點擊 江蘇雷射產業技術創新戰略聯盟 關注/ 置頂公眾號
新聞資訊 | 技術文章 | 會議論壇 | 加工服務
江蘇雷射聯盟導讀:
雷射武器作為目前最前沿的光能武器,其作戰模式完全取代了傳統的作戰方式。本文簡要介紹了當前軍隊的雷射革命現狀。
俄羅斯《獨立軍事評論》7月10日稱,世界大國正在展開激烈的軍備競爭。目標之一是獲得能夠輕易摧毀洲際彈道飛彈、空間站、主戰坦克和航母的「致命波束」雷射武器。但目前只能「致盲」敵人的光學設備或在最佳的條件下消滅小尺寸目標(無人機或迫擊炮彈)。先看一個視頻,領略一下雷射武器的作戰場景。
雷射武器運用戰場景
真相撲朔迷離,指的是雷射競賽領域的信息欺騙,每個參與者竭力偽裝自己成就(失敗)的真實水平,有的將自己打扮成無損不能的水平,而有的國家卻又極盡全力的掩蓋自己的真實水平。自1960年雷射首次對公眾展示以後,從此雷射武器在現代裝備中便開始了自己的特立獨行,成為眾多武器裝備中的一枝獨秀。由於好萊塢的《星球大戰》影響深遠,每個國家的公民都對雷射的未來浮想聯翩。因此,可以毫不誇張地說,誰把這一未來變成了現實,誰將徹底改變世界和人的意識。這一前景對雷射競賽的參與者具有巨大的誘惑力,不僅是藉助新物理原理武器在陸、海、空、天戰場上獲得決定性優勢。
時至今日,隨著太空競賽的興起,光學革命正方興未艾,雷射打飛彈又準又實惠。幾千年前大科學家阿基米德用銅鏡反射太陽光擊退了羅馬艦隊。如今,美軍利用光學革命將雷射作為武器攔截飛彈,打造飛彈防禦系統。目前,美軍實驗投資已過百億美元,初級雷射發射系統已經出現在了海軍驅逐艦上。(見真能重新定義戰爭?美軍未來3年要給7艘軍艦裝上雷射武器;因技術複雜及疫情影響美空軍給戰鬥機加裝雷射武器試驗被迫推遲)。
美軍實驗證明,用雷射武器攔截飛彈比用飛彈打飛彈便宜得多。一枚「愛國者」飛彈要60萬美元,一枚短程「毒刺」式飛彈要兩萬美元,而成功攔截一枚喀秋莎火箭的雷射發射費僅用了3000美元。更有吸引力的是,目前,美國、以色列聯合研發的戰術高能雷射武器,以高能氟化氘雷射束擊落來襲的火箭、飛彈、炮彈和無人機等目標,從捕獲到射擊全程僅需7秒鐘。未來,隨著遠程雷射武器的技術突破,並向天基發展,雷射武器的應用將在反導系統中具有決定性地位。
《星球大戰》電影中的雷射武器劇照
近日,我國某海軍試驗基地在央視的軍事視頻新聞中公開展示了類似戰術高能雷射武器的某未知光電系統,引起了國內軍事愛好者的廣泛議論。
我國的雷射武器
我我國的雷射武器
1、 雷射系統
「雷射」譯自英語中的一個縮寫詞(LASER)——受激輻射光放大。實質上,這是光學量子發生器將各類能源(電能、光能、化學能、熱能)轉化為窄方向性輻射波束,理想狀態下能夠「燒穿」任何裝甲。
雷射戰鬥力強大,優點明顯——以光速實施毀傷,精度高,能夠攔截機動目標,暴露特徵(煙、火、噪聲)很少,「彈藥基數」幾乎不受限制,一次射擊造價很低,但同時其缺點也十分突出:雷射波束在大氣中容易發生散射,喪失聚焦性。距離250千米時,雷射波束點的直徑將達到0.3-0.5米,溫度大大降低,無法對目標構成威脅。煙、雨、霧對雷射的影響也很大。只能按照理想的直線進行射擊,無法進行超視距發射。無論雷射器功率多大,任何鏡面都會將其反射。還有一個關鍵不足——能量需求非常高。為了使用雷射消滅飛機或坦克,同時又要實現發生器的小型化,目前無法做到,但目前小型化的高能雷射設備是各發達國家競相開發的重點。現在我們來盤點一下幾個主要國家的雷射武器現狀。
2、 美國大力研製雷射武器
今年五月發生了一件大事,對雷射武器市場產生了較大的影響。眾所周知,由於疫情的影響五角大樓推遲了戰鬥機上的雷射武器試驗——SHiELD(自衛高能雷射驗證機)計劃(見因技術複雜及疫情影響美空軍給戰鬥機加裝雷射武器試驗被迫推遲)。這一雷射系統本應防禦美國空軍的飛機免遭陸基、空基飛彈的攻擊。原計劃明年進行試驗,現在推遲到2023年。原因顯而易見:新冠疫情。但也遇到了一些技術上的困難。
美國的雷射武器
美國主管科研的國防部副部長格裡芬十分坦誠的說道:他本人對使用雷射進行戰鬥機的反導「持懷疑態度」。另一位國防部副部長羅珀則建議完全放棄這一想法,集中精力消滅無人機。顯然,SHiELD的研製者處於技術上的困境,而且這是美國軍事工業的三家主要公司——洛馬、諾斯羅普-格魯曼和波音所負責的。
更切實可行的一個方案是將60千瓦的高能雷射器安裝在強大的火力支援飛機AC-130J上,原則上更適合安裝在寬敞的軍用運輸機上。
美軍的AC-130J軍用飛機及其該飛機加裝雷射武器的示意圖
這一方案曾經在波音YAL-1A(基於747-400F貨機)上試驗過。戰鬥雷射系統重約300噸,包括兆瓦級的化學氧碘雷射器和三個用於照射靶標的輔助設備(各10千瓦)。進行了幾次模擬試驗後,2010年進行了雷射飛行試驗,毀傷了助推段的固體、液體燃料彈道飛彈。儘管宣布試驗取得了成功,但由於經費不足項目下馬。YAL-1A空基雷射系統造價50億美元,每架飛機耗資12億美元。而且需要多架戰鬥機提供護航。
美軍的YAL-1雷射武器示意圖及其實物圖
2019年4月,美國空軍研究實驗室進行了DLWS(雷射武器系統驗證機)地面試驗,目前美軍正在使用。測試中成功毀傷了幾枚空空飛彈。SHiELD和DLWS可以向目標釋放幾乎同樣的能量——幾十千瓦。
美軍專門攻打無人機的雷射武器
美國也為陸軍、海軍研製戰鬥雷射系統。兩年前,Striker裝甲戰車配備了功率為5千瓦的MEHEL機動式高能雷射器,在德國格拉芬沃爾靶場毀傷了小型無人機。
美軍對外報導的車載雷射武器的打靶(即照射鋼板) 照片
幾乎同時美國海軍也進行了雷射武器試驗,將其安裝在波斯灣的「龐塞」號運輸船塢登陸艦上,也是擊落了無人機。研製這一帶有自備小型發電站的雷射系統耗時七年。系統造價4000萬美元,據稱,發射成本比較低,一次射擊耗資僅1美元,相比於飛彈、炮彈,這一成本非常低,成本低廉、效果奇佳也是雷射武器備受寵愛的一大原因。
美國雷神公司開發的陸基機動式雷射武器的全部作戰模式
洛馬公司宣稱,首次向五角大樓提供了HELIOS一體化高能雷射武器系統。2020年前兩部系統已經列裝海軍,其中一部安裝在「伯克」級驅逐艦上。HELIOS包括高能雷射炮(可以擊落無人機,甚至擊沉小艇)、遠程偵察、監視、地形勘測系統,以及「致盲」敵光學系統的設備。
3、 俄羅斯的實用主義
受到經濟基礎的限制,現階段俄羅斯不可能花費巨資研究前途不明的項目。俄羅斯的任務十分實用:現在就使用目前技術水平能夠保證的雷射能力。暫時只能「致盲」敵人的光學設備,消滅小型目標。2019年12月1日起,最新的「佩列斯韋特」雷射系統已經擔負作戰值班。首先用於「致盲」敵人衛星的光電設備,破壞其個別單元。兆瓦級的功率完成這一任務綽綽有餘,也可用於消滅小型空中、海面和地面目標。
據報導,2012年11月,空基雷射系統的研製工作已經恢復。四年後,「金剛石-安泰」公司、沃洛涅日「化工-自動化」設計局開始在A-60飛行試驗室上進行「鷹-梯隊」雷射系統飛行試驗。目前這一工作正在如火如荼地進行。
「電子技術」集團為米-28「夜間獵手」武裝直升機研製可以抵禦可攜式防空飛彈的雷射系統是另一個發展方向。雷射系統是機載防禦系統的一部分,能夠同時壓制不少於2枚飛彈。也計劃為最新的第4++代輕型殲擊機米格-35和第五代殲擊機蘇-57安裝雷射武器。蘇57是世界上首款安裝了「致盲」空空飛彈紅外設備微型系統的殲擊機。之前由於這一系統尺寸巨大,只能安裝在軍用運輸機上。目前正在加緊為戰略、戰術飛機、直升機安裝機載雷射自衛系統。
根據《環球時報》6月11日的報導,俄羅斯軍方也在敘利亞地區使用了最新研製的「佩列韋斯特」雷射武器。事情發生在5月底,一架以色列空軍無人駕駛飛機在敘利亞西南部領空飛行時被擊落。然而,以色列情報顯示,事件發生地附近沒有高射炮或飛彈,也沒有發現空軍襲擊。為什麼無人駕駛飛行器就這樣神不知鬼不覺地被摧毀了,這讓以色列感到恐慌。然而,在隨後的調查和分析表明,是俄羅斯軍方的「佩列韋斯特」雷射系統擊落了以色列無人駕駛飛行器!
這種武器一度被俄羅斯列為重要的戰略武器,這表明了俄軍方對其非常重視。儘管俄羅斯對這種武器的性能高度保密,但從使用角度來看,這種雷射武器將會配合俄羅斯的火箭部隊進行作戰,將會起到非常重要的作用。然而,根據俄羅斯的公開聲明,「佩萊西」雷射系統的目的是摧毀空中目標,如無人駕駛飛行器、直升機和巡航飛彈。儘管許多人對此系統的表現有所懷疑,但其真正的表現能力仍不能確定。
目前,以色列無人駕駛飛行器極有可能被俄羅斯雷射系統擊落。這種雷射系統由卡車底盤提供動力,可以在戰場上輕鬆操作。敘利亞作為俄羅斯新型武器的試驗場,接收了大量俄羅斯武器,而無人駕駛飛行器在敘利亞領空的密集活動與俄羅斯在敘利亞針對無人駕駛飛行器測試雷射武器的目的非常一致。很有可能俄羅斯沒有宣布這一結果是為了避免挑起外交爭端和冒犯以色列。如果是這樣的話,那麼說明俄羅斯的雷射武器已經比美國的還要先進了,並且已經在實戰上取得了初步的成果,證明俄羅斯離雷射武器的實戰又近了一步。
4、 德國的雷射武器
著名的德國萊茵金屬公司先後展出了包括130毫米/L51坦克滑膛炮等在內的大量陸軍尖端武器系統,其中以新型「歐瑞康」高能雷射防空武器系統(Oerlikon High Energy Laser Gun,HEL Gun)尤為引人注意。這一系統自2012年開始研製測試以來,一直以灰白色塗裝為主,顯示其試驗性質。而在這次展會上,「歐瑞康」系統以標準的軍綠塗裝示人,似乎說明了該系統已經日趨完善,完全可以實現服役!
2016年薩託利防務展上展示的新型「歐瑞康」高能雷射防空武器系統。
「歐瑞康」系統早在2010年就完成了5千瓦試驗樣機的研製,2012年又進行了10千瓦試驗樣機的試射。該系統是作為德國萊茵公司研製的一整套陸基雷射武器系統的一部分,展現了德國萊茵公司在雷射武器實用化研製方面的堅定決心。最初的10千瓦試驗版本,採用了瑞士厄利孔公司「天空哨兵」35毫米高炮系統的炮塔武器系統作為平臺,雷射發射管上有一個10千瓦級的雷射發射器,系統可以實現對空中目標的自動跟蹤,目標成像和雷射光束聚焦打擊。
德國MBDA公司研製了功率達40千瓦的雷射武器,可以距離3-5千米擊落無人機。這是四個功率為10千瓦的雷射器,其光束可以通過鏡面系統聚焦。目前可以確定的是,在3.39秒內消滅了距離500米的小型無人機。為了照射目標,還需要一個小型雷射器。
德國GTK Boxer裝甲輸送車安裝了功率為20千瓦的雷射器,能夠破壞敵人的光學設備、機槍彈鏈、雷達電纜。功率為30千瓦的Skyshield HEL雷射系統試驗中距離1千米消滅了82毫米迫擊炮彈,距離500米摧毀了無人機。
而在陸地方面,德國國防承包商萊茵金屬公司多年來也一直在開發雷射武器,最近其雷射武器站還進行了全面試驗,很適合安裝在像拳擊手裝甲車這樣的陸戰平臺上。
德國的陸基雷射武器車消滅來襲的武裝直升機
5.其他競賽選手
除了美國、俄羅斯,英國、以色列、伊朗、印度、中國、朝鮮、土耳其、法國和日本也在積極研製戰鬥雷射系統。主要是「致盲」系統。
由於各種客觀原因,以色列的雷射武器研製十分活躍。「鐵穹」防空系統無法攔截向其領土發射的所有「卡桑」型火箭彈。2019年從加薩走廊發射了約1300枚「卡桑」火箭彈,「鐵穹」反導系統只攔截了其中的約500枚。一枚反導飛彈的造價——約5萬美元。
以色列研製了「鐵光」系統,用於毀傷各類炮彈和火箭彈,包括功率達10千瓦的雷射器,位於車載貨櫃內。IAI公司研製了「蜂音穹」系統用於打擊無人機。十分重視雷射的射程和大氣的影響。
以色列安裝在ISO標準貨櫃內的「Iron Beam」高能雷射防禦系統
以色列「Iron Beam」高能雷射防禦系統作戰構想圖
拉斐爾先進防務系統公司推出新型「Iron Beam」高能雷射(HEL)防禦系統,其作為一種近程防禦,主要設計應對火箭,迫擊炮炮隊和無人駕駛飛行器(UAV)等目標。此型號的陸基型系統,使用一對數千瓦的固態雷射器,攔截約2公裡外射出的炮彈。
車載型「Iron Beam」是由一個防空雷達,指揮與控制(C2)單元,以及兩個HEL系統組成。公司提供的圖像顯示該系統可安裝在ISO標準貨櫃內,並可根據客戶的要求安裝在不同車輛上。
「Iron Beam」系統攔截首先依靠防空雷達截獲來襲炮彈的信息,後由熱成像攝像機接管並跟蹤目標,直到HEL系統參與攔截。該系統採用兩個雷射器為克服大氣幹擾和攔截光束提供能量,通過聚焦光束到一個硬幣大小的區域上摧毀目標。
土耳其投入巨資研製新物理原理武器。SAVTAG公司與國家TUBITAK研究所一起研製了功率達50千瓦的試驗型雷射器。據報導,成功消滅了移動式靶標。
2018年土耳其宣布,成功在Otokar Cobra裝甲汽車上試驗了雷射炮,能夠距離500米毀傷小尺寸無人機,距離200米摧毀爆炸物。
但最難能可貴的成就是土耳其的雷射武器在利比亞實戰條件下進行了檢驗。2019年7月,土耳其Aselsan公司生產的機動式雷射武器在米蘇拉塔地域擊落了阿聯的中國生產「翼龍Ⅱ」無人機。成功的原因是雷射可以保持對目標薄弱部位的照射,直至將其摧毀,即這種消滅需要時間和雷射的穩定照射,無人機成了雷射武器的靶子。
Rheinmetall Defence Electronics公司為雷射透鏡研製了專用塗層,可以消除由於霧、煙或雨造成的光束散射問題。近幾年Rheinmetall和MBDA正在加緊研製功率達100千瓦的緊湊式雷射系統。
據外媒報導稱,日本防衛省已經把研發軍用高能雷射武器的事項提上日程,為此,日防衛省向該項目批准了87億日元的預算,日防衛省方面計劃在2023年完成對雷射武器的技術評估,目前正在積極尋找潛在的承包商,並將儘快展開公開競標,以製造一個用於研究的陸基雷射武器原型機。
日本的雷射武器系統
就在上個月,印度方面突然對外公布一個震驚世界的消息。印度已經研製出了一款功率為一千瓦的雷射大炮,並且該大炮可以在半分鐘左右的時間裡穿透任何金屬鋼板,要是將它運用到實際作戰中,實力不容小視。
雖說,印度宣稱已經研製出了雷射大炮,但是由於印度各方面技術非常的有限。所以,印度這門所謂的雷射打炮目前只能將金屬鋼板穿透,想要在未來戰爭把它當成武器來使用,估計還需要一個漫長的過程。
印度對外公布的雷射武器擊穿鋼板的實驗照片
但是,印度在這方面取得的這個成績實在是令人刮目相看,這門雷射打炮的研製成功,使印度科學家在研製雷射武器方面的信心更加堅定了。對於印度研製出的這門小功率的雷射大炮,外界也給出了一些評價,指出就目前印度的軍工水平,想要在未來戰爭中使用雷射武器至少還得幾十年的時間。
隨著雷射武器陸續受到大國的重視,英國國防部也準備開發自己的雷射武器。據防務新聞10日消息,英國國防部正式宣布,將計劃投資1.62億美元,開發三種新型定向能武器,其中有一種主要是用來對付無人機。
英國的雷射武器
據英國國防部稱,本周他們已經通知工業界提前發現信息通知,其意圖是採購兩個基於雷射武器和一種射頻武器,以「探索雷射科技的可能性,並加速將它應用在戰場上」。
英國人希望在今年晚些時候開始執行採購流程,並希望在2023年開始測試新型雷射武器系統。但國防部發言人也表示現在就談論就確定雷射武器服役時間表或確切如何採購雷射武器還為時過早。
英國公布的攻擊無人機的雷射武器
英軍計劃開發的雷射驗證武器都是英國國防部「新武器計劃」的一部分,該計劃負責創新武器系統的試驗和實施。預計新武器將在10年內投入前線使用。英國其實早就已經開始研發雷射技術。早在2017年,一項名為「龍火」Dragonfire的價值3000萬英鎊雷射驗證項目就已經開工。
現在,歐洲著名的飛彈製造商MBDA,英國國防科技公司Qinetiq,英國航天系統BAE Systems,義大利李奧納多Leonardo等多家大型防務公司都參與了這項計劃。國防科技實驗室現在努力開發雷射技術,按計劃「龍火」Dragonfire的初步試驗定於今年進行。
英國的車載雷射武器
對於兩者之間的區別,英國國防部發言人表示,「龍火」Dragonfire的目的主要是評估雷射技術的可行性,但是最新提出的方案的重點將在尺寸大小,性能以及如何整合到現有平臺等問題。」
新計劃將包括兩種高能雷射演示器。一種是加裝的軍艦上,用於空中和地面防禦,另一種是則是安裝在陸地車輛上用於短程防空和反監視任務。第三種則是安裝在陸地車輛上的高功率射頻武器,主要對抗空中無人機反制敵方行動,還有破壞和癱瘓對手的計算機和電子設備。
另外,英國國防部的聲明也提到,英國已經擁有超過30年的射頻和定向能武器經驗,在此期間,英國已成為開發新發電技術的全球領導者,並成為性能測試和評估這些技術的全球樞紐。
新雷射武器系統預計將於2023年在皇家海軍艦艇和陸軍車輛上進行試驗。另外,英國國防部還發布了安裝在26型護衛艦和野貓海軍直升機上的雷射武器設想圖。新計劃將使英國人在雷射武器方面追上美國。
2019年下半年,法國國防部長弗洛倫斯·帕莉表示,法國將在未來幾年發射帶有防禦武器的微型監視衛星,武器包括雷射和輕型自動槍。
據france24網站2019年7月26日報導,法國國防部長弗洛倫斯·帕利7月25日在裡昂附近的空軍基地公布了法國新版太空防禦戰略。她同時宣布,作為該戰略的一部分,法國將研發雷射武器用於反衛星作戰。帕利表示,法國在定向能武器領域已經落後於其他國家,但會奮起直追。她強調,法國無意挑起太空軍備競賽,所有戰略及能力均為防禦性的,只會在受到威脅時進行反擊。法國報紙Le Point說,該項目將獲得7.8億美元的額外資金。從2021年至2025年,將有來自法國各軍事機構的220名士兵參加。該計劃將在土魯斯的一個新發射場開展。帕莉說,該項目「不是一個幻想,而是一個可信的抱負」。
法國總統馬克龍第一次宣布將在7月中旬建立法國自己的太空部隊來保衛衛星,儘管路透社報導中沒有提到太空武器系統。帕利提議修改法國關於空間行動的法律,允許武裝部部隊在國家空間研究中心的監督下採取行動,並表示她希望在2023年之前向軌道上發射巡邏衛星。首先,法國下一代錫拉丘茲衛星(Syracuse)將配備攝像頭,監視潛在威脅,同時配備武器,這些衛星可能會在短時間內大量發射——該計劃要求在2030年前將衛星發射完畢。國防部長弗羅倫斯·帕利(Florence Parly)宣布,該國將從太空防禦的軍事預算中調撥7億歐元,到2025年,這一預算將超過43億歐元。這筆錢將用於升級由法國海軍運營的雪城軍用通信衛星網絡。軍方希望下一代衛星能夠配備攝像頭來識別對手,隨後的下一代衛星將配備槍和雷射,以攻擊其他衛星並使其失效。
法國擬在太空中使用的雷射武器及其系統
據法國經濟類周刊《挑戰》雜誌今日披露,隸屬於法國國防部的國家航空航天研究院研製的一種雷射炮可以命中400公裡至700公裡高度的衛星,其工作原理是癱瘓衛星功能,而無需像反衛星飛彈那樣摧毀目標,形成大量22太空碎片。
5、 發展前景
半導體泵浦固體雷射正在取代傳統的化學雷射。這種新雷射系統緊湊、廉價、持久、與核、太陽能相兼容。主要趨勢——研製功率在100千瓦以上(美國已經在研製500千瓦的雷射器)的緊湊式雷射系統,可以安裝在任何地面、海面和空中平臺上,未來——航天平臺。重要發展方向是把戰鬥雷射與經典的地空飛彈、高炮系統相集成。下一階段——降低雷射系統的造價,實現量產。
戰鬥雷射,目前還只是針對小型目標的試驗系統,在未來的軍事規劃中牢牢佔據一席之地。大家都在努力尋求技術突破,其出現的確已經大大延遲。
資料來源:遠望智庫預見未來 戰略前沿技術 ,江蘇雷射聯盟轉載並給予了部分修改,本文原作者:遠望智庫技術預警中心 侯 兵 編譯
參考資料:迷彩虎、虹攝庫爾斯克、中國青年報、中國國防報、土星軌道觀察室、歷史中學堂、烽火軍事、環球時報環球網 、達濟天下、航空工業信息網 、人民日報海外網
▼江蘇省雷射產業技術創新戰略聯盟會議預告▼
如需投稿、參會請聯繫:
地址:蘇州大學陽澄湖校區機電工程學院實驗樓433室
網址:www.laserjs.cn
電話:+86 18914010962、18913557664
郵箱:001@laserj.cn、503047820@qq.com