1.2 漫長的“婚約”——從ALL到ABL

就高能激光反導系統(tǒng)的部署而言，從天基到空基平臺，毋庸置疑，后者的“技術門檻”相對較低。再考慮到在作戰(zhàn)功能上，兩者間那微妙的關系，就可以解釋為什么基于波音747客機平臺的ABL項目啟動于2002年，但相關的技術預研卻早已開始，甚至早于里根拋出他那著名的“星球大戰(zhàn)”計劃。美國是高能激光武器領域的領跑者。1960年世界上誕生了第一臺激光器，隨后一系列研究指出可以通過對氣體的快速加熱或冷卻產生激光。1966年開始了第一個高能氣體動力激光器的研制工作，工質使用二氧化碳、氮氣和水。1970年，連續(xù)輸出功率達到了60千瓦，1973年，脈沖輸出功率達到了400千瓦，盡管離實戰(zhàn)需求還很遠，但是輸出功率的提高意味著高能激光器從工程上說是可行的。氣體動力激光器后來被稱為化學激光器，1973年美國空軍使用二氧化碳化學激光器擊落了靶機，這一進展給予了軍方很大信心。正是基于上述的一系列技術鋪墊，在1974年3月，美國空軍武器實驗室聯(lián)合勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室，利用一架租借自美國國家能源局的NKC-135A（建造于1965年的波音707平臺），開始實施所謂的機載激光實驗室項目（ALL）。

美國空軍希望ALL能驗證跟蹤和摧毀空中目標的能力，其載荷系統(tǒng)主要由波長10.6微米的二氧化碳高能激光器分系統(tǒng)、光束控制分系統(tǒng)、總體控制分系統(tǒng)、光學平臺與能源輔助分系統(tǒng)組成。其中，高能激光器分系統(tǒng)發(fā)射激光光束；光束控制分系統(tǒng)對目標進行捕獲、跟蹤、瞄準并把高能激光束發(fā)射到目標上；總體控制分系統(tǒng)為光束控制分系統(tǒng)提供目標引導信息、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、發(fā)射指令與控制和破壞效果評估；光學平臺與能源輔助分系統(tǒng)提供一個保證光學系統(tǒng)穩(wěn)定工作實現(xiàn)精確跟蹤瞄準的光學平臺，并為全系統(tǒng)提供能源和運行的輔助設備。其系統(tǒng)作戰(zhàn)原理為：由遠程預警雷達捕獲來襲的導彈目標，并將目標信息數(shù)據(jù)傳送給總體控制分系統(tǒng)，總體控制分系統(tǒng)通過目標分配與坐標變換，引導光束控制分系統(tǒng)捕獲并鎖定目標，使發(fā)射望遠鏡對準目標。當目標處于適當位置時，總體控制分系統(tǒng)發(fā)出攻擊命令，高能激光器系統(tǒng)發(fā)出光束，經光束控制分系統(tǒng)射向來襲導彈，對其進行破壞。到1979年，ALL項目的激光器輸出功率已經達到了456千瓦并維持8秒，經過處理后從武器系統(tǒng)輸出時的剩余功率也達到380千瓦，可在1千米外的目標上實現(xiàn)100瓦/每平方厘米的能量密度。從1974年到1985年ALL項目進行了11年之久，在各次試驗中，共擊落5枚AIM-9B響尾蛇空空導彈和1架BQM-34A火峰靶機。

通過ALL項目的實施，美國軍方和科學界攻克了激光武器實用化過程中要面臨的一系列主要問題，如高能激光器、高精度跟蹤系統(tǒng)和遠射程射擊等，雖然還有諸如不能穿透大氣湍流和大氣的熱能不均勻問題沒能得到解決，但美國空軍已經確信，在大型飛機平臺上部署實用級的高級激光武器是可行的。特別值得注意的是，在ALL項目結束后的20世紀80年代末，美國國防部又對空基激光武器進行了全面分析和預研，評估后認定了波長1.315微米的化學氧-碘激光器（COIL）將是一個正確的方向。COIL是繼二氧化碳激光器之后的第二代氣流化學激光器，是波長最短的化學激光器，因此較之ALL項目具備很多獨特的優(yōu)勢，如具有更高的化學儲能（將化學能轉換為激光的有效系數(shù)較高）、大氣傳輸性能更好、更適于光纖傳輸、連續(xù)輸出時間更長等諸多優(yōu)點。到了1991年，美國空軍裝備實驗室柯特蘭德空軍基地的氣動化學氧-碘激光器取得了重大進展。在當年的試驗中，美國空軍裝備實驗室柯特蘭德空軍基地的氣動化學氧-碘激光器出光功率已經超過100千瓦，光束質量達到了近衍射極限，這為可用于機載平臺的兆瓦級激光武器奠定了基礎。于是，“星球大戰(zhàn)”計劃下馬2年后，美國空軍在1996年與作為總承包商的波音公司簽訂了一份總價值達11億美元的合同，空基激光武器實驗項目正式拉開了序幕。

按照項目規(guī)劃，波音公司下屬的防務、空間與安全分公司負責系統(tǒng)整體集成，后來并入諾思羅普格魯曼公司的TRW公司，與洛克希德·馬丁公司分別負責化學氧-碘激光器和機鼻炮塔與火控系統(tǒng)的研制。根據(jù)技術戰(zhàn)術指標要求，攜帶高能激光器的波音747飛機將飛行在12千米以上高空，部署在空中平臺上的化學激光器要能夠在600千米距離上擊落剛剛飛離發(fā)射架的戰(zhàn)區(qū)級彈道導彈，每次巡航可發(fā)射激光20～40次，巡航時間超過18個小時，并可通過空中加油進一步增加。空基激光器系統(tǒng)將使用機載的紅外傳感器用于最初的導彈探測，探測到剛剛發(fā)射的彈道導彈后，發(fā)射低能量的跟蹤激光光束用于測量導彈的彈道、速度并確定瞄準點，還將確定大氣湍流的影響，修正激光瞄準點，最后兆瓦級激光器發(fā)射高能激光擊毀目標。高能激光主要通過加熱彈道導彈殼體引起結構變形損壞，導致導彈解體爆炸。對于一般目標而言，交戰(zhàn)全過程持續(xù)約8～12秒，根據(jù)彈道導彈推進劑和殼體材料強度不同，高能激光的照射時間也各有不同。空基激光器攜帶了高達100次激光射擊的氧-碘工質，每次射擊消耗的工質費用不過1000美元。雖然這一要求與雄心勃勃的SBL相比，已經大大縮水，但系統(tǒng)體積和重量仍是相當可觀的，需要14個SUV汽車一般大小的模塊，每個模塊重達3噸，再加上輔助系統(tǒng)和操作員，也只有C-5或波音747級別的超大型運輸機才能裝載。在經過技術層面的仔細斟酌后，美國空軍最終選擇了以波音747-400F貨機為平臺的ABL方案（這也是為什么選擇波音公司作為總承包商的原因）。

不過，雖然海灣戰(zhàn)爭中戰(zhàn)術級彈道導彈的現(xiàn)實性威脅與“星球大戰(zhàn)”計劃的取消，成為ABL項目得以實施的雙重動力，但在最初的幾年中，ABL項目卻因復雜的政治問題而進展緩慢。當時剛剛連任成功的克林頓總統(tǒng)，不得不面對國內要求削減國防預算的巨大壓力，承諾在5年內壓縮2550億美元的財政支出，為此除了要求各政府機構和各個部門大幅度地削減預算中的行政費用，國防領域很自然地成為重災區(qū)。舉例來講，1991年以前聯(lián)邦政府的國防開支一般占該年度財政預算的25%以上，而在克林頓第二個任期的1999年度財政預算中，國防開支僅占14.6%，跌到了30年來的歷史最低點。結果受克林頓政府緊縮性財政政策的影響，截至2000年，作為ABL項目總承包商的波音公司僅收到2.1億美元的經費撥款，整個項目因此舉步維艱。當然，進展不能說沒有，如1999年4月用于ABL火力控制和光束控制的光學主鏡片交付，可用于波音747-400F飛機前端的轉塔球中。1999年6～9月在美國空軍在白沙導彈靶場的試驗中，證實了光束控制系統(tǒng)的性能。自適應光學系統(tǒng)補償后的光斑約為未經過補償?shù)墓獍叩?/5～1/20，這是美國空軍實驗室高能激光領域取得的最重大成就之一；1998年波音公司對波音747-400F飛機進行了一系列風洞試驗，證明改裝后的飛機滿足ABL項目需求……但總體來講，這一時期ABL項目取得的成果相當有限，距離樣機上天遙遙無期。

不過，隨著小布什政府的上臺，狀態(tài)低迷的ABL項目總算迎來了自己的春天。2001年小布什上臺以后，美國對俄羅斯的反導政策現(xiàn)出很大變化。2001年1月26日，小布什發(fā)表談話說：“大家可能還記得我在競選時許下的諾言。一是我將推行部署導彈防御系統(tǒng)的計劃，二是削減美國的核武器數(shù)量。我將履行我的競選諾言。這對我們來說是非常重要的。”當天，時任美國國防部長拉姆斯菲爾德詳盡闡述了小布什政府的導彈防御系統(tǒng)政策。他說，美國必須放棄冷戰(zhàn)時期的大規(guī)模報復戰(zhàn)略，轉而采用高技術攔截手段來對付大規(guī)模毀滅性武器的攻擊。他指出，導彈防御系統(tǒng)將以小步邁開，旨在防御少量的導彈攻擊，但隨著時間的推移和技術的成熟，它將逐步發(fā)展成為小布什在競選期間所承諾的那種較為全面的系統(tǒng)。1月28日，副總統(tǒng)切尼在華盛頓也表示，蘇聯(lián)“已經不復存在”，必須對美蘇在1972年簽署的《反彈道導彈條約》進行修改，使其“不再禁止研制美國認為不可或缺的導彈防御系統(tǒng)”，否則“美國將保留廢除這項條約的權利”。于是在2001年12月13日，美國不顧國際社會的強烈反對，宣布決定退出《反彈道導彈條約》。此后不久，美國國會批準了一項耽擱很久的總額為3440億美元的2001財政年度國防開支預算案，預算案同意了小布什提出的撥款83億美元發(fā)展國家導彈防御系統(tǒng)的要求，比此前的預算多出57%。小布什政府的一系列政策變化有著深層次的背景，它反映了冷戰(zhàn)結束后美俄力量對比的變化和小布什與克林頓不同的對俄思想，既有其長遠的戰(zhàn)略考慮，也反映了小布什等共和黨人強硬的現(xiàn)實主義思想和冰冷的冷戰(zhàn)思維，更反映了美國人追求“絕對安全”和“技術至上”的社會心理。

值得注意的是，小布什政府在談到這一問題時，不僅態(tài)度比克林頓政府更強硬，而且在提法上去掉了導彈防御系統(tǒng)前面的“國家”字樣。這意味著，小布什政府擴大了這一系統(tǒng)的覆蓋范圍，把美國的盟國也納入其保護范圍。此外，小布什政府準備將導彈防御系統(tǒng)從陸基攔截擴展為包括海基攔截和太空攔截在內的三位一體系統(tǒng)；還擬對敵方彈道導彈發(fā)射的早期階段進行攔截，以使導彈碎片及其攜帶的核、生、化彈頭墜落在發(fā)射國而不是目標國境內。這顯然在客觀上提升了ABL項目的地位，于是隨著政策上的傾斜和資金上的落實到位，特別是諾格公司贏得了1.42億美元的后續(xù)合同，負責為ABL項目提供系統(tǒng)工程、規(guī)劃和后勤支持，ABL由此開始駛入了快車道。2001年4月，一架原屬印度航空公司的退役波音747-200被美國空軍買下，隨即在拆除機翼后，從莫哈韋沙漠機場經陸路轉運至愛德華茲空軍基地。在這里的博克飛行測試中心，這架波音747-200被重新組裝起來，作為所謂“系統(tǒng)集成研究階段”（SIL）的地面工程平臺，供來自波音、諾斯羅普·格魯曼、洛克希德·馬丁以及美國空軍的專家們研究，如何將ABL項目中已經研制出或是在研的各種部件以最合適的方式與飛行平臺進行整合。按照ABL項目的原理性規(guī)劃，作戰(zhàn)型機載激光器將由14個化學氧-碘激光器模塊組成，但問題的關鍵是如何確保所有的光子同步運動。另外，怎樣將全部機載激光武器部件裝入波音747飛機也是一個問題。也正因為如此，SIL工程階段最核心的任務是確保氣體化學激光器與飛行平臺間具有足夠的匹配性，為此在整個集成測試期間，裝在波音747-200上的COIL激光器進行了50多次地面射擊試驗，掌握了大量寶貴的一手資料。最終確定的工程方案是，主激光系統(tǒng)為機身后部的MW級COIL，激光束經過貫穿前后部的導光系統(tǒng)，而導光系統(tǒng)貫通分隔前后機艙的壓力隔艙。最終激光束穿過光束控制系統(tǒng)后射出。從2001年4月到2002年4月，在為期12個月的SIL工程階段，工作量之大超乎想象，幾乎相當于對飛機進行了一次徹底的重新建造。但在工程結束后，出于保密原因，這架波音747-200卻被“大卸八塊毀尸滅跡了”……

當然，系統(tǒng)集成樣機的“犧牲”是極有價值的。在SIL階段的尾聲，總承包商波音公司已經開始為項目的下一階段著手進行準備了。為此，根據(jù)SIL階段取得的成果，他們對一架剛剛走下生產線的嶄新的波音747-400F進行了改裝（該機于2002年6月18日在波音公司位于堪薩斯州的工廠完成了首飛），在載機平臺上安裝了機鼻火力轉塔、控制計算機、火力、光束控制輕質主鏡和滿足飛行要求的激光模塊等硬件。改裝后的波音747-400F，被軍方重新命名為YAL-1A。對整個ABL計劃來說，樣機的完工意味著一個重大節(jié)點的到來。此后整個項目的節(jié)奏開始不斷加速。2004年，YAL-1A在安裝了火力、光束控制系統(tǒng)后首次試飛，高能激光器首次在空中平臺進行低功率非照射試驗；2005年，兆瓦級COIL激光器成功地完成了關鍵階段測試，證明了它具有能在足夠遠的距離上保持足夠的能量以摧毀處于助推段的彈道導彈的能力；2006年，YAL-1A完成了跟蹤照明激光器和信標照明激光器（BILL）的地面和空中低功率發(fā)射試驗、激光光學試驗，已經顯現(xiàn)出了很高的可靠性。BILL是一個千瓦級的固體激光器，主要用于測量大氣數(shù)據(jù)，以便波束控制/火控系統(tǒng)能補償大氣湍流對COIL殺傷目標功率的影響。在2006年的飛行試驗中，BILL的高可靠性主要表現(xiàn)在發(fā)射時間共持續(xù)了90秒以上，發(fā)射功率和地面發(fā)射時相同。在包括起飛和著陸在內的整個飛行過程中，BILL多次在飛機內部進行發(fā)射試驗，并保持著比軍方要求還高的精度。

2007年3月16日，YAL-1A跟蹤及照射用激光器（TILL）發(fā)射，跟蹤了一個空中目標。5月1日，YAL-1A利用載機上的紅外傳感器搜索、捕獲和跟蹤了一架F-16戰(zhàn)斗機，當時這架F-16正在進行高速垂直爬升，以更好地模擬處于助推段的彈道導彈。6月29日，實際使用的殺傷用高能激光器尚未融合到平臺上，但一個替代型高能激光器（SHEL）已被安裝到位。SHEL的安裝位置在機鼻轉塔中，與實際要使用的殺傷用高能激光器安裝位置一致。7月13日，YAL-1A利用TILL和SHEL跟蹤和“攻擊”了一個空中目標。7月24日，YAL-1A利用信標照明激光器發(fā)射，照射到一個空中目標，利用返回的激光束測量了大氣影響并確定補償。8月23日，YAL-1A在多次試飛中利用TILL、BILL和SHEL發(fā)射，實現(xiàn)了空中目標跟蹤、測量大氣影響并補償、“攻擊”目標的全過程。時任彈道導彈防御局局長亨利·奧貝林（空軍中將）在進行了全程觀摩后，稱該試驗是機載激光器計劃中的“關鍵里程碑”。9月4日，波音公司開始在愛德華茲空軍基地為ABL載機安裝實際使用的殺傷用高能激光器。ABL項目自此進入工程集成階段；2008年，ABL武器系統(tǒng)的所有主要部件，包括作戰(zhàn)管理系統(tǒng)，激光部件以及光束/火控系統(tǒng)均安裝完成；2009年，6月6日和6月13日，YAL-1A成功地完成兩次對助推段導彈靶標的跟蹤試驗。8月10日，YAL-1A成功完成了一次模擬攔截試驗。8月13日，洛克希德·馬丁公司開發(fā)的光束控制/火控系統(tǒng)利用低能激光束對一個帶有測量裝置的助推段導彈目標進行了聚焦和定向，試驗驗證了光束控制/火控系統(tǒng)的指向精度以及捕獲、跟蹤和大氣補償功能；2010年，1月10日，YAL-1A對安裝有導彈替代遠程目標裝置（MARTI）的靶標進行了捕獲、跟蹤、交戰(zhàn)演示試驗。值得一提的是，這個所謂的MARTI實際上是一架被稱為“大烏鴉”（Big Crow）的NKC-135E激光武器試驗目標靶機，專門用于美國空軍激光目標照射試驗，機頭左側涂有黑白色涂裝，用于模擬飛行中的彈道導彈。2月3日，YAL-1A首次成功擊毀了一枚固體燃料火箭。2月11日，YAL-1A捕獲并擊毀了一枚從海上機動平臺發(fā)射的液體燃料近程彈道導彈。