從1960年紅寶石激光器的誕生,，到如今琳瑯滿目的激光應(yīng)用,，激光，作為人類目前已知的最明亮的光源,，已經(jīng)走過了60余年波瀾壯闊的歷史,?？焖佟⒕珳?zhǔn),、隱蔽……激光憑借其諸多優(yōu)勢早在誕生之初就成為各國軍事專家競相研究的“新概念武器”,，甚至把它看作是有望改變未來戰(zhàn)爭“游戲規(guī)則”的法寶。

激光武器在科幻作品中早已成為?？?，然而在真實的軍事實戰(zhàn)場景中卻鮮有激光武器的身影。那么究竟是什么原因制約著激光武器打破科幻的外衣,，邁入真正的戰(zhàn)場呢,？

艦載激光武器實現(xiàn)防空導(dǎo)彈攔截想象圖

（圖片來源：Global Defence Technology）

不同于科幻世界的天馬行空,，一個真正有作戰(zhàn)能力的高能激光武器系統(tǒng)是極其復(fù)雜的,，它主要由激光光源、光束控制及作戰(zhàn)指揮三個部分構(gòu)成,。其中,，激光光源可以看作為激光武器系統(tǒng)的“彈藥倉”，用于產(chǎn)生殺傷目標(biāo)的激光能量,；光束控制是系統(tǒng)的“千里眼”,，它包含光束定向器和自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)兩大部分：光束定向器負(fù)責(zé)瞄準(zhǔn)目標(biāo)并控制激光發(fā)射方向，將能量準(zhǔn)確投射到目標(biāo)上,，而自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)馐嚸婊冞M(jìn)行矯正,，保證光束質(zhì)量達(dá)標(biāo)；作戰(zhàn)指揮部分則是整個系統(tǒng)的“大腦”,，它負(fù)責(zé)作戰(zhàn)任務(wù)規(guī)劃和指令,，以及引導(dǎo)信息接入，并控制激光武器系統(tǒng)完成各項作戰(zhàn)任務(wù),。

在實戰(zhàn)場景中,，激光武器系統(tǒng)的三大部分需要密切配合、環(huán)環(huán)相扣,，缺一不可,。因此，三大主體部分面臨的技術(shù)困難就猶如“木桶效應(yīng)”中的短板一般,，制約著激光武器系統(tǒng)邁入真實戰(zhàn)場的步伐,。

首先,，目前激光武器系統(tǒng)難以尋找到能量高、品質(zhì)好,、體型又小的“彈藥倉”,。在真實的軍事應(yīng)用,，諸如艦載激光末端攔截、機(jī)載激光反導(dǎo)等戰(zhàn)術(shù)等情境中,，人們都期望激光武器的平均輸出功率達(dá)到兆瓦級,。目前，科學(xué)家僅僅在化學(xué)激光領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了這一目標(biāo),，然而化學(xué)激光器體積規(guī)模龐大且戰(zhàn)場保障困難,，限制了其戰(zhàn)術(shù)使用。盡管固體激光,、光纖激光相繼實現(xiàn)了百千瓦級輸出,，但系統(tǒng)復(fù)雜、含能源熱管理后整體規(guī)模大,、光束質(zhì)量仍不理想,，離兆瓦級高光束質(zhì)量輸出還有差距。

其次,，激光武器系統(tǒng)對光束控制要求極高,。以百公里級激光反導(dǎo)為例，在最理想的條件下,，需要對100公里外25厘米直徑的光斑實現(xiàn)精確控制,，這就好比引著一根細(xì)線在千米外穿過一個針眼！而在實際交戰(zhàn)過程中,，還要克服平臺抖動和大氣效應(yīng)造成的光束抖動,、漂移、畸變等不利影響,，尤其在陸基,、海基和空基作戰(zhàn)領(lǐng)域,，大氣吸收,、散射、湍流和熱暈等效應(yīng)還會造成激光能量的衰減和光束質(zhì)量的下降,。

車載激光武器面臨復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境

與此同時,，在真實的戰(zhàn)場環(huán)境中，激光武器系統(tǒng)還必須面對復(fù)雜多變的戰(zhàn)場環(huán)境,，這就對其殺傷能力以及機(jī)動性能提出了一定要求,。比如，激光武器在攔截火箭彈,、巡航導(dǎo)彈等大型目標(biāo)時,，即使輻照到目標(biāo)的能量密度高達(dá)1000 W/cm²，也仍需要1~10秒量級的輻照時間,，這就大大限制了激光武器的實戰(zhàn)應(yīng)用,。此外,，為滿足戰(zhàn)場機(jī)動需求，激光武器還必須與作戰(zhàn)平臺相配合,。因此,，能夠進(jìn)入實戰(zhàn)的激光武器必須具備兼顧整個系統(tǒng)的功重比和功體比。

想要讓激光武器從科幻走入現(xiàn)實,，就必須關(guān)注其發(fā)展要點(diǎn)，抓住其核心的設(shè)計準(zhǔn)則,。結(jié)合激光武器面臨的困難,，依據(jù)基本的物理原理，研究認(rèn)為,，激光武器的主要設(shè)計準(zhǔn)則有以下五個方面,。

一是高亮度準(zhǔn)則。激光武器的亮度是一個同時兼顧輸出功率,、激光波長以及光束質(zhì)量的復(fù)合指標(biāo),。其中，激光功率以及光束質(zhì)量的提升分別是實現(xiàn)高亮度的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,，在一定范圍內(nèi)更短的波長則是實現(xiàn)高亮度的有利因素,。

二是發(fā)散角匹配準(zhǔn)則。具備實戰(zhàn)能力的激光武器系統(tǒng)一定是一個能夠兼顧復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境的復(fù)合體,，因此武器設(shè)計人員在掌握了系統(tǒng)出射發(fā)散角的基礎(chǔ)上,，必須要能夠同時關(guān)注由于外界環(huán)境和武器系統(tǒng)本身帶來的角度抖動或偏移，實現(xiàn)對激光發(fā)射到大氣傳輸各個環(huán)節(jié)發(fā)散角的匹配,。

三是桶中功率最高準(zhǔn)則,。“桶中功率”,，顧名思義是指以靶目標(biāo)為中心,，在一定直徑圓桶中的激光功率。這是一個可以同時評價激光武器功率,、光束質(zhì)量以及跟蹤,、瞄準(zhǔn)等能力的綜合指標(biāo)，可以直接牽引武器系統(tǒng)的整體設(shè)計優(yōu)化,，也可用于激光武器試驗鑒定評估,。

四是高效耦合準(zhǔn)則。激光毀傷的過程本質(zhì)上是光與物質(zhì)相互作用的過程,，簡單地說,，光與物質(zhì)耦合越強(qiáng)，激光對物質(zhì)的毀傷效果就越明顯,。而光與物質(zhì)的耦合能力強(qiáng)烈依賴于激光波長,，因此對于不同的攻擊目標(biāo)通常需要選擇材料耦合系數(shù)較高的激光波長,。

五是平臺適裝準(zhǔn)則,。實戰(zhàn)化激光武器系統(tǒng)必須與現(xiàn)役各類武器平臺相適應(yīng),，在壓縮系統(tǒng)功重比和功體比的同時，還需考慮一體化設(shè)計,、平臺環(huán)境適應(yīng)性,、可維護(hù)性等因素。與此同時,，作為一種“新概念武器”,，在設(shè)計過程中也要考慮到激光武器本身對搭載其平臺的干擾。

科學(xué)編輯 | 毛元昊

編輯 | 沈靈靈