导读
这是一枚中低空飞行的巡航导弹，激光从弹头方向平射过去，所以在弹头上的投影不是一个点，而是一条线。激光的主要能量虽然集中在线上，但光斑面积已经足以覆盖整个弹头，所以中间被烧出一个口子，而周边被烧成黑色，这个烧蚀并不是气动加热引起的，理由是弹头右边有明显的烧蚀分界线，只有一半弹头被烧蚀了。
此文首发于2017年5月22日
虽然中美反导玩的不算尽兴，但花样还真不少，这压轴戏就留给激光反导吧。 激光武器，被科幻电影刷了太多神话色彩，正如古人以为床弩就是人类的终极武器，当我还是一枚文盲时，也曾莫名其妙迷信激光武器 。后来识得几个字，细一琢磨，就觉着不对劲。激光大仙先收了神通，咱用凡人的知识说一说。 激光也是光，是光就好办，无非“波长”和“振幅”，波长决定衰减，振幅决定威力。把2个波长相同的光叠在一起，振幅就加倍，把N个叠在一起，就增加N倍，这是激光杀伤的基本原理，也是激光和自然光的本质区别。自然光是各种波长的光毫无规律地混在一起，经常波峰叠波谷，相互抵消，乃乌合之众。 从根上刨一句，光从哪里来？宇宙间很多（不是全部）能量变化，最终都以辐射的形式表现，比如，电子由高能级向低能级跃迁时，多余能量会以辐射光子的方式释放，你们俗称为“发光”，日常生活中的所有发光物体，都是这个原理。 加热或通电就可以激发电子到高能级，然后再跃迁到低能级，过程中损失能量释放光子，只要不断施加能量，电子就会不断上上下下蹦达，不断发光。所以，加热的金属会发光（如白炽灯），剧烈的化学反应会发光（如爆炸燃烧），如此种种。 那么，怎样产生相同波长的光？举个例子，如何保证每次砸核桃都用一样的力？苦练榔头功是不行的，最好的做法是把核桃都拿到二楼，一个个都零初速自由落体扔下。同理，只要把电子都搬到同一个楼层扔下，每次释放的能量就必然相同，释放的光波长也就必然相同。把这些“光”按相同的节奏叠到一起，就可以形成威力巨大的激光，数量越多，振幅叠得越大，威力自然也就越大。 再那么，怎样把相同的波叠在一起呢？这事儿说着有点绕。如果电子搬到高能级后，是无组织无纪律的往下掉，那么出射光子比较混乱，波峰遇波谷就会抵消，威力无法叠加，所以这些光子必须在一定节奏的“刺激”下，有规律的掉下来发光，学名“受激辐射”。 先是用一个外来光子“刺激”高能级的电子，使其从二楼掉落，产生一个光子，这俩合伙再分别刺激另外2个电子掉落，如此往复，一变二，二变四，跟核裂变的链式反应似的。
这便是“激光”中“激”字的由来。不过这些光子的数量还是不够，为了继续放大“裂变”效应，就出现了“光学谐振腔”。结构如下： 看这图且别慌，听我慢慢道来：中间的工作物质受“刺激”后开始发光，但这些光子四面八方乱飞，数量也不多（即光强度较弱），看着就像个日光灯；接着在两端加反射镜，一个全反射，一个部分反射；往其他地方飞的光子消散了，但往反射镜上飞的光子被反射后，回到腔内继续刺激其他电子发光；光子在两块反射镜之间来回反射，不断“刺激”出更多的光子，于是轴线方向的光子被不断加强（因为其他方向没有装反射镜，光子跑出去就消散了），最后形成节奏统一、势不可挡的“光子大军”，从一端输出。 这个问题恐怕困惑了无数小盆友！让我们把眼界拉高一点，物理学家的世界没有镜子，只有反射率。所有的物体都有反射率，有些低有些高，但绝没有100%反射的东西，镜子的反射率大约90%，剩余10%的能量仍然被镜子吸收了。镜子反射面主要是银膜，银的比热容为0.24kJ/kg*K，哪怕只有几瓦的激光，也可以轻松在微秒级的时间内把银熔化了。想全身贴着镜子去对付激光的同学，记得先买份保险呵。 虽然不少材料可以反射激光，但作为防御武器还得考虑雷达反射、材料强度、成本等等因素，不同波段对不同材料的毁伤和防御效果也不同，何况反射镜对表面要求极高，要是天天贴在脑袋上晃荡，战场环境恶劣，没几天反射率就下降了。 最重要的是，激光武器普及率很低，压根没必要考虑防守，要是以后卫星天天被激光捅，那卫星表面贴激光反射镜也就成标配了，然后大家又开始飙激光功率……总之，没有一劳永逸的武器。 激光武器还有一个瓶颈，无论多牛，都得靠激光器发射，也就是说功率不能大到连激光器自己都化了。所以，只要把激光器里的全反射镜贴脑门上，理论上是可以防御激光武器的。 激光器有多种分法，犹如“茴香豆”有四种写法一般，言之无味。咱们只要听听谁家牛逼、谁家傻逼就成。不过为了对激光器有个基本理解，还得简单撩一遍枯燥的概念。 虽然大部分物质“受刺激”都会发光，最简单的发光二极管也可以称为激光器，但武器级激光（也叫高能激光器）还是蛮讲究的，既要保证功率，又得注意波长。波长太长，容易发散，照出来是一个扇形，能量不集中；波长太短，容易散射，能量被空气吸收。 让科幻迷失望的是，最成熟的激光武器是“化学激光器”，即把化学反应的能量，转化成光束再击发。例如以氟化氮作氧化剂，乙烯作燃料，在燃烧室内燃烧，注入氘氦混合气体，在激光器的谐振腔内受激发后，产生激光。常见的化学激光武器有氧碘激光、氟化氢激光、氟化氘激光。 本质上说，这和子弹是一路货色，子弹是把炸药的能量转化成动能击发，激光是把化学能转化成光能击发。所以化学激光武器需要携带大量化学燃料，可不比常规武器方便多少，想装卫星上捅人就别指望了。 还有个较成熟的“二氧化碳激光器”，工业领域应用极多，属于“气体激光器”的一种，以CO2气体为工作物质，波长是固定的10.6微米，这波长虽然大气吸收的少，但发散严重，只能近距离使用，如医疗、切割、焊接等等，是最早商业化的激光器。但军事化却有限制，十几公里或许还能用，若跑几百公里光斑就变得很大，跟个探照灯似的。 再高级点的是“固体激光器”，这货更接近于大家印象中的激光武器，电能驱动，体积小，汽车坦克随便放，用固体晶体做工作物质，比如红宝石激光器。固体激光器的发热量很大，能量利用率很低，大多只有1%左右，掺钕钇铝石榴石激光可以达到3%，这就算佼佼者了。 晶体制备可比充二氧化碳气体复杂太多了，这个星球上，但凡涉及材料制备就不简单。不过，兔子这几年貌似在光学晶体的制备上颇有心得，诸如量子卫星等几个重量级的科研成果，核心都是牛逼闪闪的晶体。 最热门的当数“自由电子激光器”，让电子束通过周期性摆动的磁场，电子受力摆动，在拐弯瞬间，损失的能量就以光子的形式释放。这套路和“在二楼扔核桃”完全不一样，能量波长可以调节，光电转化效率很高，功率也可以很大，优点多多的。
比如沿海大气湿度大，最佳波长是1.6微米，但传统激光器无法调节波长，化学激光约60%的能量都被大气吸收，自由电子激光器可以根据使用环境随意调节最佳波长。 先定个调，激光武器远没有大家想的那么牛。很多人会把激光武器比作手电筒，打起仗来跟这游戏似的。这误会大了！ 激光武器其实更像狙击枪，发射光速子弹的狙击枪，开第二枪充电的时间可不短，绝对快不过机枪。所以，激光武器面对的首要问题是：瞄准，瞄得异常准！ 用导弹打击目标时，允许火控雷达锁定有一定偏差，反正导弹最后自己会修正，但激光武器在击发的一瞬间就必须瞄得非常准，这对火控雷达的精度要求更高。对于十来公里的近目标，靠成像锁定倒是能凑合，对于上千公里的超视距目标就瞎了。 激光攻击时，通常用一束小功率激光先瞄，瞄上了就开大功率，一般需要盯一会才能烧毁目标。瞄准是有物理极限的，虽然压电陶瓷马达的移动精度达到纳米级，但材料自身的形变，机械传动结构之间的间隙，电子器件的信号延时，不可避免带来误差，无法做到实时跟踪，对付超视距且飞行轨迹不规律的机动目标，妥妥的瞎！ 2015年中科院上海光机所创下了5.13拍瓦（1拍瓦等于1000万亿瓦）的世界记录，但持续时间仅为30飞秒（1飞秒等于1000万亿分之一秒），打破了日本科学家创下的2拍瓦、1皮秒的记录（1皮秒等于1万亿分之一秒）。 5拍瓦是个什么概念呢？如果这货能坚持1秒钟，相当于一颗100万吨当量的氢弹，而且所有能量都集中在一点上，能想象吗！这简直可以给月球做开胸手术了！ 仅从功率讲，激光早已达到武器级，德国有一次试验，仅用50千瓦功率的激光就击毁了2km外的无人机。但相对于逆天的功率，储能装置却跟不上，而且是远远跟不上！ 激光武器更讲究总能量的输送，激光功率相当于放水阀，蓄水池里就那么点水，你阀门开得再大又能怎么样？攻击的本质是快速将能量输送到对方头上，但储能装置限制了激光武器输送的能量总量，功率再大，能耐我何？
储能属于超级电容的范畴，改日再叙，先做个预告：据说，超级电容可能是中国少数几项超越美帝的技术，因为涉及大量的军事应用，保密程度颇高。 话说回来，要装得下如此多能量的电容，估计得请太上老君炼制了。即便炼成了，大功率激光每次释放后再次充电也非常麻烦。再者，功率大到如此地步，释放时自己也慌兮兮的。 总之，巨量的电能瞬间在一个点释放，还得快速反复充放电，目前来看，难！这也是航母电磁弹射的难点，地球上唯一电磁弹射的福特航母，听说使得也不是很顺手。 局座曾曰：雾霾是对激光最好的防御。这可不是玩笑，但凡天气不好，雨天、雾天，哪怕空气湿度高点，激光的能量损失都很严重！ 军事装备的第一要求是什么？不是性能，不是成本，而是可靠！一个靠天吃饭的武器，能成为中流砥柱吗？ 远距离激光打击不得不考虑大气环境问题，大型激光武器通常朝头顶打，不太会低于六七十度，就是为了少在大气层内跑，如果斜着打，会增加大气层内的路径，白白损耗能量。 这些大概就是激光武器的三座大山了。激光在现阶段军事应用中最大的用处还是指引、测距，还有一些简单的创意用法，比如，毛子在苏-25屁股上装过闪光灯，用来闪瞎来袭红外导弹。至于大气层内的其他活，还是交给防空导弹吧！ 如果能解决储能问题，激光武器倒是有两条不错的出路。 第一，反“反舰导弹”。军舰主要面临反舰巡航导弹的攻击，速度不快，通常也是在几十公里的距离内折腾，激光武器可作为补充，在海况条件好的时候用用。 第二，放到太空。避开了复杂的大气环境，激光可谓如鱼得水，上可捅卫星，下可撩中段弹头，好不悠闲！
看看烂大街的激光笔就知道，激光武器不会只是大流氓玩具，激光虽有诸般不好，但近距离使用不存在“瞄不准、能量散射”等问题。比如，波长1微米的激光以1毫米的孔径向外发射，跑1千米时光斑直径2.44毫米，能量很集中；跑100千米光斑就会达到244毫米，算上空气吸收的能量，只剩挠挠痒了。 射程几公里的小型激光武器是最普及的玩法，和防空导弹相比，仅仅就是为了省钱而已。 激光武器试验经常绚丽夺目，但始终有几块遮羞布：要么目标是稳定的运动轨迹，要么目标是低速飞行，还必须得是视距内距离。 小型激光武器的功率不会很大，需要盯上几秒钟才能击毁目标，所以，不是欺负慢吞吞的无人机，就是折腾只会飞直线的二愣子，妥妥的“脚踢北方敬老院，拳打南方幼儿园”。 打一个几公里外的低速无人机，实在不是什么值得吹牛的事情，这和打蚊子差不了太多。
于是，美帝洛马公司表示不服，顺手就灭了一发火箭弹： 得承认，激光防空确实很有逼格，不过掐着指头算算，就1.5km的距离还得盯这么久，把目标换成3马赫的导弹试试。车载小型激光器，能否提供足够电力击毁远距离目标，并快速二次击发？由目前的科学体系来看，悬！
小型激光器的发展方向还是舰载更靠谱，一则船体大，供电系统有保障，二则军舰对付反舰导弹的需求更强烈。不过舰体会随着波浪起伏，尤其高速机动时颠得你不要不要的，这很考验激光器的防震技术，总不能一起风浪就不打仗了吧？
美帝的舰载激光器叫“劳斯系统”，吹牛说打一发只要一罐可乐钱（拉姆防空导弹单枚约100万美元），整套系统也只有1500~1700万美元，比密集阵系统的3500万美元便宜得多。劳斯不占用全舰的供电系统，自带发电机，充电2小时、照射100秒，充满后可连续满功率照射2分钟，平均3秒钟对付一架无人机，划算的很！ 小型激光器对付小流氓的二愣子还是很赞的，以色列就一直眼馋的很。因为骆驼们没事就扔一堆很没水平的火箭弹，以色列不得不浪费昂贵的防空导弹拦截。哎，都是前世修来的缘分，不提了。
打头阵的是美帝的“ABL机载激光导弹拦截系统”，先炫一下功勋，应该知道飞机上画标志是啥意思吧？上面七枚为靶弹，下面两枚为真实弹道导弹。 美帝的机载激光器虽然没完全成熟，但已经有相当功底，大号的放在波音747上，叫ABL；小号的放在C130运输机上，叫ATL。都是化学激光器，ABL带氧碘燃料后总重大约50吨，可以发射20发，兆瓦级，可以攻击300km外的助推段弹道导弹。助推段导弹的体积大，发动机红外特征明显，靠红外锁定就有足够精度。 从一架高速飞行的飞机上，打出一束激光，稳稳盯住300km外快速上升的导弹，就问你服不服！
ABL的用法很简单，比如三胖想讹钱了，美帝就放几架ABL在北棒周边24小时巡逻，一旦三胖点鞭炮，立马就灭了，如此这般，朝核问题也不会谈成浆糊了。这张是示意图，图中已经点爆了一个，又在点另一个： ABL在2011年下马，三胖又可以手舞足蹈点鞭炮了，至于下马原因，大致认为是技术不成熟。有报道说，ABL发射前充电加上发射后排热，至少需要10分钟，无法同时对付两根鞭炮，根本不具备实战能力。而且，化学激光器本身体积就大，还得带那么多燃料，着实不便！ 若是指望ABL对付大流氓，那就更歇菜了，一架雷达反射截面巨大无比的客机，敢在几百公里外晃荡，真当兔子的防空导弹是吃素的！何况大流氓的地盘都很大，找个纵深300km的地方发射，ABL也只能干瞪眼。 这帐怎么算都不划算，索性就砍掉了。现在机载激光器的发展方向是飞机自卫，这路就更长了。 插个总结：激光武器星基只有影子，空基也被砍了，舰载只能看老天爷脸色打打蚊子，最后看看放到地上的能不能靠谱点。 陆基激光武器通常是反卫星的，可以捅到1500km高空的卫星。一般而言，功率低于500千瓦对于400km以上的卫星是无法造成实质性损坏的，想要直接击落卫星更是不可能。 早在1989年，美帝就正式启动激光反卫星计划。1991年试验，MIRACL激光器击中了14km高的无人靶机，解决了诸如瞄准、光束不集中等以往试验中遇到的全部问题，系统地证明了激光反卫星的可行性（兔子又跟在后面窃喜了，美帝又帮咱们指明了方向）。海湾战争爆发前数月，美帝曾用MIRCAL威胁高卢鸡，成功迫使其停止向伊拉克出售海湾地区卫星图像。 美帝第一次真正的激光反卫星试验是在1997年，向自己报废的 MSTI-3气象卫星进行了6次激光照射，卫星高度420km，速度26800km/h，其中第2次功率较大，照射10秒钟。据说结果只是使卫星受到了干扰，并没有造成损坏，不过美帝这次试验也只是为了收集数据，MIRACL运行功率可以达到2200千瓦，而这一次试验并没有满功率。 对比车载激光器的口径，再看看MIRCAL（注意工作人员的尺寸），还有左边那些涂鸦的图标，猜猜那帽子是啥？ 目前，美帝已经有兆瓦级的COIL和DF化学激光器，并建成了两台带自适应光学系统的武器级发射望远镜，口径分别为3.5米和3.67米，可以确定已具有相当程度的地基激光反卫星能力。 在激光反卫星方面，毛子终于可以说得上话了，1975年老毛子就拿激光干扰美帝的侦查卫星，之后更是进行了数十次试验，成功率在50%以上。如今的毛子，至少有两种比较成熟的陆基激光武器。 毛子对激光可谓一往情深，曾经还指望用激光替代传统弹药，看看这夭折的激光坦克，傻眼了吧！兔子又窃喜了，感谢毛子又帮咱们排除一个方向。 三大流氓，还缺兔子。兔子那些年远没有到开山立派的级别，只能默默跟着捡漏。
兔子的激光武器源自反导系统640工程的第三部分，代号640-3。兔子虽然土，但激光造诣一直不算差，70年代640工程下马前已经实现了3万焦耳的输出能量，相当于一颗子弹的威力。后来重新上马，然后就一直保密中……
根据公开的学术期刊《中国光学》2013年第6期的论文《天基激光武器系统的发展》披露，“我国5~10万瓦级的地基车载化学激光器已于2005年在我国新疆地区对斜距~600 km的低轨卫星成功地进行了致盲实验”。这个应该是很保守的数据，10万瓦对600km的卫星，试试水罢了，兔子的真实水平肯定在此之上。 个人猜测，凭借着超级电容和光学晶体制备领域的优势，老司机又想玩一把弯道超车，想在固体激光器上实现对美帝的超越。毕竟这么多年，总让美帝毛子两位老大哥在前面探路，心里也过意不去嘛！ 大型激光武器的保密程度不算低，兔子偶尔会泼些过期的剩菜，咱也就从这残羹冷炙里品个味道罢了。
前几年，兔子泄了一张98年的激光打靶图，一下炸了锅，因为很少有这种尺度的官泄，这张图成了研究兔子激光水平的重要依据，可惜至今没有权威的解读。无奈，本小学僧只得去请教老和山下的老学僧，大家注意，下面要开始装逼啦！ 老学僧认为，从外形上看，这是一枚巡航导弹，因为弹道导弹的弹头一般都是圆锥形。 本小学僧自然更期待这是一枚弹道导弹，因为还没有激光拦截末段弹道导弹的先例，遂上天入地墙里墙外搜得一张毛子的裸图，说明弹道导弹也有圆头的，而兔子导弹师承毛子，偶尔有个类似的怪胎也不奇怪吧？ 老学僧仍然认为这是一枚反舰巡航导弹，类似于玻璃钢材质的整流罩，不可能作为返回大气层的弹头。 本小学僧学识浅薄，无法从图片中看出材质，但从黑漆漆的烧蚀痕迹看，更像是一枚弹道导弹。飞行器与空气摩擦产生热量叫“气动加热”，3马赫大约能摩到两三百度，这种温度我家电饭锅都不会变色。 图中这种体格的巡航导弹不会超过3马赫，也不应该有烧蚀痕迹。而弹道导弹回大气层会摩到几千度，甚至近万度，人类没有材料抗得住，于是就刷了一层涂料，专门气化吸热用，所以就有了所谓的“烧蚀”痕迹。 老学僧拍案怒曰：若是弹道导弹，你待如何？弹头开口的长宽比例大约是10:1，假设激光是0.5秒击穿弹头，那么激光就得盯住弹头5秒钟才能拉开这个比例的口子。 若在大气层外开口，就算把弹头熔成一团浆糊，也不会散开，激光停止照射就会重新凝固，所以只有气化才能留下这样的开口，这几乎做不到。退一步，就算大气层外开了口，一旦以这种姿势返回大气层，必然烧得连亲妈都不认识，所以不可能在大气层外烧穿。 若是在大气层内开口，别说5秒钟，气动外形稍有破坏必然发生翻滚，何况弹头本身也在旋转，不可能从容拉开口子，所以只能瞬间击穿，而且仔细看开口方向和中轴线似乎有些许角度，这也符合瞬间击穿旋转弹头的假设。以5马赫的速度和35cm的长度计算，这瞬间只有0.0002秒。 本小学僧觉着，这个“瞬间”稍微夸张了点，拿起纸笔算了算，先查一下激光的大气衰减公式： 在理想气象条件下，1.06微米激光跑20km衰减大约90%，假设弹头吸收剩余能量的50%，比热按1000估算，差不多得给弹头5000KJ能量，约等于1公斤炸药，折算成激光功率也就是5亿千瓦级别。这只有上海光机所5拍瓦的万分之一嘛！ 当然了，激光武器若是达到实验室的万分之一也绝对是逆天了，老学僧曰：兔子不会逆天而为。 本小学僧质问道：如果兔子激光功率不逆天，只要盯住烧穿一个点就足够了，没必要拉开一道口子，这不是多此一举吗？如此笔直的口子，要不是把弹头按在地上，都不一定划得出来，飞行的弹头总归有点抖动吧。关键是，还得解释解释烧蚀怎么来的？ 老学僧缓缓吐出两个字：激光。本小学僧豁然顿悟！如果说兔子在98年的激光功率达到逆天的可能性是1%，那么还有99%便是这般可能：
这是一枚中低空飞行的巡航导弹，激光从弹头方向平射过去，所以在弹头上的投影不是一个点，而是一条线。激光的主要能量虽然集中在线上，但光斑面积已经足以覆盖整个弹头，所以中间被烧出一个口子，而周边被烧成黑色，这个烧蚀并不是气动加热引起的，理由是弹头右边有明显的烧蚀分界线，只有一半弹头被烧蚀了。 如此，所有疑点都得到了合理解释，兔子的激光武器当是第一梯队，或许关键指标已经领先，但不至于太过逆天。
最后捎个广告：祝贺“老和山职业技术学院”建校120周年，双甲子校庆！望母校继续为国防事业添砖加瓦！扩展阅读：
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背景简介：本文作者老和山下的小学僧，著名科普作家。文章2017年5月22日发表于微信公众号 老和山下的小学僧（针尖对麦芒（3）：激光来压轴），风云之声获授权转载。责任编辑：陈昕悦