前進中的激光武器系統

近日，美國一個軍事愛好者網站曝光一名美國軍迷“偷拍”的美國海軍軍艦照片，在照片中我們可以清晰看見在“阿列·伯克”級導彈驅逐艦DDG-106“斯托克戴爾” （Stockdale）號的艦尾直升機平臺上安裝有一個激光發射裝置和輔助設備。據外網報道，這是美國首次上艦試驗防空型激光炮。根據圖片上的信息，這種激光炮是由美國雷神（Raytheon）公司研制的“激光武器系統”（LaWS，Laser Weapons System）。

激光武器的優劣

我們經常可以在反映未來戰爭的電影中看到威力強大的激光武器，而在目前的技術條件下，激光武器還沒有電影中的威力，也有一定的局限性，但它仍然擁有某些超過現有武器裝備的優點。

首先是使用成本低。雖然研發并制造激光武器需要巨額資金投入，但在武器的使用過程中的成本卻相當的低。例如，如果利用艦上的燃料發電產生的電力來產生激光，那么每發射一次激光所需要的電力折算成燃料消耗的話還不到1美元（此觀點引自“Navy Shipboard Lasers for Surface， Air， andMissile Defense: Background and Issues for Congress”，作者為海軍事務專家Ronald O’Rourke，2012年8月10日發表），換句話說激光武器每次射擊的成本只有約1美元。如果是化學激光器，發射一次所需要消耗的化學物質也僅需數百到數千美元。相比之下，美國海軍目前裝備的各種防空導彈成本每枚約十幾萬美元到數百萬美元不等，而能攔截彈道導彈的“標準”III導彈更是需要上千萬美元一枚。如果目標是一些低成本的小型目標，例如無人機，那么使用導彈去攻擊它們則很不劃算，此時就可以用激光武器去攔截，以提高攻擊的費效比。

其次是發射次數多。軍艦所攜帶的導彈數量有限，遠程導彈通常數量在百枚左右，近防導彈的數量在幾十枚左右，而“密集陣”等近防炮所帶的彈藥也僅能進行少量次數的射擊。這些導彈在較大規模的戰斗中是顯得有些局促的，而如果采用激光武器，只要軍艦上能提供足夠的電力（取決于燃料的數量）和足夠的冷卻能力以防武器過熱，激光武器就可以一次次的進行射擊，有觀察家甚至認為這時激光武器可以無限次射擊，直到軍艦需要補充燃料來發電為止。而且激光武器可以調節發射功率，在對付諸如無人機等小型目標時，可以用較小的功率射擊，此時對全艦電力的消耗更是微乎其微。

第三是速度快。激光在大氣中以光速傳播，這樣在它到達目標的時間可以忽略不計，這樣可以簡化火控系統的瞄準程序；同時如果目標正在向自己高速飛來，使用激光武器可以立即攔截，而不用像導彈一樣需要時間來到達目標，而即使導彈飛行時間很短，也是有可能對戰斗產生不利影響。另外，激光武器對付機動目標的能力也更強，如果目標在進行劇烈的高速機動，那么導彈和機炮則有很大的可能打不中目標，而激光武器則不存在這些問題，不論目標在進行什么機動，只要沒有超過激光發射器轉動的速度，激光束就可以一直穩定的擊中目標，直至將其擊毀。

第四是可以將打擊范圍精確到點，因此可以降低附帶傷害。激光的光束很集中，發散直徑通常只有幾厘米左右，這樣就允許它直接打擊某些目標的關鍵部位，而不會影響或很少影響到目標的其他部分或它周圍的物體，而如果沒有擊中目標，激光束也會一直飛向天際，而不會對其它物體產生殺傷。如果采用機炮或導彈射擊，要是炮彈和導彈錯過了目標，那么炮彈或導彈彈片就可能落到地面產生一些不必要的損失。除此之外，如果調節激光器的功率，就可以從硬殺傷變成只摧毀或干擾光電傳感器的軟殺傷，從而達到警告敵對飛機或使其失去某些功能的效果。

當然，激光武器也不是萬能的，激光的本質還是光，就需要遵循光的物理特性，因此光線在自然條件下所受到的限制，激光武器也同樣會遇到。

首先是直線攻擊武器的視距問題。激光與電磁波相同，只能按直線傳播，因此無法射擊地平線以下的目標，而且如果目標是大浪中的一條小船或低空飛行的目標，激光武器也無法穩定的擊中目標，因為浪花會干擾甚至隔斷光束，而導彈此時可以采用高拋彈道從目標上方發起攻擊，就可以回避天氣的影響。當然，由于前文提到的激光武器的快速性，即使攻擊視距內的低空目標，也可能會有足夠的時間來擊毀它。

其次是大氣對光束的吸收、散射等問題。這些問題表明，激光武器不是全天候的解決方案。激光大氣中傳播會受很多影響，特別是水汽、煙霧、鹽粒以及其他空氣污染物等，這些物質可以吸收和散射光線，可以大大降低激光武器的精度和威力，尤其是在海上。當然，在某些波長下，水蒸氣對該波長的光吸收較少，因此可以使用這些波長的激光來防止水蒸氣對光能量的過份吸收。另外，激光器在連續射擊后有可能加熱發射器周圍的空氣，從而對激光產生一個“散焦”的效果，這樣就分散了激光在遠距離上能量的集中程度，這種效果稱為“熱暈”。一般來說，解決大氣對光線的影響問題，可以先對目標發送一束定位/測量激光，就可以根據這束激光的情況來確定大氣的折射或散射程度，然后利用大氣吸收率較低的特定波長的激光來按定位/測量激光的目標坐標發射，就可以減輕大氣環境對激光武器的影響。而至于雨霧等惡劣天氣下，激光武器無法工作時，就需要傳統武器來進行補充。

第三是目標的情況。激光產生殺傷的原理是集中能量對材料的燒蝕，但如果目標處于高速旋轉狀態（例如某些旋轉穩定的武器），那么光斑就不是集中在目標的同一點上，因為前一瞬間激光燒熱的材料在下一瞬間就旋轉到了其他方向，而此時激光光斑需要“重新”燒蝕材料。另外，如果目標表面被涂敷了高反光材料（例如涂敷了激光器內部的反光器件的表面材料），這也會對光束的攻擊效果產生影響。

現實中的激光武器

實際上，在2011年美國海軍已經測試了諾斯羅普·格魯門公司研制的MLD輕型艦載激光炮，并成功擊毀一艘小艇。

在更早的2009年，雷神公司就試驗過艦載的固態激光武器，并在試驗中擊落四架無人機，而那次試驗的激光炮很可能就是這次曝光的艦載激光炮。雷神公司使用紅外攝像機拍攝了一些視頻資料，并在2010年的范堡羅國際航空展上公布出來。從這段簡短的黑白視頻畫面上可以看到，一架無人機首先在空中掠過，幾秒鐘之后，它突然變成一團火球，隨后墜入海中。在本次試驗中，4架無人機以480千米/小時的速度飛行，而位于3.2千米之外的美軍戰艦上的“密集陣”雷達系統開始工作，它將探測到的無人機距離和方位等信息傳輸給激光武器系統，激光器隨即發射功率32千瓦的激光束，數秒之內就將無人機燒毀。

據雷神公司的聲明，這種激光武器可以使用原來軍艦上的“密集陣”近防系統的雷達和觀瞄設備，只是用激光發射器取代了原來的20毫米機炮。如果條件合適的話，這種激光武器系統(LaWS)的能力超出了傳統的“密集陣”近防系統，而這種激光武器上艦的一個主要挑戰是海洋環境下濕潤、充滿鹽份的空氣對激光傳播的影響，這些條件很不利于激光的遠距離傳播。

除了海軍武器，美國空軍和陸軍也計劃發展自己的激光防御武器，其中美國陸軍與以色列聯合研制了“鸚鵡螺”激光防御系統（THEL），早在21世紀初就已進行過發射試驗，該系統的研制在2005年中止；而美國空軍則進行機載激光武器系統（ABL）的試驗，目前已由于經費問題也已經被取消了。