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一:

美国曾是激光武器技术实力最强的国家,爱因斯坦1917年就提出特定波长的光接触到一种物质的原子或分子的时候能辐射出特定波长的光,也就产生激光的理论,直到1953年,50年代美国哥伦比亚大学查理斯·汤斯教授通过受激辐射进行微波放大才验证了这个理论,贝尔电话实验室1957年提出了放大可见光受激辐射的必要条件,为发展激光器奠定了基础,1960年,美国休斯公司研究实验室利用螺旋形闪光管所发出的光照射一根特制的人工合成的红宝石棒,发出波长为0.694微米的激光,再通过光学谐振腔的加强发射出亮度很强的短脉冲红色激光束,研制成功世界上的第一台激光器。

这种激光器激发出来的光子束光子光学特性高度一致,频率在8~10纳米范围内,单色性和方向性更好,亮度更高,利用透镜可以将大量光子像一串连续的子弹一样在一个极小的空问范围内射出,大幅提高这一范围内的能量密度,照射到目标上时产生的高温使照射点结构软化、熔化甚至汽化,,从而破坏目标.,而且光速可达30万干米/秒,打击飞行中的导弹和炮弹时几乎不需要考虑提前量,几乎可以实现“指哪打哪”,美国军方对此相当重视,提出了要把激光发展为武器,于1962年制订了“黑眼项目”的研究计划,但是激光能量最多只能达到千瓦级,随着射程的增加,的激光光斑尺寸会增大,导致照射到目标上的能量密度降低,激光能量太低并不能作为武器使用。

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直到1967年才研制出10万瓦级的二氧化碳气体激光器,才在打靶试验成功摧毁了空中目标,美国空军1973年把这种激光器安装在一架KC-135A空中加油机上,在1981年成功地击落了一枚“响尾蛇”空空导弹,但二氧化碳激光波长达10.6微米,50万瓦功率有效作用距离还不到5公里,试验在1984年停止,不过美空军在1977年已经研制成功波长1.315微米红外光束的氧碘化学激光器,1980年又研制出了百万瓦级的氟化年化学激光器,并在1985年,利用这种激光器在白沙导弹靶场建成了“高能激光系统实验设施”,作为“星球大战”计划的试验站。

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80年代初,美国把激光武器作为“星球大战”计划的主要项目,但发展始终面临许多难以解决的技术问题,1987年完成的“阿尔法”氟化氢化学激光器功率达百万瓦,但想拦截3000公里之外的弹道导弹至少要2500万瓦,摧毁一枚导弹需要连续照射7秒,每秒钟需要消耗370~750公斤燃料,因此拦截一枚导弹需要消耗2600~5300公斤燃料,部署一套天基激光武器要耗费560~680亿美元,研究工作只能停留在方案探索和基本技术上,但依然继续发展,2002财年美国国防部还申请了1.7亿美元的经费,但国会只同意提供5000万美元,于是只好撤消了专门负责发展天基激光武器的计划办公室,取消了在2012年进行天基激光综合飞行试验的计划。

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二:

1991年的海湾战争中“爱国者”系统防御“飞毛腿”弹道导弹效果并不理想,最理想的拦截是助推段飞行中的弹道导弹,助推飞行中的弹道导弹有明亮的尾焰易于发现,弹头与助推火箭还没有分离,助推火箭比弹头更容易被摧毁,拦截相当同时拦做了多个弹头,但弹道导弹的助推飞行时间只有60~300秒,只有激光能做到拦截,美空军计划在“波音”-747-400型宽体飞机上安装一套两兆瓦氧碘化学高能激光器,在1.2万米高空拦截正在400千米外助推飞行的弹道导弹,2001年,美国弹道导弹防御局从空军接手了计划管理权,由波音作为主承包商负责作战管理系统和机载激光武器系统的集成。

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要求在2002年研制出第一架样机,样机是在"波音”747-400F飞机头部、尾部和机身两侧安装6个红外探测器用于搜索弹道导弹发动机的明亮尾焰,在飞机头部的激光炮塔安装氧碘化学激光器、测距激光器、跟踪照射激光器、信标照射激光器和自适应光学系统,飞机在云层之上巡逻飞行,当弹道导弹飞出云层2秒钟后,红外探测器就可以探测尾焰,激光炮塔内的望远镜就转向目标方向,测距激光器提供详细的目标距离、发射点和落点信息,跟踪照射激光器将确定瞄准点,信标照射激光器测量与目标之间的大气扰动,调整反射镜形状,氧碘化学激光器发射高能激光束聚焦在导弹助推火箭上直到助推火箭爆炸为止。

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如果试验成功就转入工程研制,2005年开始生产3架飞机,2006年具备初始作战能力,2007年,装备7架飞机,具备全面作战能力,但是这项计划也面临许多技术挑战,TRW公司研制氧碘激光器由六个激光器模块并联(要求14个),每个模块重3000千克,,全重达到81吨,刚开始出光时间只有几分之一秒,后来提高到10秒钟,除了总重量大大超过了设计要求,氧碘化学高能激光器、目标跟踪、大气补偿、透射光学部件、光学度膜和抖动控制技术仅仅达到接近于成熟,导致计划经费严重超支,最初估计演示验证费用为16亿美元,实际花了56.4亿美元,试验就一推再推,国会对其进展大失所望,大幅削减了后续研发费用,最终决定取消发展计划。

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三:

30多年中,美国投入了大量资金,研究的高能激光武器种类也不少,但高能激光武器体积庞大、难以满足作战要求,于是从80年代重点追求天基激光武器转向近程战术激光武器,90年代美国和以色列联合发展车载战术防空反导激光武器,可击落火箭弹和炮弹,但因为氧碘化学激光器体积重量都很大,每次开火都需要冗长的准备时间,直到21世纪初仍处于实验室状态,21世纪后相继提出固体激光器和高能液体激光器,体积和重量大为减小,功率超过105千瓦,2017年洛-马公司又研制出光纤激光器,逼近了100千瓦的武器级标准,但要想发挥威力,还必须有充足的电能,只有搭载在大中型平台上才能以较大功率直接杀伤目标。

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美海军早在70年代初期,就发展用于防御反舰导弹的激光武器,1973年研制的连续波氟化氖化学激光器主波长3.8微米,功率达400千瓦,1980年达2.2兆瓦,在试验中先后摧毁1000米外“大力神"洲际弹道导弹助推器和以2.2马赫的“汪达尔人”超声速靶弹,但迎头拦截存在较严重的热晕问题,美海军又将研究重点转向自由电子激光器,但功率仅10千瓦,2009年才完成100千瓦级自由电子激光器的初步设计,计划2020年前部署在朱姆沃尔特级驱逐舰、福特级航母上,但自由电子激光器体积巨大,反射镜制作困难,美海军再度转向光纤激光武器系统。

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2010年,美国推出一款仅10 千瓦光纤固体激光器,第,可直接集成在MK38 型机炮侧面,用于打击小型快艇,但该系统长期处于试验状态,未实际列装,而海上系统司令部研制的LaWS光纤激光武器系统由六台工业用半导体激光泵浦形成的阵列可产生六束激光组合输出30千瓦能量,2012年搭载于 “杜威” 号驱逐舰上,测试时连续击落3架0.5 海里距离上的无人机,2014年又装到了“庞塞”号船坞登陆舰上,成功瘫痪无人机、引爆火箭弹、点燃快艇发动机,但要持续照射超过1秒,需要128千瓦的电力系统和一套巨大且复杂的冷却系统,如果激光束功率达到100千瓦,电力系统功率则要400千瓦。

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伯克级驱逐舰只配备 3 台 2.5 兆瓦燃气发电机,仅能勉强满足日常执勤用电,战时还要优先保障 AN/SPY-1 相控阵雷达运行,供电设计冗余已基本耗尽,只能安装100 千瓦左右,电力需求不超过400 千瓦、冷却能力不超过400 冷却吨的激光武器,只能对抗无人机、反舰导弹光电设备、快艇及敌方各类光学侦察设备,开火时会直接挤占全舰电力负荷,影响雷达、作战指挥、电子战设备运行,2019年又选择舰体空间更大的 “波特兰” 号船坞运输舰作为平台,加装 LaWS 迭代型号,功率达150千瓦,即使达到150千瓦,杀伤距离15千米的目标仍需持续锁定照射4秒以上,雨 / 雾 / 盐雾下骤降至 3–5千米。

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可是随着“反介入/区域拒止”力量的发展,美国航母面临的反舰导弹也从亚声速巡航导弹升级换代成高超声速导弹,对3马赫的超声速反舰导弹,150千瓦的激光武器根本无法在导弹命中舰艇前完成毁伤拦截,弹道反舰导弹最大飞行速度更达8-10马赫马赫,几乎不可能进行拦截,至少达到300 至 600 千瓦才在理论上具备反舰导弹拦截能力,美军计划2025年装备300至 500 千瓦高性能激光武器,有效射程达10-20千米,但耗电达2.5兆瓦,冷却需求达900 冷却吨,伯克级驱逐舰无法安装,只有“福特”号的电力才能支撑500千瓦的大功率激光炮,但要以实现360°全方位保护至少4座。

美国海军高层今年初宣称为每艘军舰都配备激光武器,事实上只有1 艘伯克级驱逐正式安装了一套60千瓦激光武器, 6艘伯克级安装了一套30千瓦激光武器,布什号航母在飞行甲板上部署的20千瓦的托盘化高能激光器还是从陆军借来的,只能用于拦截伊朗小型快艇、火箭弹、迫击炮弹、无人机,对抗鹰击系列导弹还是遥遥无期,说不定又无疾而终。