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激光枪:人类想象中的终极武器,为何迟迟无法实现?

发布:Photonicseditor    |    2018-07-11 20:03    阅读:311
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近日我国报道了警用远程激光枪的成功研制,我们真的要迎来《星球大战》的科幻时代了吗?本文编译自《卫报》文章“Ray guns: will they ever be more than cool toys?”,向读者介绍了激光武器概念的发展历程,从科学理论与军事研究的角度,介绍了激光武器的研制现状,以及面临的挑战,希望能为您带来启发。

1897年英国小说家赫伯特·乔治·威尔斯发表的小说《世界大战》中,首次提到火星人使用了一种“死亡射线”,这成为激光武器概念的开端。威尔斯还贡献了一系列武器的雏形:激光束,微波射线,粒子射线等等。从此,人们对激光武器的好奇有增无减,趋之若鹜。

20年后,爱因斯坦从理论上证明了激光武器的可行性。但到了1951年,查尔斯·汤斯才成功发明了激光。后来《星际迷航》系列电影风靡全球,给平凡的手持式电蚊拍蒙上了科幻的气息,还有《星球大战》的狂热,这一切都推动了激光武器的军事研究。

查尔斯·汤斯和他的研究成果

全球各国一直都在进行定向能武器(射线武器)的军事研究。那为什么如今,激光枪还只是出现在过家家的战争中?激光枪有这么难生产吗?

理想很丰满,现实很骨感

与传统武器相比,激光对目标具有高度的准确性,可悄无声息地以光速出击,而且没有弹药耗尽的问题,因此费用并不昂贵。但迄今为止,激光的转化仍不及一般枪炮弹药的化学反应效率。

激光需要足够的能量才可产生子弹般的动能。以光子束为例,它会集中产生近2000焦耳的能量,这意味着每扣动一下扳机,电源功率至少要达到30000瓦。根据现在的科学技术水平,激光枪需要配备一个超大的电源,尺寸得有一张床那么大。若是能放在船或飞机上则完全没问题,但显然不适合手枪。

激光枪——过家家战争中的神兵利器

激光枪的效率也并不尽如人意。在激光传导过程中,空气是一种极不理想的介质,尤其是在下雨和烟雾厚重的日子,但这些都是战场上可能遇到的天气状况。激光枪必须随时保持最佳状态,但由于可见光能量散射,光束传导效率下降,因此《星战》中挥舞着激光剑砍人的场面,实现起来还是颇有难度。科学家们采用“自适应光学”技术,可以解决上述问题。它本身用于校正望远镜观测时,大气产生的噪点,让光束更为集中。但如此强大的能量集中于一把枪内,大概还没开始射击,枪身就因为过热而熔化。

盛名之下,激光武器的研发曾经是各国军队眼中的烫手山芋。但据目前所知,仅美国对激光武器投入了使用——一种名为“宙斯”,用于清除地雷的低能量激光系统。其它各国的项目停滞不前,资金均被抽走,用来发展别的项目。抽调资金的再投放往往都是兴之所至。美国的“星球大战计划”还设想在人造卫星装备x射线激光器,但目的却是将洲际弹道导弹从空中直接发射出去。

“前浪”死在沙滩上

激光武器的地位,还受到了许多新式武器的挑战。美军的战术高能激光武器可以算是《星战》孕育的结晶。它射程宽,能击落速度为1马赫的导弹,可惜命运多舛:编号YAL-1的空军机载激光器,装备后巡航战机可以从12000米高空击落100公里远的地面目标,可惜2005年已停止使用;海军的自由电子激光武器,看似强大,但2008年诺斯洛普·格鲁门公司生产出火力打击阵列后,激光武器研发经费逐年削减。新武器火力猛,精度高,可以摧毁飞行的洲际导弹,火箭,甚至更小的炮弹,而射击成本每发仅需59美分,因此更受美方青睐。

等离子体武器会产生等离子体束——与闪电,太阳的成分相似。早在1993年,美方秘密进行的“掠夺者项目”,就是研究如何以近光速发射环形等离子体导弹。项目原本进行十分顺利,但1995年后突然沉寂下来。据BBC报道,掠夺者项目最后一项成果,是一款闪电激光制导武器,名为感生等离子管。高强度的激光束会诱导产生等离子体,其破坏效果十分惊人。

美国空军还研制了微波武器,可用于制止暴乱。这款武器通过加热人体皮肤内的水分子,从而使人产生剧痛感。但关于其长期副作用还有待研究。对该款武器,各国警方都表示出了极大的兴趣与需求。微波应用广泛,小至用来远程操控导弹和飞机发射,大至足以摧毁一座城市所有电力设施。密歇根大学的专家们正研究如何利用微波对抗空中威胁。

还有一批科学家提出了“粒子束武器”的概念:它会产生高能的亚原子微粒,并足以将目标原子与结构“煮熟”。尽管真空实验结果理想,但它存在一个严重的缺陷:粒子束在普通大气中会发生散射与碰撞,这会让武器使用者暴露在足以致死的辐射圈,结果反而被自己的武器杀死。

自适应光学的发展也许能改善上述问题,但我们离手持激光枪打怪的梦想真的更进一步了吗?目前激光武器还处于仅军方使用的水平,例如美军研制的,用于迷惑目标,令人暂时失明的PHASR(激光应枪)。还有许多工程师,都表示他们发明的技术可以实现激光武器手持化,甚至让智能手机也变成防身利器,但一切仍是纸上谈兵。

也许激光枪的发明就在不远处,但关于激光枪的使用,人们仍有许多管制安全,伦理道德等问题需要深入研究。

来源:36氪

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