《星球大战9》中的激光武器

1960年美国科学家西奥多·梅曼制造出了第一台激光器，自此光学这一古老学科进入了全新的纪元。

以现代的眼光看，梅曼的激光器极其简陋，即便如此利用“死亡光线”消灭敌人的想法伴随着激光的发明就萦绕在军事家们的心头。

自1970年以来，美国实施了多项机载激光器计划，其中，广为人知的机载激光武器系统（airborne laser,ABL）和战术激光武器（tactical laser weapon, ATL），然而设计结果与实际效能有较大偏差，最终未形成装备。导演乔治·卢卡斯在《星球大战》中用超级激光武器“死星”炸毁了奥德朗行星，但是在科幻作品之外，激光武器至今未能应用于实战。

01 初识激光和激光武器

用一束高能激光射向敌目标并产生巨大的热量，最终将敌目标摧毁。

激光武器用一束高能激光射向敌目标并产生巨大的热量，最终将敌目标摧毁。

然而产生一束能量足够高的激光并非易事，一台激光器包含了泵浦源、谐振腔和增益介质，电能通过泵浦源转移入增益介质中，这些能量再通过增益介质和谐振腔的相互作用转移到激光内。为了获得更加强大的能量，激光还需要经过放大器放大，在这些复杂的过程中只有一部分电能最终转移到激光中，其结果是激光系统功耗将明显大于其输出激光的功率。

对用工业加工而言，激光器的能量损耗无非是生产成本问题，对于激光武器而言这种能量损耗却有严重影响。一套高功率激光系统的功耗和体积将十分巨大，例如世界上最大的激光核聚变装置——美国国家点火装置，占地约为一个足球场大小，其激光脉冲的瞬时功率甚至大于全球发电站输出功率的总合，凭借这样巨大的能量足以把燃料加热到一亿度，并施加足够的压力引发聚变反应。

美国国家点火装置（局部）

国家点火装置这样现代工程奇迹虽然能量巨大，但是与激光武器相去甚远。

一套合格的激光武器系统必须足够紧凑才能安装在各类武器平台之上，此外精密的激光系统必须能够承受战场恶劣环境中各类震动、干扰和污染。有些激光器的增益介质有毒，如果采用了这样的增益物质，激光武器也必须能够由士兵安全地操作。

这些苛刻的要求对于那些处于超净恒温实验室中、精巧无比的激光系统而言不可能被满足的。

激光武器的威力也令人怀疑，在工业上，精准聚焦后的激光可以轻易地切割钢板，但是激光武器不可能把激光在几公里外聚焦成平方微米级别的小光斑。

有学者针对用激光毁伤导弹钢制壳体进行了估算，认为在不考虑导弹自旋的情况下，激光功率在每平方厘米上有1093 W并且照射三秒才能融化导弹的钢制壳体，可以想见用激光烧穿坦克坚固的装甲将更为困难。激光武器虽然看起来十分科幻，但是在当下，它的威力很难和炮弹、导弹这类传统武器相媲美。

02 廉价的无人机和廉价的反制手段

无人机具有零伤亡、全寿命周期成本低等特点，可替代有人机执行4D任务。

2020年9月，阿塞拜疆和亚美尼亚两国间为了争夺纳卡地区控制权而爆发了战争，两国间的斗争从阵地延伸到了网络空间，交战双方的战地信息借助网络迅速传播，两军都积极地发布摧毁对方军事装备的视频，以此打击对方的士气。

阿塞拜疆依靠TB-2等无人机大量摧毁亚美尼亚车辆，无人机如死神般收割车辆、火炮和步兵的视频在社交媒体上疯狂传播，向全世界的网民直播了一场无人机战争，这样一场规模和技术水平都相对有限的武装冲突震撼了世界。

早在这场社交媒体上的无人机大地震之前，无人机的巨大前景就引起了各军事强国的注意。无人机具有零伤亡、全寿命周期成本低等特点，可替代有人机执行4D（枯燥、恶劣、危险、纵深）任务。随着无人机相关技术的发展，其战场优势在现代战争中不断凸显，近30年来，美军在科索沃战争、阿富汗战争和伊拉克战争中使用无人机完成了大量任务。

根据美国国防部《2011-2036年无人系统综合路线图》，截止2010年9月，美军在伊拉克和阿富汗战场总计投入约8000个无人地面平台，在超过125000个任务中使用。美国安全研究中心于2014年1月发布《为机器人时代的战争做准备》，其中指出:“未来将在没有作战人员干涉的情况下自主选择并打击目标,进而催生出自主作战概念”。

无人机的大量使用给传统的防空兵器带来了严重挑战。纳卡冲突中阿塞拜疆军利用巡飞弹破坏了亚美尼亚军部署的S-300远程地空导弹系统，先进昂贵的地空导弹面对无人机时出现了“大炮打蚊子”的窘境。

在不久的未来，无人机蜂群将席卷战场，它们会用庞大的数量、小巧的体型和低廉的价格直接压垮防空系统，这一趋势必然催生新的防空需求——迅速、精准、大量、低成本地消灭无人机，而激光武器具有满足以上全部需求的潜力。

2008年，波音公司开始为美军开发定向能武器系统（Directed Energy Systems），他们使用固体激光器作为武器系统的激光源，并且将武器系统的使用目标定位于追踪并摧毁RAMD目标，即火箭（Rockets）、火炮炮弹（Artillery）、迫击炮弹（Mortars）和无人机（Drones）。

RAMD目标的共同特点是体积小、数量多，美军将激光武器的打击目标定位于RAMD表明了其对激光武器的认识达到了新的高度，发掘出了激光武器相对传统武器的真正优势，即光速杀伤、高精度、超大弹仓和单发成本低。

RAMD目标的小体积使得追踪它们非常困难，而激光武器却能以光速瞬间将能量传到于目标上，同时这些小目标通常不具有厚重的装甲，用相对较低的激光功率就可以摧毁。

如果只损坏目标上的光电系统使之失能，那么所需的激光功率将更低；一套“通古斯卡”防空系统仅装备有8枚防空导弹，而激光武器只需要燃油就能不断射击；用导弹击落一架无人机需要10万美元，用激光击落一架无人机需要只花费5美元的燃油费。

使用高能激光于1.6 km外摧毁火箭靶

03 装备于直升机上的激光武器

美国对安装在AH-64“阿帕奇”武装直升机上的，高能激光武器进行了成功测试

2017年，美国雷声公司发布消息称对安装在AH-64“阿帕奇”武装直升机上的高能激光武器进行了成功测试，这标志着激光武器首次在旋翼机上实现部署。本次试验包括激光功率在内的具体技术细节并未透露，但是通过雷神公司的宣传视频依然可以对其激光武器获得一些基本的了解。

2017年美军于AH-64上试验的激光武器吊舱

从互联网搜索所得的视频中看，本次试验中的激光武器为吊舱形式，安装在AH-64左侧的短翼上，吊舱前端装有一个转塔，激光的瞄准、光束控制和照射应该是通过这一转塔完成。吊舱通过电缆与机体相连，激光武器的能源与控制应该是通过这些电缆完成的，由于激光武器能耗极高，吊舱中应该同时具有储能或发电的结构。

类似形式的吊舱同样出现于洛马的战术机载武器系统宣传视频中，挂载了激光武器吊舱的F-15战斗机利用高能激光拦截了海空导弹，该系统定位于拦截导弹，个人推测其源于自卫高能激光演示样机(Self-protect High Energy Laser Demonstrator，SHiELD)项目。

该项目由美国空军研究实验室(AFRL)主导，AFRL倾向于采用吊舱式独立结构以利于飞机安装、减少气动影响和成果在不同飞机平台(包括无人作战飞机)间的移植应用。不同于洛马战术机载武器系统，2017年雷神于AH-64上加装的激光武器攻击了一个地面目标。

美军试验中的激光武器攻击画面

考虑直升机能够提供的能源以及该激光吊舱的体积，这次实验中激光武器的功率较低，而将攻击目标设定为地面目标的原因较难猜测，可能的原因有：

1、源于对直升机作战任务应为打击地面目标的固有印象；

2、在直升机上使用激光武器跟踪一个高速小型目标存在技术困难，且美军当时并未突破这个困难；

3、其技术水平比想象中高，能够在直升机上装备功率极高的激光武器，足以有效毁伤地面目标；

4、本次试验的目标仅为初步验证。

04 对直升机机载，激光武器研究应该考虑的因素

直升机机载激光武器需要在功耗、重量和作战效能等方面进行取舍

直升机机载激光武器需要在功耗、重量和作战效能等方面进行取舍，并与导弹、火箭弹和航炮等传统武器形成优势互补，丰富直升机在作战中的功能，应对现代战争的新变化。

明确为什么要在直升机上加装激光武器，其作战场景应该是什么对于构思直升机机载激光武器极为重要。激光武器的应用场景可以分列为以下几类：

1、 打击坦克、碉堡等硬目标，所需激光功率极高；

2、 打击轻型车辆、人员等软目标，所需激光功率较高；

3、 破坏各类平台上的光电设备，使之失能，所需激光功率较低；

4、 拦截RAMD目标，提供新型的野战防空能力，所需激光功率较低。

激光器的输出功率大小决定了其体积、重量和功耗的大小，加装激光武器吊舱势必压缩其他武器的空间。采用吊舱形式是非常有必要的，这样可以在使用中满足用户不同情况下的使用需求。就目前的技术情况而言，采用较低激光功率的激光武器更为合适，这也是SHiELD项目现在的路线，首先使用较低功率的激光器完成激光武器的技术探索，再采用更高功率的激光器。

美军直升机机载激光武器概念图

当前可能实现的是利用几万瓦功率的激光武器对无人机实现拦截，破坏光电设备，杀伤敌步兵，引燃油料等。适合的场景是在武装直升机或通用直升机上加装激光武器吊舱的同时加装反坦克导弹，直升机伴随突击入敌后的轻装部队作战，支援地面部队完成反坦克任务的同时保护地面部队免受敌无人机的打击。上图所示的是美军直升机机载激光武器概念图，概念图中AH-64采用了类似的挂载方案，值得注意的是，该概念图为了美观将激光绘制为红色，而实际上相当多的高功率激光工作于近红外波段。

此外，我们亦可利用目前对直升机和无人机的研究基础，就高能激光对直升机和无人机的毁伤效果开展研究，确认加装在各种平台上的激光武器拦截低空飞行器的效果，探寻规避高能激光伤害的方法，例如，当收到激光武器照射时快速俯冲，增加对方瞄准的难度，并利用旋翼扬起大量沙尘或水雾，阻挡高能激光的伤害。