一架無人機靜靜地飛過美國新墨西哥州的不毛之地，直到它突然失去控制，墜毀在地。

然后，一臺狙擊炮從發(fā)射臺升起，并開始瞄準目標。在沙漠地面上，一輛巨型沙色卡車，在發(fā)射看不見的紅外光束，摧毀一個接一個的目標。

這種高能激光移動驗證機（HELMD）是由航空巨頭芝加哥波音公司為美國軍方研發(fā)的一臺激光武器原型。在卡車內部，波音電子物理學工程師StephanieBlount正盯著自己筆記本屏幕上的目標，并利用手掌游戲控制器指導激光發(fā)射。“感覺非常像游戲。”她說。

它似乎十分尋常：激光武器是現(xiàn)代電子游戲的主要道具之一，數(shù)十年來，各類射線槍在科幻小說中十分常見。但現(xiàn)在，它們不再是幻想。波音公司研發(fā)的原型只是美國和歐洲近年來研發(fā)的諸多類似武器中的一種，而這在很大程度上多虧相對便宜、便攜和強勁的激光器的發(fā)展。這些激光器能通過光學纖維產生光束。

這些光纖武器的輸出功率以千瓦（kW）計數(shù)，數(shù)量級低于美國戰(zhàn)略防御計劃預計的百萬瓦特。

但當下，這些類似目前波音系統(tǒng)的測試表明，激光有足夠的能力克服恐怖組織的威脅。“這是非常劃算的方案，可以十分便宜地制造小型狙擊炮或火箭。”Blount說。

例如，2014年年底，美國海軍展示了一種名為LaWS的船載激光武器系統(tǒng)，該武器能定位恐怖分子和海盜使用的小船。該實驗武器目前安裝于龐塞號上—海灣地區(qū)一艘水陸兩棲火力支援艦。

但開發(fā)者表示，要全面部署此類武器仍存在挑戰(zhàn)，從提高武器功率到克服在霧天和多云天氣中使用激光的障礙等。不過，防務和安全專家正開始更嚴肅地對待激光。“在近半個世紀的探索后，美國軍方今天正處于部署相關定向能武器的風口浪尖。”新美國安全中心（CNAS）先進技術專家PaulScharre在今年4月發(fā)布的一份激光武器報告中寫道。

功率困境

一直以來，激光武器都讓研發(fā)者迷醉，在上世紀八九十年代戰(zhàn)略防御計劃全盛時期尤為如此。CNAS報告顯示，1989年，美國對激光武器的投入達到頂峰，當時政府投資金額相當于2014年的24億美元。但從那時到現(xiàn)在，經(jīng)費水平一直較低。之前的預期目標—擊落飛來的彈道導彈，已證實難以達到。

激光武器的秘訣在于將能量集中在一個足夠小的點，以便加熱和毀滅目標，而要做到這些，需要一臺能用于戰(zhàn)場的緊湊、便攜設備。說遠比做容易。例如，1996年，美國空軍啟動機載激光武器項目，作為防御彈道導彈的計劃之一。由于當時無法達到百萬瓦特當量的輸出功率，研發(fā)者選擇使用化學氧碘激光（COIL），它能由一種化學反應添加燃料。

但COIL過于龐大，因此只能由波音747運載，并且為激光燃料留下的空間很小。“它需要遠程混合裝置以及數(shù)萬磅的化學物質。”洛克希德·馬丁公司定向能系統(tǒng)主管PaulShattuck說。該公司為上述項目提供了光束控制技術。

華盛頓海軍研究實驗室定向能物理學家PhillipSprangle表示，另一個重要問題是空氣。他指出，不僅塵埃和自然湍流會使光束分散，激光走過的通路還會引發(fā)“熱暈效應”。Sprangle解釋道，當光束以極高的能量傳播時，“空氣會吸收激光，加熱空氣，并導致光束擴散”。反過來，這種擴散會削弱激光的能量。

至少，對于機載激光項目而言還有個好消息：類似天文學家用來觀察恒星的自適應光學技術或許是解決方案。該技術利用鏡面自動扭曲激光束，以便削弱湍流的影響，結果類似矯正眼睛畸變的眼鏡。“隨著光束穿越空氣，它被清理一新，最終能完美且密集地擊中目標。”

到2010年，適應光學技術已經(jīng)能良好地用于機載激光設備，幫助其摧毀飛行中的彈道導彈。但在那時，尺寸問題等后勤方面的困境還是讓國防部失去了研發(fā)能量武器的熱情。2012年年初，該部門徹底取消了機載激光武器項目。同時，國防部在高能激光方面的投入也被削減，從2007年的9.61億美元到2014年的3.44億美元。

聚光燈下的光纖

經(jīng)費并未消失不見：人們的注意力已經(jīng)轉向更經(jīng)濟的光纖激光器。光纖激光器出現(xiàn)于1963年，自上世紀90年代以來，其已經(jīng)發(fā)展為盈余超過預期。盡管其他固體激光器使用剛性桿、晶體平板或磁盤產生光束，但大型光纖激光器要使用能包裹緊湊線圈的薄光學纖維。

這些光纖能從便宜的激光二極管的更明亮版本中收集光能，然后將光能放大，整個電光轉換效率能增加30%。這至少能使其他類型的固體及激光器的能效翻倍，接近COIL等化學激光器。而且，光纖本質上較長和薄，因此其表面積和體積比例較大，并能很快地散發(fā)余熱，這將有助于延長激光器使用壽命和減少維護工作。

上世紀90年代，這些工作開始吸引人們的注意，當時光纖激光器開始被用于加強運載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海底電纜的光信號。到本世紀初，研究人員開始致力于研發(fā)用于焊接、鉆孔和切割的千瓦特級工業(yè)激光器，而這些設備也引發(fā)了軍事專家的興趣。

Shattuck回憶道，2010年前后，他和同事聽聞以色列平民被當作從加沙地帶發(fā)射的火箭彈的目標，“一位村長表示，"請給我們一些防護"。”Shattuck說。而這激發(fā)洛克希德·馬丁公司研發(fā)區(qū)域防御反彈藥（ADAM）系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用了常備的10千瓦特激光器以降低成本。

自2012年開始，該公司透露，ADAM無法定位1.5公里外的船只、遙控飛機和小口徑火箭。盡管不愿透露ADAM的價格，洛克希德·馬丁公司表示，目前已經(jīng)準備為客戶提供該系統(tǒng)。

Blount沒有過多提及波音公司的HELMD原型—它也使用了10千瓦特商業(yè)光纖激光器。該系統(tǒng)能從車用發(fā)動機或獨立發(fā)動機中提取能量，她表示：“摧毀許多目標只需要兩杯燃料。”這使其比常規(guī)導彈更便宜。“一枚便宜導彈需要10萬美元，并且一次使用。而激光武器系統(tǒng)一次發(fā)射的費用少于10美元。”波音公司定向能系統(tǒng)負責人DavidDeYoung說。

Blount還強調，激光武器的復興與圖像識別和瞄準系統(tǒng)的發(fā)展密不可分。“更好地瞄準，能讓光束更有效地打擊目標的薄弱環(huán)節(jié)。”她說。多虧電腦瞄準，HELMD能全自動控制。

數(shù)字的力量

瞄準和定位技術可能已經(jīng)整裝待發(fā)，但能量仍然成問題。一臺商業(yè)激光器10千瓦特的輸出功率處于激光武器能使用的最低端。而且，使用光纖會限制光束的能量和質量，原因之一是光子沖過光纖時會將其迅速加熱，并能引發(fā)毀壞。為避免這些，研究人員正計劃結合數(shù)臺激光器的輸出功率。

實現(xiàn)這一目標的理想方式可能是“相干合成”，每臺激光器發(fā)出的波能匹配在一起，形成緊密的同步形式。麻省理工學院林肯實驗室激光學家TsoYeeFan表示，該技術被廣泛用于收音機和微波設備中。

但實現(xiàn)可見光和紅外光的相干性非常困難。每臺激光器必須發(fā)出幾乎差不多的波長，其振動平面必須精確地排成一排，而且每個波的波峰和波谷必須一致。“對于射頻和微波而言，波長約有數(shù)厘米。”Fan說，“但在光學領域，波長僅有約1微米，因此進行這些控制實際非常困難。”

但Sprangle表示，這無傷大體。2006年，他和同事研發(fā)出計算機模型，表明數(shù)個光纖激光器的非相干合成光束打擊目標的有效性與相干合成一樣。他表示，無論使用哪個方法，“當你準備穿越空氣湍流遠距離發(fā)射時，最終打擊目標的光束的功率相同”。2009年，該研究小組通過實驗證實了這一理論。

在Sprangle工作的基礎上，美國海軍研究局開發(fā)出30千瓦特的LaWS。該系統(tǒng)非相干聯(lián)合了6臺商業(yè)光纖激光器，目前安裝于龐塞號，并已在小型船只和遙控飛機方面進行了試驗。

無獨有偶，導彈專業(yè)部門德國MBDA也研發(fā)出一種類似的方法。2012年10月，該公司成功使用其40千瓦特聯(lián)合光纖束系統(tǒng)摧毀了約2000米外的飛行炮彈模型。MBDA的試驗還揭露了科學小說中提及的防御激光武器盔甲的真相。他們發(fā)現(xiàn)，鏡面上的任何塵埃都將讓目標更快被摧毀。

盡管能力目前較弱，但Scharre相信，在未來5~10年，光纖激光器武器將在美國軍隊防御領域占據(jù)一席之地。“它們可能不會像星球大戰(zhàn)中的那樣宏大，但它們能拯救生命、保衛(wèi)安全。”他說

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