美国历年来研制的激光武器及项目

1/47特别关注美国历年来研制的激光武器及项目目前，高能激光武器正引起世界各国军队的强烈关注，很多国家正在大规模开发和生产高能激光器。激光武器（LaserWeapon）是一种利用沿一定方向发射的激光束攻击目标的定向能武器，具有快速、灵活、精确和抗电磁干扰等优异性能，在光电对抗、防空和战略防御中可发挥独特作用。它分为战术激光武器和战略激光武器两种。它将是一种常规威慑力量。由于激光武器的速度是光速，因此在使用时一般不需要提前量，但因激光易受天气的影响，所以时至今日激光武器也没有得到普及。激光武器是射线武器中的一种，属于射线武器的还有射束武器和使用相干与非相干光源的武器。激光武器的杀伤因素是由各种激光器产生的高能定向电磁辐射。而不同密度的激光辐射流（简单地说是不同类型的激光武器）的作战使用结果也不相同：或暂时迷盲敌方的光电设备或人的视觉器官，或对导弹、飞机、装甲战车等目标造成机械损伤（毁坏）。激光武器的主要缺点之一是其作用的直线性——任何类型的激光武器都只能对直视范围内的目标使用。如果目标位于“山那边”或地平线以下，用激光炮或类似的武器摧毁它是不可能的，而必须对激光束进行再反射。要获得大功率的激光束必须有相应的大功率发生装置，而在目前的科学和技术条件下，还不能获得紧凑型的大功率发生装置。因此现在的作战激光器暂时只被视为进行太空战争的武器（迷盲光学设备，包括部署在卫星上的光学设备，或借助于部署在作战轨道站或专门用于此目的的飞机上的作战激光器摧毁空中和地面目标）。图表1美军激光武器作战示意图资料来源：激光网中科战略在该领域的科学研究和试验设计工作方向是研制高能激光器，包括基于新型工作媒质和抽运源的激光器，以及目标探测、识别和跟踪系统，光学形成系统和激光束制导系统，自适应反射镜，冷却装置，用于修正输出辐射波锋的多功能光学镀膜。为了提高在2/47研武器的效能，正在研究使用不同材料的激光辐射的作用过程，大气层对其参数的影响和畸变补偿方法。为激光器研制具有较高单位功率的小型电源也是一个重要问题。美国在激光武器研发领域的工作最为积极，从事高能激光武器技术研究已有40多年的历史，具有最发达的科学研究设施，能进行激光武器研发方面的所有科学研究和试验设计工作，取得了丰富的研究成果。2008年10月，美国陆军与波音公司正式签署高能激光技术验证器项目合同，标志着美军已正式确认高能激光武器发展在21世纪所具有的作战潜能。据悉，2009年12月，美国军方正式发布了军用高能激光技术已取得长足进展的备忘录，称这种高能武器“飞行时间近乎为零、射击成本低廉并且具有连续发射次数几乎无限的能力，足以抵御作战飞机和导弹等造成的威胁。”外军专家指出，目前各军事强国从陆基到海基、空基、天基全方位研发与部署中，高能激光武器系统竞技已日趋形成群雄逐鹿新态势。截止目前，已初步研制出以陆，海、空基装备为平台的多种类型激光武器。近年来，这些新系统和新概念如雨后春笋般进展迅速，展现出良好的战场使用前景。这些新型的激光武器系统以机载激光、先进战术激光、“宙斯－悍马”激光弹药销毁系统、激光“复仇者”、激光区域防御系统，“空中哨兵”等为代表。在2012年，美国海军宣布其采用100千瓦激光武器的计划，经费为1.1亿美元，预期在2016年能实现舰上时候用，后续还会开发“定向能量”系统。以下简要介绍近几年美国研制开发的激光武器及项目。1）ABL机载激光武器美国空军第一架机载激光武器以波音747-400F为平台，隶属于美国空军爱德华兹空军基地，编号00-0001。由导弹防御局（MDA）、美国空军与波音公司、洛克希德·；马丁公司、诺斯罗普-格鲁曼公司合作研制。该飞机装载了功率强大的高能COlL化学激光器，用于摧毁处于助推段的弹道导弹。2002年，在ABL飞机上安装了飞行转塔、控制计算机、火力，光束控制轻质主镜、满足飞行重量要求的激光模块等硬件，完成了飞机的改装工作。到了2004年11月，ABL3/47系统的高能激光器进行了首次发射，并取得成功，被称为“第一光”。12月，ABL飞机在安装了火力，光束控制系统后完成了“第—飞”。随后的2005年，兆瓦级COlL激光器成功地完成了它在该年度的所有关键阶段测试，证明了它能在足够远的距离上保持足够的能量以摧毁处于助推段的弹道导弹能力。2006年，ABL项目完成了跟踪照明激光器和信标照明激光器的地面和空中低功率发射试验，激光光学试验。2007年，ABL飞机首次在飞行试验中向机载目标发射了跟踪激光，并收到了目标跟踪数据。在该年度内还完成了低功率阶段的全部试验，并开始在ABL飞机平台上进行激光器集成。2008年，ABL武器系统的所有主要部件，包括作战管理系统，激光部件以及光束/火控系统均安装完成，并进入活化试验阶段。2009年4月，波音公司和美国导弹防御局已经开始了ABL整个武器系统的飞行试验。4月21日，飞机完成了整个武器系统的功能检查飞行试验，并对飞机的适航性作了检验。至8月份，ABL飞机又先后成功进行了几次低功率激光束目标瞄准与跟踪试验。原定于2009年秋季进行的空中杀伤拦截试验推迟至2010年初。2010年1月10日，ABL飞机在加利福尼亚海军空战中心武器分部对安装有导弹替代远程目标装置（MARTI）的靶目标进行了捕获、跟踪，交战演示试验。此次试验几乎与中国陆基中段反导试验同时进行。试验表明，ABL系统已可以成功捕获、跟踪并击中高速目标。试验获取的数据为2月份进行的空中杀伤拦截试验做好准备。2月3日，ABL飞机首次成功击毁了一枚固体燃料火箭。2月11日，ABL飞机从爱德华兹空军基地起飞，在几秒钟内便捕获了一枚从海上机动平台发射的液体燃料短程弹道导弹，随后发射高能激光将其击毁，整个交战过程不到2分钟。在同一小时内，ABL飞机还跟踪并射击了另一枚从圣尼古拉斯岛发射的固体燃料火箭（与2月3日试验中的靶目标相同），但机载激光器在目标被摧毁前自行关闭{据报道是由于系统出现异常）。此次试验是ABL飞机首次成功击中弹道导弹目标，标志着该项目达到了一个新的里程碑。美国导弹防御局指出，激光反导武器的测试成功，表明美军有能力同时打击多个敌方发射的弹道导弹，而且，与陆基和海基反导武器相比，ABL系统的性价比更高。在今后一年内，导弹防御局计划在年底前继续进行一系列拦截试验，试图降低ABL系统的风险并拓展其作战能力。2）空中哨兵“空中哨兵”系统是诺斯罗普‘格鲁曼公司于2006年7月研发成功的，是在战术高能激光武器的早期型号基础上开发出来的，能够防御近程弹道导弹、近程，远程火箭弹、炮弹，追击炮，无人机以及巡航导弹等攻击，为军队、军事设施、居民区或工业区提供保护，防护区域面积可达8平方千米。与早期系统相比，“空中哨兵”系统可装载在三个标准的20×8英尺的集装箱中，体积仅为THEL系统的1／4，且易组装，因而机动性大大提高。此外，系统采用DF化学激光器，功率更高，光束直径也更大，污染小，整体性能相当出色。据称首套“空中哨兵”系统耗资1.5～2亿美元之间，批量生产后造价3000万美元，而单次发射成本仅为1000美元。3）天空卫士“天空卫士”（Skyguard）防御系统源于诺斯罗普格鲁曼公司的战术高能激光系统4/47(THEL)，该系统是诺斯罗普格鲁曼公司为美国太空和导弹防御司令部以及以色列国防部开发的。而战术高能激光系统的试验台是在上世纪90年代已经建成，位于美国新墨西哥州的白沙导弹试验场。Skyguard系统的覆盖半径为5千米，对肩射式导弹的防御半径可以扩大到20千米。根据诺斯罗普格鲁曼公司公布的信息显示，在2000年到2005年的靶场实验当中，战术高能激光系统成功地击落了46个目标。这是诺斯罗普格鲁曼公司在十年之前公布战术高能激光从探测到目标到击中目标的过程。2008年9月美诺-格公司宣布，受到一次性研发费用压力的影响，第一套“天空卫士”-1型战术高能激光武器系统的价格为1.5~2亿美元，而技术成熟后2型系统的价格可望能够降至每套2.5~3千万美元左右，而且随着技术开发的深入研究和新材料的面市，陆基车载式战术高能激光武器装备系统的价格还会进一步下调。在2009年3月的联合高功率固体激光项目中，斯罗普格鲁曼公司宣称其激光武器已经超过了100KW，达到了105.5KW，这是电子激光武器的新纪录。现在100KW普遍被认为是激光武器的标准。4）LADS系统激光区域防御系统是雷声公司正在研制的一款具备近距点防御能力的低成本激光武器系统。LADS系统是在现有的“密集阵”近防系统的基础上改造而来的，主要利用了原系统的火控雷达，而原有的20毫米转膛速射炮被固体激光器取代。该系统分为海军型和陆军型两种型号，计划在未来取代海军的“密集阵”和陆军的“百夫长”近防系统。LADS系统主要由舰载或车载基座、传感器，火控系统，光纤激光器和光束控制系统构成，主要用于机场，战区基地，港口，舰艇的防御，可对抗多种目标，包括火箭弹、炮弹、无人机，传感器，无装甲车辆、浮动水雷和小型船只等。由于LADS系统采用了电力驱动的固体激光器，因而体积相对较小，后勤保障也容易。5/475）高能液体激光区域防御系统（HELLADS）HELLADS是美国防高级研究计划局（DARPA）的一项长期技术开发项目，最终目标是演示一种质量功率比小于5kg/kW（要求质量小于750kg、体积不超过2m3）、输出功率达150kW的激光武器系统，而后集成到一个野外试验平台上，演示在典型交战距离上系统对炮弹火箭弹和导弹的杀伤效果。2002年，DARPA启动了HELLADS项目的第一阶段研究。2005年，HEL-LADS项目进入第三阶段，因为诸多技术问题影响，该阶段一直持续到2011年初，此期间的2008年，DARPA授予达信（Tex-tron）公司2100万美元合同，研究在该公司ThinZag陶瓷固体激光器基础上，研制HELLADS系统中激光武器演示系统（DLWS）的可行性。但最终试验结果表明，ThinZag激光器当时的性能无法满足DLWS的需要。2011年初，DAPAR宣布DLWS首个激光单元模块的设计和演示验证完成，激光器单元模型输出功率超过34kW，至此HELLADS项目第三阶段结束。2011年6月21日，DARPA授予通用原子公司航空系统分公司（GA-ASI）HEL-LADS项目第四阶段合同，总价值3980万美元，用于完成DLWS的研制。根据合同，GA-ASI将完成第二个激光单元模块的制造，并将与第一个激光单元模块一起装配到DLWS上，2012年底前系统功率达到150kW。研制工作结束后，将于2013年初交付白沙导弹靶场，完成激光器组件与光束控制电源热管理和作战管理子系统的集成。后续试验将演示HELLADS对抗火箭弹迫击炮弹以及地空导弹的地面试验。地面试验阶段结束后，DARPA希望能将HELLADS移交给空军，将其集成到飞机上进行机载演示验证。6）耐用电子激光器倡议（RE-LI）项目在美国国防部联合高功率固体激光器（JHPSSL）项目支持下，诺格公司2009年研制出105kW电驱动固体激光器，使固体激光器的功率水平首次达到了军用杀伤功率要求。但实际上，并不能立即投入战场使用，原因是该激光器体积巨大容易损毁，并且只有在超大型冷却装置和发电机的支持下才能正常工作。因此，2010年，美国国防部HEL-JTO、陆军空间与导弹防御司令部陆军战略司令部、空军研究实验室以及海军研究办公室联合出资开始实施耐用电子激光器倡议（RILI）项目，目标是生产出光束质量高、功率为25kW并可扩展至100kW电光效率超过30%（当时的固体激光器效率只有20%左右）的激光器，并最终集成在军用平台上。为此，RELI项目的各个承包商将发展不同的激光器技术。根据美国国防部HEL-JTO授予的价值550万美元的第一阶段合同，通用原子公司计划进一步提高其为HELLADS研制的150kW分布增益激光器的电光效率。2010年6月，美国陆军空间与导弹防御司令部授予洛马公司任务系统及探测器（MS2）集成防御技术分公司一份历时6年、价值1470万美元（最终价值达到5900万美元