美国激光武器的现状与发展趋势计算机科学与技术计科***************1引言八十年代初,随着“星球大战”计划的实施,高能反导激光武器发展迅速,同时低能激光武器在战术中的作用也越来越明显,激光武器无论在进攻还是在防御上都显示出极强的发展势头,八十年代后期以来,“星球大战”计划取消,战术激光武器成为激光武器发展的重点,软杀伤激光武器的研制比重大大提高,同时,激光反导、激光反卫星的研制仍然部分保留。

本文从这两个阶段来探讨十多年来美国激光武器的发展历程。

2“星球大战”计划时期美国激光武器的发展“星球大战”计划,正式名称为“战略防御计划(ＳＤＩ)”*1 +,是美国前总统里根于 1 983年3月 2 3日提出的关于用反弹道导弹系统确保美国本土安全的战略防御倡议。

国防部为此制定出详细的多层拦截作战总构想[2 ]。

“星球大战”计划所依仗的是全新的“太空武器”系统(又称“空间武器”系统)。

它包括定向能武器和动能武器。

激光武器就是定向能武器的主要组成部分,包括化学激光器、自由电子激光器、准分子激光器和Ｘ射线激光器。

为满足“星球大战”计划的需要,在“瓦鲁普”计划的基础上,美国国防部防务研究规划局于1 982年至 1 987年执行一项称为“空间激光三组件”的研究计划。

这三个部件是:目标捕捉、指示与跟踪系统,大功率激光系统,以及大型光学系统。

其中激光器部分称为“阿尔法(Ａｌｐｈａ) ,是由伍尔德里奇(ＴＲＷ)公司建造的一台5ＭＷ的ＨＦ化学激光器。

除“星球大战”计划中的高能战略激光武器之外,战术激光武器也得到了迅速的发展。

在激光致盲方面,美军先后制定了多项研究计划。

八十年代初,美国陆军开始研制一种称为Ｃ-ＣＬＡＭ的近战战场反传感器激光进攻武器[3 ]。

该武器可以输出 1 0.6μｍ、1.0 6μｍ、0 . 53μｍ三个波长上的激光。

接着,陆军开始研制“鱼工鱼(ＳＴＩＮＧＲＡＹ)”激光武器。

“鱼工鱼”是一种安装于坦克和直升飞机上的光学和光电对抗低能激光武器,工作于近红外波段。

它除了可以用于探测敌方探测器和致盲、损坏敌方潜望镜、夜视仪和瞄准具之外,还可以作为常规武器的激光雷达。

八十年代末,“鱼工鱼”激光器被装备于美空军“贵冠王子(ＣｏｒｏｎｅｔＰｒｉｎｃｅ)”系统中,用于军航防卫。

美军另外一种拟装备于“阿帕奇”直升机上用于光电对抗的激光武器系统“浮雕宝石-蓝铿鸟(ＣＡＭＥＯＢＬＵＥＩＡＹ)”也采用“鱼工鱼激光武器。

美空军于1 988年秋开始研制的“闪光(ＨａｖｅＧｌａｎｃｅ)”激光干扰系统采用ＴＲＷ公司研制的小功率化学激光器,利用激光干扰实现飞机的自卫功能。

手持式激光武器研制计划包括“致眩器”(ＤＡＺＥＲ)计划和“眼镜蛇”(ＣＯＢＲＡ)计划。

“致眩器”采用翠宝石激光器,输出波长70 0～81 5ｎｍ范围可调,重量不到1 0公斤;“眼镜蛇”可同时发射三个波长,且全部处于可见光波段,使敌方很难防护。

在激光防空方面,主要包括机载激光武器计划和“海石”计划。

机载激光武器进入八十年代后改用ＢＯＩＮＧ73 7飞机装载。

1 981年在加州中国湖海军武器中心的一次试验中失败,其研究被迫转入秘密进行。

直到1 983年5月,机载40 0ＫＷ的ＣＯ2 激光器击落了大批响尾蛇导弹,该研究才又转入公开。

但好影不长, 1 984年该项计划被取消。

但它证明了机载高能激光武器可以用于击落空空导弹和地空导弹。

“海石”计划的核心部分是中红外先进化学激光器(ＭＩＲＡＣＬ),它以ＤＦ激光器为激光源。

其工作波长是38微米,八十年代中后期的输出功率水平是2 2ＭＷ, 1 988年战略防御计划给国会的一份报告把该系统描述成“西方世界高功率激光器之最”。

但是,该激光器的体积太大,并且海平面环境严重地影响激光在大气中的传输,需要闭环自适应光学系统来补偿。

在激光反卫星方面,主要包括地基激光武器、机载激光武器和空基激光武器,它们是美军计划用于反卫星的四种武器系统中的三种。

它们主要通过损伤光学传感器或引起热损坏来达到攻击卫星的目的。

但地基和机载激光武器的大气湍流问题、及空基激光武器的燃料运达问题仍有待解决。

3后“星球大战”计划时期美国激光武器的发展在这个时期,“星球大战”计划作为一项大规模的战略防御计划已随着苏联的解体而被取消,但反弹道导弹和反卫星的激光武器仍然得到了有限的发展资金。

为满足美国插手各种局部战争的要求,战术激光武器的发展受到广泛重视。

1993年5月美国宣布“星球大战”计划结束。

“星球大战”计划从未用于实战, 1991年的海湾战争中,以美国为首的多国部队使用的“天、空、地、海”多层次作战方案,及首次成功地使用反弹道导弹(“爱国者”)拦截对方导弹(“飞毛腿”)的战例,可以说是“星球大战”计划某些技术的局部运用。

鉴于此,反弹道导弹和反卫星激光武器仍然得到了发展。

下面从战略激光武器和战术激光武器两方面探讨这个时期激光武器的发展状况。

3 .1战略激光武器1 994年以来,美国防部每年向高功率激光计划投资两亿美元,重点发展四种高功率激光武器,其中,天基激光武器、地基激光武器属于战略激光武器的范畴。

在激光器件上,近期最有前途的激光装置是ＨＦ/ＤＦ化学激光器和化学氧碘激光器(ＣＯＩＬ),这些激光器是国防部高功率激光计划的骨干。

天基激光武器的目的是在全球范围内对付由携带化学和生物弹头的弹道导弹袭击所造成的不断增长的威胁[4],并且,它还可用于防御巡航导弹和远程战略轰炸机。

这项计划打算用1 2个“阿尔法”化学激光武器平台覆盖全球。

预计1 998年底可以建造并发射一个高功率天基激光平台,2 0 0 3年部署天基激光作战星座[5]。

地基激光武器计划正在发展用于空间的成象和武器技术,有可能完成反卫星任务。

它使用ＣＯＩＬ激光器、大口径望远镜、自动跟踪/照明激光器,利用光学定向器和达衍射极限的望远镜跟踪和瞄准空间目标,该系统将具备中等反卫星武器的能力。

但1 997年 1 0月 1 7日晚在白沙基地的试验中,美军方用技术上较为成熟的“中红外先进化学激光器”和“海光”光束导向器[6 ]成功地向一颗即将废弃的美空军气象卫星发射了激光束[7],该试验的主要目的是寻找对抗即将出现的大批商用间谍卫星的出路[8]。

3 . 2战术激光武器冷战结束后,战术激光武器越来越受到军方的重视。

许多在“星球大战”时期致力于高能激光武器发展的公司纷纷转向战术激光武器的研制。

在1 995年召开的国防工业研讨会上,国防部反应出对战术激光武器的战场应用方面的持续的兴趣,发展计划涉及从发展轻型部队的激光干扰能力,到发展新型激光反导系统。

主要包括激光防空方面的机载激光武器计划、防御反航导弹激光武器、车载激光防空系统、“鹦鹉螺”地面防空系统和激光致盲方面的“骑马侍从(Ｏｕｔｒｉｄｅｒ)”系统、ＰＬＱ-5激光对抗武器、通用激光致盲武器[9]和定向红外干扰系统[1 0 ]等。

激光防空方面,机载激光武器的目标是载有兆瓦级高能激光器的飞机,在离前线90ｋｍ的空中巡航,飞行高度 1 3～ 1 5ｋｍ,激光射程1 0 0～40 0ｋｍ,每次巡航 1 8小时,可空中加油。

它可用于对付战区弹道导弹、巡航导弹、卫星、机载目标和战场侦察系统。

空军已计划把机载激光纳入整个战区防空体系,使它成为三位一体的战区防空的一个关键组成部分。

该计划目前使用ＢＯＩＮＧ747宽体飞机作平台,选用ＣＯＩＬ激光器。

防御反航导弹激光武器方面,一直服役于该计划的兆瓦级ＤＦ化学激光器(ＭＩＲＡＣＬ)将被美国休斯公司和荷兰信号公司联合研制的一种基于高能激光器的舰载近程武器系统代替,它的特点是发射的激光大气吸收最小。

车载激光防空系统方面,陆军考虑发展“通用区域防御综合反导系统(Ｇａｒｄｉａｎ)” ,将部署在轮式或履带式装甲车上用以对付快速、隐蔽、机动的空中目标。

它将由40 0ｋＷ的高能激光器和70ｃｍ直径的瞄准/跟踪系统组成,能杀伤5ｋｍ区域内的硬目标,重创几十公里的目标,能使远距离的光学系统产生裂纹和损伤传感器。

“鹦鹉螺”地面防空系统由美国陆军和以色列联合发展,这项计划将用于对付短程火箭、迫击炮弹和武装直升机。

1 996年该系统样品实现了第一次激光与飞行中的火箭弹交战[9]。

该计划的目标是在3年内研制出硬杀伤距离为1ｋｍ,软杀伤(破坏传感器)距离达1 0ｋｍ的高能激光武器。

激光致盲方面,主要包括“骑马侍从(Ｏｕｔｒｉｄｅｒ)”系统、ＰＬＱ-5激光对抗武器、通用激光致盲武器[1 0 ]和定向红外干扰系统[1 1 ]等。

“骑马侍从(Ｏｕｔｒｉｄｅｒ)”50 %的系统技术来自于“鱼工鱼”系统,其特点是:能在防御状态下实现光电对抗;ＰＬＱ-5激光对抗武器采用灯泵钕玻璃激光器或变色宝石激光器,发射近红外光;通用激光致盲武器采用固体板条激光器,体积小、重量轻、高重频;定向红外干扰系统计划被称为“激光红外对抗试飞实验(ＬＩＦＥ)” ,用于干扰导弹的红外制导能力。

激光武器在战场应用方面的实例很少,在为数不多的几次应用中,“鱼工鱼”激光武器系统在1 991年的“沙漠风暴(ＯＤＳ)”中参与美军的行动具有一定的代表性[1 2 ]。

它装备于“布雷德利”战车上,没有充当攻击性角色,而是利用其光电组件来确定敌战场目标位置以便加以处理,并利用其它手段进行可能的对抗。

但在战争结束后,政府官员称,这种早期系统已“被偶然事件毁坏了”。

4 机械激光武器（ABL）技术美国正在投巨资研制机载激光武器（ABL），它是一种用于拦截尚处于助推段的战区弹道导弹，能独立地进行目标探测并实施"外科手术式"攻击的自主性武器系统。

虽然由于资金和技术问题，它离投入实战还有距离，但肯定会使未来的战争形态发生重大变革人类把光作为武器的设想，可以追溯到远古时代。

西方在中世纪就有古希腊科学家阿基米德组织众多妇女，手持镜片将太阳光聚焦到一处，将入侵的罗马战船统统烧毁的传说。

随着1960年首台激光器的问世，以激光作为武器的开发便拉开了序幕。

美国国防部早在1962年就对利用激光来防御弹道导弹产生了兴趣，国家弹道导弹防御局（BMDO）及三军就此制定了一系列的研究计划，包括天基激光器（SBL）、机载激光器（ABL）、地基激光器（GBL）和反舰导弹防御（ASMD），以及和以色列联合研制的"鹦鹉螺"战术高能激光器（THEL）等方案。

其中，机载激光武器（ABL）在美国空军装备发展清单中的优先程度仅次于F－22A空中优势战斗机，成为未来美战区导弹防御系统（TMD）的中坚力量。

ABL的研究概况1983年5月，美空军在KC－135飞机上装载0.4兆瓦高能CO2激光器，称"机载激光试验室"（ALL），曾在10千米高度成功拦截5枚"响尾蛇"空空导弹。