在科幻作品中,我們經(jīng)??梢钥吹轿磥砣祟愸{駛著宇宙飛船在太空中作戰(zhàn),而飛船射出一道道激光便是未來人類的主要武器。
提起激光武器,我們的確很容易想到未來的場景,不過激光武器的概念,自1960年首臺激光器在美國誕生,激光武器就成為主要大國的研究方向。
所謂的激光武器,簡單來說就是用高能的激光對遠(yuǎn)距離的目標(biāo)進(jìn)行精確射擊或用于防御導(dǎo)彈,而根據(jù)激光功率的不同,激光武器也被分為激光致盲武器、激光壓制武器與激光戰(zhàn)略武器這三類,而激光武器的發(fā)展也可以分為21世紀(jì)前與21世紀(jì)后。
21世紀(jì)前,美國成為激光武器領(lǐng)域的“領(lǐng)軍者”,可謂一路高歌猛進(jìn),在上世紀(jì)90年代初,美國投入激光武器的研究就高達(dá)90億美元。
1993年,美國公布的“戰(zhàn)略防御倡議”中提出了一個“高能激光武器計劃”,所謂高能激光武器,是指能射出大功率激光的激光武器,而這種武器便是激光戰(zhàn)略武器的基礎(chǔ),這類激光武器可以應(yīng)用于反衛(wèi)星以及反洲際導(dǎo)彈上,與科幻作品中的激光武器已經(jīng)很接近了。
依據(jù)這項計劃,美國的陸海空三軍以及導(dǎo)彈防御局共同開發(fā)高能激光武器。
上世紀(jì)90年代,美國已經(jīng)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進(jìn)入了關(guān)鍵技術(shù)演示驗證和綜合技術(shù)開發(fā)階段,因此那時美國人樂觀的估計美軍將在下個世紀(jì)前十年中基本完成武器化。
按照美國的設(shè)想,在2010年之間,高能激光武器將成為美軍的常態(tài)化武器,然而現(xiàn)實情況就是,美軍的激光武器計劃嚴(yán)重遲緩。
在2014年,美國海軍才在軍艦上測試30千瓦激光系統(tǒng),而美國陸軍也只在2016年推出斯特瑞克裝甲車,該裝甲車具備激光武器系統(tǒng),但功率僅為5千瓦,只能干擾一下無人機(jī)之類的,直到2020年5月。
美國海軍才在海上測試了高達(dá)150千瓦級的艦載激光炮,才是初步邁入了高能激光武器的門檻。但別忘了,這次也只是測試階段,要想真正實現(xiàn)常態(tài)化列裝,最樂觀估計也得需要十年的時間,因此美軍的高能激光武器實際上要比計劃中至少落后20年,而之所以能把美國未來武器拖累20年的發(fā)展,這與中國的技術(shù)封鎖有著很大的關(guān)系。
進(jìn)入21世紀(jì)后,激光武器的發(fā)展突破開始向大洋彼岸的中國傾斜,尤其是在高能激光方面,中國實現(xiàn)了對美國的“彎道超車”。
在各國開始發(fā)展高能激光武器的時候,會遇到一些個問題。首先是激光武器是依靠聚集高能的光子或光粒子來產(chǎn)生高溫,而制造這些光子或光粒子需要大量的電能,并且能將其儲存在微型化設(shè)備中,然而就目前人類的技術(shù)水平,還難以實現(xiàn)能供應(yīng)高能激光的微型供電技術(shù)。
不過這種情況下也不是說高能激光武器就沒法突破,如果有一個能將光粒子功率增大的介質(zhì)的話,即使在供電有限的情況下,依舊可以實現(xiàn)高能激光,而這個介質(zhì)就是晶體。
晶體增大激光功率的原理類似于用放大鏡聚焦太陽光,晶體也是聚焦光粒子,將低能光粒子合成高能光粒子,從而實現(xiàn)高能激光。
可以說,晶體就是激光武器的核心,而在激光晶體領(lǐng)域,中國實現(xiàn)了技術(shù)壟斷,同時中國對激光晶體的技術(shù)封鎖也成為拖累美軍激光武器發(fā)展的重要原因。
1990年,中國科學(xué)家成功提出并研制氟代硼鈹酸鉀晶體,也就是KBBF晶體,當(dāng)時中國將這種晶體用于電子顯微鏡以及芯片的制造,并且中國的KBBF晶體也是對外開放的,直到2009年的時候,中國意識到KBBF晶體將在激光武器領(lǐng)域發(fā)揮很大的用途,而這關(guān)系到國家戰(zhàn)略。
同年,中國宣布KBBF晶體技術(shù)為國家機(jī)密,并且禁止對外出口,而與此同時中國加快了高能激光武器的開發(fā)。
在中國禁止出口KBBF晶體后,美國的激光武器研究立馬就被“卡脖子”,同一年,美國人在Nature雜志上撰文,譴責(zé)中國禁止KBBF晶體出口不利于人類技術(shù)發(fā)展,是自私的行為。但由于中國在晶體領(lǐng)域近乎壟斷的地位,即使逼著美國人強(qiáng)烈譴責(zé),也無濟(jì)于事。
2016年2月,美國宣布了一個好消息,美國先進(jìn)光學(xué)晶體公司聯(lián)合克萊門森大學(xué)成功研制出KBBF晶體,就此打破了中國的技術(shù)封鎖,這也是后續(xù)美國激光武器計劃得以繼續(xù)的重要原因,然而那個時候,KBBF晶體已經(jīng)不算最先進(jìn)的晶體技術(shù)了。
2015年8月,也就是美國人攻克KBBF晶體的半年前,中國福建物構(gòu)所發(fā)現(xiàn)新型無鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料LSBO,而LSBO晶體相較于KBBF晶體擁有更好的聚光能力,隨即取代了KBBF晶體成為下一代激光武器晶體,然而這還沒有結(jié)束。
2019年,中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所的研究員毛江高帶領(lǐng)其團(tuán)隊在實驗中合成了一例一致熔融的鍺酸鹽倍頻晶體,這種晶體能將低能光粒子功率擴(kuò)大13倍,這使得人類在現(xiàn)有功能技術(shù)的條件下,實現(xiàn)超高能級別的激光成為可能。
而除了在材料上的突破,中國在激光應(yīng)用領(lǐng)域同樣取得了長足的進(jìn)步。早在上世紀(jì)50年代,有著“中國光學(xué)之父”之稱的中國光學(xué)領(lǐng)域奠基人王大珩便投入到激光相關(guān)領(lǐng)域的研究,使中國在激光領(lǐng)域的研究并比美國落后多少。
上世紀(jì)80年代,王大珩成為中國“863計劃”的主要倡導(dǎo)者之一,“863計劃”主張中國要在高科技領(lǐng)域跟蹤世界先進(jìn)水平,而在最初被提出的七個高技術(shù)領(lǐng)域中,激光就占了一個,也正是從那時開始,中國開始關(guān)注激光武器方面的研究,可以說王大珩功不可沒。
2017年,上海超強(qiáng)超短激光實驗裝置曾實現(xiàn)了10拍瓦激光放大輸出,創(chuàng)下世界最高激光脈沖峰值功率紀(jì)錄。
不久后中國與俄羅斯宣布在100拍瓦級激光上進(jìn)行聯(lián)合研究,而100拍瓦是全世界全部電網(wǎng)的電力總和的約1萬倍,有分析認(rèn)為這種激光可以實現(xiàn)深空探索,也可以用于攻擊近軌道衛(wèi)星。
同樣在2017年,中國在莫斯科航展上展出LW-30防空激光系統(tǒng),這也是中國激光武器首次對外展出。
據(jù)獲悉這種激光武器除了能攻擊無人機(jī),還能對電子設(shè)備進(jìn)行干擾。然而也有媒體報道稱,中國已經(jīng)在實驗室實現(xiàn)3000公里距離35千焦耳破壞力的激光武器測試。
可以說在完成基礎(chǔ)方面的研究后,中國激光武器方面的發(fā)展已經(jīng)成為了世界第一,并且未來的潛力還很大。
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原文標(biāo)題:被中國技術(shù)封鎖,美軍未來武器發(fā)展慘遭拖累20年
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