定向能防空系統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用

定向能量：定向能（DE）利用電磁頻譜的力量，使飛行員能夠以光速有效且經(jīng)濟(jì)地打擊關(guān)鍵目標(biāo)。

定向能武器，又叫“束能武器”，是一種利用某種方式在物體表面產(chǎn)生極高的能量密度，從而使敵方的人員和電子設(shè)備、武器等受到傷害，產(chǎn)生強(qiáng)大殺傷力的武器。依其發(fā)射的能量的載體不同，定向能武器可以分為激光武器、微波武器、粒子束武器、聲波武器、射頻武器等。它利用激光、微波、粒子束、聲波等的能量，產(chǎn)生高溫、電離、輻射、聲波等綜合效應(yīng)，從而對(duì)目標(biāo)造成毀傷。 ? 不同的定向能武器對(duì)物體造成毀傷的機(jī)制也不同。激光武器可以依靠高強(qiáng)度電磁波對(duì)敵方造成傷害。不同波長的電磁波造成傷害的機(jī)制并不完全相同，如波長較長的電磁波主要引起熱破壞???，而波長較短的電磁波則主要是靠破壞敵方人員、設(shè)備等表面的各種化學(xué)鍵來破壞目標(biāo)。粒子束武器則主要利用粒子束極高的動(dòng)能對(duì)敵方造成毀傷，而聲波武器卻主要依靠自身在空氣中產(chǎn)生的沖擊波在對(duì)目標(biāo)造成毀傷。

在過去的20年里，美國軍方及其工業(yè)合作伙伴已經(jīng)找到了制造激光和其他定向能武器的方法。這些設(shè)備已經(jīng)從經(jīng)常危險(xiǎn)的化學(xué)激光器轉(zhuǎn)變?yōu)楦煽康墓虘B(tài)激光器。功率從幾十瓦增長到幾十千瓦。

在定向能武器中，激光武器和高功率微波武器發(fā)展最快。其中激光干擾與致盲武器在有些國家已經(jīng)裝備部隊(duì)。高功率微波武器經(jīng)過多年的發(fā)展，技術(shù)漸趨成熟。粒子束武器發(fā)展較慢，尚處于研究探索階段。

要使定向能武器成為現(xiàn)實(shí)，仍然存在許多務(wù)實(shí)的挑戰(zhàn)。Heithold說，一些最大的問題是潛在激光器在安裝在飛機(jī)上之前的尺寸和重量。

與傳統(tǒng)武器相比，特點(diǎn)是：①能以光速或接近光速直射目標(biāo)，瞬時(shí)命中，目標(biāo)難以躲避。②轉(zhuǎn)移火力快，可以在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)攻擊多個(gè)目標(biāo)，反應(yīng)靈活、迅速。③能量高度集中，附帶毀傷小。

美國五角大樓計(jì)劃在整個(gè)美國武裝部隊(duì)中整合定向能武器系統(tǒng)。

美國國防部（DoD）發(fā)布了兩份合同，采用定向能武器（DEW）系統(tǒng)進(jìn)行防空，并承諾資助脈沖激光研究。

第一份合同要求總部位于阿拉巴馬州的國防公司Kord Technologies為美國陸軍開發(fā)，集成，測(cè)試和維持定向能短程防空系統(tǒng)。

Kord的“其他交易授權(quán)”協(xié)議 - 該協(xié)議使國防部能夠靈活地采用反映商業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)實(shí)踐 - 價(jià)值158.1萬美元。 第二份合同授予羅切斯特大學(xué)激光能量學(xué)實(shí)驗(yàn)室14.9m美元，以支持導(dǎo)彈防御局（MDA）的創(chuàng)新，科學(xué)和技術(shù)脈沖激光殺傷力調(diào)查。

這家總部位于紐約的機(jī)構(gòu)將探索脈沖激光在國防部服務(wù)的致死模式和實(shí)用性。將于2026年5月31日完成，開發(fā)的模型、模擬和殺傷力工具集將支持針對(duì)地面、海洋、空中和太空領(lǐng)域的各種國防部威脅的分析。 ?

露水市場(chǎng)

隨著對(duì)同行級(jí)對(duì)手能力的擔(dān)憂不斷增加，實(shí)現(xiàn)和保持技術(shù)優(yōu)勢(shì)的壓力繼續(xù)推動(dòng)各種軍事組織對(duì)該領(lǐng)域的投資。 GlobalData情報(bào)告訴我們，雖然無人駕駛航空系統(tǒng)，無人機(jī)集群戰(zhàn)術(shù)和高超音速導(dǎo)彈的引入激增，但這些新方法導(dǎo)致一些觀察家考慮DEW作為這些新興技術(shù)的有效對(duì)策的潛力。

分層激光防御：力量倍增器

分層激光防御（LLD）系統(tǒng)是整個(gè)公司的真正合作，已經(jīng)完成了其他陸基電子激光武器系統(tǒng)以前沒有做過的事情：擊敗了兩枚替代巡航導(dǎo)彈。

分層激光防御（LLD）激光束位于替代亞音速巡航導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)點(diǎn)上。該圖像由高級(jí)雙光學(xué)跟蹤系統(tǒng)拍攝，該系統(tǒng)用于收集和記錄交戰(zhàn)數(shù)據(jù)。LLD光束控制系統(tǒng)確保激光束摧毀目標(biāo)的有效性。它通過調(diào)節(jié)和細(xì)化來自激光源的激光束并利用來自雷達(dá)和其他傳感器的目標(biāo)跟蹤信息來以足夠的精度指向激光束以摧毀目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。

LLD是一種經(jīng)過驗(yàn)證的陸基高功率激光武器系統(tǒng)，能夠?qū)箯臒o人機(jī)系統(tǒng)和快速攻擊艇到巡航導(dǎo)彈等目標(biāo)。其高分辨率望遠(yuǎn)鏡還可用于跟蹤入站威脅，以及支持戰(zhàn)斗識(shí)別和對(duì)交戰(zhàn)目標(biāo)進(jìn)行戰(zhàn)斗損害評(píng)估。

這項(xiàng)技術(shù)是一種力量倍增能力，隨時(shí)可以集成到未來的任務(wù)中，將其過渡到作戰(zhàn)人員手中。隨著威脅的演變，LLD展示了定向能量如何增加一層防御來保護(hù)我們的世界。

過去一年，LLD在加利福尼亞州洛克希德馬丁航天公司圣克魯斯工廠和新墨西哥州的白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)（WSMR）的IRAD資助的無人駕駛固定翼飛行器和四軸飛行器的演示中證明了自己。

今年2月，它在WSMR的美國陸軍高能激光系統(tǒng)測(cè)試設(shè)施進(jìn)行的測(cè)試中加強(qiáng)了游戲。該測(cè)試由海軍研究辦公室（ONR）贊助，作為其與洛克希德馬丁公司和國防部副部長辦公室（研究和工程）合作的一部分。在演示過程中，LLD跟蹤并擊敗了代表亞音速巡航導(dǎo)彈的高速無人機(jī)。

激光武器系統(tǒng)在許多方面都改變了游戲規(guī)則。首先，它們不需要太多的遠(yuǎn)期供應(yīng)。與火炮等傳統(tǒng)動(dòng)能系統(tǒng)不同，它們不會(huì)耗盡子彈。LLD的連續(xù)電力和熱系統(tǒng)由勞斯萊斯提供，使其能夠在大規(guī)模突襲場(chǎng)景中支持多次交戰(zhàn)，而其他系統(tǒng)在電池耗盡時(shí)需要停止交戰(zhàn)。

另一個(gè)大好處是成本。激光武器系統(tǒng)的每次交戰(zhàn)成本可能非常低，因?yàn)橄牡奈ㄒ幌钠肥沁\(yùn)行系統(tǒng)的電力。

導(dǎo)彈電池的初始成本與部署激光武器系統(tǒng)相當(dāng)，但一旦你安裝了激光，每次射擊的成本就會(huì)降低，這就是LLD改變游戲規(guī)則的地方，雖然激光不會(huì)取代導(dǎo)彈，但它們可以補(bǔ)充目前的導(dǎo)彈防御能力。導(dǎo)彈和激光的結(jié)合 - 動(dòng)能和定向能 - 提供了非常致命和廣泛的防御。

有些人可能期望看到從LLD發(fā)出的科幻光束，但高能激光實(shí)際上是肉眼看不見的。激光超出了您的眼睛可以看到的頻率，您必須在不同的波段中觀察它。與“星球大戰(zhàn)”不同，LLD的光束不會(huì)在接觸時(shí)炸毀東西。根據(jù)戴維森的說法，這更類似于將一個(gè)巨大的噴燈精確地聚焦在遠(yuǎn)處的移動(dòng)目標(biāo)上。

花了40年的時(shí)間設(shè)計(jì)和開發(fā)光學(xué)系統(tǒng)，瞄準(zhǔn)算法，電磁能系統(tǒng)和提升激光功率，以創(chuàng)建更強(qiáng)大的定向能防御系統(tǒng)。通過LLD，從研發(fā)到靶場(chǎng)上的一系列成功擊落，整個(gè)公司都發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)。旋轉(zhuǎn)和任務(wù)系統(tǒng)（RMS）提供高能激光和火控軟件，Space提供光束控制系統(tǒng)，MFC提供采集跟蹤，光束導(dǎo)向器和交戰(zhàn)管理軟件。

防御性激光武器系統(tǒng)必須涵蓋整個(gè)威脅交戰(zhàn)時(shí)間表。從目標(biāo)檢測(cè)到失敗，以及兩者之間的每一步，LLD克服了戰(zhàn)場(chǎng)上經(jīng)常發(fā)生的復(fù)雜情況，并取得了成功。一個(gè)挑戰(zhàn)來自環(huán)境。大氣條件可以像棱鏡一樣“彎曲”激光束，并阻止其到達(dá)目標(biāo)。

LLD的光束控制系統(tǒng)提供所有命令，將激光系統(tǒng)指向目標(biāo)，穩(wěn)定該目標(biāo)的視線并使用自適應(yīng)光學(xué)器件。目標(biāo)越快越敏捷，控制激光束摧毀它的難度就越大。為了克服這個(gè)問題，LLD的通用路徑架構(gòu)以及校準(zhǔn)和對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)為所有激光器和傳感器提供精確和穩(wěn)定的對(duì)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)精確的瞄準(zhǔn)點(diǎn)選擇和維護(hù)。至于激光是如何轉(zhuǎn)向的，這就是光束導(dǎo)向器的用武之地。它使用鏡子來引導(dǎo)和引導(dǎo)光束。如果它們不是超級(jí)反射和精確，那么激光會(huì)像在目標(biāo)上一樣在光學(xué)器件上燒一個(gè)洞。

LLD實(shí)際上包含三個(gè)共生的激光器 - 目標(biāo)照明器激光器（TILL），信標(biāo)照明器激光器（BILL）和高能激光器（HEL）。TIR與精細(xì)跟蹤望遠(yuǎn)鏡一起使用，用于目標(biāo)的交戰(zhàn)質(zhì)量跟蹤，而BILL測(cè)量大氣失真并使用自適應(yīng)光學(xué)器件來聚焦用于摧毀目標(biāo)的HEL。

武器系統(tǒng)控制系統(tǒng)是將LLD的子系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榉烙晕淦鞯脑?。其?zhàn)斗管理系統(tǒng)由MFC的空中和導(dǎo)彈防御團(tuán)隊(duì)提供，負(fù)責(zé)監(jiān)控領(lǐng)空，跟蹤和評(píng)估潛在目標(biāo)，并識(shí)別威脅并確定其優(yōu)先級(jí)。它還與光束控制器配合使用，使激光保持在目標(biāo)上并確定目標(biāo)已被摧毀。

MFC還提供了交戰(zhàn)管理軟件，“RMS提供了部分采集跟蹤軟件和火控軟件，包括操作員站硬件，允許LLD系統(tǒng)由一個(gè)人控制和操作，”RMS的LLD高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理John Laible說。

分層激光防御（LLD）激光束位于替代亞音速巡航導(dǎo)彈的瞄準(zhǔn)點(diǎn)上。該圖像由高級(jí)雙光學(xué)跟蹤系統(tǒng)拍攝，該系統(tǒng)用于收集和記錄交戰(zhàn)數(shù)據(jù)。LLD光束控制系統(tǒng)確保激光束摧毀目標(biāo)的有效性。它通過調(diào)節(jié)和細(xì)化來自激光源的激光束并利用來自雷達(dá)和其他傳感器的目標(biāo)跟蹤信息來以足夠的精度指向激光束以摧毀目標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。

很明顯，激光已經(jīng)在戰(zhàn)場(chǎng)上贏得了一席之地，LLD已經(jīng)表明洛克希德馬丁公司能夠以光速提供關(guān)鍵能力。

生產(chǎn)LLD的團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)其定向能技術(shù)將成為分層防御系統(tǒng)的一部分，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使用激光，允許在最需要的時(shí)候使用更傳統(tǒng)的彈藥。

一些人希望LLD不斷發(fā)展，以便可用于保護(hù)高價(jià)值資產(chǎn)。該技術(shù)可以安裝在飛機(jī)或船只上，以便在巡航導(dǎo)彈到達(dá)基地之前將其消滅。們可以將它們用于戰(zhàn)術(shù)任務(wù)所需的大型飛機(jī)。白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)的巡航導(dǎo)彈替代交戰(zhàn)表明了用激光武器系統(tǒng)擊敗一類新威脅的可行性。

與電影中的內(nèi)容相反，定向能量不會(huì)發(fā)出大的紅色激光，也不會(huì)發(fā)出很大的噪音，如果做得好，目標(biāo)只會(huì)從天而降，不會(huì)爆炸成燦爛的光碎片，設(shè)置為約翰威廉姆斯的分?jǐn)?shù)。

但這并不是說定向能量沒有在創(chuàng)紀(jì)錄的時(shí)間內(nèi)取得顯著進(jìn)步。以定向能機(jī)動(dòng)短程防空或DE M-SHORAD為例。美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部航空和導(dǎo)彈中心，美國陸軍太空和導(dǎo)彈防御司令部以及快速能力和關(guān)鍵技術(shù)辦公室與行業(yè)合作伙伴一起建造下一代激光武器。他們?cè)诓坏饺甑臅r(shí)間內(nèi)做到了。

該系統(tǒng)不拉拖車，也沒有專用的支援車輛。所需的一切都安裝在卡車上，這使它比舊系統(tǒng)具有敏捷性優(yōu)勢(shì)。DE M-SHORAD 的另一個(gè)關(guān)鍵組成部分是，它比向低價(jià)值目標(biāo)發(fā)射多枚高美元導(dǎo)彈更具成本效益。

傳統(tǒng)的動(dòng)能武器發(fā)射后，附帶動(dòng)能的彈丸需要飛行一段時(shí)間才能命中目標(biāo)。但是定向能武器沒有這一過程，甚至像激光武器、微波武器這種，依靠激光和微波來毀傷目標(biāo)的武器，能量傳播速度可以達(dá)到光速或接近光速，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)命中，目標(biāo)根本無法躲避。

因?yàn)闆]有彈丸，定向能武器發(fā)射的僅僅是能量，所以定向能武器發(fā)射一次攻擊后可以很快調(diào)整進(jìn)行第二次攻擊。因此，定向能武器不僅攻擊間隔非常短，而且轉(zhuǎn)移火力也很靈活、迅速，可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)連續(xù)攻擊多個(gè)目標(biāo)的目標(biāo)。

定向能武器是依靠高度集中能量來毀傷目標(biāo)，它的能量轉(zhuǎn)化率更高。傳統(tǒng)動(dòng)能武器，不僅在彈丸的飛行過程中有能量損耗，而且在戰(zhàn)斗部爆炸后，破片四濺、沖擊破擴(kuò)散也會(huì)讓毀傷能量無法集中。這種傳統(tǒng)的毀傷方式不僅能量轉(zhuǎn)化率低，而且會(huì)造成大量的附帶毀傷，但是定向能武器則可以很好的避免這種問題，實(shí)現(xiàn)毀傷能量的高效轉(zhuǎn)化。

美國之所以探索將定向能武器用于防空反導(dǎo)甚至反衛(wèi)星，是因?yàn)槠湎鄬?duì)于其他常規(guī)武器，具有以下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：一是激光、微波波束和粒子束以光速或接近光速的速度直射目標(biāo)，瞄準(zhǔn)即能命中，目標(biāo)難以躲避；二是可控制射束快速改變方向，一件武器可在極短時(shí)間內(nèi)連續(xù)攻擊多個(gè)目標(biāo)，反應(yīng)靈活、快速；三是能量高度集中，一般只對(duì)目標(biāo)本身甚至目標(biāo)的某一部位造成破壞，不像核武器或化學(xué)生物武器那樣，造成大范圍的破壞或殺傷。

正是基于這些優(yōu)良的特性，定向能武器能在瞬間打中遠(yuǎn)至幾千千米外快速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)（例如洲際彈道導(dǎo)彈的助推器、母艙、誘餌和軍用衛(wèi)星等），將其予以摧毀，并可迅速再次瞄準(zhǔn)下一目標(biāo)。

激光武器迄今已有40多年的發(fā)展歷史，其關(guān)鍵技術(shù)也已取得實(shí)質(zhì)性突破。目前，為防空反導(dǎo)發(fā)展的激光武器主要包括化學(xué)激光和固體激光。其中，化學(xué)激光器可方便實(shí)現(xiàn)大功率兆瓦級(jí)輸出，進(jìn)行硬毀傷或遠(yuǎn)距離干擾，但體積龐大且存在排放污染的問題，只能部署于較大的作戰(zhàn)平臺(tái)，如戰(zhàn)略運(yùn)輸機(jī)等。固體激光器體積緊湊、重量輕，但目前輸出功率較低，更適合對(duì)體積重量要求較為苛刻的車載平臺(tái)等使用。

而化學(xué)激光反導(dǎo)武器的“佼佼者”，當(dāng)屬美軍大名鼎鼎的機(jī)載激光器（ABL）系統(tǒng)了。ABL系統(tǒng)核心部件是兆瓦級(jí)的化學(xué)氧碘激光器，搭載在改進(jìn)型波音747-400F運(yùn)輸機(jī)的機(jī)背上。在反應(yīng)非常迅捷的激光指示系統(tǒng)輔助下，大威力激光光柱從貫穿飛機(jī)前部的管子中穿越，穿過光柱控制系統(tǒng)后射出。

太空武器可以被定義為將軍事裝備部署在地球軌道或其他太空環(huán)境中，可用于進(jìn)攻、防御或戰(zhàn)略支援任務(wù)的裝置。它們主要包括反衛(wèi)星武器（ASAT）、導(dǎo)彈防御系統(tǒng)、戰(zhàn)略偵察和通信設(shè)施等。

將定向能激光束武器部署在衛(wèi)星上具有一定的現(xiàn)實(shí)意義：首先，太空環(huán)境對(duì)激光束的傳播影響較小，提高了作戰(zhàn)效果；其次，在太空中部署激光武器可以為地面部隊(duì)提供戰(zhàn)略支援。

編輯：黃飛

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