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在科幻作品中,我们经常可以看到未来人类驾驶着宇宙飞船在太空中作战,而飞船射出一道道激光便是未来人类的主要武器。
提起激光武器,我们的确很容易想到未来的场景,不过激光武器的概念,自1960年首台激光器在美国诞生,激光武器就成为主要大国的研究方向。
所谓的激光武器,简单来说就是用高能的激光对远距离的目标进行精确射击或用于防御导弹,而根据激光功率的不同,激光武器也被分为激光致盲武器、激光压制武器与激光战略武器这三类,而激光武器的发展也可以分为21世纪前与21世纪后。
21世纪前,美国成为激光武器领域的“领军者”,可谓一路高歌猛进,在上世纪90年代初,美国投入激光武器的研究就高达90亿美元。
1993年,美国公布的“战略防御倡议”中提出了一个“高能激光武器计划”,所谓高能激光武器,是指能射出大功率激光的激光武器,而这种武器便是激光战略武器的基础,这类激光武器可以应用于反卫星以及反洲际导弹上,与科幻作品中的激光武器已经很接近了。
依据这项计划,美国的陆海空三军以及导弹防御局共同开发高能激光武器。
上世纪90年代,美国已经在中低功率的激光武器方面日益成熟,并且在高能激光武器方面进入了关键技术演示验证和综合技术开发阶段,因此那时美国人乐观的估计美军将在下个世纪前十年中基本完成武器化。
按照美国的设想,在2010年之间,高能激光武器将成为美军的常态化武器,然而现实情况就是,美军的激光武器计划严重迟缓。
在2014年,美国海军才在军舰上测试30千瓦激光系统,而美国陆军也只在2016年推出斯特瑞克装甲车,该装甲车具备激光武器系统,但功率仅为5千瓦,只能干扰一下无人机之类的,直到2020年5月。
美国海军才在海上测试了高达150千瓦级的舰载激光炮,才是初步迈入了高能激光武器的门槛。但别忘了,这次也只是测试阶段,要想真正实现常态化列装,最乐观估计也得需要十年的时间,因此美军的高能激光武器实际上要比计划中至少落后20年,而之所以能把美国未来武器拖累20年的发展,这与中国的技术封锁有着很大的关系。
进入21世纪后,激光武器的发展突破开始向大洋彼岸的中国倾斜,尤其是在高能激光方面,中国实现了对美国的“弯道超车”。
在各国开始发展高能激光武器的时候,会遇到一些个问题。首先是激光武器是依靠聚集高能的光子或光粒子来产生高温,而制造这些光子或光粒子需要大量的电能,并且能将其储存在微型化设备中,然而就目前人类的技术水平,还难以实现能供应高能激光的微型供电技术。
不过这种情况下也不是说高能激光武器就没法突破,如果有一个能将光粒子功率增大的介质的话,即使在供电有限的情况下,依旧可以实现高能激光,而这个介质就是晶体。
晶体增大激光功率的原理类似于用放大镜聚焦太阳光,晶体也是聚焦光粒子,将低能光粒子合成高能光粒子,从而实现高能激光。
可以说,晶体就是激光武器的核心,而在激光晶体领域,中国实现了技术垄断,同时中国对激光晶体的技术封锁也成为拖累美军激光武器发展的重要原因。
1990年,中国科学家成功提出并研制氟代硼铍酸钾晶体,也就是KBBF晶体,当时中国将这种晶体用于电子显微镜以及芯片的制造,并且中国的KBBF晶体也是对外开放的,直到2009年的时候,中国意识到KBBF晶体将在激光武器领域发挥很大的用途,而这关系到国家战略。
同年,中国宣布KBBF晶体技术为国家机密,并且禁止对外出口,而与此同时中国加快了高能激光武器的开发。
在中国禁止出口KBBF晶体后,美国的激光武器研究立马就被“卡脖子”,同一年,美国人在Nature杂志上撰文,谴责中国禁止KBBF晶体出口不利于人类技术发展,是自私的行为。但由于中国在晶体领域近乎垄断的地位,即使逼着美国人强烈谴责,也无济于事。
2016年2月,美国宣布了一个好消息,美国先进光学晶体公司联合克莱门森大学成功研制出KBBF晶体,就此打破了中国的技术封锁,这也是后续美国激光武器计划得以继续的重要原因,然而那个时候,KBBF晶体已经不算最先进的晶体技术了。
2015年8月,也就是美国人攻克KBBF晶体的半年前,中国福建物构所发现新型无铍深紫外非线性光学晶体材料LSBO,而LSBO晶体相较于KBBF晶体拥有更好的聚光能力,随即取代了KBBF晶体成为下一代激光武器晶体,然而这还没有结束。
2019年,中科院福建物质结构研究所的研究员毛江高带领其团队在实验中合成了一例一致熔融的锗酸盐倍频晶体,这种晶体能将低能光粒子功率扩大13倍,这使得人类在现有功能技术的条件下,实现超高能级别的激光成为可能。
而除了在材料上的突破,中国在激光应用领域同样取得了长足的进步。早在上世纪50年代,有着“中国光学之父”之称的中国光学领域奠基人王大珩便投入到激光相关领域的研究,使中国在激光领域的研究并比美国落后多少。
上世纪80年代,王大珩成为中国“863计划”的主要倡导者之一,“863计划”主张中国要在高科技领域跟踪世界先进水平,而在最初被提出的七个高技术领域中,激光就占了一个,也正是从那时开始,中国开始关注激光武器方面的研究,可以说王大珩功不可没。
2017年,上海超强超短激光实验装置曾实现了10拍瓦激光放大输出,创下世界最高激光脉冲峰值功率纪录。
不久后中国与俄罗斯宣布在100拍瓦级激光上进行联合研究,而100拍瓦是全世界全部电网的电力总和的约1万倍,有分析认为这种激光可以实现深空探索,也可以用于攻击近轨道卫星。
同样在2017年,中国在莫斯科航展上展出LW-30防空激光系统,这也是中国激光武器首次对外展出。
据获悉这种激光武器除了能攻击无人机,还能对电子设备进行干扰。然而也有媒体报道称,中国已经在实验室实现3000公里距离35千焦耳破坏力的激光武器测试。
可以说在完成基础方面的研究后,中国激光武器方面的发展已经成为了世界第一,并且未来的潜力还很大。
编辑:jq
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