18新利最新登入激光喷射机将如何工作

在部署到波斯湾时,美国庞塞号上的临时浮动前沿部署基地进行了激光武器系统(LaWS)的操作演示。"width=
在部署到波斯湾时,美国庞塞号上的临时浮动前沿部署基地进行了激光武器系统(LaWS)的操作演示。
约翰·f·威廉姆斯拍摄的美国海军照片

皮尤,皮尤,皮尤!那是未来战争的声音。

自从卢克炸毁死星,激光武器就成了我们科幻幻想的燃料。尽管事实是在真空的太空中,你实际上听不到激光、死亡行星爆炸或任何其他噪音在美国,用高浓度能量的致命爆炸将目标摧毁,这无疑是一件非常棒的事情。

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常规武器威力大,但杀伤力弱。从飞机上投下炸弹可以夷平整个军工厂或炸毁一座具有战略意义的桥梁。但以流氓恐怖组织和无人驾驶飞机袭击为标志的21世纪战争,对军事武器的精度要求更高。没有什么比激光更精确的了,激光!

美国所有主要武器制造商——波音公司、洛克希德·马丁公司、诺斯罗普·格鲁曼公司——都与美国陆军、海军和空军签订了合同,开发更强大、更紧凑的激光系统,可以部署在军舰、坦克甚至飞机上。

几十年来,军用级激光器一直被视为科幻小说中的白日梦,如今又重新登上头条,而且比以往任何时候都更糟糕。2014年底,通用原子公司发布了一个华丽的视频它的激光武器系统(LaWS)的爆炸演示,一个卡车大小的激光器,看起来像一个高端望远镜。这种可旋转的武器安装在美国海军“庞塞号”(USS Ponce)战舰上,悄无声息地攻击绑在移动快艇后面的目标,然后击落一架无人驾驶飞机,完成了一场盛大的结局。

2015年3月,洛克希德·马丁公司使用一种名为“先进测试高能资产”(ATHENA)的30千瓦激光,在一辆皮卡的歧管上钻了一个1英里(1.6公里)外的红热洞,这让它上了头条。Moseman].

在2015年5月的国防部“实验室日”上,空军研究实验室负责人公开宣布,美军的目标是到2022年在战斗机上安装100千瓦的激光器[来源:Freedberg].这是塔图因岛上最接近x翼战机的东西了。

激光技术已经取得了令人难以置信的突破,但我们能实现2022年将这些坏小子安装在飞机上的目标吗?

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激光基础知识

洛克希德·马丁公司的ATHENA激光武器系统通过禁用发动机来击败卡车目标,展示了其对抗敌方地面车辆的军事效能。"width=
洛克希德·马丁公司的ATHENA激光武器系统通过禁用发动机来击败卡车目标,展示了其对抗敌方地面车辆的军事效能。
洛克希德·马丁公司

激光是一种机器,可以产生高度聚焦的光束,并在足够的功率下产生强烈的热量。LASER一词是“受激辐射光放大”的首字母缩写。即使距离很远,最强大的激光也能在几秒钟内烧穿钢铁。

在1917年的论文《关于辐射的量子理论》中,阿尔伯特·爱因斯坦是第一个提出激光背后的理论原理的人(尽管这个名字直到20世纪60年代才出现)。当一个原子被激发到“激发态”时,它的一个电子会暂时上升到一个更高的能级。当电子回到它的原始状态时,一个光子的能量(光的粒子)被发射出来,这对应于能量的变化。正常情况下,能量光子以随机波长向随机方向发射,但激光不是这样[来源:遵循].

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在激光中,光子的发射受到高度控制。利用化学反应、气体或固体晶体,将原子泵入镜像腔内的激发态。当原子中的电子恢复到正常状态时,它们会向各个方向释放光子。

然而,其中一些光子直接从腔室两端的镜像表面反弹18新利最新登入。这些弹跳的光子刺激室内更多的原子向同一方向发射光子。经过数十亿次这样的反应,结果是一束光以完全相同的速度振动波长(单色光)在完全相同的方向——这被称为“相干”或激光。

1960年,物理学家西奥多·梅曼(Theodore Maiman)首次演示了激光之后,激光迅速进入了科学和文化的主流。如今,低能激光被用于阅读cd还有杂货店里的条形码,而天文台发射的高能激光则用来测量行星的精确距离[来源:马丁].

制造激光武器的竞赛已经进行了几十年。一直以来的挑战都是制造出一种激光器,它的功率足够大,可以在长距离内产生巨大的热量,但又足够小,足够稳定,可以安装在船上甚至飞机上。

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激光喷射机的首次尝试

1983年3月23日,罗纳德·里根(Ronald Reagan)总统在全国电视讲话中提议建立一种基于太空的防御技术,用激光爆破将俄罗斯的核弹头从空中摧毁卫星.被媒体称为“星球大战”的战略防御计划(SDI)首次引起了对军事致命激光发展的认真关注,但该项目在1991年冷战解冻时失去了资金[来源:百科全书又何妨].

尽管《星球大战》失败了,但军事技术专家并没有对激光作为未来杀手级应用失去信心。在过去的30年里,美国军方和美国武器制造商已经投资了数十亿美元,用于开发可以从军用飞机上发射的致命激光。

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波音公司的先进战术激光器(ATL)于2008年首次亮相,是军用级激光器在飞行军舰上的首次主要测试之一。这种重达4万磅(18144公斤)的化学激光器并不轻,它太大了,无法安装在战斗机上,所以美国空军把它塞进了一架20世纪50年代的C-130运输机的腹部[来源:亚当斯].

耗资2亿美元的ATL可以产生3英寸(10厘米)宽的激光束,由氯气和氯气之间的反应提供动力过氧化氢【来源:亚当斯].波音公司工程师面临的最大挑战是设计一种目标跟踪和瞄准系统,该系统能够自动调整以适应飞行中不断的振动和坐标的变化。

在新墨西哥州上空的测试飞行中,ATL成功地击中了一个静止的地面目标,并在一辆移动的皮卡上烧了一个小洞。由于庞大的ATL系统依赖于机载化学品的储存,它只能可靠地发射6次而不重新装填[来源:米克].

2010年,随着机载激光试验台(ALTB)的揭幕,喷射激光器得到了升级。ALTB也是一种化学激光器,缩写是COIL(化学氧碘激光器),安装在波音747飞机的机头上。ALTB被专门设计为一种空对空激光器,能够从天空中射击敌人的导弹。

在超过200次测试任务中,ALTB成功地交战并摧毁了两枚短程弹道导弹[来源:MDA].但这并不足以维持该项目的资金。一支由10到20架装有激光的飞机组成的机队每架将花费15亿美元,远远超过军方愿意为相对低功率武器花费的费用[来源:Schechter].ALTB在2012年被正式废弃,并被剥离[来源:MDA].

不过别担心。激光喷射机的梦想远未破灭。

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激光喷射机的最新发展

尽管激光发射战机的经费不足,美国空军高层仍然相信高空激光具有重大的战术优势。虽然地面激光器的优点是体积更大、重量更重,但它们的光束在穿过大气层时可能会弯曲。安装在高空喷气式飞机上的激光可以通过更稀薄的空气在更远的距离上更准确地摧毁敌人的飞机和导弹[来源:Freedberg].

海军研究办公室特别关注固体激光器,这是一种使用电力为固体化合物中的反应提供燃料的武器。固态激光器体积更小,重量更轻,不需要经常加油,使其成为机载部署的绝佳前景[来源:Schechter].

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这种轻量级固态激光器的工作原型是海军的激光武器系统(LaWS),目前安装在停靠在波斯湾的庞塞号上。这种30千瓦的激光具有足够的热量和精度,可以在空中烧毁无人机的发动机,或者炸毁绑在行驶的快艇后面的榴弹发射器。18新利最新登入然而,激光无法对付喷气式战斗机这样的高速目标[来源:CBS新闻].

在制造激光器的成本为4000万美元之后,发射这种电池充电武器的电力成本仅为每发0.59美元。相比之下,点燃一股电流需要数十万美元甚至100万美元反导弹拦截器比如海军标准导弹[来源:Freedberg].

军方的目标是开发用于空中部署的100- 150千瓦固态激光器[来源:Freedberg].无人机制造商通用原子航空系统公司(General Atomics Aeronautical Systems)声称正在研发一款无人机。它的第三代高能激光器(HEL),一种固态激光器“泵浦”由一个锂离子电池,将能够产生功率高达300千瓦的光束[来源:通用原子公司]。

代3也相对紧凑,尺寸仅为4.25英尺× 1.3英尺× 1英尺(1.3米× 0.4米× 0.3米)。在这种尺寸下,第3代将适合通用原子公司的战术激光武器模块(TLWM),这是一种外部安装的激光舱,可以部署在坦克、海军军舰和喷气式飞机上[来源:通用原子公司]。

虽然没有第三代的视频——这是机密——通用原子公司的一位副总裁一位《美国新闻与世界报道》记者说该公司“远远超出了杀死船只和无人驾驶飞行器的范围。”饮而尽。

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作者注:激光喷射机如何工作18新利最新登入

就像喷气背包和飞行汽车一样,我一直认为未来将包括激光枪。当我得知军方继续认真地追求激光武器时,我很高兴/害怕,当我听到他们在发射这些死亡射线时增加了“zap!”的声音时,我毫无歉意地兴奋起来。至少激光大多被视为“防御”武器,击落来袭的导弹和迫击炮,以保护部队和无辜的生命。也就是说,军队中的一些人也对这些无声、隐形的远程激光武器感兴趣,因为它们承诺“合理的推诿”[来源:Hambling].谁炸毁了潜艇?不是我们!

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  • 凯尔西·D·阿瑟顿“科学家们正在为真正的激光添加《星球大战》的音效,这样他们就能听到它们了。”受欢迎的科学。2015年6月2日。(2015年7月6日)http://www.popsci.com/american-laser-weapons-play-star-wars-sound-effects
  • 百科全书。“战略防御计划”(SDI)2014年7月15日。(2015年7月6日)http://www.britannica.com/topic/Strategic-Defense-Initiative
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  • 小弗里伯格,悉尼J。《激光战斗机:2022年100千瓦武器》打破防御。2015年5月18日。(2015年7月6日)http://breakingdefense.com/2015/05/lasers-on-a-plane-air-force-wants-fighter-firing-100-kilowatts-by-2022/
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  • 通用原子公司。第三代高能激光器完成光束质量评估2015年4月8日。(2015年7月6日)http://media.ga.com/2015/04/08/gen-3-high-energy-laser-completes-beam-quality-evaluation/
  • Hambling,大卫。“激光武装直升机开火:‘可否认的’打击即将到来?”《连线》杂志。2008年8月13日。(2015年7月6日)http://www.wired.com/2008/08/will-new-laser/
  • 马丁,道格拉斯。“西奥多·梅曼,79岁,去世;展示了第一激光。”《纽约时报》。2007年5月11日。(2015年7月6日)http://www.nytimes.com/2007/05/11/obituaries/11maiman.html?_r=0
  • 米克,杰森。“激光武装直升机接近战场,在测试中击中车辆。”每日科技,2009年10月14日。(2015年7月6日)http://www.dailytech.com/Laser+Gunship+Inches+Closer+to+the+Battlefield+Hits+Vehicle+in+Test/article16507.htm
  • 导弹防御局。“机载激光试验台。”2014年6月4日。(2015年7月6日)http://www.mda.mil/global/documents/pdf/laser.pdf
  • Moseman,安德鲁。“当洛克希德向一辆皮卡发射死亡激光时,发生了这种事。”受欢迎的力学。2015年3月6日(2015年7月6日)http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a14430/lockheed-martin-laser/
  • 海军研究办公室。“固态激光技术成熟计划”(2015年7月6日)http://www.onr.navy.mil/Media-Center/Fact-Sheets/Solid-State-Laser-Technology-Maturation-Program.aspx
  • 上升,汤姆。"未来的武器,即将面世"《美国新闻与世界报道》。2015年4月21日。(2015年7月6日)http://www.usnews.com/news/articles/2015/04/21/us-navy-tests-laser-weapons
  • Schechter,埃里克。“美国空军希望在2022年拥有激光喷射机。”受欢迎的力学。2015年5月28日。(2015年7月6日)http://www.popularmechanics.com/military/weapons/a15775/us-air-force-lasers-jets/
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