| 激光武器将面世 科学家将终止子弹和炸弹时代 |
|---|
| http://jczs.sina.com.cn 2006年04月17日 01:53 信息时报 |
 点击此处查看全部军事图片   经过数十年无底洞式的金钱投入和一次次广为人知的失败，激光武器终于将向世界揭开神秘的面纱，这也许意味着科学家将终止子弹和炸弹的时代。 在科学家眼中，未来战争的场面或许将非常“斯文”。弥漫的硝烟、震耳欲聋的爆炸将被无形的光线所取代，被改造过的波音747飞机携带着激光武器在几百公里外就可以发动攻击，“定向能”大炮可以光速拦阻来袭导弹，灼烧其内部弹药，令其在空中爆炸。听起来似乎是里根时代星球大战计划的翻版，但这的确是现实中的武器研制计划，而且是在十多年前才开始实施，它的实现也并不遥远，很快就可以在战场现身。� 激光武器是里根时代美国星球大战计划的重要组成部分，但科学家们经过10年研究，耗资5亿美元，造出的激光束还不如一只灯泡能量的1/10，美国国防部终于怒不可遏，取消拨款，停止项目研究。那些参与其中的科学家们也沦为同行的笑柄，激光武器研究就此夭折。但其中有两名科学家，深信这一神话般的武器一定能变为现实，因此，他们顶住压力孤独探索。据最新一期的《大众科技》杂志报道，近日，分别向不同方向钻研的两人，殊途同归，都成功制造了可用于实战的激光武器。尽管威力还不能达到摧毁弹道导弹的要求，但已经让美国军方重新认识到了这种未来武器的前景，星球大战计划激光武器项目终于起死回生。 一下雨激光炮就废了 美国陆军战术高能激光武器曾在新墨西哥州沙漠的白沙导弹试验场成功拦截俄制喀秋莎火箭弹和迫击炮弹，2004年，美国空军开始让一架改装后的波音747机载激光武器试射化学激光弹。然而，看似即将到手的成功不得不面对无情的现实，这些追求实用激光武器的计划突然间也成了“星球大战”式的猜想。要达到在空中引爆导弹所需的数千千瓦能量，不得不消耗几百加仑的危险化学品——乙烯和三氟化氮，激光发生器由此成了庞然大物。更糟糕的是，激光束发射不了几次，激光发生器就不得不补充新的化学反应物，而在危险的战场上持续供应这些危险化学品让所有的将领都感到棘手。问题远不止这些，在烟尘弥漫和阴雨不断的天气状况下，光束就会变得发散，进而失去威力。去年，美国陆军被迫终止了战术高能激光武器工程，一些人预测，吞噬了庞大资金的波音747机载激光武器计划将步其后尘。 障碍难逾越前景黯淡 激光武器的前景因此一下黯淡起来，但是先别忙着让激光武器退出历史舞台。制造高能激光炮或许有不可逾越的障碍，但制造具有远距离精确杀伤力的激光枪或许不是那么困难，这种新型枪支对军方仍有很大吸引力，特别是用来对付躲在暗处的游击作战人员。美国海军陆战队少将布拉德利·洛特描述了他的设想，“士兵需要的激光枪要能打击人群中的一两个目标，不会产生烟雾，不会发出步枪的喀喀声，可以长时间使用而无需重复装填弹药。” 如果化学激光武器不能实现这一点，未来的激光战场是否就是空想？答案并不确定。首先，五角大楼逐渐认识到，想要确定的成果就必须降低期望怠Ｆ┤缢担仁迪稚湎缕然髋诘倏估菇氐嫉苹８匾氖牵较钤凇靶乔虼笳健奔苹泄婊募す夥⑸际酰缃裨诹矫斡敫眉苹目蒲Ъ业氖笛槭抑衅鹚阑厣烫す夂妥杂傻缱蛹す庋芯可柘朐孀拧靶乔虼笳健奔苹闹罩苟焕渎洌矫蒲Ъ一挂晕堑募す庵渭甘昵耙丫泼稹?lt;/p> 早期研究的方向错误 所有的激光发生机制基本遵循着同一原理：激活某种原子——点亮粒子——转变为光子——释放激光，再将激光反射回被激活的原子，如此循环，制造出更多的光子，释放更多的激光。但是，这些光子不象灯管中的光线一样四处发散，而是追随第一个光子运动的方向；有赖上述“聚合媒介原子”的调节，所有光子的波长均相同，最终形成激光束，当这些激光束通过反射原理集中在同一点上，被照射物体就会被灼热直至燃烧。 上个世纪60年代研制成的第一种激光发生装置使用了红宝石的原子作为“聚合媒介原子”，但早期固态激光发生器只能制造出能力仅几百瓦的光束，这种激光仅能满足眼外科手术的需要，而军方梦寐以求的能够击落导弹的激光，则需要数千千万瓦能量，研究者因此转而求诸于化学激光发生装置，导致了最终的失败。 5亿造灯泡军方火啦 除此之外，还有另外一种激光发生原理，它就是自由电子激光，采用涡轮给增压电子流激发反应装置。这种激光研制项目曾一度主导“星球大战”计划中的国家导弹防御计划，在乔治·尼尔和鲍伯·山本向美国国防工程承包商TRW公司的描述中，这种武器简直就是古代传说中神兽，拥有神奇的魔力。他们最终说服了这家公司投入资金支持他们的研究计划。 但这一美好的目标最终成了泡影。尼尔是自由电子激光项目的首席科学家，山本是该项目的主管工程师，用一束自由激光电子就能拦下一枚来袭导弹的目标，在他们眼中绝非什么天方夜谭，因为他们进行过足够的研究，深信这一激光发生原理有朝一日必将带来实用的激光发生器。要想达到这一目标，必须进行原子物理学、光学和超导材料方面的研究，而如果美国没有遭到洲际导弹的攻击，这些研究显然可能没有什么实际用途。在10年中耗费了5亿美元的研究资金后，TRW公司实验室里的自由电子终于能够制造出11瓦特的“超强”光束——这一能量还不到普通灯泡的十分之一。美国国防部为此大为光火。 科学家被人们当疯子 随后几年，TRW公司管理者三番五次向五角大楼许诺能够制造出10000千瓦、甚至20000千瓦能量级的激光，美国国防部受够了空头支票的诱骗，终于在1989年吹灯拔蜡，结束了对相关研究项目的支持，“星球大战”计划也从此熄火化为传说。尼尔一直对这次不计后果的终止行为怀恨在心，他的“定向能”武器设想也成了科学界的笑柄，被广为流传。在随后几年召开的科学大会上，尼尔一直呼吁重启自由电子激光研究计划，但却没有几个人呼应。“人们当我们是疯子，认为这种技术根本不可行，表面上看来，他们是对的”，尼尔对此无可奈何。 鲍伯·山本——专攻固态激光研究 终出成果军方又投资 “星球大战”计划终止后，鲍伯·山本在随后15年中再未跟美国军方有过接触，他跑到劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence Livermore)国家实验室工作。另外，这里距离美国加利福尼亚的伯克利很近，他就是在那里长大的。这次人生转变也让山本有更多机会与老友重聚，他们经常在一起改装车和玩赛车。在这家实验室的车库里，山本因为技术过硬常常解决一些棘手问题而赢得尊敬。 2003年，劳伦斯·利弗莫尔国家实验室获得了五角大楼5000万美元的资金支持，用来研究固态激光，鉴于山本的技术能力和过去曾参加过激光研究的经验，他被邀请加入到研究项目中。固态激光也是曾被抛弃过的技术，得益于一些相关学科的研究进展，如今能够起死回生。无论是固态激光，还是自由电子激光，山本都抱有同样浓厚的研究兴趣，能够重新回到这一领域，让他感到兴奋无比。“定向能武器在30年前就开始了研究，我要成为该领域第一个说‘我们了解它’的人”，山本看来非常有信心。 破激光武器体积难关 山本的固态激光武器核心部件是一组宽4英寸的正方形透明薄板，这种体积非常适合用来最为航母舰炮或战机机炮。薄板微显紫色，由透明陶瓷管内充钕元素制造而成，钕原子充当“媒介聚合原子”，被激活后，能够产生光子，最终积聚成激光束。一组这样的透明薄板并不能永不停歇地制造激光，每连续工作10秒钟，它们至少需要60秒的时间冷却，但陶瓷管内的钕原子却可以无限次重复使用。由于体积不大，山本的激光发生器甚至可以在只有30英尺长的实验室中工作，正是这样的设计使它摆脱了类似化学激光武器因体积庞大而招致的非议。不难想象，这样大小的机器完全可以“打包”到一个小型卡车上，在战场上击落空中的迫击炮弹。山本说：“他早就盼望着这种武器能在战场上一显身手了。” 类似山本的激光武器有可能被部署到战场，部分原因是军方降低了使用能量武器的门槛。能拦截100英里外的洲际导弹的激光需要数千千瓦能量，目前的技术根本无法使固态激光有如此威力，但烧爆1英里外的迫击炮弹只需要100千瓦，现有的技术毫无疑问可以做到这一点。 轻松烧穿1英寸钢板 山本向记者展示了几摞碳钢板和铝板，每个都有2英寸高、1英寸厚，所有的金属板上都有烧灼而成的窟窿。其中一摞金属板上标着“6-6-05”的数字，因为烧出了半美元纸币大小的窟窿而弯向一边，山本用绳子把这些带窟窿的板串在了一起。这样的成果似乎让山本十分满意。“你能相信吗？”他边乐边问，好象捡到了宝贝的大男孩儿，实际上他已经50岁，“就象一道闪电一样，这些东西就融化了，简直难以想象。” 采用更大的透明陶瓷钕板作为“聚合原子媒介”，利弗莫尔实验室提高了生成光子的速度，在去年3月的试验中制造出了45千瓦能量级的激光束。这比在此三年前整整提高了3倍。 为获投资不得不作弊 不过，山本还不能高兴得太早。激光发生装置中，每个透明陶瓷钕板都由2880个光电二极管包围着，这些二极管与收音机中的差不多，但当他们同时发光时，就能激活透明陶瓷钕板中钕原子，启动生成激光的连锁反应。但在最近的试验中，研究人员发现，二极管越多，产生的高温就会降低激光束的质量，这些肉眼看不见的红外光线失去了稳定性，而五角大楼需要的是稳定、高能的激光，这些光束要能始终如一，国防部的测试小组马上就要赶到这里进行测试，如果结果不能让他们满意，就意味着利弗莫尔实验室有可能得不到政府的后续资金，展开100千瓦武器级激光的研究。 山本的实验小组不得不做最后的努力——用200个带着镜子的促动器将散射出来的光线反射回既定方向，弥主光束的质量损失。山本坦承自己是在压力逼迫上才这样做，而这并是最好的解决办法。 乔治·尼尔——专攻自由电子激光 终于造出不怕雨激光 乔治·尼尔的进展没有这么快。这位58岁科学家还是个“死亡竞赛”爱好者，最近刚刚参加完在加拿大洛基山举行的78英里超级马拉松长跑。虽然已经研究了20多年自由电子激光，但他的成果显然不如山本的好，如今在美国能源部位于弗吉尼亚的托马斯·杰斐逊国家加速器实验室里工作。 他的实验室可比山本的要大得多，足有240英尺长，里面大大小小的铜管、塑料管和钢管缠绕在一起，所有的仪器都是用来生成以近似光速运动的大功率脉冲电子，所有电子均涌入精确计时的微波场，积聚能量和强度，然后通过由29个电磁管组成的“摇摆器”调整电子流的方向，电子在此过程中开始发射光子——启动激光生成连锁反应，这就是尼尔版的聚合媒介，他依靠此技术使自由电子激光技术向前迈进。 军方对自由电子激光最感兴趣之处在于这种激光的“可调性”。大部分激光发射后都会被空气和粉尘吸收部分能量，损失强度，一场小雨也能让激光丧失大部分威力。但是，自由电子激光可以任何波长的光波发射，以适应不同的环境。洛斯阿拉莫斯国家实验室的副主任唐·贝森称它是激光中的“圣杯”，但它也不是“无限光源”。 军方年拨1400万经费 “星球大战”计划终止后，尼尔耐心地等待技术上新突破。头5年，他都一直呆在托马斯·杰斐逊国家加速器实验室里攻关，他许诺一定能够建造自由电子激光器。终于，尼尔于1995年把有关的各种设备集合到了一起，并制造出了功率1千瓦的激光束，显然还没有实现他在80年代许下的诺言。1999年，自由电子激光终于可以达到“星球大战”计划终止前的水平。2003年，尼尔制造出了功率10千瓦的激光，创造了新记录。“我一直相信这种技术能够达到目标，只要采取合理的步骤和设定合理的目标，”尼尔也相当自信。 如今，一度受到冷落的尼尔再次受到军方的关注，国防部每年拨给尼尔的实验室1400万美元用于研究自由电子激光，目前已在讨论在美国海军下一代驱逐舰上装备这种激光武器的可能。目前的驱逐舰尚不具备拦截导弹和小型快艇攻击的精确武器，如果有，2000年发生的“基地”快艇攻击美国海军“科尔”舰或许就能避免。 2005年12月，美国海军承诺在8年内投入1.8亿美元供尼尔展开多项研究，自由电子激光的前途看来十分乐观。不过，尼尔的感觉则是苦乐参半，因为他的前同事、老朋友鲍伯·山本在争取国防部资金的竞争中落败，他研制武器级固态激光的计划输给了诺·格公司的类似计划。 诺·格公司抢生意 诺·格公司的固态激光与山本的区别并不算太大。山本使用四片透明陶瓷钕板作为“聚合媒介”，而诺·格公司则用体积更小的晶体，每片晶体聚集的热量更少，因此相对更为理想。不过，山本仍未放弃，虽然五角大楼否定了他的成果，但他明白，在这个生意上，任何事都有可能发生：“迄今为止，我们只是保持低姿态，但我们还有机会。” 固态激光如何运做 虽然固态激光不象自由电子激光一样具有可调节性，但它操作更简单，耗能更少。二极管(1)发出强光照射陶瓷管内充钕元素(2)，钕原子充当“媒介聚合原子”，二者的交互作用能够产生光子，最终积聚成激光束。诊断系统(3)对激光束进行评估，以确定它具备足够强大的能量。否则，光子调节装置(4)就对光束进行调节，使光子更集中。最终，一个波长为1060纳米的0.5毫微秒脉冲从装置射出，直击目标。 定向能量武器如何改变战争 美国白宫的前科学顾问道格拉斯·彼森今年1月出版了一本名为《电磁炸弹：美国新型定向能源武器如何改变未来的战争》的新书，就21世纪的能量武器进行了描述，并认为定向能量武器将使未来的作战出现革命性的变化。 经过20多年的研究后，美国正开始部署新一代的武器，它可以发射出能量光束，如机载激光、主动拒绝系统和战术高能激光武器。 目前，激光、高能微波和其它定向能量技术已经研究成功，但武器化还处在一个进行中的状态。例如，美军的机载激光计划还在进行。它是将一个兆瓦级的高能化学氧化碘激光装置安装在一架改装的波音747-400飞机上。这一计划的目的是使美军能发现、跟踪并摧毁助推阶段的战略导弹。 美军的另一定向能源武器就是主动拒绝系统。这是一种非致命性武器，它使用毫米波电磁能量来阻止、威摄敌人。这种技术受到美海军陆战队的支持，它使用毫米波束攻击敌人的皮肤，可以导致严重的疼痛，但没有伤害。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室正在进行的其它研究领域，包括与美海军联合进行的自由电子激光装置和一种能以太拉赫工作的新型定向能量武器。 但是彼森认为武器化的成功还面临两个困难。首先，研究人员要使作战人员了解这种新型武器使用的环境。其次，作战人员要知道这种新武器并不是治疗所有问题的万能药，这些武器只是另外一种新武器而已。 另外，彼森称，由于主动拒绝技术、机载激光系统和战术高能激光系统及基它支持技术，如中继镜都取得了进展，这也为美国增加支持和资金提供了理由。(本版编译张哲) |
 | 舰船知识 > 新闻评述 > 正文 |  |
 |
|
|
|