首發|撩開微波武器的神秘面紗

2022-01-14 軍事高科技在線

近年來,時不時地有微波武器的進展和試驗情況見諸媒體,表明它正在克服重重阻力,不斷加速向實戰邁進。比如,2020年6月有媒體披露,中印邊境對峙期間,中國軍隊曾在班公湖南岸動用微波武器擊退了進犯的印度軍隊,成功地奪回被印軍侵佔的山頭。這應該不是媒體第一次報導中國微波武器的情況了,早在2017年2月12日,英國《每日星報》網站就爆出了一則驚人的消息,說中國成功地開發出了一種最新的微波武器——微波炮,可以在不射出一槍一彈的情況下,癱瘓對手的電子電氣設施,殺傷運動中的坦克集群,擊落空中戰機甚至摧毀整支艦隊。

實際上,除了中國以外,媒體之前還報導過其他國家微波武器的研製情況,較為引人關注的

一是2015年3月,美國空軍認為其反電子系統高功率微波先進飛彈計劃(CHAMP)已滿足技術要求,並確定AGM-158B(即「增程型聯合防區外空面飛彈」JASSM-ER)和無人機為最佳運載平臺;

二是2015年6月,當時在莫斯科舉辦的2015年俄羅斯軍事裝備展覽會上,俄羅斯公開展示了一款被稱為微波炮的微波武器它射程(覆蓋範圍)超過10千米,擁有360度全方位防禦能力,可通過讓電子設備失效來摧毀飛機、無人機和飛彈等一類目標,非常適合21世紀的戰場需求;

三是2019年9月27日,美國空軍部署了首款能獵殺無人機的微波武器「相位炮」(PHASER)系統,美國雷神公司還準備對其進行為期一年的評估,它被美媒稱為「有史以來首次列裝的定向能防禦武器」。

▲ 美國PHASER高功率微波武器反無人機作戰示意圖

應該說,微波武器從概念上看,已經算不上是什麼新鮮東西了,也沒有傳說中的那麼神秘。早在二戰時期,當雷達發明並用於戰爭後不久,納粹德國就嘗試把微波聚束定向後用於攻擊空中的飛機,並製作了相應設備,這可算是微波武器的雛形。到上世紀60年代,美國和蘇聯又對微波武器概念及理論做了進一步的完善,並分別在巨額經費的支持下,秘而不宣、處心積慮地積極進行研製。不過,鑑於技術和材料以及器件等方面的原因,迄今為止微波武器的發展道路始終迷霧重重,除了微波彈和非致命性的微波武器以外,類似微波炮一類殺傷力很強的微波武器,研究進展還十分有限,遲遲難以撥雲見日,邁向實戰。所以,媒體當時報導中國微波炮及這次中印邊境對峙時中國使用了微波武器,無疑於都是平地一聲驚雷,在世界上引起了很大轟動,吸引了世人的眼球,因為這可能預示著微波武器或將成為戰爭規則的改變著,在未來戰場大顯神威。

為此,我們有必要一起來撩開微波武器的神秘面紗。

可能很多人都知道,電磁波中的微波是指波長範圍在1至0.01米、對應的頻率範圍在0.3至300吉赫茲之間的高頻電磁波,它剛好覆蓋了電磁波的分米波、釐米波和毫米波波段。微波作為電磁波,其傳播速度也是光速——每秒30萬千米,且通常是按照直線(視距)方式傳播,但大氣透射率較高,傳播距離遠,能穿過大氣層到達外層空間。電視、通信、導航、數據鏈和雷達等電子設備,都可通過發射/轉發和接收微波來工作,而我們常用的家用微波爐,也能用其產生的微波烹製或加熱食品。然而,「成也蕭何敗蕭何」,事物都是兩方面的,功率足夠大、波束高度集中的微波,也有不好的一面,比如可能影響、幹擾甚至破壞電子和電氣設備正常工作,或者直接對人員產生影響甚至造成危害。據此,人們設想把微波作為一種武器使用,這就開始了微波武器的研發歷程。

如今,經過理論分析和大量的試驗研究,人們在總結和評估後普遍認為,微波武器是一種利用定向發射的高功率微波,對目標進行幹擾、致盲、破壞或毀傷的定向能武器或束能武器,也稱為射頻或射線類新概念武器,並屬於電磁脈衝武器的範疇。

那麼,微波武器發出的微波其功率到底有多大呢?一般情況下,微波(脈衝峰值)功率小的話都在幾十兆瓦左右,大的話可在吉瓦數量級,遠高於家用微波爐區區幾百瓦的微波功率,因此微波武器對目標即可軟殺傷(如幹擾),也可硬摧毀(如達到燒毀程度的物理損傷)。由於微波武器發出的微波頻率遠低於雷射的頻率,頻率也不具單一性,所以聚束能力遠不及同為定向能武器的雷射武器。也就是說,相對於雷射武器,微波武器射出的微波波束髮散較大,形成的光斑也較大,但殺傷範圍要寬,作用距離要遠,而且使用時不會受到氣候的較大影響。

微波武器是一個有著若干成員的大家族。從現今的技術實現和用途上看,這個家族大致有兩類成員,它們都能對目標實施軟殺傷或硬摧毀。一類是一次性使用的投擲式微波彈,主要包括用飛機投擲的微波(脈衝)炸彈,用彈道飛彈或巡航飛彈及無人機攜載的微波彈頭或微波戰鬥部,它們通過在目標附近引爆,用爆炸瞬間的化學能觸發高功率脈衝發射器,產生高功率微波來擾亂或殺傷目標。另一類是可重複使用的射束式微波武器,主要包括微波拒止武器和微波槍、微波炮等,它們都是利用向目標持續或多次發射的高功率微波來影響、擾亂或殺傷目標,可安裝在陸基、海基、空基或天基平臺上使用,分別形成陸基、海基、空基或天基微波武器。總體看,目前微波彈的技術相對較成熟,發展得要好一些,已經試驗性地投入過作戰使用,而射束式微波武器技術要複雜一些,發展得要慢一些,當前除微波拒止武器和微波槍外,微波炮充其量是「初見端倪」,距實戰應用尚有一段路要走。

功率足夠大的微波射向電子電氣設備等目標時,會在其金屬外殼或導線上感應出電場或磁場,可能造成設備內部的部件性能下降或異常,這是高功率微波的電效應;射出的微波與目標材料中的分子相互作用,直接加熱目標局部或在其部件上產生熱量,並導致溫度升高,造成部件擊穿或燒壞,這是高功率微波的熱效應;而微波射向人員,使人體出現神經錯亂、心理失衡、肌肉震顫、眼耳刺痛、肢體麻木、臟器衰竭等症狀,或加熱人體皮膚並使人體溫度驟升,引起燥熱或灼傷甚至死亡,這是高功率微波武器的生物效應。在很多情況下,高功率微波對目標產生的電效應和熱效應難以完全區分開來,它們往往同時或交替出現,共同來對目標產生影響。

正是利用高功率微波的電效應、熱效應和生物效應,微波武器才具備了對目標的基本殺傷機理,從而使其發出的高功率微波,在照射目標並與目標相互作用的過程中,損傷目標或致目標於「死地」。

比如,微波彈和微波炮,它們發出的功率足夠大的高功率微波,可從目標的「前門」(如天線、傳輸線和傳感器等)耦合或從「後門」(如殼體接縫、散熱孔洞和電纜接頭等部位)穿入內部,產生感應電流並沿雷達、通信、導航、電源、計算機、數據鏈、指揮控制等電子設備/系統的線路上流通,或在無人機、飛機、艦艇、裝甲車輛、飛彈和衛星等武器裝備內部形成複雜的微波分布,從而用電效應和熱效應毀壞它們中的電子電氣部件或線路,同時擾亂或損傷飛彈電子引信和導引頭等,進而達成毀傷的目的。尤其是隱身飛機等隱身作戰平臺,其雷達隱身效果更多地依賴雷達吸波材料,因此微波彈和微波炮正好能「投其所好」,用大量的高功率微波來「餵飽」它們,在它們內部形成更強的電效應和熱效應,讓它們最終「引火燒身」而機毀人亡。美國早前研發出的微波彈,在1999年3月的科索沃戰爭和2003年3月的伊拉克戰爭期間投入實戰應用時,基本就是利用電效應和熱效應,毀傷並造成了南聯盟部分地區的部分通信設施和伊拉克國家電視臺長時間的癱瘓。2012年10月開始,美國還多次成功地試驗了攜載微波彈頭的飛彈,體現出了其在微波彈頭小型化和作戰應用方面又取得顯著進展。

至於微波拒止武器和微波槍,它們主要上是藉助高功率微波的生物效應,來影響和殺傷人員或其他生命物。不過現今開發出的多是非致命性的微波武器,因為它們發出的高功率微波,在作用距離內穿透人體的厚度很淺,通常不會傷及體內肌肉或臟器官,基本只能是依靠加熱人體皮膚表層的水分子,刺激神經末梢,使人員產生無法忍受的劇烈的灼痛感,被迫逃離微波射線範圍。一旦人員離開微波拒止武器和微波槍的有效作用「熱區」,人體的痛感或不適感自然便會慢慢消失,不會給人體帶來其他不良影響或永久性的物理傷害。美國和中國分別開發出的主動拒止系統(ADS)和防爆拒止系統(WB-I),都屬於微波拒止武器(中印對峙期間,媒體報導的微波武器應該就是這類武器),它們與美國研製出的微波槍一樣,都可在反恐、鎮暴、處突、維穩、海洋維權等非戰爭軍事行動中,通過向恐怖分子和騷亂人群發射看不見、摸不著、無聲無形的高功率微波,來阻止恐怖分子或暴亂人群接近並驅離他們;美國在阿富汗戰場,就曾試驗用微波拒止武器,驅散騷亂人群和引爆路邊可疑爆炸物,據稱都取得了較好的效果。

顯而易見,微波武器相對於傳統的一些武器,主要特點可從五個方面得到體現。一是採用射束對目標實施攻擊,看不見也模不著,不發一槍一彈,沒有刀光劍影,兵不血刃地就能影響或毀傷目標;二是射束以光速傳播,反應速度快,基本不用考慮提前量即可直瞄發射,並能有效對付高速運動目標或連續攻擊多個運動目標;三是射束受氣候的影響小,大氣穿透能力強,作用距離遠,幾乎可在各種天氣條件下全天候使用;四是射束稍寬一些,形成的光斑稍大一些(相比雷射),對跟蹤、控制和瞄準的精度要求低一些,技術實現更容易一些,並可大範圍攻擊目標或一次同時覆蓋多個目標;五是射束能「無孔不入」,對目標既能軟殺傷也能硬摧毀,而且對電子電氣設備及武器裝備的毀傷,基本都能通過影響和毀壞其中的電子電氣部件來實現。

儘管微波武器功能多、用途廣和殺傷力強,可能成為未來戰場電子電氣設備以及武器裝備和人員的重要威脅,但並非無法對抗或反制。從微波武器的殺傷機理、類型和特點分析,這種對抗的關鍵應從主動應對和被動防護兩個方面考慮,相應地就有主動應對手段被動防護手段

主動應對手段,就是通過偵察探測,尋找和發現微波武器及其運載和發射平臺,進而用適宜的方式和武器直接予以硬摧毀。尤其是對現階段還是高大而笨重的微波拒止武器和微波炮,因為它們在攻擊目標時就像雷達一樣,要不斷發出高功率微波束,所以難以有效隱蔽,用天基、空基、地基和海基偵察平臺,都有可能找到和定位它們,隨之就能用火炮、炸彈、無人機或飛彈等一類武器及時予以摧毀。還可用更好的手段,就是向微波炮和微波拒止武器所在區域,發射或投射專門的反輻射類武器,針對性地實施更有效的打擊。

被動防護手段,一是對電子和電氣設備及武器裝備中的電子和電氣部分,從結構、材料、工藝等多個方面,採取屏蔽、接地、搭接、孔隙特殊排列和設計濾波、保護、隔離、抑制電路等多種措施,並為天線、電力線、電纜等加裝屏蔽和防護組件,特別是要給較為重要的電子設備裝設「法拉第籠」(類似電磁爐內的電磁防護網),以便限制高功率微波在金屬外殼和線路上的電磁感應現象發生,並阻斷從「前門」耦合和從「後門」溜進的高功率微波。二是對無人機、飛機、飛彈和衛星等武器裝備,可同時進行電磁加固、外殼封裝和保護等措施,讓它們具備較強的抗高功率微波輻射的能力。三是對人員,要進行個體全面防護,首先是讓他們戴上附帶耳罩的微波防護帽,它可用網眼細微的銅絲網與棉紗製成,重點防止高功率微波對人體中樞神經侵害所造成的神經紊亂、失眠、疲勞、眩暈和記憶力減退等疾病,同時也減弱或阻斷高功率微波在人耳中形成的有害高頻噪音;其次是讓他們佩戴微波防護眼鏡,通過在鏡片表面噴塗特殊的非金屬和金屬化合物,在鏡片表面形成多層導電膜來反射和衰減高功率微波,防止高功率微波引發的眼晶狀體變質、混濁和白內障等器質性病變;最後是給他們穿上微波防護服,它可由不鏽鋼纖維與普通紡織纖維混紡而成,能有效反射、衰減和阻斷射向人體的高功率微波,避免對人體皮膚的灼傷及對體內肌肉組織、臟器官等的功能損傷。總之,用被動防護手段,本質上講就是要大大降低電子電氣設備及武器裝備對微波武器的電效應和熱效應,並減小人體對微波武器的生物效應,從而讓它們和人員能較好地實現對微波武器「刀槍不入」的防護目的。

THE  END

文字 | 王群(國防科技大學國防科技戰略研究智庫)

圖片 | 來源於網絡

編輯 | 四月

審閱 | Q、黃洋

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