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瞬间释放1万亿瓦能量 美军要靠这款武器确保优势

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作者署名:笑天

据美国媒体《防务快报》网站报道,超短脉冲激光器可以在瞬间释放1万亿瓦能量,而对于今天的军事应用来说,这项技术还为时过早?但情况并非总是如此。

“激光武器是未来的技术,而且永远都是”。这是军事领域的一个老笑话,但对于五角大楼的规划者来说,定向能武器的梦想最终似乎正在转变为现实。然而在一项新的分析中,博思艾伦·汉密尔顿公司的定向能创新副总裁乔·谢泼德认为,美军可能将资金投入到了错误的研究领域。因为五角大楼目前在定向能武器方面的大部分研究都是连续波激光器,这种激光器使用相对低功率的高能光束来烧毁光学传感器或其他材料。

不过现在,美国军方领导人对超短脉冲激光器(USPL)越来越感兴趣,这是一种无法想象的高能量光束,发射时间仅为微秒级,可以气化蒸发目标表面的一小部分或破坏其电子设备。随着美国军方寻求新的防空武器以对抗无人机群和高超音速导弹,它应该会为USPL的发展投入更多资金。

USPL光束可在千万亿分之一秒内发射一万亿瓦的能量,这既有好处,也有坏处。千瓦级的连续波光束通过大气层时会变得向各个方向反射,而更强的USPL光束会分解分子结构并使氮原子和氧原子离子化。这创造了一种等离子体通道,可以使光束在更长的范围内保持聚焦和高效。连续波激光武器需要持续不停向目标发射光束,进而积累能量破坏目标。但因为光束的散射,这种连续波激光作用距离短。而USPL正好相反,它能够间歇性向目标发射光束,不断重新聚焦脉冲最终将目标气化。

但是USPL光束也将目标表面的一小部分化为了等离子体。除非这个新的等离子体有时间消散,否则它将会屏蔽后续的脉冲。几十年来,这一效应一直是研究的主题,但目前正在进行研究,以检验连续脉冲时,是否能在屏蔽形成之前击中快速移动的空中目标。

与其他形式的定向能一样,USPL也需要减少尺寸、重量、电力需求、冷却时间和开发成本。目前世界上三个最先进的USPL系统是通过欧洲极光基础设施计划开发的,每个系统都有一栋大楼那么大。内布拉斯加大学、中佛罗里达大学建造的研究型光学平台由多个光具座组成,每个光具座都有一吨重。尽管如此,斯坦福大学的直线加速器实验室和内布拉斯加大学的极光实验室正在探索使USPL和其他定向能量系统体积更小、威力更强大的方法。

与许多新兴的尖端技术一样,将大量的时间和金钱花在USPL的基础和应用研究上,以提高基础技术的准备水平,这当然是正确的。我们设想,随着更成熟的激光应用(如固态和连续波)成为美军作战人员武器系统中的一部分,USPL等有前途的技术也将成为美军武器的一部分。随着该需求的到来,相关的先进技术开发和先进组件开发将成为重点工作,包括制造出原型设备等工作。所有这些在未来10-15年内都是可以想象的。

几十年来,美国一直是定向能研究的领导者,研发出了世界上第一台拍瓦级激光器。而美国能源部在劳伦斯伯克利国家实验室赞助了USPL的研制。但目前USPL研发的大部分都在欧洲和在亚洲。而在该领域保持美国的领导地位至关重要,因为第一个将这项技术有效应用的国家将会拥有非常明显的军事优势。

而更多的投入或许可以令美国保持在USPL的领先单位。虽然欧洲和亚洲国家对USPL的投入一直在稳步增加,但美国的预算却持平或下降。五角大楼已经在2022财年的预算中将使定向能源研究的资金从约12亿美元减少到9.15亿美元。然而我们应该将定向能源资金的投入增加到20亿美元。这将激励工业界和学术界在这一领域开展更具开创性的工作。

只有通过持续、集中的投资,美国才能实现USPL系统在战场上的潜力,并提供给军队使用。

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