国战会论坛:谭传毅》美军秀出的雷射武器:新一轮军备竞赛

安装在美国驱逐舰上的「太阳神」(HELIOS)雷射武器系统示意图。(洛克希德马丁)

中时报导,美国海军今年就能发射与驱逐舰彻底整合的高能雷射武器。而中国在「两弹一星」的时代就已经同步开展雷射武器研究,只是没有高调发布,这是中国唯一不落后西方的技术

此番美国海军高调展示预定安装在伯克级驱逐舰上的「太阳神」(HELIOS)高能雷射武器系统,无疑挑起了新一轮军备竞赛,特别是针对解放军

军备竞赛的单轮车效应

军备技术研发就如骑单轮车,上了车就得一直骑下去,否则单轮车就会倒下来。过去台湾研发经国号战机积累了一定的知识技术,可惜后来采购幻象和F-16战机,这单轮车轰然摔倒不起。军备竞赛就像骑单轮车竞赛一样,只能前进,不能停止。

近代比较著名的军备竞赛是第一次世界大战前20年,欧洲列强之间的军备竞赛,例如列强争建大型铁甲舰、冷战时期北约组织华约组织展开的长期军备竞赛。变成你有我也要有、而且我的要比你的更好,反之亦然,这就形成无止尽的竞赛。军备竞赛可以加快加大武器的研发速度与经费,直到对手垮台为止。

雷射武器就有军备竞赛的动因,当今飞弹速度越来越快、精准度越来越高、飞行轨迹越来越怪异,也越来越难拦截的时候,速度更快更准的雷射武器迟早就会出现。现今能与美军竞赛的只有解放军和俄军,欧洲强国例如英国、法国、德国、以色列、日本紧追在后。

雷射武器已经有了实战成果,例如1975年10月18日美军在印度洋上空的预警卫星受到来自苏联红外闪光的干扰,不能正常工作。1975年11月17、18日两天,美国空军的两颗资料中继卫星也遭苏联的红外闪光干扰而停止工作。

2009年,美军在新墨西哥州测试了新型「百夫长雷射炮,该炮的海军型号可能就是这次曝光的舰载雷射炮。2010年5月31日美国海军宣布,美国海军在加州某个靶场以雷射炮摧毁一架无人机。2012年8月美国研发的伯克级驱逐舰DDG-106舰尾直升机平台上安装一个雷射炮,并成功击毁一艘小艇。此外,美国海军进行的电磁炮的试验,炮弹速度超过音速6倍以上。这些动能与定向能武器都将掀起新一轮的军备竞赛。

雷射武器的特色

第一,快速、灵活、精准和抗电磁干扰。美军斥巨资研发各种雷射武器,下从致盲人眼雷射枪,上到能摧毁无人机、火箭弹乃至洲际飞弹的雷射武器。以机载雷射炮为例,充电30分钟可以连续发射1分钟。舰载雷射炮有舰上电力供应,更不限次数发射。而且雷射光以光速飞行,在极短的时间之内、在极小的面积上聚集极大的能量,急剧的穿孔、层裂靶材表面乃至于深入内部,根本不必考虑目标的相对速度,更不受电磁环境的干扰,完全没有放射性污染。与核弹大面积破坏比较,雷射武器专注於单点突破。

美国海军伯克级驱逐舰测试雷射武器,4架无人机以480公里时速飞行,位于3.2公里之外的驱逐舰方阵雷达系统开始探测,并将无人机的资料传输给舰载雷射武器,后者随即发射32千瓦的雷射能量束,数秒之内就烧毁4架无人飞机

雷射武器的缺点是受限于气候因素,例如大雾、大雪、大雨。当然,也会受大气影响,例如大气对能量的吸收等,无法全天候工作,现在各国正找寻解决方案。

第二,雷射武器需要大量的电能,现在能量储存设备开始小型化,像高能电池或者超级电容,使得雷射武器装备在舰船或者飞行器上面变得可能。类似中国科学院研发的超级电容器能量密度达到每公斤26千瓦,也就是说,原本重约10吨的雷射炮,装上超级电容器之后的重量,可降至40公斤左右,完全可以搭载在战机、军舰、装甲车之上,可攻击飞机、无人机、飞弹、小型船只、火箭弹、迫击炮弹等。还有小型雷射武器,可在1500公尺内致盲人眼、击穿钢盔、烧伤皮肤等。

雷射武器也可分为战略战术级别,雷射器发射功率在1兆瓦以下、射程在几公里到十几公里左右,称之为战术雷射武器。战略雷射武器则可攻击数千公里之外的洲际飞弹、各类卫星、甚至能将敌军洲际飞弹摧毁在助推阶段,雷根总统的星战计划就有许多类型,但是战略雷射武器研究费用高、技术难度大。目前陆基战略雷射武器系统使用核能电厂电力可以发挥功能,但想要在太空运行成为现实,还需要时间。

第三,雷射武器成本效益极高。在防空武器方面,当前主体是飞弹,例如一枚爱国者飞弹要60到70万美元,一枚短程刺针飞弹2万美元,而雷射发射一次仅需数千美元,未来发射一次的费用可降至数百美元。

2012年,太阳神(HELIOS)的原型XN-1型雷射武器系统本身造价4千万美元,单次发射费用不到1美元,因为和武器比较起来,电力几乎是免费。

如何反制雷射武器?

有矛就有盾,雷射武器虽然厉害但是并非万能,反制雷射武器的第一个方式就是靶材表面的抗热灼烧涂层。反制雷射武器涂层可采用白色或反光铝等反射性金属层或石墨层,美军曾研制出一种含铝高温涂料,可在650℃高温下抗雷射光。

在飞弹表面喷涂厚度为0.1MM的防护涂层材料,可将雷射武器的有效毁伤距离缩小10倍,例如5公里的拦截半径下降到500公尺,雷射武器拦截概率都将直接归零。如果飞弹涂层厚度增加到0.5MM,几乎无法造成任何毁伤。

第二,靶材表面采用烧蚀型材料。利用聚合物热防护材料,在高温下产生物理(熔化、蒸发、升华)和化学(分解、解聚、离子化等)以及碳化等复杂过程,用来抵消高能雷射照射所产生的能量。雷射热能会不断被烧蚀型材料所产生的气体带走,以保护靶材外壳。

第三,如果靶材是飞弹,可以采用弹体旋转技术来规避高能雷射的热效应,使雷射光无法聚焦某个固定部位而造成毁伤;若加上抗热灼烧涂层,应该可以达到相当好的高能雷射反射效果。

第四,强化靶材表面结构。抗雷射光加固结构大多是夹层结构,可将反射层、烧蚀层、绝热层组成新型复合材料,具有反射系数高、隔热性能好、高温强度好又耐烧蚀等特点。

雷射武器技术飞速的发展,反之,反雷射技术也不断在成熟。就目前而言,雷射武器尚未达到绝杀的地步。虽然雷射武器不是万能,但是没有雷射武器万万不能。当对手拥有雷射武器,我们也要有、而且要有功能更强大的雷射武器与反制措施。这就是军备竞赛!

结论

美海军宣告军事领域进入光速时代,相信不久解放军也会跟进,可能第二批055大驱率先搭载雷射武器与电磁炮,而国军仍满足于刺猬豪猪的音速时代。光速的雷射武器绝对有办法把音速的豪猪刺猬身上的刺一根根拔掉,采购再多的飞弹也无法保证安全。面对这个巨大的代差,难道国军还要继续搞无止境的军备竞赛?两岸关系难道还要建立在军备竞赛的基础之上吗?这是值得深思之处。

(作者为台湾国际战略学会研究员,法国博士,国战会专稿,本文授权与洞传媒国战会论坛、中时新闻网言论频道同步刊登)