海軍艦載激光武器系統(tǒng)示意圖

近期美國艦艇實施艦載激光反導(dǎo)試驗的消息，在媒體上引發(fā)了不小的反響。在火炮、導(dǎo)彈等動能、化學(xué)能武器主宰水面艦艇一個多世紀后，激光這種新型的定向能武器開始嶄露頭角。在今年4月4日，美國國會研究局還發(fā)布名為《海軍艦載激光武器》的報告，探討了未來海軍艦載激光武器如何應(yīng)對來自水面、空中及彈道導(dǎo)彈的潛在威脅，以及激光武器對于海軍艦船設(shè)計與采購的影響等。可以看出，海軍大國的艦載激光武器已經(jīng)進入緊鑼密鼓的發(fā)展階段。

美海軍的“激光武器”愿景

美國會研究局認為，艦載激光武器不僅將影響未來美海軍艦船能力與資金需求，還將影響美國軍用激光工業(yè)基礎(chǔ)及現(xiàn)有的艦用防衛(wèi)武器工業(yè)基礎(chǔ)。美激光武器已形成攻擊近程空中和水面目標的作戰(zhàn)能力，未來數(shù)年即將裝艦應(yīng)用。再過數(shù)年，更強大的艦載激光武器裝艦后可消滅10海里內(nèi)的威脅目標。2014年夏，美海軍“龐塞”號兩棲船塢登陸艦搭載固態(tài)激光原型系統(tǒng)進行艦載激光武器的試驗，美海軍希望2018財年設(shè)定艦載激光武器采購框架，2020或2021財年形成初始作戰(zhàn)能力。

相比于現(xiàn)有艦船防御系統(tǒng)（導(dǎo)彈或艦炮），艦載激光武器性價比更高，艦艇自衛(wèi)能力更強。艦載激光武器可能將改變海軍戰(zhàn)術(shù)、艦船設(shè)計并加入艦載武器的采購計劃，實現(xiàn)“改變游戲規(guī)則”的技術(shù)轉(zhuǎn)變，其影響堪比20世紀50年代反艦導(dǎo)彈的問世。

美國會考察的核心問題是：是否批準或修改研發(fā)艦載激光武器的投資水平，是否向國防部和海軍提供艦載激光武器研發(fā)與采購計劃的建議。考慮到資金緊張，是否向其中優(yōu)勢相對明顯的類型資源傾斜；另外艦載激光武器對于海軍艦艇設(shè)計與采購將帶來何種影響。

艦載激光武器發(fā)展坎坷

1978年5月，美海軍艦載激光方面的專家利用40萬瓦的氟化氘化學(xué)激光器，在皮卡斯特拉諾試驗場成功的摧毀了4枚低空亞音速橫向飛行的陸軍“陶”式反坦克導(dǎo)彈，從而證明了激光攔截高速運動小型目標的技術(shù)可行性和戰(zhàn)術(shù)優(yōu)勢。但此后美國激光武器始終沒有研制出一套實用的系統(tǒng)。

2011年4月20日，美國防部負責(zé)采辦與技術(shù)的副部長弗蘭克?肯德爾發(fā)言時稱：“定向能是一種總是差五年就成功的技術(shù)。”事實上，近期海軍激光研究取得的進展使人們再次相信，實用化激光武器將很快實現(xiàn)。2011年4月6日，美海軍利用安裝在驅(qū)逐艦上的海上激光演示系統(tǒng)成功摧毀了一艘小船，盡管此次試驗非常重要，但是這并不代表激光武器已經(jīng)準備好交付艦隊，而是更側(cè)重于對光束控制而非對激光器功率的測試。此外，使1艘小船失效和攔截1枚反艦導(dǎo)彈是完全不同的，真正實用的激光武器還非常遙遠。

艦載激光武器有特殊要求

與常規(guī)武器相比，激光所具有的光速傳播、方向性好、相干性好等特點，從而具有快速、精確、不受電磁干擾、效費比高等獨特性能。不過激光武器系統(tǒng)還存在一些局限性，如系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)性差。對海軍而言，海上大氣條件、交戰(zhàn)目標、平臺適應(yīng)性等，都是艦載激光武器必須考慮的因素。

海面上大氣比較潮濕，直接影響光束的傳輸效果。1989年2月，美海軍利用該激光器在白沙導(dǎo)彈靶場，進行了高能激光擊落模擬超聲速低空反艦導(dǎo)彈的試驗，驗證了激光武器在針對橫向飛行目標的作戰(zhàn)有效性。但上世紀90年代以后，隨著固體激光器和自由電子激光器技術(shù)的興起，化學(xué)激光器的優(yōu)勢不復(fù)存在。海軍最終放棄化學(xué)激光器，因為這類激光器的波長“在海上無法傳播較遠距離”。

作戰(zhàn)目標類型也是艦載激光武器必須考慮的重要因素。艦載激光武器的潛在目標包括：光電探測器、小型艦艇、裝甲車輛、火炮、直升機、無人機、有人駕駛飛機、反艦巡航導(dǎo)彈、彈道導(dǎo)彈等。對付不同的目標需要的激光功率水平也不同，對付無人機只需要幾十至幾百千瓦，而用于彈道導(dǎo)彈防御，功率至少要達到兆瓦級。

交戰(zhàn)模式也直接影響激光武器的打擊效能。激光束在瞄準迎頭來襲目標時，激光束將使其穿過的空氣溫度迅速升高，反過來會使光束無法聚焦，最終使激光器無法摧毀目標。

美海軍艦載激光武器接近實戰(zhàn)化

目前，美海軍正通過“激光武器系統(tǒng)”、“海上激光演示系統(tǒng)”和“自由電子激光”這3個項目，分別以光纖激光器、板條固體激光器和自由電子激光器為基礎(chǔ)發(fā)展艦載激光武器。

“激光武器系統(tǒng)”(LaWS)是從2008年開始研制的一套海軍激光武器系統(tǒng)。系統(tǒng)采用模塊化光纖激光器作為光源，總功率達32千瓦，主鏡口徑0.51米，系統(tǒng)集成在MK15“密集陣”艦載近程防空系統(tǒng)上。早在2009年6月，美海軍就利用LaWS成功摧毀了5架無人機。2010年試驗表明對無人機攔截距離達到3.2千米，驗證了光纖激光器用于海上實戰(zhàn)的可行性，同時表明，美軍已經(jīng)具備利用成熟激光器，快速集成實用武器的能力。

“海上激光演示系統(tǒng)”(MLD)利用7個15千瓦摻釹釔鋁石榴石固體板條激光器，合成產(chǎn)生了105千瓦的激光光束。MLD系統(tǒng)安裝在退役驅(qū)逐艦的甲板上并于2011年4月6日完成了演示試驗，首次從海上移動平臺發(fā)射激光束，克服大氣傳輸、海浪、武器平臺和目標平臺之間的運動等障礙，最終摧毀了1.6千米外的無人充氣摩托艇。

“自由電子激光”(FEL)項目始于20世紀80年代，最初作為一項基礎(chǔ)科學(xué)項目。2010年9月，海軍正式授予波音公司FEL樣機的設(shè)計臺同。2011年1月，500千伏電壓自由電子激光器試射，比原計劃提前9個月。美海軍目標是：2015財年前完成100千瓦自由電子激光的演示驗證；2016～2020財年研制兆瓦級自由電子激光。

艦載激光武器實用化還需幾年？

美海軍認為，光纖激光和固體板條激光都存在缺陷，很難成為艦載激光武器。而未來重點是自由電子激光器技術(shù)，最終目標是建造一臺兆瓦級自由電子激光器。這一功率將是LaWS系統(tǒng)功率的30倍，足夠摧毀大多數(shù)高速巡航導(dǎo)彈和反艦彈道導(dǎo)彈。

自由電子激光具有波長可調(diào)諧的特性。這在海上環(huán)境中尤其重要，因為激光器必須能夠適應(yīng)由于空氣中濕度的變化而引起的大氣條件的變化。但是調(diào)節(jié)兆瓦級自由電子激光器的波長很困難，不過在2～3個不同波長范圍內(nèi)調(diào)節(jié)還是有可能的。

艦上應(yīng)用對自由電子激光武器提出了巨大的挑戰(zhàn)：首先，兆瓦級功率需要在工程開發(fā)和科學(xué)領(lǐng)域取得很多突破。如開發(fā)更好的電子發(fā)射槍，改進電子加速器，制造更好的光學(xué)設(shè)備以及光束控制系統(tǒng)，然后是尺寸問題。自由電子激光器的典型尺寸大概有30米長，無法安裝在現(xiàn)有巡洋艦和驅(qū)逐艦上，航母和兩棲攻擊艦可能擁有足夠空間來安裝自由電子激光器，但不具備足夠的電力來支持兆瓦級自由電子激光器。再加上熱管理問題以及航母和攻擊艦都是高價值目標，海軍可能不會考慮航母或兩棲攻擊艦作為海上激光武器的平臺。再者就是效率問題。自由電子激光器的效率約為10%，即產(chǎn)生1兆瓦激光功率需要10兆瓦電能，其中90％的電能變成廢熱。最后是安全問題。自由電子激光器的波長覆蓋x射線到微波波段，這意味著必須對自由電子激光器進行屏蔽以保護艦員。

研究經(jīng)費受到限制也對美海軍激光武器發(fā)展產(chǎn)生重要影響。2011年6月17日，美國參議院武裝部隊委員會曾指示海軍終止自由電子激光項目。如果國會最終確定取消自由電子激光項目，美海軍定向能武器計劃將出現(xiàn)真空。（作者 查長松 劉江平 稿件來源：《當(dāng)代海軍》雜志）

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