舰载激光武器

　　舰载激光武器 　　研制国家：美国 　　名称型号：舰载激光武器 　　研制单位：美国海军研究办公室、 托马斯·杰斐逊国家加速器实验室能量分部、空军研究实验室和联合防御技术办公室。 　　造价：未知 　　现状：在研

　　为了将来能使用激光武器，美国海军已经计划在包括下一代航母（CVN 21）在内的几种新型战舰上安装大功率的发电设备。当激光武器研发成功，并改进和生产出来以后，就会在这些战舰上部署和使用。

　 　 美国海军舰载高能 激光武器研制可追溯到70年代初。1997年，美海军着手研制MIRACL中波红外高级化学激光武器，其中的主要部件包括氟化氘 (DF)中波红外化学 激光器功率（220万瓦）和“海石”光束定向仪（孔径1.8米）等。经3年时间组装起来的MIRACL 高能激光武器于 1987～1989年间，在白沙激光武器试验场进行了一系列打靶试验，其中包括摧毁一枚飞行中的2.2马赫的“旺达尔人”导弹的试验。 　　按计划，美海军准备将该系统装在“ 宙斯盾” 巡洋舰MK45炮位上，进一步进行海上试验。可是， 美海军却于90年代中期宣布放弃进一步执行MIRACL计划，而重新启动一项高能 自由电子激光武器计划。这样，20年来被美海军炒得沸沸扬扬的 MIRACL就此划上一个句号。 　　美海军放弃MIRACL计划的原因与国际大气候有关。冷战结束后，美海军作战重点从远洋转移到 沿海区域，作战环境发生了巨大变化。为适应这种变化，美海军要求调整高能激光器计划。研究表明，在沿海环境中，热晕是 大气吸收激光能量的主要因素，而且热 晕与风速风向有关。在沿海环境下，军舰航行速度较低，因此总的侧向风力是由当地气候条件决定的。这种侧风往往很小，以致于热晕效应远比在远洋环境下产生的 热晕效应更为严重。美海军认为，MIRACL高能激光器的3.8微米波长激光在沿海环境下热晕效应较严重，应该找到一种热晕效应较小的波长代替它。这就是 美海军放弃MIRACL激光器的主要原因。 　　美海军放弃MIRACL计划后，立刻提出进一步研制舰载高能激光武器的新计划。这项新计划的重 要一步是重新选定适合于在沿海环境下使用的最佳波长。经过研究，美海军得出结论：在1～13微米红外波长范围内，只有1～2.5微米波长激光的大气传输性 能优于MIRACL的3.8微米波长激光的大气传输性能。 　　为了进一步从1～2.5微米波长范围内选出适于沿海作战的最佳波长，美海军又对1.042微 米、1.064微米(YAG激光器)、1.315微米( 化学氧碘激光器)、1.6微米、2.2微米和3.8微米几种波长激光，在沿海条件下的大气吸收特 性、 消光特性和总的 大气传输特性进行了计算比较，得出如下重要结果：

(1)关于吸收特性

　　1.05微米(包括1.042微米和1.064微米)的相对大气吸收率比1.6微米的低一个 数量级，而1.6微米的相对大气吸收率又比2.2微米和3.8微米的低一个数量级。

(2)关于消光特性

　　1.6微米、2.2微米和3.8微米的相对消光率均比短波长的低。

(3)关于大气传输特性

　　1.6微米和1.04微米波长的相对海上传输系数远远优于1.315微米和3.8微米的传输系数。 　　综合上面三个因素考虑，认为1.6微米和1.05微米比较适合于在沿海环境下使用。但是，由于1.6微米处于人眼安全波长范围内并具有在不同大气条件下性能稳定等特点，因此最终倾向于选择1.6微米波长为适于沿海环境下的最佳波长。 　　就这样，因在近海迎头作战模式中现有的各种 激光束可能会产生热晕效应，影响杀伤效果，1996年美国海军决定转向研制 自由电子激光器， 平均功率已达500瓦。

　 　虽然 激光技术很复杂，其工作过程如下：在 自由电子激光（FEL）系统中，一个 粒子加速器将自由电子（那些不被原子缚束的，自由移动的电子）加速到高能 级，接着 电子束被送进一个磁场，在磁场的作用下电子上下跃迁，释放出光子。激光器发出的光不象 电灯泡发出的光那样可散射，而是保持一条直线。

　 　1998年， 杰斐逊实验室的研究者们展示了一种1千瓦的FEL，它能够产生2100瓦的 红外激光。它运行了两年半，打破了所有"可调"高功率激光器的记 录。今年6月，研究人员用他们最新的激光器产生了激光。研究人员希望到今年夏末，它能够产生功率10倍于早期FEL的激光，即10千瓦的红外激光或1千瓦 的紫外激光。研究人员称，FEL可以产生无数极短的脉冲，其持续时间不到十亿分之一秒。这种脉冲可作用于分子界，因而可用于激励材料的研究和化学合成。 　　FEL在很多方面具有价值。作为一种研究工具，它可以帮助化学家们研究物质。这已经被30多家 海军、航空航天局（NASA）、大学和工业研究机构在各种领域使用，包括寻找新的廉价的生产 碳纳米管的方法，研究 硅材料中的氢缺陷机制，以及发现蛋白质传 输能量的方法。另一方面，FEL技术经过进一步发展，可以为海军提供一件强大的武器。用于进攻，激光可以在敌方舰船和飞机上切开口子。用于防卫，它可以有 很多用途。例如，海军和空军设想在敌人的 远程导弹从发射井或发射架上升空时，利用激光武器将其摧毁。但在一个更小的层面上，激光武器可以用来保护海军舰 船，防止那些由 恐怖分子或 流氓国家的间谍驾驶的装着炸药的小船的袭击。激光武器最大的一个好处是它不是只发射一发炮弹，因而可能错过目标，相反，它可以在 一段时间内连续开火，保证激光束瞄准目标并将其加热摧毁。 　　2002年时，经过数年的努力，美国海军在自由电子激光器(FEL)的武器化方面取得重大进 展。据专门负责海军高能激光武器和 高功率微波武器研究、发展、集成和 采办的海军 定向能武器项目主任称，如果得到充足的资金，海军将在未来2~3年内研制出 10万瓦级舰载激光武器。 　　目前托马斯·杰夫逊 国家实验室已经解决了自由电子激光器转化为舰载武器系统面临的许多技术问 题，并且已研制成2千瓦级的自由电子激光器，正在按进度研制1万瓦级的激光器，预计将在未来2～3年研制成10万瓦级的激光器。10万瓦级的自由电子激光 器研制成功后，将转移到海军的巴尔金沙太平洋 导弹试验靶场进行测试。

　 　美一研发小组正在使海军告别火炮时代，进而使用以 光粒子作为炮弹的舰载激光武器。虽然大多数人将光看作是比空气更不实在的东西，但大功率的 自由电子激光 器（FEL）却可以用来为舰船提供防护，击毁敌方船只或导弹。这个研发小组的成员包括：海军研究办公室、 托马斯杰斐逊国家加速器实验室的能量分部、空军研 究实验室和联合防御技术办公室。