(國防科技大學 合肥 230037)
激光武器以其命中精度高、毀傷效果好、轉移火力快、高效費比等眾多優勢,成為目前各國競相研究的熱點[1~3]。研究發現,較大的尺寸與重量限制了天基和空基激光武器的發展[4];受水汽、煙霧和沙塵影響,陸基激光武器無法打擊視距外的目標[5];因此,以美軍為首的發達國家開始將高能激光武器部署重點向海基激光武器轉變,以“艦載”作為發展道路,研究激光武器的實戰應用,并逐步向小型運輸機、戰斗機以及地面裝甲車等機動平臺上推廣[6]。2014年12月,以部署在美海軍“龐塞號”上的激光武器系統(Laws)開始執勤為標志,正式宣告海基激光武器進入實戰測試階段。本文以海基激光武器為重點,概述了海基激光武器的一般組成、作戰對象及作戰應用,并進一步重點分析了海基激光武器的對抗措施。
海基激光武器以艦艇等海面運載工具為激光武器載體,主要應對海上艦船可能會受到的各種武器的打擊,特別是反艦艇導彈的襲擊。海基激光武器主要由高能激光器、精密瞄準跟蹤系統和光束控制發射系統組成[7]。圖1給出了艦載激光武器的基本組成示意圖。
依據激光器能量大小,海基激光武器主要作戰對象分為三個層次[7]:1)功率達50 kW~100kW,以1 mile近距作戰為主,主要目標包括光電傳感器、小型艦船、無人機、火箭彈、炮彈、迫擊炮彈等;2)功率達100 kW級,具備10 mile級攔截水面及空中目標能力;3)功率達兆瓦級,具備反超音速反艦巡航導彈(ASCM)和彈道導彈的能力。
以遠程掠海反艦導彈為例[8~10],首先,遠程掠海反艦導彈進入艦船預警雷達范圍,預警雷達對導彈進行捕獲和跟蹤,將方位及速度信息傳給指控系統,指控系統將目標信息處理后引導高精度跟瞄系統捕獲、鎖定、跟蹤目標,然后引導光束定向器準確對準目標。當導彈飛到適當距離進行激光發射,發射的高能激光在導彈易損部分停留幾秒后,摧毀導彈,并通過傳感器判斷毀傷效果,然后定位打擊下一個目標。整個艦載激光武器的作戰流程如圖2所示。

圖1 海基激光武器一般組成結構

圖2 海基激光武器系統作戰原理示意圖
同時,海基激光武器可以和傳統的艦載火炮系統組成一個交叉的火力網,對低空飛行的目標進行打擊,據理論推算,這可使防空反導的總攔截率達到99%。
海基激光武器對抗措施主要包括有源對抗和無源對抗兩個方面。有源光電對抗的主要措施是利用激光、微波或粒子束等定向能武器攻擊敵方激光武器,致盲或干擾激光武器上的光電傳感器或破壞激光武器的能源系統、熱控制系統;無源對抗主要包括光電隱身遮蔽干擾及污染等。
1)強激光等定向能武器摧毀激光武器的光電、能源部件。通過采用強激光等定向能武器,運用極細的能量束向激光武器瞄準照射,通過高熱、電離、沖擊和輻射等綜合效應,使激光武器的傳感器、光電儀器、衛星星體遭受毀滅性破壞,以摧毀激光武器[11]。
2)強激光干擾激光武器的紅外光電探測器。紅外探測器是激光武器跟蹤瞄準目標的關鍵部件,同時也是它最易遭干擾的部件。紅外探測器對工作波段內的紅外線特別敏感,當它接收表面的紅外輻射強度達到一定程度時,探測單元便不能正常工作,如果外來紅外輻射再強,探測單元就會被燒毀。根據紅外探測器的這一弱點,可以使用相應波段的激光來干擾激光武器紅外探測器的正常工作,迫使它為了自保護而暫時關閉光學鏡頭,或導致它暫時致盲,從而達到干擾激光武器對目標探測、跟蹤和識別的目的[12]。
1)采用寬波段氣溶膠及人工氣象技術。激光武器在大氣中使用時,大氣對激光能量有嚴重的衰減作用,云、霧、雨、雪、空中煙塵對激光特性影響很大[13],因此,可采用無源干擾煙幕技術,通過發射煙幕彈(地面)、形成水幕(水面)來衰減激光能量,在可見光紅外、激光和雷達等多頻譜電磁波段實現良好的遮蔽性能,阻斷敵方的偵察。
2)對激光武器實施沾染損傷干擾。可以在空間布撒無源對抗物質使其沾染到激光武器的光學鏡頭上,其沾染損傷干擾的原理如下:光學系統表面直接暴露于空間環境中,如果被沾染物干擾,光學系統表面將受到污染,從而影響高精度光學系統的成像質量。沾染對光學系統表面的影響主要表現為造成光強的衰減。其物理機制是沾染物對光的吸收,使得系統的反射率和透過率下降,影響成像質量。
1)提升光電傳感器抗激光能力。光電傳感器容易受到高能激光的攻擊,為保證光電系統對目標的正常跟蹤,既可在光電探測系統中冗余設計探測器,又可采用新材料來加固易受攻擊的導引頭整流罩和光電傳感器。考慮人員安全可以采取佩戴激光護目鏡等措施。
2)采用寬頻譜光電綜合隱身示假技術(可見光隱身、紅外隱身和紫外隱身等)。例如,利用流行的多頻譜隱身偽裝技術,在目標表面增加光電/雷達隱身涂層,改變其光電、雷達輻射特性,降低激光武器系統對目標的偵察概率,達到隱身的目的。
3)物體表面采用對激光高反射率的材料。如當我方裝備被敵方激光擊中后,可以將激光能量幾乎全部反射或散射。
另外,導彈本體可通過彈體滾擺、主動段自旋、變軌機動飛行、速燃助推、改變尾焰光譜等措施來對抗激光武器。其中,彈體自旋是導彈在飛行過程中按照一定的角速度繞導彈中心軸旋轉,使激光照射點沿彈體環向移動,達到分散激光能量、提高抗激光能力的目的[14];速燃助推則可以使導彈在短時間內以高馬赫數飛行,從而使激光武器持續跟瞄輻照同一靶心、累積熱能損傷動靶變得更加困難。
海基激光武器作為激光武器實戰系統中的領先者,當前已是定向能武器中發展最迅速、并具有實戰價值的前衛武器,未來將在海面光電對抗、防空、戰略防御中發揮重要作用。隨著技術和研發逐漸成熟,其他各平臺激光武器也必將成為一種攻防兼備、高效費比、優勢明顯的定向能武器,同時,激光武器對抗與反對抗將成為世界研究和關注的重點。