美國海軍學院網3月20日報道，美海軍計劃未來兩年在一艘驅逐艦上安裝艦載高能激光武器，用於測試艦艇與定向能武器系統間的集成。去年1月，洛馬公司獲得美海軍授予的1.5億美元合同，開展“海軍水面艦激光武器系統”項目增量1階段的研究，開發兩套“高能激光與一體化光學致盲與監視系統”（HELIOS），一套用於岸上測試，一套裝備海軍驅逐艦。按計劃，海軍會在2021年將洛馬公司交付的HELIOS系統安裝至“阿利·伯克”IIA型驅逐艦上。
一、固體激光武器是當前發展重點
上世紀60年代末，美海軍開始研製高能激光武器，並於1971年成立了高能激光武器項目辦公室。美國海軍高能激光武器的發展經歷了三個階段，分別以三種不同類型的激光器為發展重點。第一階段（1971～1995年）以防空、反導、反衛星等戰略應用為背景，重點研發氟化氘化學激光器；第二階段（1995～2002年）仍以戰略應用為背景，重點研發自由電子激光器；第三階段（2002年至今）重點研發以固體激光器為核心的戰術級激光武器系統，力求短期內形成裝備，用作水面艦艇近程防禦，並繼續推進戰略級自由電子激光器發展。
圖1 美海軍高能激光武器發展歷程
二、在真實作戰環境下測試“激光武器系統”樣機性能，為後續開發奠定基礎
2014年8月底，美海軍將“激光武器系統”（LaWS）安裝至“龐塞”號兩棲艦，首次部署至波斯灣海域開展試驗，收集LaWS在潮溼、鹽霧等真實海上環境下激光武器運行參數等數據。LaWS樣機也成為全球首個開展海上實戰測試的高能激光武器樣機。2017年，美海軍公佈了LaWS開展海上試驗的視頻。視頻中，LaWS在海面平靜、天氣晴朗的試驗環境下，成功引爆2千米內小型無人艇靶船搭載的簡易火箭彈，並擊落美海軍現役的“掃描鷹”小型偵察無人機。
2017年10月，“龐塞”號退役，艦上的LaWS也隨之被拆除。按照美海軍的說法，LaWS將不再安裝至其他水面平臺。
圖2 “龐塞”號上的“激光武器系統”樣機
三、繼續推進高能激光武器關鍵技術攻關
在利用LaWS系統完成一系列試驗後，美海軍啟動了新的高能激光武器研發項目——“海軍水面艦激光武器系統”項目。該項目旨在以LaWS的大量試驗數據為基礎，並在此前海軍研究署支持的“固體激光器快速反應能力”和“固體激光器技術成熟化”項目的技術積累下，快速研製新的高能激光武器樣機。
洛馬公司將新的高能激光武器系統命名為“高能激光與一體化光學致盲與監視系統”（HELIOS）。系統同樣以高能光纖激光器為光源，樣機輸出功率60～150千瓦，較LaWS的輸出功率更高，可對敵方無人機、小艇等目標實施硬殺傷，也可致盲來襲目標的光電設備，或執行監事偵察等任務。
HELIOS與LaWS最大的區別在於，前者採用了非相干合束技術中的光譜合束技術（SBC），而後者則採用了技術難度最低的空間合束技術。SBC的原理是，將波長不同的高能激光束以不同的入射角照射多層介質膜光柵，經光柵反射後，這些光束被合為一束。與空間合束相比，SBC系統的結構簡單可靠，且合束後的光束質量與單一光纖的光束質量相同。
圖3 SBC原理示意圖
國外對SBC技術的探索始於1999年，並完成了輸出功率小於1W的試驗驗證。之後，大量研究機構開始探索這項技術在高能激光領域的應用。2016年，洛馬公司首次實現了96根功率331W的光纖激光器光譜合束，激光器輸出波長介於1050～1072nm之間；合束後的輸出功率超過30kW，電-光效率達到34%，創下世界紀錄；合束的光束質量M²=1.6×1.8，遠小於LaWS的17。下一步，洛馬公司將繼續提高單根光纖的輸出功率，以實現整個激光武器系統輸出功率的提升，目前已在實驗室環境下實現了2個1kW的光纖激光器光譜合束，未來有望將單根光纖的輸出功率提升至2kW。
2.同步開展其他工程技術研發
在總體集成方面，美海軍從2016年1月開始，啟動為DDG 51驅逐艦加裝150千瓦級高能激光武器系統的集成論證工作。通過對LaWS的試驗數據進行分析，確定未來激光武器系統的尺寸、效率、熱管理等。
在光束指向技術方面，美海軍正聯合波音公司，針對海上覆雜作戰環境，設計開發新的光束控制系統，確保高能激光束能聚焦於瞄準點並保持足夠長的時間，提高激光武器的毀傷效能。
結 語
從近年美海軍高能激光武器裝備技術發展可以看出，美海軍正在全力推進戰術級固體激光武器技術成熟。雖然美海軍研究署也在攻關兆瓦級自由電子激光器相關技術，但從技術進展和官方態度看，這種戰略級激光武器的研發並非當務之急。
目前，美海軍已完成“激光武器系統”為期3年左右的測試工作，獲得了大量激光武器在真實環境下的性能參數，為艦載激光武器的後續發展提供了大量高價值試驗數據。從技術角度看，美海軍業已基本掌握了研發激光武器所需的光源、光束指向、電力及熱管理、與現有武器系統和平臺集成等關鍵技術，下一步工作重點將是根據已有試驗數據進行升級優化。
閱讀更多 明日情報 的文章
