在里根時代，星球大戰(zhàn)計劃中也用空間激光作為反導(dǎo)反衛(wèi)的主要武器

 

作為武器，激光具有傳統(tǒng)彈道式武器不可比擬的優(yōu)點。不算大氣折射的話，激光束是筆直的，沒有彈道彎曲，這對空戰(zhàn)特別重要。航炮炮彈的彈道不僅由于重力而自然下垂，飛機水平和垂直機動的速度和角速度也使炮彈向轉(zhuǎn)彎方向“甩動”，與重力下垂彈道復(fù)合作用時，使得彈道計算尤其復(fù)雜，大氣濕度密度、風(fēng)向風(fēng)速變化進一步增加了彈道計算的難度。激光束也沒有彈丸飛行時間問題，光速為30萬公里/秒，在典型作戰(zhàn)距離內(nèi)，激光束的傳輸時間可以忽略不計。這一切極大地簡化了瞄準(zhǔn)問題。激光武器是真正的“看到即命中”，瞄準(zhǔn)問題的性質(zhì)和難度與照相機光學(xué)穩(wěn)像差不多，軍事上對激光目標(biāo)照射和光電目標(biāo)識別所需要的穩(wěn)定技術(shù)早已成熟。

 

在里根時代，美蘇軍備競賽達到高峰，兩家的戰(zhàn)略核武器都足夠摧毀對方好幾遍，只有互相確保摧毀迫使雙返回到理性。打破互相確保摧毀將成為一擊奪命的法寶，戰(zhàn)略導(dǎo)彈防御將成為單方面核優(yōu)勢的可靠保障。盡管有各種陰謀論，美國確實認真推行過被稱為“星球大戰(zhàn)”的戰(zhàn)略防御計劃（簡稱SDI），其中空間激光武器（簡稱SBL）是重要一環(huán)。洲際導(dǎo)彈的飛行分上升段、中途段和再入段。再入段攔截的射程和反應(yīng)時間要求最低，反導(dǎo)系統(tǒng)可以部署在目標(biāo)周圍守株待兔，技術(shù)難度較低，但誘發(fā)核爆炸和隨后的核污染都要由目標(biāo)國吸收，這是最后沒有辦法的辦法。中途段攔截造成空間核爆炸，威懾作用要低很多，但對目標(biāo)國的危害較小。最理想的攔截應(yīng)該在上升段，核爆炸和核污染效應(yīng)基本上都被發(fā)射國吸收，能夠做到可靠的上升段攔截的話，自然達到最大限度地威懾。但由于地球曲率，只有在空間的反導(dǎo)彈武器平臺才有可能及時攔截上升段的敵人洲際導(dǎo)彈。也只有激光武器才來得及。

 

空間沒有空氣，SBL沒有大氣層內(nèi)光束折射、吸收、抖動和熱暈問題，但空間激光武器最大的問題在于足夠的功率，在軌道上部署重量和體積巨大的星載激光武器的技術(shù)難度也太高，可靠、可控、高重復(fù)率、輕重量的百萬瓦級大功率激光是一個世界性的難題。美國用波音747改裝“機載激光武器系統(tǒng)”（簡稱ABL），其化學(xué)激光器號稱能夠在600公里距離上擊落近程彈道導(dǎo)彈，但系統(tǒng)體積和重量可觀，需要6個SUV一般大小的模塊，每個模塊重達3噸。加上輔助系統(tǒng)和操作員，也只有波音747那樣的超大型運輸機才能裝載。ABL是達到升空實戰(zhàn)試驗階段的，2007年后進行過多次試驗，試驗結(jié)果褒貶不一。ABL本來是要作為小布什時代“國家反導(dǎo)計劃”中的重要組成部分，是打算投入實戰(zhàn)使用的，尤其是反制伊朗、朝鮮等具有初級彈道導(dǎo)彈能力的國家，但在2011還是下馬了。國防部長蓋茨在國會作證時說道：“國防部里沒有人認為這個系統(tǒng)可以達到作戰(zhàn)水平。現(xiàn)實是，你需要比機上現(xiàn)有化學(xué)激光強大20-30倍的功率才能在足夠遠的距離上射擊。就現(xiàn)在情況來說，我們需要進入伊朗境內(nèi)才能射擊上升段的伊朗導(dǎo)彈。而且你要達到實戰(zhàn)部署的話，需要10-20架波音747，每架15億美元，每年1億運行費用。我不知道任何一個軍人認為這是可行的。”這還是比SBL要求更低的“初級階段”。

 

 

小布什時代機載激光（ABL）上天，甚至進行了成功的反導(dǎo)試驗，但最終還是達不到實戰(zhàn)要求而下馬了

 

美國的激光武器發(fā)展受阻，蘇聯(lián)的情況也沒有好多少。蘇聯(lián)早在60年代就部署了反彈道導(dǎo)彈，但只有有限的攔截效率，這不能說是死路，但是一條充滿荊棘的技術(shù)路線。由于技術(shù)水平的限制，蘇聯(lián)沒有把重點放在用激光直接攔截洲際導(dǎo)彈，而是從體系對抗角度入手，針對SDI體系中的衛(wèi)星發(fā)展激光武器。蘇聯(lián)空間激光武器的核心是用“北極”火箭將送入近地空間的二氧化碳激光武器，目標(biāo)包括SBL平臺。雖然這與攔截美國的洲際導(dǎo)彈沒有直接關(guān)聯(lián)，但至少打破了美國的單方面核優(yōu)勢，恢復(fù)了互相確保摧毀。但1987年的發(fā)射試驗失敗了，80噸重的“斯基夫”星載激光武器系統(tǒng)隨之報銷。這也是蘇聯(lián)版的“星球大戰(zhàn)”計劃的終結(jié)。

 

戰(zhàn)略導(dǎo)彈防御級的激光武器至今依然離現(xiàn)實很遠，但激光技術(shù)在發(fā)展，100-150千瓦級的武器級激光已經(jīng)越過實用化的門檻，而且小型化潛力很大，帶來新的可能性。ABL的化學(xué)激光使用危險的特種化學(xué)燃料；“斯基夫”的二氧化碳激光工作的時候，產(chǎn)生巨量氣體，不僅暴露目標(biāo)，還造成可觀的后座，需要姿態(tài)控制火箭補償，否則不能維持穩(wěn)定的軌道運行。新一代激光則用電力驅(qū)動，沒有那么多麻煩。不僅能源問題容易解決，可以使用機載、艦載、車載電源，還具有“無限”的載彈量，只要有足夠的燃料，理論上可以“無限”持續(xù)射擊。“再裝填”時間取決于激光系統(tǒng)的恢復(fù)時間，但強大的外電源也降低射擊間隙時間。功率較低對光學(xué)系統(tǒng)的要求降低，甚至可以考慮采用工業(yè)激光元件，大幅度降低成本。最重要的是，戰(zhàn)術(shù)概念改變，大大降低了激光武器的門檻。

 

現(xiàn)代戰(zhàn)場上，無人機使用越來越普及，反無人機也越來越成為一個頭痛的戰(zhàn)術(shù)問題。常規(guī)的高炮和防空導(dǎo)彈自然還是有用的，但一是成本太高，尤其是針對可一次性使用的低成本無人機；二是新型無人機的特征太小，在遠距離上，常規(guī)雷達都不一定有效，要是電動無人機的話連紅外都難以發(fā)現(xiàn)，可能出現(xiàn)攔截窗口太小的問題，只給防空系統(tǒng)及其短促的瞄準(zhǔn)和發(fā)射時間。這就是戰(zhàn)術(shù)激光武器的用武之地了。

 

 

英法MBDA也推出類似的戰(zhàn)術(shù)激光武器

 

 

美國通用原子正在研制第三代戰(zhàn)術(shù)激光武器

 

 

計劃裝用于“復(fù)仇者”一級的無人機上，并有裝上F-18E一級戰(zhàn)斗機的潛力

 

按照德國萊茵金屬公司的說法，戰(zhàn)術(shù)激光每次射擊的成本只有1美元，大威力精密子彈（如狙擊步槍使用的）都不止這些。中等功率的戰(zhàn)術(shù)激光還可以快速發(fā)射，這對攔截?zé)o人機十分有利。戰(zhàn)術(shù)激光也可以用來攔截迫擊炮彈和火箭彈。以色列的“鐵幕”系統(tǒng)用導(dǎo)彈攔截哈馬斯的火箭彈，但如果每發(fā)火箭彈都攔截的話，成本太高。哈馬斯的火箭彈不僅制作粗劣、精度很低，發(fā)射時也受到以軍反擊的壓力而匆匆瞄準(zhǔn)，準(zhǔn)頭很差，常有大量火箭彈不能擊中目標(biāo)。“鐵幕”系統(tǒng)自動忽略預(yù)計將落入無人地區(qū)的無害火箭彈，但對于瞄準(zhǔn)良好或者有末端制導(dǎo)的火箭彈來說，就沒法忽略了。以色列正在研制“鐵光”系統(tǒng)，用戰(zhàn)術(shù)激光代替“鐵幕”的導(dǎo)彈。

 

火箭彈的彈道較低，只要攔截足夠早，彈片不至于掉入目標(biāo)區(qū)。戰(zhàn)術(shù)激光不需要徹底摧毀火箭彈，只需要對結(jié)構(gòu)造成足夠破壞，使得飛行中的彈體失衡，就可以造成解體和無害化。對于迫擊炮彈也是一樣。以色列拉菲爾、德國萊茵金屬、英法MBDA已經(jīng)推出可以實戰(zhàn)的戰(zhàn)術(shù)激光武器系統(tǒng)，美國通用原子航天系統(tǒng)則推出第三代高能激光武器系統(tǒng)，計劃在2018年掛載到“復(fù)仇者”（也稱“捕食者C”）無人機上。新系統(tǒng)具有50、75、150、300千瓦的功率，使用鋰電池能源，充電時間3分鐘，每次充電后可快速發(fā)射10次，只有1.3x0.4x0.5米尺寸，可以裝入波音F-18E的3400磅吊艙內(nèi)，C-130運輸機或者轟炸機攜載更是毫無問題。這使得激光武器的空戰(zhàn)應(yīng)用具有現(xiàn)實前景，空戰(zhàn)的世界有可能從此步入激光時代。

 

在現(xiàn)代空戰(zhàn)中，空空導(dǎo)彈已經(jīng)成為主要武器。航炮由于種種局限，早已退出空戰(zhàn)舞臺的中心。在可預(yù)見的將來，激光武器由于功率限制，依然很難用于直接擊落敵機。即使現(xiàn)有最高能量水平的激光武器可以機載化，由于大功率激光束受到大氣影響遠遠超過中等功率激光，大功率激光武器依然需要試探性發(fā)射一束激光，實時測定大氣中的傳輸路徑變形，計算校正參數(shù)，然后才能發(fā)射高能激光。要達到擊毀所需要的累積能量水平，需要穩(wěn)定照射在同一個點數(shù)秒鐘甚至更長。這在敵我雙方都機動翻飛的空戰(zhàn)中很難可靠實現(xiàn)。但空戰(zhàn)的其他特點使得激光武器具有特殊的用武之地。

 

紅外制導(dǎo)依然是近程空空導(dǎo)彈的主要制導(dǎo)方式，這也是目前最可靠的被動制導(dǎo)方式，在理論上可以做到“寂靜殺傷”，在不驚動對方的情況下就將其擊落。對于隱身戰(zhàn)斗機來說，這樣悄悄的殺傷有利于最大限度地發(fā)揮隱身的優(yōu)勢，在理論上可以像忍者武士一樣在對手還處在茫然之中就一個一個干掉。對于反隱身飛機作戰(zhàn)來說，紅外制導(dǎo)也不受雷達隱身能力的影響，比雷達制導(dǎo)空空導(dǎo)彈更有威脅。但紅外和可見光的頻段太近，對紅外敏感的遠見對可見光也足夠敏感，紅外激光的作用更加直接。激光致盲是對紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈軟殺傷的有效手段。

 

紅外制導(dǎo)有點紅外和成像紅外，點紅外“看到”的是單一的光點，成像紅外“看到”的是紅外圖像，抗干擾能力更強，還可以選擇機體薄弱部分精確攻擊。為了提高紅外制導(dǎo)的靈敏度，紅外探測系統(tǒng)有很高的增益，可以把微弱的紅外特征放大到足夠清晰的信號，但視場中出現(xiàn)強光，會造成一片眩光，淹沒目標(biāo)信號。為了抑制陽光和閃光彈的影響，增益可以自動抑制，避免眩光影響，但紅外特征暗淡的目標(biāo)就會暫時丟失。陽光來自固定的方向，可以根據(jù)飛機的指向和運動軌跡自動預(yù)測增益抑制的時機和強度；閃光彈的延續(xù)時間很短，可以設(shè)定定時的增益抑制，然后迅速恢復(fù)。對于其他強光干擾，也可以自動搜索調(diào)節(jié)，直到增益抑制到足夠低，但這需要一定的時間，強光過后也需要時間來恢復(fù)對目標(biāo)的捕捉。激光致盲利用快速、不規(guī)則的強力閃光和持續(xù)照射，迫使紅外探測系統(tǒng)在不斷調(diào)整增益中丟失目標(biāo)，甚至在調(diào)整不及中造成光敏元件的永久性損壞，破壞制導(dǎo)。

 

 

空軍一號機尾的激光壓制系統(tǒng)

 

激光壓制是轟炸機、運輸機上反肩射防空導(dǎo)彈的基本技術(shù)，美國總統(tǒng)專機“空軍一號”上也裝有這樣的裝置。過去戰(zhàn)斗機上因為體積和重量關(guān)系，也因為全向覆蓋問題，鮮有采用激光壓制的。隨著戰(zhàn)術(shù)激光的小型化、輕量化，這也將成為戰(zhàn)斗機的重要配備。

 

除了紅外制導(dǎo)，空空導(dǎo)彈還大量采用半主動或者主動雷達制導(dǎo)。激光壓制在這里沒有太直接的用武之地，但依然可能干擾激光近炸引信的工作。無線電近炸引信在二戰(zhàn)時代就開始使用，通過多普勒效應(yīng)測定與目標(biāo)的相對運動，在距離目標(biāo)最近的地方引爆，造成最大殺傷。更加高級的還可以確定目標(biāo)方向，形成定向的殺傷破片束，減少爆炸能量和殺傷破片在無害方向上的浪費。但無線電的頻率相對較低，在相對速度特別高的時候，容易造成錯失目標(biāo)，激光近炸引信應(yīng)運而生。與紅外制導(dǎo)的問題一樣，用快速、不規(guī)則的強力閃光可以迷盲激光近炸引信的接受部分，甚至直接造成物理損壞，破壞近炸計算。這對紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈也是一樣的。但反導(dǎo)彈要到激光近炸引信的工作范圍了，畢竟還是太近了，對于雷達制導(dǎo)空空導(dǎo)彈，還需要在更遠的距離上就破壞來襲導(dǎo)彈。

 

用戰(zhàn)術(shù)激光的能力直接毀傷雷達（或者紅外）制導(dǎo)元器件，這當(dāng)然是直接的硬殺傷方法。但空戰(zhàn)激光反導(dǎo)的用武之地還不止這個?？諔?zhàn)是一個動態(tài)的互動。除了電子對抗，受到攻擊的戰(zhàn)斗機極力用速度和機動性甩脫追擊的導(dǎo)彈，導(dǎo)彈則極力用更加強大的速度和機動性不讓戰(zhàn)斗機逃脫。現(xiàn)代空空導(dǎo)彈的能量優(yōu)勢顯著，戰(zhàn)斗機單靠機動已經(jīng)不大可能甩掉導(dǎo)彈了。但高機動過載對導(dǎo)彈的氣動控制和彈體是很高的要求。為了降低重量和成本，導(dǎo)彈在設(shè)計上沒有很多余量，這和飛機的破損安全要求完全不一樣。換句話說，對于高機動追蹤中的導(dǎo)彈，激光武器哪怕制造不大的彈體結(jié)構(gòu)破壞，就可能使得過載超過剩余結(jié)構(gòu)強度而造成解體；或者在氣動舵面或者燃氣舵面制造足夠的破壞，導(dǎo)致氣動上失去平衡而造成失控。因此，徹底擊毀導(dǎo)彈并不必要。這一點與彈道導(dǎo)彈或者反艦導(dǎo)彈的攔截很不一樣。彈道導(dǎo)彈的目標(biāo)是固定的，不徹底擊毀目標(biāo)，破損的彈體（加上剩余火箭燃料）和完好的戰(zhàn)斗部依然可能對目標(biāo)造成足夠的損壞。軍艦雖然是移動的，但相對于反艦導(dǎo)彈的速度來說速度太低，和固定不動的目標(biāo)也差不多了，有同樣的問題。但機動的飛機不一樣，空空導(dǎo)彈對戰(zhàn)斗機的速度優(yōu)勢不超過2～3：1，機動性優(yōu)勢不超過3～4：1，這還是忽略了戰(zhàn)斗機可以保持能量而導(dǎo)彈的能量在短暫的動力段后就是一路下降這一事實。

 

武器只提供勝利的一半，另一半來自戰(zhàn)術(shù)。如果戰(zhàn)術(shù)和時機得當(dāng)，在來襲導(dǎo)彈還有一段距離時，適當(dāng)穩(wěn)定戰(zhàn)斗機，提高激光武器的命中精度和穩(wěn)定照射時間（也就是說，更大的累積照射能量），然后用突然、猛烈的大幅度機動動作迫使來襲導(dǎo)彈跟上，使有限的損壞達到最大效果，這樣可以促使來襲導(dǎo)彈解體或者失控。如果來襲導(dǎo)彈在幾百米距離上解體或者失控，對機動中的戰(zhàn)斗機就幾乎沒有任何損害。在這樣的距離上，運輸機和轟炸機也有足夠的機動能力躲避損害。這不僅對雷達制導(dǎo)（包括半主動和主動雷達制導(dǎo)）空空導(dǎo)彈有效，對紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈也一樣有效。這是在可預(yù)見的將來最現(xiàn)實的對空空導(dǎo)彈硬殺傷的手段。

 

對機載激光武器有利的地方還在于特殊的作戰(zhàn)環(huán)境。機載激光反導(dǎo)彈武器在使用中是守株待兔，等待來襲導(dǎo)彈的追蹤，對于射程要求不高，10公里以下就足夠了。大氣中的傳輸能量損耗可以降低到最小，各種傳輸途徑變形也降低到最小，大大簡化了激光武器的使用問題。隨著激光技術(shù)的進步，更大功率的機載激光可能成為現(xiàn)實，進一步增加激光武器在空戰(zhàn)中的威力。

 

機載激光自衛(wèi)反導(dǎo)系統(tǒng)一旦大量裝備，將極大改變空戰(zhàn)的面貌?？湛諏?dǎo)彈還談不上一擊必殺，但已經(jīng)具有相當(dāng)高的命中率。機載激光自衛(wèi)反導(dǎo)系統(tǒng)極大地提高了一擊必殺的門檻，并且重新提高機動性作為反導(dǎo)的輔助手段的重要性。一般認為，下一代戰(zhàn)斗機的基本特征是隱身，甚至可以為了隱身而適當(dāng)犧牲戰(zhàn)斗機的其他性能，如速度、機動性。隱身戰(zhàn)斗機可以在對方?jīng)]有警覺中就完成發(fā)現(xiàn)、接敵、攻擊、退出的循環(huán)，但武器發(fā)射破壞隱身，如果不能做到一擊必殺，甚至反復(fù)攻擊都不能確保奏效，隱身戰(zhàn)斗機就可能暴露自身，而陷入必須拼基本性能的不利局面。

 

隱身戰(zhàn)斗機的另一個問題是在隱身所要求的全機內(nèi)掛載狀態(tài)下機載武器數(shù)量有限。F-22除了六枚主動雷達制導(dǎo)的AIM-120外，還有兩枚專門用于近戰(zhàn)格斗的紅外制導(dǎo)近程空空導(dǎo)彈。F-35在可預(yù)見的將來沒有在機內(nèi)掛載紅外制導(dǎo)空空導(dǎo)彈的能力，全機內(nèi)掛載的話只有依靠四枚AIM-120。如果不能做到先敵發(fā)射、一擊必殺，F(xiàn)-35的處境會非常困難。洛克希德正在研究在機內(nèi)掛架上增加AIM-120掛載數(shù)量的問題，據(jù)說有望增加到6枚，這大大緩解了機載武器數(shù)量的問題，至少可以一擊不成的時候，再發(fā)動二擊、三擊了。

 

 

F-22之所以成為美國空軍的主力制空戰(zhàn)斗機，是因為其隱身是與超巡、超機動性能互補的；F-35作為以對地攻擊為主的戰(zhàn)斗轟炸機，在空戰(zhàn)中主要依靠隱身和視距外攻擊能力，一旦一擊不殺，很容易陷入視距內(nèi)格斗。F-35的格斗能力一直是有爭議的，2015年1月14日的模擬空戰(zhàn)演習(xí)驗證了質(zhì)疑者的觀點，干凈外形的F-35在格斗空戰(zhàn)中不敵掛載兩個副油箱的F-16D。另一方面，由于F-22數(shù)量嚴重不足，F(xiàn)-35將被迫作為美國空軍的制空作戰(zhàn)的重要部分。F-35當(dāng)然也能受益于機載激光自衛(wèi)反導(dǎo)系統(tǒng)，到了必須倚重這一步的時候，F(xiàn)-35就揚短避長了。但換一個角度，激光武器和其他硬殺傷型反導(dǎo)彈能力對防空導(dǎo)彈也同樣有效。隱蔽待機、突然發(fā)難的防空導(dǎo)彈是最難對付的，但一旦發(fā)射，陣位就暴露了，接下來的事情就簡單多了。

 

激光武器和其他硬殺傷型反導(dǎo)彈能力對美國空軍是前所未有的機會和挑戰(zhàn)，也給非隱身或者半隱身戰(zhàn)斗機帶來新的生命力，有望均衡發(fā)射導(dǎo)彈一方的單邊優(yōu)勢，這會成為空戰(zhàn)的轉(zhuǎn)折點。