■海上激光验证计划的想像图

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文/温杰

今年7月，美国雷锡恩公司在范堡罗国际航展上公开展示了最新研发的一套激光武器系统，同时还播放了一段今年5月份进行秘密试验的视频。这次试验成功地达到了预期目标，标志着激光武器朝着实战应用迈出了重要一步。长期以来，美国海军的武器规划人员一直梦寐以求地打造一种低成本、高效能的激光武器系统，旨在替代当前使用的防空导弹。随着固态激光技术的不断成熟，激光武器将在海上防御中扮演非常重要的角色。

美国海军寄予厚望

自从1960年世界上首台红宝石激光器诞生于美国贝尔实验室以来，美国军方在半个世纪里一直矢志发展各种激光技术，力求实现光速作战。迄今为止，军方已经成功地将激光用于瞄准目标和其它一些非致命性的目的，但是距离激光技术专家们的愿望还相差甚远。他们一直努力研制各种不同机理的激光器，希望获得具有破坏性的定向能武器，用于击落导弹、火箭弹、迫击炮弹等目标。

面对各种挑战，研制人员一直努力地解决所存在的各种问题，致力于让激光器的体积更小、威力更强，而且具有足够大的功率，可以在几秒钟内摧毁目标。目前，各种解决方案正在一步一步地变成现实，激光武器投入战场似乎指日可待。

在各军种中，美国海军对定向能武器的研制最积极，原因在于现役军舰可以提供充足空间，用于安装当前耗电巨大和需要冷却的激光器。美国海军希望将激光武器配备在多种类型的军舰中，凭借着更高的精度和理论上无限的“弹药”，增强军舰防御高速快艇和无人机等威胁的能力。这些研究与发展工作已经发展到了原型样机阶段，并在今年进行了试验。美国海军办公室公开表示，激光武器系统不仅促使军方减少采购价格不菲的导弹，还能够让军舰进入到以前因常规舰载火力防御能力有限而无法涉足的海域。

值得注意的是，雷锡恩公司于今年5月在海洋环境下秘密进行了一次“激光密集阵”发射试验，率先验证了激光武器系统的有效性。与此同时，美国海军研究办公室将于今年秋天在海上首次验证一种高能量激光武器系统的原型样机，诺斯罗普·格鲁曼公司（以下简称诺格公司）正在紧锣密鼓地进行试验前的准备工作。如果此次验证试验能够成功地摧毁一艘高速行驶的靶艇，那么，美国海军办公室有可能决定采购一种激光武器系统，从而使美国海军成为第一支配备高功率激光武器的军队。

雷锡恩公司先声夺人

在2009年的试验中，雷锡恩公司曾经利用“激光密集阵”系统在新墨西哥州的白沙导弹靶场摧毁了5 架靶机。当时，试验是在一种晴朗、干燥的沙漠环境下进行的，而海洋环境中的水汽会显著干扰定向能武器的作战效能，成为装备在军舰上必须面临的一个重要挑战。

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■舰载“激光密集阵”的想像图

为此，美国海军海上系统司令部选择在加利福尼亚州的圣·尼古拉斯岛上，利用陆基“激光密集阵”系统，测试这种激光武器系统在海洋环境中的有效性。5月24日，雷锡恩公司在海军水面作战中心达尔格伦分部的支持下，使用“激光密集阵”系统，先后成功地追踪了2架作为假想目标的靶机，并最终将其击毁，从而首次在海洋环境中击落了无人机。

视频片段显示，一架高速飞行的无人机在海面上飞过，突然间遭遇到一束强光，然后就是起火燃烧，最后变成了一个巨大的火球，坠向大海。这标志着激光武器首次在海面上击毁假想目标。

“激光密集阵”系统通过由MK15“密集阵”近防武器系统控制的KINETO跟踪装置上的光束控制器，完成了激光的发射。当时，大功率固态激光器发射出50千瓦的激光束，并击中了3千米外以480千米/小时速度飞行的无人机。

雷锡恩公司的激光武器系统采用了6个光纤激光器，以光纤作为增益介质，合成一束威力强大的高能激光。这套激光武器系统与“密集阵”近防武器系统结合，使用后者的雷达系统瞄准目标。

值得一提的是，这种新一代固态激光器可以由电力驱动产生激光束，而不是借助化学作用。也就是说，只要有电力，这种激光武器就可以提供几乎无限的“弹药”。而且，这种激光武器在击中目标之前，人的肉眼完全无法识别，这给防御带来的困难是可想而之的。

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■“激光密集阵”系统正在接受测试

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■雷锡恩公司在范堡罗航展上播放的“激光密集阵”击落无人机的视频画面

该项目负责人戴维·基尔上校表示，试验的成功证实了定向能和电子武器系统在海上环境中的作战效能，激光炮的进一步研发以及把越来越多的强大激光器融合到美国海军激光武器系统中，将提高打击范围和打击目标的能力。除了可用于打击无人机外，这套系统还可用于打击小型舰只、迫击炮弹和火箭弹。

雷锡恩公司在激光领域取得的技术进展，使激光武器向正式装备军舰迈出了重要一步。对此，《简氏防务周刊》评论认为，该激光器的诞生代表着制导技术的新纪元。目前，雷锡恩公司正在着手解决尚存的一系列技术问题，同时也表示，即使后续测试一切都顺利，激光武器真正运用到战场也要到2016年以后。

诺格公司厚积薄发

尽管雷锡恩公司率先验证了舰载激光武器的可行性，并借助于范堡罗航展赚足了人气，但是，美国海军更加关注诺格公司在固态激光器领域所取得的一些进展。目前，诺格公司的研制团队按照美国海军研究办公室的“海上激光器验证计划”，已经研制出一种固态激光武器系统，正在紧锣密鼓地准备验证试验。

这种系统利用电力驱动，发出的光束通过一组晶体工作物质，再通过集束结构技术产生高功率激光。其中，晶体工作物质以光学透明的钇铝晶体作为基质材料，掺以可以激活粒子的钕（属于稀土元素的一种），从而产生粒子数反转和受激发射。据介绍，这种固态激光器产生一束15千瓦的光束，由一套设计用于跟踪目标的光学设备指示到目标上，选择一个目标点，控制波束集中到目标点上，直至达到预期效果。

此前，诺格公司的研究团队承担了美国国防部联合高功率固态激光器（JHPSSL）计划，因此，这种舰载激光武器主要基于同样的技术。去年，固态激光器首次达到了105千瓦以上功率级，可以满足军事武器应用的最低要求。当时，针对海上激光验证计划的要求，工程师们利用集成结构技术，将七束15千瓦的激光以“积木式”合成为一束高能激光。当时，原型样机上还采用了第8条增益链，但是对于这项计划的验证来说并不需要。由此，研制人员得出结论，整个系统可以根据需要增加更多模块，以增加海上激光器原型样机的功率，达到应对各种威胁所需的功率级。可见，海上激光验证计划的总体设计适合于不断采用新的固体激光技术。

海上激光器的光束控制技术来自于国防部的“战术高能激光”计划。该计划由美国与以色列合作实施，原型样机在测试过程中先后共击落了46枚飞行中的火箭弹、炮弹和迫击炮弹。为了适应于舰载作战，工程师们加强了激光器的光学托架，可以在3级海况下正常工作，并且在5级海况条件下仍然完好无损。

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■研制人员正在安装“激光密集阵”系统

今年6月，研制人员已经完成了主要硬件的综合，正在准备系统的陆基试验，然后再将激光器安装到海上平台上。这次陆基试验将瞄准水上目标。在以前试验的视频中，激光器在数千米距离之外跟踪了一艘小型靶船，并一直将瞄准十字线锁定在船舷上缘。11月，原型样机将搭载在美国海军的一艘小型军舰上，到太平洋上进行验证。届时，它将向位于实弹射击试验海域内的小型靶船发射激光，这也是首次在真实环境中进行打击真实目标的试验。如果海上试验顺利，激光武器技术将在2010年内再次引发世界的广泛关注，不过主角换成了诺格公司。

诺格公司研制的固态激光器和雷锡恩公司发展的光纤激光器各有优缺点。固体激光器具有更大的功率和更好的光束品质，但是未来的光导纤维系统应该更加便宜。目前，两个项目在研制过程中进行了更多的协作，共享了一些系统、部件和资料，最终目标是让美国海军可以有两个不同的选择。

舰载应用面临挑战

舰载激光武器相对于舰载动能武器系统具有一些优点，如精度高，不会产生舰炮发射时引起的振动、烟雾和微粒等问题，以及可针对不同目标调整杀伤力。而且，将光纤激光器与舰炮系统相结合，将能以更低的成本将定向能武器引入到舰队中。然而，在整个激光系统中，能源和制冷部件无论是尺寸、重量还是功率等各方面都占有极大的比重。因此，激光武器系统在付诸实战之前也将面临诸多挑战。

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■激光链是JHPSSL系统的一个关键部件

面临的挑战之一是，激光器是声名狼藉的耗电大户，通常被戏称为“电力饥民”。目前，固态平板激光器进入了试验场进行测试，可以产生超过100千瓦的致命功率级，但是在将电能转换到波束能量的过程中，效率还不到20％。通常，运行一个激光器所需要的能量，大约是系统发出的激光能量的4~5倍。

面临的挑战之二是，激光器运行时要产生大量热量，大概相当于激光束热量的10倍，这是一个迫切需要解决的问题。为了保证激光武器达到低温要求，避免故障发生和过早地失效，必须在热控制技术和制冷技术等方面取得突破。实际上，激光系统可能非常紧凑，但其制冷系统要比承载激光器的平台大得多。

对于当前存在的各种挑战，美国海军认为，随着技术的不断发展，定向能系统的效率将可以提高30%~45％ 。大多数军舰可以产生兆瓦级电力，用于驱动各种雷达、电子战设备和作战指挥系统，并生产足够的水来冷却所有的系统。因此，今天的战舰具备足够的电力来支持一个100 千瓦的激光器。任何水面战舰只要足以容纳近防武器系统，就有可能携带光纤激光器。不同级别的军舰都可以容纳一种在此基础上研制的初级激光器系统。

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■诺格公司空间技术分部的工程师在监测一束固态激光

从总体尺寸来看，整个激光器系统所占空间只相当于两张办公桌的大小，可以安装进一个标准的货运集装箱内。除了光束控制器外，美国海军可以将其它部件都安装在军舰上的一个最合适的位置里。光束控制器需要引导高能激光精确对准一个目标，可能不得不暴露在外部环境中，而其它部件都可以安装在甲板下面。

在使用上，由于激光武器在设计上已经融入到美国海军的现役军舰的作战系统中，这样，一名操作员就可以控制其作战使用。操作员需要专门训练，类似于美国海军作战人员在接收“密集阵”系统或MK45轻型舰炮时所接受的培训。此外，士兵们将能够自行维护激光系统。

未来发展值得关注

从目前进展来看，激光武器系统基本上利用了现成技术，可以产生足够大功率的激光束穿透各种目标，不是致盲导弹的传感器或烧毁电子设备，而是穿过它的发动机和燃油箱等重要部位，在壳体和结构上烧出洞。激光能够以光束击落目标，有消耗不完的“弹药”和“每次发射只需几个便士”的低成本。美国海军更是宣称，激光武器的潜力超出其直接的、立刻的战术价值。例如，如果敌方知道其反舰导弹将会被激光武器摧毁，那么敌方就可能不再仓促地发射导弹。

然而，美国国防部对此存在不同意见。许多人认为这种技术似乎还需要15年的时间才能真正成熟，对于功率和经费的需求过高，基本物理原理意味着定向能武器还存在诸多问题，特别是当它在美国海军通常所处的非常潮湿和多云的海上环境中工作时。

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■诺格公司为JHPSSL计划第三阶段研制的激光武器系统验证机

对此，美国海军海上系统司令部负责定向能计划的丹尼斯·特雷斯勒也承认，激光武器是一种“在晴朗天气下更有效的武器”，而且激光武器系统仍然处于早期阶段，还没有成为美国海军的正式计划，还只是一项铺路计划。美国海军规划人员认为，军舰上除了现有的“密集阵”近防炮外，有可能装备一种激光武器，但只是作为补充，而不会替代“密集阵”。

美国海军负责水面战的弗兰克·潘多夫少将表示，美国海军不会采购任何一种不成熟的系统。海军正在密切关注此次验证试验，以评估定向能系统的性能是否能够满足各种作战需求。到目前为止，美国海军尚未做出在舰队中装备激光武器的任何决定，但是正在紧锣密鼓地研究和评估海上定向能武器系统的未来。谈到激光武器系统正式装备使用的时间，美国海军估计，新型激光武器系统可能在2016年就可以为军舰提供一种辅助作战能力。

或许，这种估计有些过于乐观。