前陣子，上海的超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置（SULF）獲得重大突破，著實(shí)讓我們熱血了一把。各大媒體、平臺(tái)紛紛報(bào)道。但是看到類(lèi)似這種討論，小編忍不住要多說(shuō)兩句了。超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置是激光武器？這個(gè)可千萬(wàn)別誤讀了。
什么是超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置
“上海發(fā)布”官方微信中稱(chēng)，超強(qiáng)超短激光實(shí)驗(yàn)裝置位于上海浦東張江，是上海建設(shè)具有全球影響力的科創(chuàng)中心、打造世界級(jí)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施集群的首批重大項(xiàng)目，也將是上海張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心的核心平臺(tái)之一。
正如官方定義中，“科創(chuàng)、科學(xué)”是對(duì)此裝置的修飾限定，未用任何含有“激光武器”的詞。把該裝置誤認(rèn)為是激光武器的同仁，估計(jì)都是被它的“超強(qiáng)超短”給誘導(dǎo)了。
大功率激光是各國(guó)夢(mèng)寐以求的，因?yàn)?，它能干的事情?shí)在是太多了。然而，大功率激光并非那么容易產(chǎn)生，而且造價(jià)也越發(fā)的昂貴。
根據(jù)“功率=功/時(shí)間”可知，既然在“功”上突破已經(jīng)很昂貴且很難，那么，我們就從“時(shí)間”上來(lái)突破。
1 W(功率)=1 J/1 s。
對(duì)于1 J的能量來(lái)說(shuō)，如果我們把激光的脈沖時(shí)間從1 s縮短到0.1 s，那我們就得到了10 W的功率。如果從1 s縮短到0.001 s，我們就得到了1000 W的功率。
同理，如果縮小到1 ps（1 ps=10-12 s）呢？那我們就得到了1TW的功率（1 TW=1012 W）；縮小到1 fs（1 fs=10-15 s），就達(dá)到了1 PW（1 PW=1015 W）的級(jí)別。
所以，中科院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的超強(qiáng)超短激光裝置，是在激光脈沖寬度經(jīng)過(guò)脈沖壓縮器壓縮后達(dá)到21 fs的情況下，其壓縮后激光脈沖的最高峰值功率才達(dá)到了10.3 PW。
超強(qiáng)超短激光裝置能做什么
超強(qiáng)超短激光功率如此的大，以至于能產(chǎn)生很多極端條件，而這些條件只有在恒星內(nèi)部或是黑洞邊緣才能產(chǎn)生。所以它的第一個(gè)重要作用，就是探索宇宙。
超強(qiáng)超短激光可以在材料內(nèi)部制造出反物質(zhì)，也就是大量正電子，這些正電子與材料內(nèi)部的電子發(fā)生湮滅，于是，電子的全部質(zhì)量轉(zhuǎn)變成電磁輻射，并以伽馬光子射出，檢測(cè)這些光子，我們也就間接地探測(cè)到了材料的內(nèi)部情況。利用正電子湮沒(méi)技術(shù)可以對(duì)材料內(nèi)部進(jìn)行原子尺度的缺陷和損傷進(jìn)行探測(cè)。
而以上這些應(yīng)用，都是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行的。
根據(jù)上海光機(jī)所所長(zhǎng)李儒新院士在2015年國(guó)際光年報(bào)告會(huì)上的介紹，2020年，在超強(qiáng)超短激光領(lǐng)域，還可能實(shí)現(xiàn)以下夢(mèng)想：產(chǎn)生納米尺度的光束并應(yīng)用于顯微和存儲(chǔ)；基于激光的超精密鐘用于測(cè)量宇宙基本常數(shù)；激光聚變獲得較大突破，人類(lèi)獲取清潔可持續(xù)能源邁出很大的一步；從飛秒激光發(fā)展到阿秒激光(阿秒脈沖)，并以此探測(cè)電子的運(yùn)動(dòng)和化學(xué)反應(yīng)。
什么是激光武器
激光發(fā)明于20世紀(jì)60年代，因其在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用潛能，一出現(xiàn)就引起了各國(guó)的高度重視。1964年上海光機(jī)所成立，專(zhuān)注于研制用于激光武器的大功率激光器。因此，中國(guó)在激光和激光武器方面起步很早，沒(méi)有落后世界多少年，這也是我國(guó)和其他激光大國(guó)有的一拼的歷史基礎(chǔ)。
通常意義的激光武器，破壞機(jī)理主要是靠熱效應(yīng)。作為武器的激光器主要分類(lèi)有化學(xué)激光器、固體激光器和自由電子激光器（FEL）。
●化學(xué)激光器能量大，技術(shù)成熟，美國(guó)將氧化碘激光器搭載在波音飛機(jī)上打過(guò)靶，缺點(diǎn)是維護(hù)貴，化學(xué)染料通常有毒；
●固體激光武器目前研究最火，比如板條型、碟片型固體激光器，都是能支持大功率穩(wěn)定輸出的結(jié)構(gòu)。光纖激光器是新寵。2014年，美國(guó)LaWS激光近防系統(tǒng)就采用6臺(tái)IPG 5.5 kW光纖激光器，以非相干合成的方式實(shí)現(xiàn)33 kW的最大輸出功率?？梢?jiàn)，以多臺(tái)光纖激光器合束成大功率是一種發(fā)展新思路；
●FEL激光器是一種依靠電能驅(qū)動(dòng)的激光器，而且有一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)就是波長(zhǎng)可調(diào)。但是目前來(lái)講，功率略低。按照2016財(cái)年美國(guó)國(guó)會(huì)的報(bào)告來(lái)看，對(duì)艦載自由電子激光器還是有明顯規(guī)劃的。
超強(qiáng)超短激光裝置能作為激光武器嗎
答案是肯定的：不能。我們可以從以下幾點(diǎn)來(lái)看：
首先，從最直觀的體積來(lái)看，激光武器一般是車(chē)載、機(jī)載的，也就是說(shuō)能夠靈活作戰(zhàn)的，可是看看我們這個(gè)裝置，一般戰(zhàn)斗車(chē)和戰(zhàn)機(jī)恐怕都很難裝載它。
其次是成本。今年7月，外媒稱(chēng)美國(guó)激光武器發(fā)射成本只需1美元就可打擊距離1公里級(jí)的目標(biāo)（這里，它只是計(jì)算了耗電量的成本，研發(fā)、采購(gòu)、維護(hù)成本都沒(méi)有記入）。
最后，也是最重要的一點(diǎn)，是時(shí)間問(wèn)題，這也是誤讀的關(guān)鍵。
我們就以2014年美國(guó)LaWS激光近防系統(tǒng)最大輸出功率33 kW和SULF裝置最高輸出10.3 PW 進(jìn)行對(duì)比。
誠(chéng)然，只看功率，顯然SULF比LaWS大得多得多。但是我們稍微換算下，就能發(fā)現(xiàn)，其實(shí)SULF的能量小得多得多。
根據(jù)E=P/Δt，變換后，P=E/Δt,
假設(shè)能量E=1 J，LaWS如果功率為33 kW，則需要時(shí)間約為0.03 ms，而SULF裝置的10.3 PW則需要耗時(shí)約1 fs。
也就是說(shuō)，激光武器需要持續(xù)地照射目標(biāo)，以對(duì)其產(chǎn)生損傷，而SULF裝置還未對(duì)目標(biāo)產(chǎn)生任何損傷時(shí)，就照射完了。這樣的裝置，你認(rèn)為能作為激光武器來(lái)使用嗎？！當(dāng)然不能。因?yàn)闀r(shí)間真地是太短了，能量太小了。
我們大多數(shù)人都是被它的大功率所吸引，而忽略了它作用的時(shí)間。
總結(jié)
科學(xué)技術(shù)是不斷發(fā)展的，隨著新技術(shù)的發(fā)展，超強(qiáng)激光的體積會(huì)逐步縮小，在將來(lái)也不排除超強(qiáng)超短激光裝置在激光武器應(yīng)用上有所發(fā)展，但是千萬(wàn)別再把當(dāng)下的超強(qiáng)超短激光裝置等大科學(xué)裝置誤讀為激光武器了。
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