【科普】高能激光武器到底有多厉害？

　　激光真的能比子弹、炮弹更有效地歼灭敌人、击落飞机、击穿坦克吗?要回答这个问题，还要从阳光说起。

　　物体被阳光照射后，表层材料都会吸收光的能量而被加热，能量高到一定程度，物体表面就会软化、熔融。如果光线能量再高，并且汇聚于一点，物体表面就会气化，甚至电离产生所谓的等离子体。

　　我们知道，物质是由原子或分子构成的。激光就是物质受到与自身分子振荡频率相同的能量激励时所产生的一种不发散的强光，由于是在物质受激辐射状态下产生的光，所以也称为激光。激光的最大特点就是在能量高的同时，发散性很小，它的能量可以集中在面积很小的一块光斑上。在某些情况下，激光灼烧物体时，表层下的温度会比表层高，这样表层下的物质会迅速气化并引发爆炸。如果激光功率再高，照射时间更短，气化物或者等离子体就会高速向外喷出，像火箭发动机喷气一样，并产生反冲，作用在固体材料内部，引起变形、断裂等破坏作用。高温的等离子体还有可能产生紫外线、X射线辐射，损伤或破坏目标结构及其内部的电子、光学元器件。

　　激光作战武器吸引军事专家的另一个优势是光的速度，也就是看到哪里打到哪里，不需要计算提前量，而且没有后坐力，这些都是传统枪炮绝对无法相比的。事实上，激光早已走进了人们的生活，每个人几乎每天都要用到。电脑以及VCD、DVD影碟机上的光驱，正是靠一个小激光器从一塑料制成的光盘上读出数据、图像的。而在工业生产上，使用激光切割钢板早已不算什么高级技术了。在真正的军事应用中，以激光来指示目标的制导炸弹已问世30年了。

　　凡此种种，我们不禁要问，为什么直到今天激光仍然没有变成威风凛凛的终极武器呢?要解答这个问题，首先要了解激光击落飞机、击穿坦克所需要的条件，也就是说照射在目标表面单位面积能量是多大，才能够对目标构成破坏。这就好比用穿甲弹打坦克，动能越高，作用在装甲表面单位面积上的能量就越高，越容易击穿坦克装甲。

　　激光炮的威力和好几个因素有关。首先，激光的功率和照射时间都和它的威力成正比，但是照射时间长会对瞄准不利，因此，人们主要是想法设法提高功率。要想硬碰硬地击毁目标，激光器的功率必须达到数十千瓦，我们常见的激光器能实现这一点吗?生活中最常见的是计算机光驱和影碟机中的激光器，称为“半导体激光器”。它们理论上可以达到最大功率只有50瓦，因此根本无法用来制造激光炮。于是，具有更大功率潜能的固体激光器、气体激光器、化学激光器进入了人们的视野。

　　世界上第一台激光器就是红宝石激光器，它属于固体激光器中的一种，以红宝石、石榴石等晶体或特殊的玻璃作为工作物质。固体激光器结构紧凑、牢固，因此，首先在军事上得到了广泛应用。早期坦克上的测距仪就多以石榴石激光器为核心。不断加大输入红宝石、石榴石中的能量，就能制造出激光炮吗?问题又出现在了热量上。固体激光器的输出功率达到几十千瓦，在发射过程中作为工作物质的玻璃棒和晶体棒会产生高温，这种高温不容易散发，所以一次发射后晶体棒和玻璃棒会由于高温而产生严重形变，这会使随后发射光束变得不再集中，而使能量产生分散，这样光束的能量就不再集中而有效。

　　但是，这种激光器用于攻击一些近距离的小目标，比如无人机、炮弹、地雷还是很理想的，特别是在扫雷方面，固体激光器烧毁地雷所需要的能量，千瓦级就足够了。美国就曾分别研制了功率500、1000瓦的石榴石激光器，装在悍马车顶上照射数百米范围内的地雷，后来，还曾用它击落了飞行中的小型无人机。从某种意义上说，石榴石激光武器已经走上战场，只是还不像科幻作品中一闪毙命的死光那样厉害。

　　说到气体激光器，装甲兵们应该不陌生，因为现代主流装甲车辆的激光测距仪就是一种最典型的二氧化碳气体激光器。那么，它的武器化进程又能不能满足军事专家的预想呢?早在上世纪60年代，人们就造出了功率几百千瓦的二氧化碳激光器。70年代，美国用功率400千瓦的二氧化碳激光器击落了空空导弹和靶机，从而巩固了人们研制激光炮的信心。但是，在80年代开始的星球大战计划以及后来的ABL机载激光武器计划中，美军又放弃了二氧化碳激光器，这又是为什么呢?这个问题涉及到影响激光威力的另外几个要素。激光的威力与波长和距离的平方成反比，激光与普通光相比较发散角虽然非常小，但并不是不存在。比如，波长是一微米的激光以一毫米的孔径向外发散，在1千米的距离上，激光光斑的直径可以达到2.44毫米;如果距离是100千米，激光的光斑就会达到24.4厘米，这个时候光束的能量就不再集中而变的比较分散。这个时候，唯一的方法就是尽可能降低激光的波长，但是，二氧化碳激光器产生的激光波长一般在10.6微米，这比红宝石激光器的0.7微米大了两个数量级，也正因为如此，二氧化碳激光器只适合攻击几千米以内的目标而不能再远了。

　　气体激光器的波长问题成了无法逾越的障碍，于是，人们又把目光转向了波长比较短，又容易产生高功率，而且散热良好的化学激光器上。化学激光器利用特殊的化学反应产生激光，它的能量来源是化学物质，因而不像固体激光器、二氧化碳激光器那样需要外加的电能。在同样的体积、重量下，化学激光器产生的能量也更高。1983年，美国建成了一台功率达2.2兆瓦，也就是2200千瓦的氟化氘化学激光器，可产生3.8微米波长的激光，这一波长不到二氧化碳激光器的一半，因此，在同样功率下威力可以高出7倍，这为化学激光器的武器化奠定了坚实的基础。但是人们还不满足，因为3.8微米的波长还不够短，另一种氧碘激光器产生的波长只有约1.3微米。在同等功率下，它的威力又是氟化氘激光器的8倍，更是二氧化碳激光器的65倍。

　　在雄心勃勃的弹道导弹防御计划中，美国空军正在研制的机载激光武器就选择了高能氧碘化学激光器，它的输出功率达到3兆瓦，也就是3000千瓦，可以从万米高空发射激光束，摧毁250千米外的洲际弹道导弹。用激光武器进行初段反导拦截的效果非常彻底，这是敌方导弹刚从阵地上起飞，被激光摧毁的导弹碎片能够全部落回到敌方领土上。美国的机载激光武器是初段拦截武器，在反导系统中被称为反导拦截的第一炮，能够在几百千米的距离上摧毁弹道导弹、飞机，甚至是太空中的卫星。

　　直到机载激光武器高能氧碘化学激光器的出现，激光武器才终于算得上是人们构想中的致命死光武器了。机载激光武器虽然厉害，但重量、体积都很大，只能由波音747这种大型飞机才能携带。因此，除了机载激光武器，美军还在研制一种功率稍低的氧碘激光器，称为ATL先进战术激光器。这种激光武器的功率降低到300千瓦，系统设备的重量可减少到几吨，以便由小得多的运输机、直升机，甚至卡车携带，用于拦截十几千米外的反舰导弹、巡航导弹、火箭弹，或用来攻击坦克、车辆的油箱、弹药舱等。

　　较量到现在，我们已经可以展望未来的激光武器了。固体激光器虽然先天不足，但可以攻击速度较慢的小飞机或导弹，即使威力不够硬杀伤，也能烧坏目标的制导设备达到软杀伤的效果。而氟化氘化学激光器因为波长问题威力稍差一点，但也能在反巡航导弹、反炮弹任务中发挥作用，成为近程护卫的利剑。而最终拔得头筹的无疑是具备最高能量输出的氧碘化学激光器，它将在未来战场上担当起拦截弹道导弹、攻击敌方空间飞行器或在轨卫星等的杀手锏。除此之外，这种高能激光器投入未来战场的意义还在于它将使战争的节奏接近物质世界的极限——光的速度。