激光武器

作者:崔玉亭 字数:5341 阅读:76 更新时间:2009/06/18

激光武器

1975年10月18日,美国北美防空司令部一片混乱。事情是从一个报警电话开始的。

  “哈罗,我是控制中心的监测员。我们在印度洋上空的647预警卫星的在外探测器,受到来自苏联西部的强红外闪光的干扰,不能正常工作。”

  这是怎么回事?

  最初,人们从自然原因分析,认为可能是流星群的强光干扰,或者,是苏联的天然气管道破裂失火,形成强光。

  “这不可能。”北美防空司令部的高级参谋反驳说,“我们的卫星是滤光镜,它对自然光不敏感。流星群每月都有,卫星从来不受干扰……”

  “据估计,这次神秘的闪光,比洲际导弹发射的光强要大1000倍。天然气管道失火绝不可能有如此强光发射……”另一个参谋说。

  “也许是前苏联研制出了新的激光武器。”一位军官说出了大家最担心的一句话。

  “天哪,但愿不是这样。”有人喊道。

  这场风波尚未平息,一个月后,即1975年11月17日、18日两天,美国空军的两颗数据中继卫星,由于受来自苏联的红外干扰,又停止了工作。据检查,是红外姿态控制仪失灵。

  很快,“苏联激光武器攻击并破坏了美国卫星”的消息,像一场台风,席卷了整个美国,在全世界也引起了强烈震动。

  美国官方想稳定一下国内的慌乱表绪。国防部长拉姆斯菲尔德召开记者招待会,宣布说:“我看到了报纸的报道,关于激光武器的使用,经调查,没有情报能够证实。”

  但纸包不住火。几句安慰的话丝毫没有平息舆论的压力。1980年5月22日,美国负责公共事务的助理国防部长兼五角大楼发言人托马斯·罗斯,在新闻发布会上说:

  “中央情报局和其他情报部门业已查明,苏联正在研制一种能够摧毁卫星的激光武器系统。”他接着又说:“但是,这项研究在美国也在进行着。前苏联在达到的功率方面也许稍稍领先。”

  我国古代传说中就有“用光杀人”的记载。《封神演义》中有“哼”“哈”二将,可从鼻中喷出光来,使敌人丧命。科学幻想中也早有“魔光”、“死光”之说。但只有到1960年出现激光后,这些幻想才变成了现实。

  激光具有单色性,基谱线宽度很窄。普通光源中氪灯的谱线宽度为千分之五埃 (一埃是一亿分之一厘米),算最窄的了,但氦氖激光器产生的激光谱线宽度只有千万分之一埃。就是说,激光的单色性比氪灯提高了几十万倍。

  激光能够向一个方向辐射,散开角度只有几分,甚至小到一秒。激光的高方向性使它在军事上很受重视。

  高度集束的激光,能量也非常集中。举例说,在日常生活中我们认为太阳是非常亮的,但一台巨脉冲红宝石激光器发出的激光却比太阳还亮200亿倍。当然,激光比太阳还亮,并不是因为它的总能量比太阳还大,而是由于它的能量非常集中。例如,红宝石激光器发出的激光射束,能穿透一张1/3厘米厚的钢板,但总能量却不足以煮熟一个鸡蛋。

  激光作为武器,有很多独特的优点。首先,它可以用光速飞行,每秒30万公里,任何武器都没有这样高的速度。它一旦瞄准,几乎不要什么时间就立刻击中目标,用不着考虑提前量。另外,它可以在极小的面积上、在极短的时间里集中超过核武器100万倍的能量,还能很灵活地改变方向,没有任何发射性污染。

  激光武器分为三类:一是致盲型。前面我们讲过的机载致盲武器,就属于这一类。二是近距离战术型,可用来击落导弹和飞机。1978年美国进行的用激光打陶式反坦克导弹的试验,就是用的这类武器。三是远距离战略型。这类的研制困难最大,但一旦成功,作用也最大,它可以反卫星、反洲际弹道导弹,成为最先进的防御武器。

  激光怎样击毁目标呢?科学家们认为有两个方面:一是穿孔,二是层裂。所谓穿孔,就是高功率密度的激光束使靶材表面急剧熔化,进而汽化蒸发,汽化物质向外喷射,反冲力形成冲击波,在靶材上穿一个孔。所谓层裂,就是靶材表面吸收激光能量后,原子被电离,形成等离体“云”。“云”向外膨胀喷射形成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材被拉断,形成“层裂”破坏。除此以外,等离子体“云”还能辐射紫外线或X光,破坏目标结构和电子元件。

  激光武器作用的面积很小,但破坏在目标的关键部位上,可造成目标的毁灭性破坏。这和惊天动地的核武器相比,完全是两种风格。

  粒子束武器

  所谓粒子束武器,是将电子、质子或离子等粒子,利用粒子加速器加速到光速的0.6~0.7倍,然后发射出去。当粒子在前进方向上遇到障碍物时,粒子所带有巨大的动能就传输到障碍物上,使其毁坏。它能够穿过云雾,又不怕反射,这使它比激光武器略胜一筹。人们估计,用它对付带有核弹的洲际导弹,是很有效的。

  但是,要制造粒子束武器,却是一项极其困难的任务。这里至少要“过五关”。

  第一是能源要强。根据计算,要把导弹弹体击穿,需要粒子束武器的能源产生能量3千万焦耳、脉冲宽度百万分之一秒的脉冲电流。这个功率是非常大的,它相当于15000个发电量为200万千瓦的发电站的总功率。目前,能够产生这样大功率的只有核爆炸。

  第二是加速器要好。目前的加速器要得到高能量,流强就要变弱;要得到高流强,能量就要减小。总之不能兼顾。粒子束武器要求加速器能量高,流强大,这就很难研制出来。

  第三是粒子束的瞄准跟踪。导弹在千里之外,张角极小,运动又快,粒子束是一细束,要打中目标,需要有精度极高的指挥控制系统。

  第四是传输问题。粒子束在空气中传输时能够形成一条高温电离空气“通道”,从而减弱带电粒子的能量损失。但在外层空间,由于地磁场的影响,将使粒子束剧烈偏转;由于自身电荷的排斥力,粒子束发散很厉害。有人提出用中性粒子束作武器,因为中性粒子不带电,所以不存在因电荷排斥产生的发散问题,也不会受到地磁场的影响。但中性粒子在加速器中无法加速,这里还需要做许多工作。

  第五是要搞清楚粒子束是怎样破坏目标的。要搞清破坏机理,分析影响破坏效果的因素,提出粒子束武器的技术指标。

  正因为技术上难度太大,美国才中断了“跷跷板计划”。

  到了1978年,形势发生了变化。来自苏联的越来越多的情报证明,苏联确实正在执行一个庞大的发展粒子束武器的计划。估计它已耗资30亿美元,有大约2000名第一流学者的350个实验室正在进行与此有关的研究。看来,美国显然落后了!

  面临如此尖锐的挑战,美国的态度由怀疑观望变为急起直追。1978年底,国防部成立定向能束技术局,将三军的研究力量集中起来,制订了五年计划。主管这个局的国防部次长帮办戴维斯博士充满信心地说:“粒子束技术是第二次世界大战以来武器的一项根本变革。它会导致一场轰动,也会使美国战略发生根本变化。”

  电磁炮

  自古以来,战场上总是炮火轰鸣,硝烟弥漫。作为火器的枪和炮,其发射动力都是火药,因而,在发射过程中,不可避免地要有火药的燃烧和爆炸。而电磁炮则不同,它依靠电磁力把弹丸发射出去。你只听到弹丸发射和飞行的啸鸣声,战场上很干净。战士们发射电磁炮,简直像坐在试验室里操作仪器……

  1937年的一天,美国普林斯顿大学教授诺思厄普在试验室中布置了一个实验。他用两根铜棒在桌上作成道轨的模样,然后将电源的正负两极和道轨连接起来。他把一切布置停当,就拿起一块铁块,向“道轨”上放去。

  怪事出现了:铁块刚接触道轨,立刻受到一种神秘的推力,沿着道轨飞跑起来,越“跑”越快,最后顺着道轨另一端飞射出去。靠窗放着的一个大玻璃瓶,被铁块砸得碎片四迸……

  几天以后,诺思厄普在实验室接见了军方代表。他们很感兴趣地了解了实验装置的情况。临了,军方代表说:“我们准备赞助这项研究。希望你能用这个原理制成一种新式武器。可是,叫什么名字呢?”

  诺思厄普思索了一下,说:“它是借电磁力工作的,就叫电磁炮吧!”

  电磁炮的原理并不复杂。中学生都学过,电流可以产生磁场,当“道轨”上放上铁块,实际上便形成了一个闭合回路。铁块在这个磁场中受到磁场力的作用,根据左手定则,这力的方向正是沿着道轨方向的。这里,要使铁块变成摧毁目标的武器,必须使它的速度足够快。而要获得高速度,必须有强大的电流。遗憾的是,在30年代没有能产生大电流的电波,尽管诺思厄普绞尽脑汁,法国、德国和日本等国也先后研制过电磁炮,但都没有成功。

  70年代以后,所谓“单极发电机”出现了,电磁炮的研究这才有了大突破。

  电磁炮需要有大电流直流脉冲电源,电流应该有数万到数10万安培,普通发电机是无法胜任的。“单极发电机”是澳大利亚国立大学发明的,它是利用浸泡在液氮中的超导体线圈借超导现象产生高强励磁磁砀,利用厚的铜圆盘作转子,在磁场中迅速旋转产生电流。输出电流利用液体金属钠作为触点,从圆盘的中心和圆周引出。

  这种发电机的输出电流可达数10万安培以上,利用高速的机械或电磁制动,使转子在1/10秒或更短的时间刹车,可以产生极强的直流脉冲电流。

  如果用电感耦合方式将这种大电流脉冲耦合到铜“导轨”上,将使滑块受到强大电磁力而迅速飞出。为使滑块在“导轨”末段再得到加速,外面又设计了一种超导线圈,以造成末端再加速磁场。整个过程用每秒运算500万次的大容量电子计算机控制协调。这就构成了一个完整的电磁炮。

  电磁炮的原理性试验已经成功。美国利弗莫尔研究所1975年在电磁炮的

  “道轨”上发射了重 1/3公斤的穿甲弹,速度每秒3公里,其动能超过最先进火炮的4倍。不久,速度提高到每秒5公里。据报道,用电磁炮发射的只有几克重的小弹丸因速度极大,竟一下子穿透了挺厚的钢板!

  电磁炮的优点很多。它只发射弹丸,省去了炮弹壳和火药,减少了成本和污染。它不需要坚固的炮管和复杂的发火机构,并且绝无“膛炸”的危险。通过改变电流可以非常方便地调节“炮弹”的速度,使准确性大大提高。更重要的是,电磁炮的弹丸可以达到宇宙速度。有人计算,其速度可以达到每秒20公里以上。也就是说,电磁炮发射的弹丸可飞出地球,打击卫星或其他宇宙目标。

  从经济上看,因为发电可利用廉价柴油,获每兆焦耳能量只需0.1美元,而使用火药产生同样能量却需10美元。

  电磁炮可以安装在坦克、飞机上,或像普通火炮一样放在地面上,也可以安装在卫星或空间渡船上。

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