激光塑造大气透镜武器远景前瞻
作者：北京海鹰科技情报研究所 葛悦涛 刘志，本文转载自《中国社会科学报》2017年6月15日第1227期
据外媒报道，英国BAE系统公司近期提出研发一项被称为“激光塑造大气透镜”(Laser Developed Atmospheric Lens，LDAL)的武器概念（系统），即利用高功率激光武器暂时地调整地球大气环境，塑造出大气透镜，既可有效监视敌方目标，又可化解敌方高功率激光武器的攻击。此类武器一旦取得突破，可以利用广袤的电离层，发挥多种军事作用。BAE系统公司相信未来50年内可研制出该系统。目前，该系统虽然在实际工程化方面仍然存在着很多现实问题，但其独特的创新方式，将会牵引一系列的科学基础技术和军事技术的革新。LDAL将如何变革未来战场侦察和防御能力？如何影响未来作战？将会给未来战场带来哪些变革呢？
相关视频请戳👇
https://v.qq.com/txp/iframe/player.html?vid=w0516ab4l10&width=500&height=375&auto=0
1.LDAL系统作战构想
LDAL是一种复杂和创新的概念，是采用高功率激光器模拟、复制“电离层反射”和“沙漠蜃景”两种自然现象，并同时利用“克尔效应”等物理机制进行工作的武器系统。根据BAE公司发布的视频演示，LDAL系统通过空间轨道上的特种空天飞机发射高功率脉冲激光，对大气层的小部分区域进行暂时电离或加热，从而暂时地将地球大气转化为类似反射镜、玻璃透镜和类似菲涅尔波带片等光学器件的结构，实现电磁波的折射、反射和衍射等，用于增强或改变电磁波（如光波或无线电信号）传输通道。
在侦察时，LDAL通过折射作用改变电磁波的传播路径，使入射波被导入不同的方向进行聚焦，如同在目标上空安装了一个“超级放大镜”，这样指挥官可以获得比现有侦察卫星更为清晰的图像，轻易地识别出各种地面目标，并且探测距离更远。
如果敌方地面目标试图利用激光武器进行反击，空天飞机可以利用激光制造出等离子体，调节LDAL在电离层中形成“反射镜”，通过反射和衍射可破坏入射激光束的传播，使敌方发射的激光发生偏转无法命中目标，甚至被直接反射回去而烧毁敌方激光发射器。
目前，LDAL系统仍处于概念研究阶段，尽管BAE系统公司大概阐述了这种武器的基本工作原理和最终用途，但却未提及如何实现。脉冲激光如何在需要的地方形成电离层以及如何控制其面积，相关技术还远不成熟。但这项技术如果最终研制成功并应用，光学侦察卫星可能将无需使用复杂而庞大的光学镜片系统，其体积也会随之大大缩小，同时，LDAL还能保护航天系统免受地面激光武器的攻击。
BAE系统公司LDAL构想示意图
2.LDAL系统应用趋势
获取情报是进行军事作战的关键，从作战开始之前的情报侦察监视，战争过程中的战场态势情报获取，至作战结束以后的作战效果评估，需要持续地为己方和友方提供情报信息。在这一过程中，侦察卫星和侦察机等在战场上进行侦察和监视起到了举足轻重的作用。LDAL可为基于电磁波的在轨工作军用卫星提供多种透镜服务，辅助其提高性能，甚至增加功能。其中光学成像侦察卫星作为最重要的天基侦察监视系统，一直以来是各主要航天国家的重点发展对象，而LDAL将作为侦察卫星的有效补充。
灵活应对目标反侦察活动
一直以来，提高空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率是光学成像侦察卫星长期追求的目标。实际上，光学成像侦察卫星图像信息的获取受到时间、空间、轨道特性、载荷能力、气象、光照等诸多因素的影响，卫星过境时间段内可侦察的区域远远小于其覆盖的区域。LDAL可利用大气透镜对目标信息进行光学放大，使得侦察目标更加清晰，可侦察距离更远，侦察范围更大，从而大大提高情报侦察和监视能力，为后续的情报分析、目标锁定、精确打击、毁伤评估等活动奠定基础。
为了有效指导军事行动部署，提高军事行动的突发性和隐蔽性，国外通常使用卫星过境预报的方式来躲避敌方侦察卫星的侦察，在敌方卫星过境时伪装军事设施，停止军事活动，但该方式容易造成虚警。另外还可实施对军事侦察卫星进行干扰、欺骗和打击。LDAL平台机动性强，不受轨道等因素限制，侦察监视的方式较侦察卫星更加灵活，可灵活应对敌方的反侦察措施。
LDAL系统侦察敌方阵地示意图
有效对抗干扰，提高命中精度
LDAL系统侦察到敌方重要目标后，可迅速并持续锁定目标，空面导弹、面面导弹等武器装备兼容电视制导方式，可与LDAL侦察图像相匹配，可有效应对敌方诱饵欺骗、电子干扰等措施，将大大提高命中概率。并且其火力攻击距离可大大提高，甚至一些作战将从传统的超视距作战变为间隔几千公里的非接触式作战。另外，反辐射导弹兼容电视制导，与LDAL侦察图像匹配，可有效应对敌方雷达关机等措施，提高命中概率。
利用空间平台或临近空间多种平台配装LDAL系统，并利用多个大气凸透镜、凹透镜、反射镜等多种大气光学器件组合，形成空天大气光学器件网络，对地球进行分时分域侦察监视覆盖。在此基础上，用地面或空中远程导弹构建空中地面联合火力网，利用地球大气光学器件网络进行跟踪和辅助通信，对地面或空中任何位置发射的导弹进行目标指引，导弹武器辅以电视制导方式，可有效攻击全球目标，实现“全球感知，全球打击”。
LDAL系统侦察敌方阵地示意图
抵御高功率激光武器的攻击
按照LDAL的原理，大气“反光镜”等大气光学结构器件只能安装在60km以上的电离层，以抵抗电离层中大气“反光镜”一侧对另一侧的高功率激光武器攻击，可以保护己方和友方的飞机、舰船、车辆、地面设施、部队以及卫星等。按照BAE系统公司的视频介绍，甚至可以直接将激光返回烧毁对方高功率激光发射器。
LDAL系统反射敌方高功率激光攻击
监视探索太空、实施其他军事活动
LDAL不仅可以对地侦察监视，还可实现对太空监视，通过配置更复杂的空天大气透镜网络，调整透镜之间的距离（可比地面透镜间距更远），可使图像传输得更远，图像信息处理更方便、更灵活。可实现对太空卫星、太空垃圾、空间站、陨石、不明飞行物、类X-37B飞行器、太空卫星抓取活动、寄生卫星行为等监视侦察，并可辅助探索外太空，推动相关基础科学的发展。
LDAL除可用于侦察监视、抵抗高功率激光武器外，还可能实现其他军事活动。如可利用LDAL制作“超级放大镜”，用于聚焦太阳光等高能电磁射线，产生超高热量或能量的射线，烧毁敌方装备或建筑；控制进入电离层的飞行器周围大气形成全反射镜，禁止飞行器与外界进行电磁波收发，如中断通信和GPS导航等。制造阵列相控透镜、罗特曼透镜、菲涅尔透镜等多种透镜网络，可实现监测、预警、通信等相关卫星的功能以及其他相关军事作用。
小科普
一直以来，武器装备在使用过程中，通常都或多或少地受到气象的影响。开发“气象武器”，夺取“致气象权”似乎成为军事强国的必争之地。20世纪50年代，美国军方的一份研究报告中就曾明确提出了“气象控制比原子弹还重要”的观点。在美军2005年的《让气象成为一种力量倍加器——2025年掌握气象》报告中，还明确将气象分析与相关技术列为重点发展的武器技术之一，并预测其作战力量有望于2025年在一个中等范围（小于200平方公里）内控制战场天气。虽然在2010年，国际公约已禁止作战双方使用“气象武器”，但一些国家没有停止夺取“制气象权”的竞争。
一网打尽系列文章，请回复以下关键词查看： |
创新发展：习近平 | 创新中国 | 创新创业 | 科技体制改革 | 科技创新政策 | 协同创新 | 成果转化 | 新科技革命 | 基础研究 | 产学研 | 供给侧 |
热点专题：军民融合 | 民参军 | 工业4.0 | 商业航天 | 智库 | 国家重点研发计划 | 基金 | 装备采办 | 博士 | 摩尔定律 | 诺贝尔奖 | 国家实验室 | 国防工业 | 十三五 | 创新教育 | 军工百强 | 试验鉴定 | 影响因子 | 双一流 |
预见未来：预见2016 | 预见2020 | 预见2025 | 预见2030 | 预见2035 | 预见2045 | 预见2050 | |
前沿科技：颠覆性技术 | 生物 | 仿生 | 脑科学 | 精准医学 | 基因 | 基因编辑 | 虚拟现实 | 增强现实 | 纳米 | 人工智能 | 机器人 | 3D打印 | 4D打印 | 太赫兹 | 云计算 | 物联网 | 互联网+ | 大数据 | 石墨烯 | 能源 | 电池 | 量子 | 超材料 | 超级计算机 | 卫星 | 北斗 | 智能制造 | 不依赖GPS导航 | 通信 | MIT技术评论 | 航空发动机 | 可穿戴 | 氮化镓 | 隐身 | 半导体 | 脑机接口 |
先进武器：中国武器 | 无人机 | 轰炸机 | 预警机 | 运输机 | 战斗机 | 六代机 | 网络武器 | 激光武器 | 电磁炮 | 高超声速武器 | 反无人机 | 防空反导 | 潜航器 | |
未来战争：未来战争 | 抵消战略 | 水下战 | 网络空间战 | 分布式杀伤 | 无人机蜂群 | 太空站 |反卫星 |
领先国家：俄罗斯 | 英国 | 日本 | 以色列 | 印度 |
前沿机构：战略能力办公室 | DARPA | Gartner | 硅谷 | 谷歌 | 华为 | 俄先期研究基金会 | 军工百强 |
前沿人物：钱学森 | 马斯克 | 凯文凯利 | 任正非 | 马云 | 奥巴马 | 特朗普 |
专家专栏：黄志澄 | 许得君 | 施一公 | 王喜文 | 贺飞 | 李萍 | 刘锋 | 王煜全 | 易本胜 | 李德毅 | 游光荣 | 刘亚威 | 赵文银 | 廖孟豪 | 谭铁牛 |
全文收录：2016文章全收录 | 2015文章全收录 | 2014文章全收录 |
其他主题系列陆续整理中，敬请期待…… |
“远望智库”聚焦前沿科技领域，着眼科技未来发展，围绕军民融合、科技创新、管理创新、科技安全、知识产权等主题，开展情报挖掘、发展战略研究、规划论证、评估评价、项目筛选，以及成果转化等工作，为管理决策、产业规划、企业发展、机构投资提供情报、咨询、培训等服务，为推动国家创新驱动发展和军民融合深度发展提供智力支撑。