01.06 “死光”?现代战场上的“夺命之光”,中国早就有了,只是缺实战

死光"曾经是各种科幻类著作中的常客,它是一种威力强大的武器,小到单兵携带可以摧毁坦克、碉堡的便携式武器,大到足以摧毁一整颗星球……特别是美国著名科幻系列电影《星球大战》将"死光"推向了科幻武器榜的顶端。

“死光”?现代战场上的“夺命之光”,中国早就有了,只是缺实战

但是提起"死光"一词,就不得不提到一个著名的塞尔维亚裔美国科学家尼古拉·特斯拉。尼古拉·特斯拉1856年出生在克罗地亚的斯米良。从小开始,特斯拉就展现出了惊人的机械天赋,在1895年时,特斯拉为尼加拉瓜设计了著名的尼加拉瓜水电站发电机组,且这套机组至今依然运转良好!而特斯拉也是极少数曾经击败过大发明家爱迪生的重要工业科学家和发明家。

“死光”?现代战场上的“夺命之光”,中国早就有了,只是缺实战

(尼古拉·特斯拉)


不是光的"死光",其实是高能粒子束

"死光"源自特斯拉的一种设想,在设想中,特斯拉虚构了一种武器。根据特斯拉的设想,这种武器是一种光束,而这种光束的直径只有十亿分之一厘米,但是这种"死光"却具有强大的能量。按照特斯拉的描述,"死光"武器可以在超过400千米的距离上击毁来袭的敌方飞机,可以让任何生物体瞬间死亡,而且死亡后的生物体血液会变成透明的水样液体;"死光"可以穿透坦克、装甲车或者钢筋混凝土工事,杀伤里面的士兵,但是却不会破坏装备本身。按照特斯拉的理论,"死光"可以在一瞬间杀死人体全部的细胞,并让人体处于"冻结"状态,进而让尸体在30~40天时间内始终不会腐烂……

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听起来是不是特别神奇?但是,尼古拉·特斯拉并不是科幻小说家,他是一个严谨的工业发明家和科学家。而在今天,特斯拉的"死光"技术已经被证明,在理论上具备可行性。这就是著名的粒子束武器。粒子束可以是质子、中子、电子等基本粒子,也可以是带有大量电荷的带电"离子"。通过注入能量,让基本粒子具备巨大的杀伤力。

由于世间万物都是由基本粒子组成,因此以带电粒子作为武器可以穿透任何钢铁、岩石、泥土、水体等等,并直接对生物体构成杀伤,其基本和中子弹非常相似,但是却又没有其他附带损伤。在特斯拉的著作《一部结束战争的机器》中,他曾经写道:"我的设备投射的粒子可能相对较大或具有微观尺寸,使我们可以在很远的距离内传输数万亿次的能量。可以通过比头发更薄的流传输成千上万马力,故而没有任何东西可以抵抗。"这一点和现代高能粒子束武器的设想已经基本一致。

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严格来说,传说中的"死光"既不是一种光线,也和激光没有关系,只不过传播时间太久,所以很多地方已经传到超脱了当前科学的范畴。特斯拉的"死光"实际上就是通过高能粒子输出和轰击生物体,进而造成伤亡,并击败敌国军队。从现代高能物理学的角度看,带电粒子束武器确实是一种极为强大的武器,它无视一切防御:金属、混凝土、岩石、泥土、水体等等,都无法有效阻挡高能粒子束的轰击。而且最重要的是,高能粒子束会穿透这些物质,直接杀伤内部的人员。

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高能粒子束武器既然如此先进,那么为什么从19世纪特斯拉提出概念至今,没有一个国家能将其实际应用在军事上呢?这主要是因为,粒子束武器有自己非常明显的缺点:带电粒子在大气中传播时,自身由于和空气分子不断碰撞,所以其能量损耗特别快,这导致了粒子束武器不但需要庞大的能源供给,而且射程很近。

而且粒子束武器的射程近到不具备作为武器的价值,由此可见粒子束武器的缺陷是多么明显。总体上说,特斯拉并没有制造出"死光"武器,但是他的思路是正确的,通过粒子束技术的发展,后世已经验证了他的理论。只不过在大气稠密的地球上,这种粒子束武器显然不会有很大的前途,也许在未来的"星际战舰"上,我们确实可以有效利用高能粒子武器。

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不过,尽管带电高能粒子束武器希望渺茫,但是另外一种高能武器却异军突起,这就是激光武器。激光,用科学的说法是原子受激后引发的光放大。换句话说,"激光"是受到能量激发之后发射出来的一种放大的光。所以激光虽然也是光,但是却又不同于一般的自然光。激光具有光线单纯、波长稳定、能量高度集中等优势,而且激光的性能和特斯拉的"死光"非常接近,在某种意义上,完全可以用发展"死光"武器的思路来发展激光武器。

不是"死光"是激光!

激光原理最早在1917年时由著名的物理学家爱因斯坦提出。不过一直到1960年,美国加利福尼亚州休斯试验室的科学家梅曼才利用红宝石"制造"出了激光。而激光一经发明,很快就被应用到了军事上。激光在军事上最初的应用是作为激光制导炸弹的导引装置或者用于测距。这主要是利用了激光方向性好,光线稳定的特点。

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("台风"战机投掷激光制导炸弹)

其中激光制导炸弹,就是载机自身携带一台激光器,将激光投射在目标上,而空投炸弹在弹头装一个可以接受激光感应的导引头,一旦投掷,就会自动沿着载机激光的反射波飞行,并准确地命中目标。而激光测距仪则是利用光的速度高达30万千米/秒,通过计算激光发射和反射之间的时间差,进行精确定位和测距。当今各国第三代主战坦克,全部装备有激光测距仪,包括很多自行火炮本身也装备有激光测距仪。甚至连潜入敌后的特种小分队,很多时候也带着单兵激光测距仪,用于侦查作战。

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由于激光具备和"死光"非常类似的性能,光子本身也具有极高的能量,所以在问世之初,各国就在谋求以激光为基础的武器系统。在1990年代后期,美国率先研制成功接近于实战部署的ABL飞机。

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(ABL激光战机)

1997年时美国空军在一架波音-747-400型飞机上进行测试,将其内部全部腾空,安装了一套氧碘激光器。并将波音747的机头雷达拆除,安装了一套激光瞄准和攻击系统,这套武器系统总功率高达2000~3000千瓦,激光输出功率为300千瓦,是迄今为止人类研制的功率最大的机载激光武器。ABL飞机在2002年进行首次拦截弹道导弹的测试,到2008年时,美军总共建造了7架ABL型飞机。

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(ABL飞机的激光发射器)

根据测试,ABL型飞机可以在500千米距离上击毁来袭弹道导弹,而且由于激光具备高速性特点,因此对于火控系统的要求反而大大降低,简单说完全可以做到"指哪打哪"。最初ABL飞机计划将会被作为NMD系统的补充而存在,但是在2012年时在耗资50多亿美元后,整个ABL计划最终下马。

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究其原因,主要是全套氧碘激光系统能耗太大,即使是波音-747如此巨型的飞机,所携带的能源也只够ABL系统射击4~5次,虽然验证了对于弹道导弹的摧毁效果,但是射击次数太少,实在不具备什么实战意义。而且激光和粒子束武器一样,在大气中能量散失太快,即使是300千瓦的巨大输出功率,也只能保证500千米以内的有效打击范围,对于动辄上万千米飞行距离的洲际弹道导弹而言,无异于杯水车薪,而且ABL飞机也不可能飞到其他国家领空,在战略导弹发射之初就将其摧毁。

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(美海军LaWS激光武器)

尽管在反导这样的战略层面没有取得成功,但是小型激光武器却在海军近防系统方面异军突起。2018年时,美国展示了最新型的LaWS型舰载激光武器。这套激光武器单机功率为37千瓦,有效射程10千米。LaWS系统继承了激光武器全部的优点:反应速度快,射击精度高,而且结构轻便,其重量和一套20毫米六管"密集阵"加特林火炮差不多,可以很方便的安装在各种军舰上,用于点防空。而且由于LaWS是一种激光武器,只要确保能源供应,就可以无限开火,所以其反导效能要远远超过现役的"密集阵"型加特林火炮。

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和庞大昂贵的机载ABL相比,尽管一套LaWS系统的采购费用高达4000万美元,但是只要接入军舰电网,保持37千瓦的持续供电,这套系统就可以有效运作,根据测算LaWS系统每次开火的平均成本仅有0.59美元,相对其采购成本,几乎可以忽略不计。而且LaWS使用激光作为武器,不但火控系统大幅简化,而且由于其不发射传统的炮弹,所以不存在火炮过热、间歇射击等问题,而是可以持续不断地进行拦截。目前美军已经在数艘军舰上装备了该型激光武器,用于军舰的末端点防空。

激光武器嘛,我们也有

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我国对于激光的研究实际上比很多人想象的要早得多,早在1970年代,我国就已经研制出自己的激光器,并且在80年代时,根据早先缴获的美制激光制导炸弹,进行逆向测绘仿制,制造出了我们自己的激光制导炸弹。只不过由于当时我国电子工业和机械工业尚不能提供性能接近于美国同期产品的精密元器件,所以我国的激光制导武器性能非常不稳定,也不适合当时的歼-7、歼-8等战斗机携带。不过经过多年的努力,目前我国的激光制导武器已经形成系列,具备了成熟的作战效能。

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(歼10B可挂载的500公斤GB1激光制导炸弹)

进入新世纪后,我国在小功率近防激光武器方面,也有突破。2018年珠海航展上,中国展示了LW-30型车载激光武器。整套LW-30系统完全装在一辆重型卡车上,系统非常紧凑,可以满足陆军野战防空和海军军舰反导双重任务。LW-30型激光武器的输出功率为30千瓦,和美军的LaWS系统类似,但是有效射程达到了25千米,大大超过LaWS的10千米,具备更强的远程拦截能力。预计LW-30型激光武器很快就会在我国陆军防空系统和海军军舰上出现,不过是和多管加特林防空炮形成补充,还是直接替代之,目前尚无确切的结论。

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尽管中国的激光武器并未在战场上实际使用过,不过去年夏天时,美国海军飞行员曾经"投诉"称其在吉布提附近红海海面执行飞行任务时,遭到"不明光束"的照射,两名飞行员都出现了眼部不适的症状。事后美军飞行员称,不明光束来自吉布提中国军营。不管事情是真是假,至少可以证明:中国的激光武器和技术并不比国外差多少。而那些习惯于偷窥别国机密的世界强权,如果一如既往地继续偷窥,那么肯定会遭到更多的照射。


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