具有極高精確性的定向能武器，幾十年來一直備受軍(jun) 事計劃者們(men) 的關(guan) 注，但是直到最近國防部才真正地開始在激光技術方麵投入資金，並期望這一舉(ju) 動最終會(hui) 導致光速戰術武器的誕生。五角大樓明確表示將在未來的兩(liang) 年內(nei) 投入4900萬(wan) 美元研製一種固體(ti) 高功率激光器。

     這種激光器經過改造可以安裝在戰術噴氣式戰鬥機、海軍(jun) 艦船或者是陸軍(jun) 的車輛上，從(cong) 而成為(wei) 一種作戰武器。

     激光器是一種光輻射裝置，通常按照激光介質的不同可分為(wei) 氣體(ti) 激光器、液體(ti) 激光器和固體(ti) 激光器。到目前為(wei) 止，隻有化學激光器能夠達到較高的功率水平，可以在一定程度上滿足軍(jun) 用裝置的需要，如安裝在波音噴氣式飛機上的兆瓦級空軍(jun) 機載激光（ABL）係統、陸軍(jun) 的陸基戰術高能激光（THEL）等。機載激光可以擊落彈道導彈，而陸基高能激光可以摧毀火箭、迫擊炮和大口徑火炮的炮彈。但是，化學激光能量的產(chan) 生是通過一種化學反應來實現，它們(men) 的體(ti) 積往往過大而顯得笨拙，而且從(cong) 後勤的角度講使用起來非常複雜，保障也很困難，因此，不太適合用作一種戰場武器。

     固體(ti) 激光使用晶體(ti) 或是玻璃作為(wei) 激光介質，它們(men) 依靠電能驅動，這使得它們(men) 在緊湊型武器係統領域頗受青睞。但是，這項技術已經明顯落後了。固體(ti) 激光已經發明了30多年，但是它們(men) 所能夠達到的功率水平一直沒有什麽(me) 實質性的突破，因此無法滿足研製激光武器的軍(jun) 事需求。現在，固體(ti) 激光在低功率應用方麵卻已經非常普及，如激光打標和加工技術等領域。通常來講，要作為(wei) 一種武器來使用，激光的能級範圍要達到幾十千瓦到幾兆瓦的功率水平。

     圍繞著美國空軍(jun) 研究實驗室主管的25千瓦固體(ti) 激光器研發項目正在進行著一場行業(ye) 競爭(zheng) 。這個(ge) 項目將確定固體(ti) 激光技術是否已經成熟並適合進一步的發展。盡管空軍(jun) 研究實驗室的科學家們(men) 成功地證明了功率為(wei) 25千瓦的固體(ti) 激光器能夠在實驗室條件下進行工作，但是專(zhuan) 家們(men) 警告說，要把這一基本的技術轉化成為(wei) 一項實用的武器，還需要做更多的研發和工程工作。國防部的承包商美國湯普森－拉莫－伍爾德裏奇公司（簡稱TRW）和雷神（Raytheon）公司宣稱，以它們(men) 的能力能夠製造出25千瓦的固體(ti) 激光器，而且給它們(men) 更多的時間，在五到十年內(nei) ，它們(men) 能夠把這一功率級別提高到100千瓦。

     這樣的言論在一定程度上對空軍(jun) 的計劃起到了激勵作用。空軍(jun) 研究實驗室的激光物理學家凱裏洛伊•萊格尼克上尉說，“承包商找到我們(men) 說他們(men) 覺得已經做好準備來為(wei) 我們(men) 演示這一技術。我們(men) 實驗室科學家們(men) 的知識，再加上承包商的信心，使我們(men) 下定決(jue) 心要真正地推進這一技術。”

     參與(yu) 競標的公司將會(hui) 有兩(liang) 年時間來進行技術展示的準備工作。萊格尼克表示，她不能披露有多少公司正在參與(yu) 競爭(zheng) ，或者說是有多少公司將會(hui) 得到這份4900萬(wan) 美元的項目合同。競標將在九月到結束。

     萊格尼克說，25千瓦固體(ti) 激光器的展示工作隻是一個(ge) 跳板，最終的目的是研製100千瓦的固體(ti) 激光器。她同時也承認在研製25千瓦固體(ti) 激光器的道路上還將麵臨(lin) 許多的困難。其中一個(ge) 技術難題就是如何減少在產(chan) 生激光過程中附帶產(chan) 生的過多的熱量，提高激光器的耐用程度，使它在高功率工作的條件下仍能保持激光光束的高質量、投射的遠距離和較長的持續工作時間。

     美國國防大學資深研究人員艾力赫•茲(zi) 米特說，固體(ti) 激光技術在緊湊型武器應用方麵有著很大的潛力。但是他同時也提醒說，圍繞著這一技術還存在著許多的市場因素和誇大其詞的成分。他說，研製25千瓦固體(ti) 激光器風險很大，但是從(cong) 物理學的角度講並不是不可能的事。因為(wei) 附帶產(chan) 生的熱量的原因，固體(ti) 激光器的功率要提升到100千瓦的級別存在著巨大的挑戰。茲(zi) 米特解釋說，化學激光器中產(chan) 生的無用的熱量可以被流動的空氣帶走，但是固體(ti) 激光器則不然，工作時產(chan) 生的熱量仍然會(hui) 保留在激光介質的內(nei) 部，而且內(nei) 部溫度會(hui) 越來越高，最後會(hui) 導致激光光束質量的下降，直到無法正常工作。激光器的散熱通常采用物理手段，以水冷或是風冷的形式對激光介質的散熱平台進行降溫，或者是讓激光器以短脈衝(chong) 的形式來工作，以便在每一個(ge) 脈衝(chong) 的間歇進行散熱。茲(zi) 米特說，采用物理手段對激光器進行降溫是更好的選擇，因為(wei) 這樣做不需要經常打斷激光的發射。

     茲(zi) 米特說，給激光器降溫是一項非常困難的工程挑戰，特別是為(wei) 高功率的激光器降溫。例如，一個(ge) 100千瓦的固體(ti) 激光器在以額定功率工作時會(hui) 產(chan) 生900千瓦的熱功率損耗，這是固體(ti) 激光器的特性所決(jue) 定的，這種激光器的能效極低，有百分之十的效率就已經被認為(wei) 是相當高的效率了，大部分固體(ti) 激光器的平均效率僅(jin) 為(wei) 百分之一。而且，高功率固體(ti) 激光器的造價(jia) 也十分昂貴，因為(wei) 用來激勵激光器工作的二極管的價(jia) 格十分高昂。例如，要成功地激勵一台效率為(wei) 百分之十的100千瓦固體(ti) 激光器，要求一百萬(wan) 個(ge) 二極管，產(chan) 生每一瓦特的功率需要的二極管的價(jia) 值約為(wei) 100美元。“那會(hui) 是一項十分昂貴的開銷，”茲(zi) 米特說。隻有少數幾家公司能夠製造這些高功率二極管。低功率二極管今天在許多商業(ye) 領域得到廣泛應用。但是隻有高亮度的二極管能夠被用來製造固體(ti) 激光武器。目前，大多數的固體(ti) 激光器不是采用二極管激勵的，而是用閃光燈激勵的方式。因為(wei) 常規的閃光燈消耗大量的能量，所以它們(men) 需要昂貴的冷卻降溫係統。專(zhuan) 家們(men) 說，二極管激勵的激光器的效率是閃光燈激勵的激光器的三到五倍，而且使用壽命也更長，這種典型的激光器的使用壽命可以達到10000小時，而閃光燈激勵的激光器的使用壽命隻有幾百個(ge) 小時。

 聯合攻擊戰鬥機（JSF）

     如果100千瓦的固體(ti) 激光器研製成功，它將成為(wei) 目前正在洛克希德•馬丁公司生產(chan) 的F-35聯合攻擊戰鬥機的機載武器選項。聯合攻擊戰鬥機的飛行員使用這種固體(ti) 激光武器可以發射激光，以迷盲敵方從(cong) 地麵或是從(cong) 空中發射的導彈的尋的傳(chuan) 感器。洛克希德•馬丁公司負責高級發展計劃的代表尼爾•凱希納說，F-35戰鬥機的設計很適合安裝固體(ti) 激光武器，隻要做好激光光束瞄準和發射控製係統就行了。凱希納說，作為(wei) 一種聯合攻擊戰鬥機使用的武器，我們(men) 認為(wei) 必須要達到100千瓦的能級目標。

     凱希納說，垂直起飛的一款F-35戰鬥機上有一個(ge) 靠傳(chuan) 動軸驅動的升力風扇，如果去掉這一個(ge) 風扇，會(hui) 留下一個(ge) 孔，非常適合安裝固體(ti) 激光器。“不僅(jin) 在空間上會(hui) 有一個(ge) 大小剛好合適的孔，而且傳(chuan) 動軸可以產(chan) 生27000匹馬力的功率，這樣你就可以有一個(ge) 巨大的功率支持了，”凱希納說。戰場範圍在不斷地擴展，但是激光的射程還是顯得非常有限，一台100千瓦的激光器隻能夠把激光投射到幾百英尺遠的地方。

     凱希納提醒說，在F-35戰鬥機上使用固體(ti) 激光器技術仍然麵臨(lin) 著許多的困難和阻礙，例如，圍繞著F-35戰鬥機的大氣擾動很可能造成激光光束的變形和精確性的降低。洛克希德•馬丁公司對在F-35 戰鬥機上使用固體(ti) 激光器技術持歡迎態度，一直充當著激光生產(chan) 商的“啦啦隊長”的角色，因為(wei) 它希望在F-35戰鬥機上看到有激光武器的出現。為(wei) 了獲得空軍(jun) 研究實驗室的項目授權，目前至少有兩(liang) 個(ge) 公司――TRW公司和雷神公司，正在致力於(yu) 高功率固體(ti) 激光器的研製工作。#p#分頁標題#e#

     TRW空間與(yu) 電子公司負責導彈防禦的代表史蒂芬J•托納說，他對25千瓦固體(ti) 激光器的潛在市場表示樂(le) 觀。“我們(men) 看到許多消費者對此表現出越來越大的興(xing) 趣，”他在接受采訪時說。TRW公司為(wei) 參加空軍(jun) 的競標而設計的25千瓦固體(ti) 激光器原型能夠裝入一個(ge) 吊艙之中，因此它可以被輕鬆地安裝在戰術飛機中，包括有人駕駛飛機和無人駕駛飛機。同時，波音公司還要求TRW公司為(wei) 空軍(jun) X－45無人戰鬥飛機設計一個(ge) 激光武器吊艙。  

     25千瓦固體(ti) 激光器的光束強度足以使敵方的巡航導彈或是地麵車輛無法工作，托納說，“你用不著摧毀整個(ge) 車輛，但是向這些車輛的輪胎發射激光致其燃燒，或者穿透車輛的發動機罩，你就可以使它們(men) 喪(sang) 失能力。”這一技術成功的關(guan) 鍵是光束質量。光束質量是區分激光和燈光的主要指標。托納解釋說，如果光束質量足夠好，一個(ge) 25千瓦的固體(ti) 激光器能夠投射三到四公裏遠，並在金屬上燒出一個(ge) 洞來。TRW公司生產(chan) 的25千瓦固體(ti) 激光器的原型是一個(ge) 主動型冷卻的激光器，它在內(nei) 部采取水冷方式，在外部采用風冷方式。

     盡管固體(ti) 激光器不能像化學激光器那樣可以達到兆瓦級的功率，但它們(men) 卻有一個(ge) 很大的優(you) 點，那就是它們(men) 能夠比化學激光器更輕鬆地穿透大氣。托納指出，化學能量驅動的機載激光器無法穿透大氣。展望未來，托納說，“我們(men) 可能還要經過五到十年的時間才能迎來100千瓦級激光器的誕生。”達到這一功率以後仍將需要數年時間來把它轉化成一種激光武器並配置在某一武器平台上。托納承認，他長期以來並不相信固體(ti) 激光能夠被製成某一種武器裝置，“以前曾有許多的懷疑，但現在我認為(wei) 是改變這種想法的時候了。”

     最近幾年，美國勞倫(lun) 斯利弗莫爾國家實驗室和陸軍(jun) 成功地研製出了一款10千瓦的固體(ti) 激光器。但是，這種激光器不是由二極管驅動的，也不是主動冷卻型的激光器。為(wei) 了進行冷卻，它必須采取間歇性的工作方式，即工作一會(hui) 關(guan) 閉一會(hui) 。這一係統被稱為(wei) “熱容激光器”，雷神公司也參加了這項研製工作。“熱容激光器”的能量效率僅(jin) 有百分之一，也就是說為(wei) 了得到10千瓦的功率，它需要一兆瓦的能源來保障。雷神公司的官員們(men) 說，他們(men) 希望這一“熱容激光器”會(hui) 給美國陸軍(jun) 一個(ge) 機會(hui) 來對這一技術進行考驗並確定其潛在的應用。

     雷神公司負責定向能武器研發的副總裁邁克爾 •波恩說，“陸軍(jun) 正在考慮對熱容激光器進行改造，從(cong) 閃光燈激勵轉換成二極管激勵。”公司正在試圖說服陸軍(jun) 資助一個(ge) 15千瓦移動激光器的研製項目，並表示可以把這種移動激光器首先交給戰場上的作戰部隊進行試用，讓官兵們(men) 切實感受一下這種武器的性能。來自一線部隊的反饋對承包商的研製工作是非常有幫助的，波恩說，“這樣，在我們(men) 開始製造這些武器之前就已經知道了他們(men) 會(hui) 有什麽(me) 樣的軍(jun) 事應用需求。” 雷神公司高能激光項目的主管查文希•邁克恩說，公司不僅(jin) 在爭(zheng) 取空軍(jun) 的25千瓦固體(ti) 激光器的合同項目，同時也在主動地與(yu) 洛克希德•馬丁公司合作，共同開發 F－35聯合攻擊戰鬥機機載100千瓦的概念型激光武器。“聯合攻擊戰鬥機有著適合激光武器安裝與(yu) 工作的所有理想的特征，”邁克恩說。為(wei) 海軍(jun) 的“超級大黃蜂”戰鬥機研製的激光吊艙目前也正在設計當中。雷神公司的官員稱，他們(men) 已經攻克了發展激光器中最困難的課題――光束質量問題。雷神公司擁有一項基於(yu) 特殊的激光鏡和光學器件的專(zhuan) 利技術――相位共軛技術，邁克恩說這項技術的使用能夠校正光束的變形，並改善光束的集中性。

     邁克恩說，另外一個(ge) 突破是新型的激光材料的發現，特別是鐿這種材料的發現與(yu) 使用。雷神公司的閃光燈激勵的激光器中使用的激光材料是一種釔鋁石榴石和釹的混合物。公司開始向二極管激勵激光器轉型的時候，研究人員發現二極管能夠激勵鐿這種金屬，而且產(chan) 生的熱量比釹少75%左右，這無疑會(hui) 大大地省去給激光器降溫的麻煩。邁克恩預測二極管的成本也將會(hui) 下降，在今後的幾年中，二極管的價(jia) 格可能會(hui) 從(cong) 當前的每瓦特70美元到100美元下降到每瓦特5美元。

     邁克恩說，要在五年前製造一個(ge) 100千瓦的激光器，消耗的二極管數量會(hui) 是全世界二極管年產(chan) 量的三倍。美國國防大學研究員茲(zi) 米特說，工業(ye) 體(ti) 係必須解決(jue) 這一問題，隻有這樣他們(men) 才能製造出如他們(men) 所承諾的那樣的，價(jia) 格合理的固體(ti) 激光器。“如果100千瓦的激光裝置要價(jia) 達到3000萬(wan) 到4000萬(wan) 美元的話，軍(jun) 方可能不會(hui) 對它感興(xing) 趣。”