【科普】高能雷射武器到底有多厲害?

　　雷射真的能比子彈、炮彈更有效地殲滅敵人、擊落飛機、擊穿坦克嗎?要回答這個問題，還要從陽光說起。

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　　物體被陽光照射後，表層材料都會吸收光的能量而被加熱，能量高到一定程度，物體表面就會軟化、熔融。如果光線能量再高，並且匯聚於一點，物體表面就會氣化，甚至電離產生所謂的等離子體。

　　我們知道，物質是由原子或分子構成的。雷射就是物質受到與自身分子振蕩頻率相同的能量激勵時所產生的一種不發散的強光，由於是在物質受激輻射狀態下產生的光，所以也稱為雷射。雷射的最大特點就是在能量高的同時，發散性很小，它的能量可以集中在面積很小的一塊光斑上。在某些情況下，雷射灼燒物體時，表層下的溫度會比表層高，這樣表層下的物質會迅速氣化並引發爆炸。如果雷射功率再高，照射時間更短，氣化物或者等離子體就會高速向外噴出，像火箭發動機噴氣一樣，並產生反衝，作用在固體材料內部，引起變形、斷裂等破壞作用。高溫的等離子體還有可能產生紫外線、X射線輻射，損傷或破壞目標結構及其內部的電子、光學元器件。

　　雷射作戰武器吸引軍事專家的另一個優勢是光的速度，也就是看到哪裡打到哪裡，不需要計算提前量，而且沒有後坐力，這些都是傳統槍炮絕對無法相比的。事實上，雷射早已走進了人們的生活，每個人幾乎每天都要用到。電腦以及VCD、DVD影碟機上的光碟機，正是靠一個小雷射器從一塑料製成的光碟上讀出數據、圖像的。而在工業生產上，使用雷射切割鋼板早已不算什麼高級技術了。在真正的軍事應用中，以雷射來指示目標的制導炸彈已問世30年了。

　　凡此種種，我們不禁要問，為什麼直到今天雷射仍然沒有變成威風凜凜的終極武器呢?要解答這個問題，首先要了解雷射擊落飛機、擊穿坦克所需要的條件，也就是說照射在目標表面單位面積能量是多大，才能夠對目標構成破壞。這就好比用穿甲彈打坦克，動能越高，作用在裝甲表面單位面積上的能量就越高，越容易擊穿坦克裝甲。

　　雷射炮的威力和好幾個因素有關。首先，雷射的功率和照射時間都和它的威力成正比，但是照射時間長會對瞄準不利，因此，人們主要是想法設法提高功率。要想硬碰硬地擊毀目標，雷射器的功率必須達到數十千瓦，我們常見的雷射器能實現這一點嗎?生活中最常見的是計算機光碟機和影碟機中的雷射器，稱為「半導體雷射器」。它們理論上可以達到最大功率只有50瓦，因此根本無法用來製造雷射炮。於是，具有更大功率潛能的固體雷射器、氣體雷射器、化學雷射器進入了人們的視野。

　　世界上第一臺雷射器就是紅寶石雷射器，它屬於固體雷射器中的一種，以紅寶石、石榴石等晶體或特殊的玻璃作為工作物質。固體雷射器結構緊湊、牢固，因此，首先在軍事上得到了廣泛應用。早期坦克上的測距儀就多以石榴石雷射器為核心。不斷加大輸入紅寶石、石榴石中的能量，就能製造出雷射炮嗎?問題又出現在了熱量上。固體雷射器的輸出功率達到幾十千瓦，在發射過程中作為工作物質的玻璃棒和晶體棒會產生高溫，這種高溫不容易散發，所以一次發射後晶體棒和玻璃棒會由於高溫而產生嚴重形變，這會使隨後發射光束變得不再集中，而使能量產生分散，這樣光束的能量就不再集中而有效。

　　但是，這種雷射器用於攻擊一些近距離的小目標，比如無人機、炮彈、地雷還是很理想的，特別是在掃雷方面，固體雷射器燒毀地雷所需要的能量，千瓦級就足夠了。美國就曾分別研製了功率500、1000瓦的石榴石雷射器，裝在悍馬車頂上照射數百米範圍內的地雷，後來，還曾用它擊落了飛行中的小型無人機。從某種意義上說，石榴石雷射武器已經走上戰場，只是還不像科幻作品中一閃斃命的死光那樣厲害。

　　說到氣體雷射器，裝甲兵們應該不陌生，因為現代主流裝甲車輛的雷射測距儀就是一種最典型的二氧化碳氣體雷射器。那麼，它的武器化進程又能不能滿足軍事專家的預想呢?早在上世紀60年代，人們就造出了功率幾百千瓦的二氧化碳雷射器。70年代，美國用功率400千瓦的二氧化碳雷射器擊落了空空飛彈和靶機，從而鞏固了人們研製雷射炮的信心。但是，在80年代開始的星球大戰計劃以及後來的ABL機載雷射武器計劃中，美軍又放棄了二氧化碳雷射器，這又是為什麼呢?這個問題涉及到影響雷射威力的另外幾個要素。雷射的威力與波長和距離的平方成反比，雷射與普通光相比較發散角雖然非常小，但並不是不存在。比如，波長是一微米的雷射以一毫米的孔徑向外發散，在1千米的距離上，雷射光斑的直徑可以達到2.44毫米;如果距離是100千米，雷射的光斑就會達到24.4釐米，這個時候光束的能量就不再集中而變的比較分散。這個時候，唯一的方法就是儘可能降低雷射的波長，但是，二氧化碳雷射器產生的雷射波長一般在10.6微米，這比紅寶石雷射器的0.7微米大了兩個數量級，也正因為如此，二氧化碳雷射器只適合攻擊幾千米以內的目標而不能再遠了。

　　氣體雷射器的波長問題成了無法逾越的障礙，於是，人們又把目光轉向了波長比較短，又容易產生高功率，而且散熱良好的化學雷射器上。化學雷射器利用特殊的化學反應產生雷射，它的能量來源是化學物質，因而不像固體雷射器、二氧化碳雷射器那樣需要外加的電能。在同樣的體積、重量下，化學雷射器產生的能量也更高。1983年，美國建成了一臺功率達2.2兆瓦，也就是2200千瓦的氟化氘化學雷射器，可產生3.8微米波長的雷射，這一波長不到二氧化碳雷射器的一半，因此，在同樣功率下威力可以高出7倍，這為化學雷射器的武器化奠定了堅實的基礎。但是人們還不滿足，因為3.8微米的波長還不夠短，另一種氧碘雷射器產生的波長只有約1.3微米。在同等功率下，它的威力又是氟化氘雷射器的8倍，更是二氧化碳雷射器的65倍。

　　在雄心勃勃的彈道飛彈防禦計劃中，美國空軍正在研製的機載雷射武器就選擇了高能氧碘化學雷射器，它的輸出功率達到3兆瓦，也就是3000千瓦，可以從萬米高空發射雷射束，摧毀250千米外的洲際彈道飛彈。用雷射武器進行初段反導攔截的效果非常徹底，這是敵方飛彈剛從陣地上起飛，被雷射摧毀的飛彈碎片能夠全部落回到敵方領土上。美國的機載雷射武器是初段攔截武器，在反導系統中被稱為反導攔截的第一炮，能夠在幾百千米的距離上摧毀彈道飛彈、飛機，甚至是太空中的衛星。

　　直到機載雷射武器高能氧碘化學雷射器的出現，雷射武器才終於算得上是人們構想中的致命死光武器了。機載雷射武器雖然厲害，但重量、體積都很大，只能由波音747這種大型飛機才能攜帶。因此，除了機載雷射武器，美軍還在研製一種功率稍低的氧碘雷射器，稱為ATL先進戰術雷射器。這種雷射武器的功率降低到300千瓦，系統設備的重量可減少到幾噸，以便由小得多的運輸機、直升機，甚至卡車攜帶，用於攔截十幾千米外的反艦飛彈、巡航飛彈、火箭彈，或用來攻擊坦克、車輛的油箱、彈藥艙等。

　　較量到現在，我們已經可以展望未來的雷射武器了。固體雷射器雖然先天不足，但可以攻擊速度較慢的小飛機或飛彈，即使威力不夠硬殺傷，也能燒壞目標的制導設備達到軟殺傷的效果。而氟化氘化學雷射器因為波長問題威力稍差一點，但也能在反巡航飛彈、反炮彈任務中發揮作用，成為近程護衛的利劍。而最終拔得頭籌的無疑是具備最高能量輸出的氧碘化學雷射器，它將在未來戰場上擔當起攔截彈道飛彈、攻擊敵方空間飛行器或在軌衛星等的殺手鐧。除此之外，這種高能雷射器投入未來戰場的意義還在於它將使戰爭的節奏接近物質世界的極限——光的速度。