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第3章 接近光速的定向能武器

  • 太空武器的秒殺
  • 馮化太主編
  • 2943字
  • 2021-05-31 09:43:39

定向能武器是利用激光束、粒子束、微波束、等離子束、聲波束的能量,產(chǎn)生高溫、電離、輻射、聲波等綜合效應(yīng),采取束的形式,而不是面的形式向一定方向發(fā)射,用以摧毀或損傷目標(biāo)的武器系統(tǒng)。定向能武器無論能量載體性質(zhì)有什么不同,作為武器系統(tǒng)都有其共同的特點。

首先束能傳播速度可接近光束,這種武器系統(tǒng),一旦發(fā)射即可命中,無需等待;其次能量集中而且高,如高能激光束的輸出功率可達到幾百至幾千千瓦,擊中目標(biāo)后使其損壞、燒毀或熔化。

另外,由于發(fā)射的是激光束或粒子束,它們被聚集得非常細(xì),來得又很突然,所以對方難以發(fā)現(xiàn)射束來自何處,來不及進行機動、回避或?qū)埂?

定向能武器主要分為兩類:一類是常規(guī)定向能武器,包括各類激光、高能粒子束,也就是中性氫原子束和電子束武器;另一類是核定向能武器,包括核泵浦X光激光器、尚處于概念研究階段的定向電磁脈沖彈、定向等離子體武器。

可作定向能武器的激光器主要有:化學(xué)激光器、準(zhǔn)分子激光器、X光激光器、自由電子激光器和γ射線激光器。定向能武器部署方式分天基和地基兩種。

天基部署是指把定向能武器設(shè)置于軌道高度為千千米級的衛(wèi)星或作戰(zhàn)平臺上。化學(xué)激光器、核泵浦X光激光器、γ射線激光器具有很高的能量重量比,因而可用于天基部署;中性粒子束主要用作目標(biāo)識別,它僅能在120千米以上的高空運行,故只能用于天基部署。

另一類如準(zhǔn)分子激光器和感應(yīng)直線加速器型自由電子激光器,能量重量比小,重量和體積很大,只能用于地基部署。

定向能武器,依其被發(fā)射能量的載體不同,可以分為激光武器、粒子束武器、微波武器等幾種:

激光武器可分為反衛(wèi)星、反天基激光武器及反戰(zhàn)略導(dǎo)彈等的戰(zhàn)略激光武器和用于毀傷光電傳感器、飛機及戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等的戰(zhàn)術(shù)激光武器。

戰(zhàn)略激光武器可攻擊數(shù)千千米之外的洲際導(dǎo)彈,可攻擊太空中的偵察衛(wèi)星和通信衛(wèi)星等。1975年11月,美國的兩顆監(jiān)視導(dǎo)彈發(fā)射井的偵察衛(wèi)星在飛抵西伯利亞上空時,被蘇聯(lián)的“反衛(wèi)星”陸基激光武器擊中,并變成“瞎子”。

因此,高能激光武器是奪取宇宙空間優(yōu)勢的理想武器之一,也是軍事大國不惜耗費巨資進行激烈爭奪的根本原因。

反戰(zhàn)略導(dǎo)彈激光武器的種類有化學(xué)激光器、準(zhǔn)分子激光器、自由電子激光器和調(diào)射線激光器。自由電子激光器具有輸出功率大、光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、可調(diào)范圍寬等優(yōu)點。但是,自由電子激光器體積龐大,只適宜安裝在地面上,作陸基激光武器使用。

作戰(zhàn)時,強激光束首先射到處于空間高軌道上的中斷反射鏡。中斷反射鏡將激光束反射到處于低軌道的作戰(zhàn)反射鏡,作戰(zhàn)反射鏡再使激光束瞄準(zhǔn)目標(biāo),實施攻擊。

通過這樣的兩次反射,設(shè)置在地面的自由電子激光武器,就可攻擊從世界上任何地方發(fā)射的戰(zhàn)略導(dǎo)彈。

由于它部署在宇宙空間,居高臨下,視野廣闊,更是如虎添翼。在實際戰(zhàn)斗中,可用它對對方的空中目標(biāo)實施閃電般的攻擊,以摧毀對方的偵察衛(wèi)星、預(yù)警衛(wèi)星、通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星,甚至能將對方的洲際導(dǎo)彈摧毀在助推的上升階段。

戰(zhàn)術(shù)激光武器主要由高能激光器,精密瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)和光速控制發(fā)射系統(tǒng)等組成。戰(zhàn)術(shù)激光武器的工作原理,以反導(dǎo)彈的防空激光武器系統(tǒng)為例,說明其工作原理。

首先,由遠(yuǎn)程預(yù)警雷達捕獲目標(biāo),并將目標(biāo)信息傳送給指揮控制系統(tǒng),指揮控制系統(tǒng)通過目標(biāo)分配與坐標(biāo)變換,引導(dǎo)精密瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)捕獲并鎖定目標(biāo),精密瞄準(zhǔn)跟蹤系統(tǒng)再引導(dǎo)光束發(fā)射系統(tǒng)使發(fā)射望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)目標(biāo)。

當(dāng)目標(biāo)處于適當(dāng)位置時,指揮控制系統(tǒng)發(fā)出攻擊命令,啟動激光器,由激光器發(fā)出的光束,經(jīng)控制發(fā)射系統(tǒng)射向目標(biāo),并對其進行破壞。

粒子束武器是用高能強流加速器將粒子源產(chǎn)生的電子、質(zhì)子和離子加速到接近光速,并用磁場把它聚集成密集的束流,直接或去掉電荷后射向目標(biāo),靠束流的動能或其他效應(yīng)使目標(biāo)失效。

除了粒子加速器外,粒子束武器還包括能源、目標(biāo)識別與跟蹤、粒子束瞄準(zhǔn)定位和指揮與控制等系統(tǒng)。其中粒子加速器是粒子束武器系統(tǒng)的核心,用于產(chǎn)生高能粒子束。

為了對付加固目標(biāo),要把被加速粒子的能量提高到100MeV,甚至要提高到200MeV,并要求能源在600秒內(nèi)連續(xù)提供100兆瓦的功率,最大流強10千安,脈沖寬高70納秒,平均每秒產(chǎn)生5個脈沖。

粒子束武器對目標(biāo)的破壞能力比激光武器更強。其主要特點是:穿透力強、能量集中,脈沖發(fā)射率高,能快速改變發(fā)射方向。根據(jù)其使用特點,粒子束武器分為兩大類:

一類是在大氣中使用的帶電粒子束武器,它可以實施直接擊穿目標(biāo)的“硬”殺傷,也可以實施使目標(biāo)局部失效的“軟”殺傷;另一類是在外層空間使用的中性粒子束武器,主要用于攔截助推段導(dǎo)彈,也可以攔截中段或再入段目標(biāo)。

粒子束武器的主要缺點:其一是帶電粒子在大氣層內(nèi)傳輸能量損失較大;其二是由于束流擴散,使得在空氣中使用的粒子束,只能打擊近距離目標(biāo);其三是地磁場影響而使束流彎曲。因此,這種武器距離實戰(zhàn)應(yīng)用還需相當(dāng)長時間。

微波武器是一種采用強微波發(fā)射機、高增益天線以及其他配套設(shè)備,使發(fā)射出來的強大的微波束會聚在窄波束內(nèi),以強大的能量殺傷、破壞目標(biāo)的定向能武器,其輻射的微波波束能量,要比雷達大幾個數(shù)量級。

微波武器可用于殺傷人員,就其殺傷機理而言,有“非熱效應(yīng)”與“熱效應(yīng)”兩種。“非熱效應(yīng)”是利用每平方厘米3~13毫瓦的弱波能量照射人體,以引起人員煩躁、頭痛、神經(jīng)紊亂、記憶力衰退等。這種效應(yīng)如果用到戰(zhàn)場上時,可使各種武器系統(tǒng)的操作人員產(chǎn)生上述心理變態(tài),導(dǎo)致武器系統(tǒng)的操作失靈。

而“熱效應(yīng)”則是利用強微波輻射照射人體,能量密度為每平方厘米20瓦,照射時間為1~2秒,通過瞬時產(chǎn)生的高溫高熱,造成人員的死亡。

微波束另一個特點是,它可以穿過縫隙、玻璃或纖維進入坦克裝甲車輛內(nèi)部,燒傷車輛內(nèi)的乘員。微波武器還可以使現(xiàn)代化武器系統(tǒng)中的電子設(shè)備及元器件失效或損壞。

例如,用每平方厘米0.01~1微瓦的弱微波能量,就可以干擾相應(yīng)頻段的雷達和通信設(shè)備的正常工作。

每平方厘米10~100瓦的強微波輻射形成的瞬變電磁場,可使金屬目標(biāo)表面產(chǎn)生的感應(yīng)電流與電荷,通過天線、導(dǎo)線和各種開口或縫隙,進入坦克裝甲車輛、導(dǎo)彈、飛機、衛(wèi)星等武器內(nèi)部,破壞各種敏感元件如傳感器、電子元器件等,使武器系統(tǒng)失去效能。

達到每平方厘米1000~10000瓦的超強微波能量,可在很短時間內(nèi)使目標(biāo)因受高熱而導(dǎo)致破壞,甚至能夠引爆武器中的炸藥等,使武器被毀壞。

微波武器與激光束、粒子束武器相比作用距離更遠(yuǎn),受天氣影響更小,從而使對方相應(yīng)對抗措施更加復(fù)雜化。美國已研制能在微波波段產(chǎn)生千兆瓦脈沖功率的實驗型微波發(fā)射管,并希望最終脈沖功率達到100千兆瓦。

微波武器目前存在的問題:一是對有核防護設(shè)施的目標(biāo)無效;二是使用中對友鄰部隊可能構(gòu)成威脅。為了發(fā)揮微波武器的作用,其功率必須很大,這樣就可能對在一定范圍內(nèi)的友鄰部隊的電子系統(tǒng)構(gòu)成巨大威脅;三是微波武器可能遭受反輻射導(dǎo)彈的攻擊。反輻射導(dǎo)彈是一種尋的無線電和雷達信號的導(dǎo)彈。不言而喻,由于微波武器能發(fā)射出功率很大的電磁波,反輻射導(dǎo)彈被看作是微波武器的天敵。

定向能武器技術(shù)雖然取得了重大進展,但仍存在大量的科學(xué)和工程上的困難問題有待解決:它的關(guān)鍵部件激光器和中性粒子束的一些性能還必須提高十倍到幾百倍,尚需較長時間的深入研究,才能對它的效能、生存能力和效費比做出比較確切的判斷。

拓展閱讀

據(jù)專家分析,陸海空三軍中,由于海軍對微波武器在重量、空間和功率方面提出的限制條件較少。因此,海軍型微波武器有可能在未來10~20年內(nèi)首先投入使用。

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