艦載激光武器

研製國家：美國名稱型號：艦載激光武器研製單位：美國海軍研究辦公室、托馬斯·傑斐遜國家加速器實驗室能量分部、空軍研究實驗室和聯合防禦技術辦公室。現狀：在研

艦載激光武器用於水面艦船的近程防空反導及反衛星。激光束以每秒30萬千米的速度傳播，瞄準即可擊中，具有反應快速、打擊精確、毀傷程度和效果可控等優點，同時存在殺傷力受氣象影響較大且隨距離增加而降低等弱點。

經3年時間組裝起來的MIRACL高能激光武器於1987～1989年間，在白沙激光武器試驗場進行了一系列打靶試驗，其中包括摧毀一枚飛行中的2.2馬赫的“旺達爾人”導彈的試驗。按計劃，美海軍準備將該系統裝在“宙斯盾”巡洋艦MK45炮位上，進一步進行海上試驗。可是，美海軍卻於90年代中期宣布放棄進一步執行MIRACL計劃，而重新啟動一項高能自由電子激光武器計劃。這樣，20年來被美海軍炒得沸沸揚揚的MIRACL就此劃上一個句號。美海軍放棄MIRACL計劃的原因與國際大氣候有關。冷戰結束后，美海軍作戰重點從遠洋轉移到沿海區域，作戰環境發生了巨大變化。為適應這種變化，美海軍要求調整高能激光器計劃。研究表明，在沿海環境中，熱暈是大氣吸收激光能量的主要因素，而且熱暈與風速風向有關。在沿海環境下，軍艦航行速度較低，因此總的側向風力是由當地氣候條件決定的。這種側風往往很小，以致於熱暈效應遠比在遠洋環境下產生的熱暈效應更為嚴重。美海軍認為，MIRACL高能激光器的3.8微米波長激光在沿海環境下熱暈效應較嚴重，應該找到一種熱暈效應較小的波長代替它。這就是美海軍放棄MIRACL激光器的主要原因。美海軍放棄MIRACL計劃后，立刻提出進一步研製艦載高能激光武器的新計劃。這項新計劃的重要一步是重新選定適合於在沿海環境下使用的最佳波長。經過研究，美海軍得出結論：在1～13微米紅外波長範圍內，只有1～2.5微米波長激光的大氣傳輸性能優於MIRACL的3.8微米波長激光的大氣傳輸性能。

為了進一步從1～2.5微米波長範圍內選出適於沿海作戰的最佳波長，美海軍又對1.042微米、1.064微米(YAG激光器)、1.315微米(化學氧碘激光器)、1.6微米、2.2微米和3.8微米幾種波長激光，在沿海條件下的大氣吸收特性、消光特性和總的大氣傳輸特性進行了計算比較，得出如下重要結果：

(1)關於吸收特性，1.05微米(包括1.042微米和1.064微米)的相對大氣吸收率比1.6微米的低一個數量級，而1.6微米的相對大氣吸收率又比2.2微米和3.8微米的低一個數量級。

(2)關於消光特性，1.6微米、2.2微米和3.8微米的相對消光率均比短波長的低。

(3)關於大氣傳輸特性，1.6微米和1.04微米波長的相對海上傳輸係數遠遠優於1.315微米和3.8微米的傳輸係數。

綜合上面三個因素考慮，認為1.6微米和1.05微米比較適合於在沿海環境下使用。但是，由於1.6微米處於人眼安全波長範圍內並具有在不同大氣條件下性能穩定等特點，因此最終傾向於選擇1.6微米波長為適於沿海環境下的最佳波長。就這樣，因在近海迎頭作戰模式中現有的各種激光束可能會產生熱暈效應，影響殺傷效果，1996年美國海軍決定轉向研製自由電子激光器，平均功率已達500瓦。

美國正在發展中的艦載高能激光武器擬採用超導射頻加速的自由電子激光器，由電子束髮射器、超導加速器、光學諧振腔、振蕩器、射頻電源、能量存儲裝置、低溫製冷裝置等組成，輸出功率將達到1兆瓦，工作波長可在1～2微米範圍內根據需要選擇。

20世紀80年代末，美國海軍成功地進行了艦載中波紅外高級化學激光武器(MIRACL)的陸上試驗。可是，正當人們等待MIRACL激光武器的艦載試驗消息時，美海軍卻於90年代中期宣布放棄MIRACL的進一步研製和試驗計劃，而轉向高能自由電子激光武器的研究上。

美海軍此舉，引起各國廣泛關注，也標誌著其艦載高能激光武器進入一個面向21世紀的全新發展階段。為了將來能使用激光武器，美國海軍已經計劃在包括下一代航母（CVN 21）在內的幾種新型戰艦上按裝大功率的發電設備。當激光武器研發成功，並改進和生產出來以後，就會在這些戰艦上部署和使用．

根據輸出功率和殺傷目標方式的不同，可分為艦載低能激光武器和艦載高能激光武器。艦載低能激光武器是一種功能破壞武器。通過激光輻照致盲駕駛操作人員，使武器不能正常工作而降低甚至失去作戰能力；直接干擾來襲武器的光電感測器，使光電感測器飽和甚至受到破壞而導致武器暫時或永久失效。一般由激光器、發射光學系統和瞄準控制設備組成。

激光器用於產生激光束，可分為連續波激光器和脈衝激光器，平均輸出激光功率比較低；發射光學系統對激光器產生的激光束進行整形；瞄準控制設備用於跟蹤瞄準目標和武器控制，分人工手操瞄準方式和跟蹤設備自動瞄準方式。這類激光武器已趨於成熟並裝艦使用，英國在馬爾維納斯群島戰爭中使用過的艦載激光炫目照射器，採用倍頻釔鋁石榴石固體激光器，以艦電為能源，人工手操方式瞄準目標，脈衝方式發射出0.532微米波長的激光束，對飛機駕駛員的炫目距離達5千米；後來的改進型增加了遙控操作和通過雷達、光電跟蹤設備自動跟蹤瞄準目標的功能，成為艦艇自衛的有效武器之一。

艦載高能激光武器是一種具有結構和功能雙重破壞能力的武器。通過高能量密度特性的激光輻照目標，產生燒蝕和激波等效應造成目標的結構性破壞，從而直接摧毀目標。一般由激光器及其能源供應系統、光束定向器和作戰控制系統組成。

激光器採用連續波激光器，輸出功率通常達10萬瓦甚至上百萬瓦；光束定向器由跟蹤瞄準系統、發射系統、調焦控制系統、中繼光路等組成，用於對目標的精確跟蹤瞄準及對激光束的匯聚和實時調焦，跟蹤瞄準目標的精度預計達到微弧度量級，發射系統的口徑在1米左右。這類激光武器尚處於研究發展階段。

1998年，傑斐遜實驗室的研究者們展示了一種1千瓦的FEL，它能夠產生2100瓦的紅外激光。它運行了兩年半，打破了所有"可調"高功率激光器的記錄。今年6月，研究人員用他們最新的激光器產生了激光。研究人員希望到今年夏末，它能夠產生功率10倍於早期FEL的激光，即10千瓦的紅外激光或1千瓦的紫外激光。研究人員稱，FEL可以產生無數極短的脈衝，其持續時間不到十億分之一秒。這種脈衝可作用於分子界，因而可用於激勵材料的研究和化學合成。

FEL在很多方面具有價值。作為一種研究工具，它可以幫助化學家們研究物質。這已經被30多家海軍、航空航天局（NASA）、大學和工業研究機構在各種領域使用，包括尋找新的廉價的生產碳納米管的方法，研究硅材料中的氫缺陷機制，以及發現蛋白質傳輸能量的方法。另一方面，FEL技術經過進一步發展，可以為海軍提供一件強大的武器。用於進攻，激光可以在敵方艦船和飛機上切開口子。用於防衛，它可以有很多用途。例如，海軍和空軍設想在敵人的遠程導彈從發射井或發射架上升空時，利用激光武器將其摧毀。但在一個更小的層面上，激光武器可以用來保護海軍艦船，防止那些由恐怖分子或流氓國家的間諜駕駛的裝著炸藥的小船的襲擊。激光武器最大的一個好處是它不是只發射一發炮彈，因而可能錯過目標，相反，它可以在一段時間內連續開火，保證激光束瞄準目標並將其加熱摧毀。

2002年時，經過數年的努力，美國海軍在自由電子激光器(FEL)的武器化方面取得重大進展。據專門負責海軍高能激光武器和高功率微波武器研究、發展、集成和採辦的海軍定向能武器項目主任稱，如果得到充足的資金，海軍將在未來2~3年內研製出10萬瓦級艦載激光武器。

目前托馬斯·傑夫遜國家實驗室已經解決了自由電子激光器轉化為艦載武器系統面臨的許多技術問題，並且已研製成2千瓦級的自由電子激光器，正在按進度研製1萬瓦級的激光器，預計將在未來2～3年研製成10萬瓦級的激光器。10萬瓦級的自由電子激光器研製成功后，將轉移到海軍的巴爾金沙太平洋導彈試驗靶場進行測試。

美一研發小組正在使海軍告別火炮時代，進而使用以光粒子作為炮彈的艦載激光武器。雖然大多數人將光看作是比空氣更不實在的東西，但大功率的自由電子激光器（FEL）卻可以用來為艦船提供防護，擊毀敵方船隻或導彈。這個研發小組的成員包括：海軍研究辦公室、托馬斯傑斐遜國家加速器實驗室的能量分部、空軍研究實驗室和聯合防禦技術辦公室。