【军事文摘】雷神之怒——空天激光武器一路走来
本文由《军事文摘》杂志授权发表，刊登在2015年第3期，敬请关注！
激光武器是指发射激光束直接攻击目标，用激光能量损伤目标使其丧失作战能力的武器，被誉为新一代武器装备中的“撒手锏”。激光武器有多种分类方式：根据打击目标的不同，可分为打击战术目标的战术激光武器、打击战略目标的战略激光武器，以及介于它们之间的战区激光武器；按布基方式则可分为地基激光武器、舰载激光武器、机载激光武器和天基激光武器等。
美国在激光武器研发领域处于世界领先水平，从事高能激光武器技术研究已有40多年的历史，具有最先进的科学研究设施，能进行激光武器研发方面的所有科学研究和试验设计工作，取得了丰富的研究成果。截至目前，已初步研制出以陆、海、空基装备为平台的多种类型激光武器。
空天激光武器
机载激光器步履蹒跚
机载激光器（ABL）项目是由美国空军提出的激光武器系统研制项目，先后由美国空军和导弹防御局进行管理，预定目标是利用高能激光器对导弹外壳加热，从而摧毁助推段的弹道导弹。ABL项目2010年后转为研究发展类项目，2012财年该项目预算被取消，ABL项目基本结束。
ABL系统由4部分组成：14个氧碘化学激光器，总功率200万～300万瓦，杀伤距离在300千米以上；高速目标捕获系统，利用多个红外探测器探测数百千米以外导弹发动机喷出的火焰；高精度光束控制系统，用以控制激光束瞄准目标；自动化战场管理系统，用于作战指挥控制。
ABL的核心部件包括氧碘化学激光器和自适应光学装置。化学激光器的工作原理是：将适量的化学物质放在一个混合容器内，产生受激氧；当受激氧处于高能级电子数量超过低能级电子数量时，在外来光子诱发下，便以光子形态放出能量；经光学谐振腔的作用而形成激光束。另一项关键设备是自适应光学装置：在ABL上有一个指向目标区的小激光器，通过对其后向散射激光进行光学分析，可以计算出ABL和目标之间的大气扰动，随后根据计算结果控制安装在聚焦镜上的微机电装置，使之改变聚焦状况以实现自适应，消除大气扰动引起的光束畸变。
用于ABL空基作战激光器实验的波音747-400F货机
由于技术问题、政治原因及经济因素的影响，ABL发展坎坷，从结果看，未能达到最初计划的目标，但在其发展过程中取得了一系列技术进步和工程研制的经验教训，对于未来激光武器系统和技术发展，以及实战化等均具有重要参考价值。其发展主要包括以下三个阶段。
一是前期项目准备和技术论证阶段。20世纪60年代中期，美国空军武器实验室开始着手研究激光在空战中应用的可能性。1968～1972年，开展了核心器件和技术能力的研究。1973年，机载激光实验室（ALL）计划开始，采用双模块CO2主激光，总功率1兆瓦，机载平台为C-135飞机。ALL计划完成了两项重要的技术演示，实现了机载轻质子系统的研制和集成，对实弹目标进行了千米级致命性杀伤演示。
二是方案确定与风险降低阶段。1994年，美国空军和两家公司签订了一项两阶段概念验证计划的第一阶段合同，内容是针对机载平台论证捕获、跟踪和杀伤助推段弹道导弹所需的技术。2002年前，整个ABL项目基本按照计划进行，设计并制造了发射塔及其窗口、1.5米可150°旋转的大型望远镜旋转机构、满足飞行重量要求的FLM-１激光模块，改造飞机并进行了风洞实验等。2002年后，ABL项目不断调整，实际进度远远落后于原计划的要求。由于一些关键技术的工程化效果不理想，提出了重视技术知识点积累的双年度发展规划。2004年后，美国导弹防御局对ABL项目进行了重大调整，包括：推迟采购第二架飞机和研制地面试验台；不再要求样机2004～2005年具有应急能力；把计划的重点集中在近期的工作，实现6模块激光器输出“第一光”和飞行试验两个里程碑；在进入下一个研发阶段之前，先演示ABL的每一项关键技术。2007年，ABL的发展取得了重要进展，美国导弹防御局7月完成了ABL的空中模拟攻击试验，通过跟踪、瞄准和模拟攻击空中目标，对ABL的战场管理系统以及波束控制/火控系统的性能进行了演示验证。试验时，跟踪照射激光器（TILL）和代替高能激光器的低能激光器均安装在ABL飞机的机头转塔中，TILL对一架改装过的NC-135运输机实施照射。
三是调整为研究与发展类项目并最终取消。2010年后，ABL项目转为研究与发展类项目，名为“机载激光试验平台”（ALTB）。2010年1月10日，ABL飞机在加利福尼亚海军空战中心武器分部对安装有远程目标装置的靶标进行了捕获、跟踪、交战演示试验。试验表
明，ABL系统已可以成功捕获、跟踪并击中高速目标；2月3日，ABL飞机首次成功击毁了一枚固体燃料火箭；2月11日，ABL飞机从爱德华兹空军基地起飞，在几秒钟内便捕获
了一枚从海上机动平台发射的液体燃料近程弹道导弹，随后发射高能激光将其击毁，整个交战过程不到2分钟。在同一小时内，ABL飞机还跟踪并射击了另一枚从圣尼古拉斯岛发射的固体燃料火箭，但ABL在目标被摧毁前自行关闭（据报道是由于系统出现异常）。2012年2月，ALTB在进行了最后一次飞行后移交给戴维斯蒙森空军基地，ALTB的一些核心装置和设备被拆除，图纸和大量的试验数据由专门人员负责，飞机主体被长期封存。ALTB被封存后，相应预算也被取消，至此美国的ABL项目结束。
正在进行实验的ABL空基作战激光器
空基激光器继续推进
近年来，美国虽然停止了ABL项目，但仍然继续发展多种空间激光武器关键技术，如激光器技术、光束控制技术等。
美国国防高级研究计划局（DARPA）开展的“航空自适应光束控制”计划，旨在改善战术飞机高能激光器的性能，以应对敌机或导弹对机尾的威胁。2013年，DARPA授予洛克希德·马丁公司一份合同，用于设计典型光路、等比例炮塔、流动控制致动系统，并进行风洞试验，将一个原型激光防御武器安装到试验飞机上。
DARPA在2014财年开展了“持久”项目研发，旨在研发可在飞机上安装的激光吊舱。该激光器光束可控，用于摧毁光电制导和红外制导的防空导弹，也可进行高精度的目标跟踪和识别，以保护机载平台。该项目是美国DARPA“神剑”项目的一部分，用于研发相干光相控阵列技术，这项技术使激光武器的功率可调，同时还将结合低功率的电子激光器，如二极管激光器和光纤激光器。与现有高能化学激光系统相比，激光亮度高10倍，光束更加紧凑，可安装在飞机上作为关键的防御系统。
美国空军正在为下一代战斗机开发激光武器。美国空军研究实验室称，该激光武器将于2030年以后在有高度挑战性的“反介入/区域拒止”环境中提供空中优势。美国空军主要关注以下三类激光武器：低功率激光器，可用于照射、跟踪、瞄准和拒止/挫败敌人的传感器；中等功率激光防御武器系统，可对付来袭导弹；高能激光器，可向其他飞机或地面目标实施进攻作战。
设想中的天基激光武器
天基激光武器一路走来
在美国陆海空各自努力把激光炮作为重点研究项目时，美军还计划把激光炮搬到太空轨道或卫星上去，此举将打破太空无武器的限制。天基激光武器是把激光器与跟踪、瞄准系统装到空间平台上而构成的一种定向能武器，在实际作战中可以摧毁对方的侦察卫星、预警卫星、通信卫星、气象卫星，甚至能将对方的洲际弹道导弹摧毁在助推的上升阶段。天基激光武器主要用于在全球范围内摧毁飞出大气层的助推段弹道导弹，也可用于攻击地面目标。如果用以攻击地球目标，则天基激光武器具有覆盖地面范围大的优点。
天基激光武器由激光武器（激光器、光学系统、捕获跟踪与指向系统）和平台系统组成。激光器采用氟化氢激光器，工作波长2.7微米，发射功率估计为8兆瓦。光学系统的主反射镜直径8米，镜表面有超反射涂层，不需要主动冷却，即能保证激光器在巨大热负荷下正
常工作。捕获跟踪与指向系统由监视装置和稳定平台组成，能在激光器机械泵产生强烈振动的情况下，保证光束对准目标。平台系统包括电源、反应物（燃料）、数据处理和测控等分系统。
20世纪70年代末，DARPA开始实施一项旨在验证天基激光武器可行性的“三位一体”技术计划，即“阿尔法”“大型光学演示实验”和“金爪”。“阿尔法”计划旨在验证百万瓦级柱型氟化氢化学激光器轨道飞行的技术可行性；“大型光学演示实验”计划旨在通过实验验证控制与瞄准激光束，包含一项“大型先进反射镜”计划，用以验证制造适于在空间使用的直径4米的多面组合轻质主反射镜的可行性；“金爪”计划旨在验证捕获、跟踪与瞄准技术。
1983年，美国开始实施“战略防御倡议”（SDI）计划，天基激光武器技术的研究也被纳入其中，由战略防御计划局负责实施（1993年5月易名为“弹道导弹防御局”）。SDI计划旨在对付苏联的洲际弹道导弹，要求将敌方导弹扼杀在多弹头分离之前的助推段。当时的SDI设想，苏联会同时发射2000枚洲际弹道导弹，天基激光武器系统应有每秒钟击落40枚导弹的能力。为此，需在轨道上部署几十颗激光作战卫星，每颗卫星上的激光武器需由发射功率为30兆瓦的激光器和直径10米的主反射镜组成。
苏联解体以后，美国作战战略发生变化，天基激光武器系统的主要任务由防御洲际弹道导弹转为防御战区弹道导弹。美国弹道导弹防御局就天基激光武器系统进行了多方案比较，提出的最优方案是：在高度为1300千米、倾角为40°、不同升交点赤经的圆轨道上，部署24颗激光作战卫星构成全球星座。每颗激光作战卫星能摧毁以其为中心、半径为4000千米范围内的导弹。根据目标距离不同，它可在2～5秒内摧毁飞行中的导弹。如果新目标与原射向之间的角度不太大，激光作战卫星能在0.5秒内调整到新的方向，瞄准另一枚导弹。
20世纪90年代，美国仍在继续发展天基激光武器各分系统的关键技术。“阿尔法”激光器1989年进行首次出光试验，到1994年8月，已出光10次以上，并在兆瓦级功率水平获得高质量输出光束。在光学系统方面，1989年制造了直径4米的多面组合反射镜，1993年攻克了制造直径11米反射镜的关键技术，为大型光学系统的工程实现奠定了基础。由于捕获跟踪与指向系统采用了“大型光学演示实验”计划开发的新技术，已制成直径4米、主动控制的多面组合反射镜，可按比例直接放大到实战用的直径8米反射镜。1997年完成了“阿尔法”激光器与大型先进反射镜的地基综合试验，成功地进行了3次百万瓦级高功率激光器与光束控制系统及瞄准子系统的地面集成综合试验，演示验证了天基激光系统的可行性和生存能力，为天基激光演示器的研制提供了设计数据。这些地面综合试验为天基激光武器演示样机的发展提供了宝贵的设计数据，系统集成问题基本解决，进入武器系统的方案论证阶段。1999年2月，美国弹道导弹防御局与TRW、波音和洛克希德·马丁3家公司签订了1.27亿美元的合同，开始执行天基激光演示器在轨演示试验计划。
21世纪初，美国停止了天基激光武器的发展计划。目前，该领域的发展由于工程浩大、牵涉面广而暂时停留在讨论和远景规划中。发展天基激光反导系统的主要问题在于：容易引起巨大的争议；关键技术在短期难以突破，技术上存在巨大的风险与不确定性，在今后20年内技术都难以达到；研制与使用维护的费用巨大，据估计成本大约为1280亿～1960亿美元。
结语
当前，美国正在通过多个技术研发项目，大力发展激光器、光束控制等空天激光武器的关键技术。空基平台的机载激光器经过几十年的发展，突破了多项关键技术并进行过多次试验测试，近期有可能进入实战应用；天基激光武器则由于技术、成本、法律等诸多限制，近年来并未取得太大进展，短期内很难真正投入作战使用。
(来源：军事文摘，作者：吴勤，责编：刘靖鑫）
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