激光武器发展现状分析

李明儒，贾广顺，张裕满

河南大学国际教育学院

激光武器发展现状分析

李明儒，贾广顺，张裕满

河南大学国际教育学院

激光武器作为一种精确度高、杀伤力强、成本低、无污染的定向能武器，在现代战场中发挥着越来越重要的作用。本文概述了激光武器的攻击方式、分类和工作原理，重点介绍了致盲型、近距离战术型、远距离战略型激光武器国内外的发展现状，分析了当前激光武器在发展过程中存在的技术障碍和亟待解决的关键问题，最后，对激光武器未来发展趋势进行了展望。

激光武器；最新研究进展；待解决的问题；未来发展趋势

引言

激光武器是一种定向能武器，借助其沿特定方向发射的激光束直接损毁目标或令其失效[1]，具有耗费低、高命中精度、反应速度快、拦截距离远、强的持续战斗力、能迅速转移火力、不受电磁干扰等优点。同时也存在一些缺点，例如，作战条件受限于各种特殊天气状况（雨、雪、雾等），且由于激光发射系统属精密光学系统，其在战场上的生存能力还有待考验。

在防空、光电对抗以及战略防御等多个领域，激光武器凭借其自身特有的优势发挥着越来越重要的作用。激光武器攻击目标的方式有：致盲、穿孔、龟裂（熔化）和层裂。致盲，利用特殊波段（如400-1400nm波段）的强激光束射击人眼或光学探测器，烧伤视网膜导致失明从而令敌军士兵丧失战斗力（原因是仅需激光的能量密度增加到151mJ/cm2，就能损伤人眼的视网膜，其受伤程度从发红到短暂性失明再到永久性失明，更严重的后果是烧坏视网膜，导致眼底大面积出血），干扰甚至破坏光电传感器造成其无法正确的判断目标（当遇到强激光辐射时，光电导型红外探测器被气化或者熔化，而热电型红外探测器则出现热分解以及破裂的现象）。穿孔，采用大功率的激光束致使靶材的表面快速熔化并汽化（烧蚀），汽化的物质向外喷射，在反冲力的作用下形成冲击波，从而在靶材上面打出一个孔；当光学玻璃的表面在短时间内吸收大量的激光能量后就有可能发生龟裂以及磨砂效应，致使光学玻璃表面变的不透明，逐渐增加激光能量后，光学玻璃的表面开始熔化，从而造成光学系统即刻失效。层裂，当靶材的表面吸收激光能量之后，电离的原子形成等离子体，之后向外膨胀、喷射形成应力波（激波）并向靶材深处传播，靶材在应力波的反射作用下被拉断，因而导致“层裂”破坏。此外，等离子体还可以辐射出X射线或紫外线，破坏电子元件以及目标结构。

激光武器依据作战目标以及攻击方式的不同可以分为：致盲型、近距离战术型和远距离战略型。致盲型激光武器大多数用来致盲光电传感器件或者敌军士兵的眼睛以及干扰敌军的红外制导导弹。近距离战术型激光武器凭借其发射的强激光束对敌军目标进行层裂或穿孔，利用激光的能量直接杀伤敌人、摧毁坦克和飞机等，一般来说攻击距离可以达到20km，其主要代表是激光炮以及激光枪。远距离战略型激光武器的作战目标是敌军的战略导弹、侦察卫星以及天基作战平台等，其主要代表是卫星作战网络平台以及反弹道导弹武器系统。反弹道导弹运用红外跟踪原理搜索敌军的进攻导弹，辨别弹头的真实性，随后拦截地球大气层外敌军的进攻导弹，并用激光武器将其击毁；例如，装备有光束控制系统、大功率激光器以及大型反射镜的卫星作战网络平台能够击毁地球表面上任意地方的任何目标以及太空飞行器。

本文将重点阐述各类激光武器国内外的发展现状、发展过程中遇到的瓶颈以及未来发展趋势。

1 激光武器的最新研究进展

1.1 致盲型激光武器

1.1.1 国外致盲型激光武器的研究进展

2015年9月，德国莱茵金属电子防务公司（RDE：Rheinmetall⁃DefenceElectronics）推出一款对付无人机的激光机枪，该激光枪安装在船体上，单一的回转枪架上配备有4个功率都为20千瓦的大功率激光器，凭借着光束空间叠加系统汇聚为一束激光束，其功率是80千瓦。该系统的优点在于：（1）多功能光束叠加系统能够汇聚任何数量的激光进行射击，从而可将激光束的“杀伤力”增强至任意倍数；（2）激光器的各个透镜都使用了特殊涂层进行防护，从而使该激光枪可以工作在各种天气状况下（如雾、雨、水汽较大的环境等）。该激光枪常用于击毁弹药和无人机以及致盲传感器等[2]。2017年2月，俄罗斯国防部和“天体物理”研究所联合研发了一款新型致盲激光武器，此套系统体积不大，因此能安装在装甲车以及坦克上，通过瞄准器具和照射目标的光线部件来致盲敌方的装甲车、坦克，以及十公里外的飞机和导弹[3]。

1.1.2 我国致盲型激光武器的研究进展

2012年12月，我国第三代99式ZTZ-99量产型主战坦克研发成功，该坦克配备了可瞬间致盲敌方观测手的激光武器。2015年9月，中科院物理所李志远教授所在的团队研发出一个仅有旅行箱大小的可移动式激光武器，此激光武器能够使安装在导弹甚至是卫星上的感应器失效，这就意味着之前装备在战舰上的、让热导飞弹无所遁形的巨型超快激光发生器，极有可能会缩小至手提袋那么大，配备在坦克、飞机甚至是士兵的身上。

1.2 近距离战术型激光武器

1.2.1 国外近距离战术型激光武器研究进展

2014年11月，美国海军通过在“庞塞”号军舰上配备舰载激光武器（LaWS）成功摧毁了海上的目标。与此同时，以色列研发的“铁束”（IronBeam）激光武器系统，使用高功率固体激光器作为其激光源，成功拦截最大距离为4.5英里（约合7.24千米）的火箭弹和迫击炮弹。2017年2月，在俄克拉荷马州锡尔堡军事基地举行演习期间，美国专家对一款“高能激光移动试验车”（HELMTT：High⁃EnergyLaserMobileTestTruck）进行了测试，这是一门安装在八轮重型装甲车上的功率为10kW的激光炮，它可以发现、追踪和摧毁地面以及空中的目标。近年来，俄罗斯不遗余力研制空基战术型激光武器，其作战的平台是“A-60”飞机，能用在空中基地的高能对抗以及摧毁敌军的空中作战力量。

1.2.2 我国近距离战术型激光武器研究进展

2014年11月，由中国科学院光电技术研究所和中国工程物理研究院等单位联合研发的“低空卫士”系统完成了系统调试以及演示试验，在真实的场景演示试验中，“低空卫士”顺利击落了多种小型航空器，比如：直升机、多旋翼以及固定翼等共30余架次，击落率是100%。此款安保装备主要针对飞行速度为50米/秒以下、飞行高度为500米以下的小型航空器目标群体，能够在车载部署或者地面部署，性能稳定、机体灵活机动，在未来能够广泛用在城市密集区的重大活动区域的低空安全防范。2017年2月，中国保利科技有限公司在第十三届阿布扎比国际防务展上展现出了一款低空激光防空系统——“寂静狩猎者”，与传统的防空武器相比，“寂静狩猎者”具有快速反应、附加损害小、命中精度高、具备多目标打击能力等优点。此外，“寂静狩猎者”还能在6秒的时间内完成对目标的切换和瞄准，并且其只消耗电能，一次发射功率成本不到一美元。

1.3 远距离战略型激光武器

1.3.1 国外远距离战略型激光武器研究进展

2014年5月，在夏威夷太平洋的导弹靶场上，美国海军和美国导弹防御局等相关部门首次成功实施了陆基宙斯盾反导系统非拦截性质的飞行试验（代号为AACTV-01）[4]。此外，美国还一直致力于天基反卫星武器系统的发展，现阶段比较成熟的有KEASAT动能反卫星天基系统和XSS系列反卫星天基系统[5]。2016年5月25日，俄罗斯的Nudol反卫星导弹再次试验成功，这是Nudol导弹的第四次试验和第二次成功试验。

1.3.2 我国远距离战略型激光武器研究进展

2007年1月，中国利用一枚弹道导弹摧毁了一颗高为500英里（约合805千米）的轨道上的老旧气象卫星。2012年12月，美国情报部门的有关人员表示，在经过中国上海的空中时，用来监视中国的侦察卫星——"长曲棍球"（Lacrosse）II遭受到中国反卫星武器长达27分钟的致盲，这次使美国侦察卫星致盲的是一种运用新的被称作"太空涂鸦"的准军事性、非暴力攻击方式。2014年12月，代号为“死光A”的重型激光武器由我国自主研发成功，此重型战略激光武器系统主要用于在战斗中摧毁敌军的军用卫星、用于军事目的的敌军“空间站”以及摧毁敌军的地面固定发射井、水下核潜艇和机动核导弹。

2 目前激光武器发展过程中仍需解决的问题

2.1 实现激光器的小体积和高功率

激光器作为激光武器的核心，其技术瓶颈在于既要求体积尽可能的小，还要求功率尽可能的大。固体激光器具有小巧、轻便、无污染、光束质量好、可连续发光等优点，可以方便地装备各种平台以应用于实战。但是，激光晶体严重的热效应阻碍了大功率固体激光器未来的发展，通过使用庞大的制冷系统解决晶体严重的热效应，同时也增加了激光器的体积。所以，为了有效地降低固体激光器的热效应以及提高输出功率就要使用优质的激光晶体。

2.2 制造高质量的光学部件

所有先进的光电武器系统以及高性能光机系统都是用高质量的光学部件作为其重要的物质基础，高质量的光学部件通过与先进的信号处理技术以及高精度的探测器相结合，能令高能激光武器系统对敌军目标进行高分辨率的成像，因而提升其作战的性能。

2.3 研制精密伺服跟踪和控制技术

一方面，大气湍流会造成激光束的相位畸变,并且随着距离的增加，大气的衰减以及远距离的传输最终将造成光斑发散越来越严重。因此，需用光学控制技术（如自适应光学技术等）以及大气衰减小的激光波长来进行补偿；另一方面，因为来袭的目标飞行速度很快，不容易被捕捉到，因此，激光束不单单要瞄得准,另外还要能够在目标物上锁定足够的时间。所以，通过发展高精度的伺服跟踪技术以及瞄准系统来捕捉、瞄准以及锁定敌军目标。

3 激光武器的未来发展趋势

激光武器的未来发展将在以下几个方面有所突破：（1）固体激光武器的集成度以及功率的提升；（2）新的大气衰减小的波段的激光武器；（3）精密伺服跟踪控制技术，包括三部分：①使用惯性姿态基准为运动平台载光机电系统视轴提供姿态基准；②设计全数字化伺服控制系统；③发展快速控制反射镜（FSM：FastSteeringMir⁃ror）。

4 结束语

近年来各类激光武器系统的研发以及试验都表明：激光武器具有自身的优异性能，一旦成熟并装备，将会严重威胁无人机、巡航导弹、弹道导弹、卫星等装备的生存，并会对未来战场上的作战模式造成深远影响。目前，要想发掘出激光武器的潜力，仍然需要解决很多科学技术难题，例如：提升其可靠性、降低高能激光尤其是战术应用激光的体积以及成本、解决大气以及传输对高能激光性能的影响等工程技术问题。随着未来的研发以及科学技术的逐步成熟，激光武器将成为一种具有明显优势、攻守兼备、高效费比的新型概念武器。

[1]任国光,黄裕年.机载激光武器的发展现状与未来[J].激光与红外,2005,35（5）:309-314.

[2]程勇,郭延龙,唐璜,等.战术激光武器的发展动向[J].激光与光电子学进展,2016（11）:33-43.

[3]吕明春,梁红卫.高能激光武器及其技术发展[J].激光杂志, 2008,29（1）:1-3.

[4]刘畅,杨云翔.美国陆基宙斯盾反导系统首飞试验成功[J].导弹与航天运载技术,2014（3）:48-48.

[5]王明建,范小虎,黄雷.国外天基武器系统及其关键技术[J].飞航导弹,2014（8）:51-53.

李明儒（1995-），男，汉族，河南信阳人，河南大学国际教育学院，2014级本科生，测控技术与仪器专业；

贾广顺（1995-），男，汉族，河南驻马店人，河南大学国际教育学院，2014级本科生，测控技术与仪器专业；

张裕满（1997-），女，汉族，河南洛阳人，河南大学国际教育学院，2014级本科生，测控技术与仪器专业。