如 2008 年初在霍爾木茲海峽發生的那種襲擊,諾斯羅普·格魯曼公司定向能系統副總裁丹·懷爾特說。 雖然海軍沒有明確說明,但據認為,功率相對較低的雷射束可以從一公里或更遠的防區外點燃木製或玻璃纖維船體、燃料或脆弱的武器。 懷爾特的公司正在為海軍今年晚些時候在太平洋靶場進行的測試提供 15 千瓦的固態雷射器。
諾斯羅普·格魯曼公司和其他公司也在研究可切換的自由電子雷射器,它可以發射兩種或更多種不同波長的光束。* 這些武器可以為艦船防禦提供更靈活的手段,以更好地穿透海上霧霾並防禦超音速巡航導彈和其他空中威脅。 自由電子雷射器使用一系列稱為擺動器或波盪器的電磁鐵,迫使電子束沿正弦路徑行進,使其釋放出高能的同相光子,從而形成強大的雷射束。 改變電子束或擺動器的磁場會改變產生的雷射束的波長。
最近對軍事雷射技術的興趣很大程度上源於固態雷射技術或電雷射技術的最新進展。 這些光源在半導體雷射二極體陣列將光泵入“平板”或棒狀物(特殊陶瓷雷射介質,可大大放大光)的表面時,會產生強大的相干光束。 這些平板被串聯成鏈,逐步提高輸出光束功率。 在過去幾年中,承包商已經展示了能夠產生超過 100 千瓦功率的固態雷射器,專家認為這是武器級功率的最低額定值。
然而,武器級電雷射器有一個致命弱點。 它們的能量轉換效率僅為 20% 到 30%,這意味著大部分輸入功率都以熱量的形式損失掉了。 為了消散否則會導致內部光路熱畸變並降低光學傳輸的廢熱,電雷射器需要笨重、耗電的液體冷卻系統,波音公司副總裁邁克·林恩說。 未來的移動雷射器必須以更高的效率執行,以避免需要龐大、耗能的冷卻器,如果它們可以直接從車輛發動機 power 執行,或許還可以完全避免使用電池。 林恩說,兩種可能滿足要求的雷射技術是光纖雷射器(其中雷射材料是光纖材料)和所謂的混合雷射器(其中雷射二極體泵浦氣相雷射介質)。
*更正(5/17/10):本文最初宣告諾斯羅普·格魯曼公司和其他公司正在研究“自由能”雷射器。