20世紀80年代末，美國海軍成功地進行了艦載中波紅外高級化學雷射武器(MIRACL)的陸上試驗。可是，正當人們等待MIRACL雷射武器的艦載試驗訊息時，美海軍卻於90年代中期宣布放棄MIRACL的進一步研製和試驗計畫，而轉向高能自由電子雷射武器的研究上。美海軍此舉，引起各國廣泛關注，也標誌著其艦載高能雷射武器進入一個面向21世紀的全新發展階段。〕
基本介紹
- 中文名稱：艦載雷射武器
- 研製時間：1997年
- 國家：美國
- 名稱型號：：艦載雷射武器
簡介,概述,發展演變,關於吸收特性,關於消光特性,關於大氣傳輸特性,結構特點,最新動態,其它,10年內裝備軍艦,
簡介
艦載雷射武器
研製國家：美國
名稱型號：艦載雷射武器
研製單位：美國海軍研究辦公室、托馬斯·傑斐遜國家加速器實驗室能量分部、空軍研究實驗室和聯合防禦技術辦公室。
造價：未知
現狀：在研
概述
為了將來能使用雷射武器，美國海軍已經計畫在包括下一代航母（CVN 21）在內的幾種新型戰艦上安裝大功率的發電設備。當雷射武器研發成功，並改進和生產出來以後，就會在這些戰艦上部署和使用。
發展演變
美國海軍艦載高能雷射武器研製可追溯到70年代初。1997年，美海軍著手研製MIRACL中波紅外高級化學雷射武器，其中的主要部件包括氟化氘(DF)中波紅外化學雷射器功率（220萬瓦）和“海石”光束定向儀（孔徑1.8米）等。經3年時間組裝起來的MIRACL高能雷射武器於1987～1989年間，在白沙雷射武器試驗場進行了一系列打靶試驗，其中包括摧毀一枚飛行中的2.2馬赫的“旺達爾人”飛彈的試驗。
按計畫，美海軍準備將該系統裝在“宙斯盾”巡洋艦MK45炮位上，進一步進行海上試驗。可是，美海軍卻於90年代中期宣布放棄進一步執行MIRACL計畫，而重新啟動一項高能自由電子雷射武器計畫。這樣，20年來被美海軍炒得沸沸揚揚的MIRACL就此劃上一個句號。
美海軍放棄MIRACL計畫的原因與國際大氣候有關。冷戰結束後，美海軍作戰重點從遠洋轉移到沿海區域，作戰環境發生了巨大變化。為適應這種變化，美海軍要求調整高能雷射器計畫。研究表明，在沿海環境中，熱暈是大氣吸收雷射能量的主要因素，而且熱暈與風速風向有關。在沿海環境下，軍艦航行速度較低，因此總的側向風力是由當地氣候條件決定的。這種側風往往很小，以致於熱暈效應遠比在遠洋環境下產生的熱暈效應更為嚴重。美海軍認為，MIRACL高能雷射器的3.8微米波長雷射在沿海環境下熱暈效應較嚴重，應該找到一種熱暈效應較小的波長代替它。這就是美海軍放棄MIRACL雷射器的主要原因。
美海軍放棄MIRACL計畫後，立刻提出進一步研製艦載高能雷射武器的新計畫。這項新計畫的重要一步是重新選定適合於在沿海環境下使用的最佳波長。經過研究，美海軍得出結論：在1～13微米紅外波長範圍內，只有1～2.5微米波長雷射的大氣傳輸性能優於MIRACL的3.8微米波長雷射的大氣傳輸性能。
為了進一步從1～2.5微米波長範圍內選出適於沿海作戰的最佳波長，美海軍又對1.042微米、1.064微米(YAG雷射器)、1.315微米(化學氧碘雷射器)、1.6微米、2.2微米和3.8微米幾種波長雷射，在沿海條件下的大氣吸收特性、消光特性和總的大氣傳輸特性進行了計算比較，得出如下重要結果：
關於吸收特性
1.05微米(包括1.042微米和1.064微米)的相對大氣吸收率比1.6微米的低一個數量級，而1.6微米的相對大氣吸收率又比2.2微米和3.8微米的低一個數量級。
關於消光特性
1.6微米、2.2微米和3.8微米的相對消光率均比短波長的低。
關於大氣傳輸特性
1.6微米和1.04微米波長的相對海上傳輸係數遠遠優於1.315微米和3.8微米的傳輸係數。
綜合上面三個因素考慮，認為1.6微米和1.05微米比較適合於在沿海環境下使用。但是，由於1.6微米處於人眼安全波長範圍內並具有在不同大氣條件下性能穩定等特點，因此最終傾向於選擇1.6微米波長為適於沿海環境下的最佳波長。
就這樣，因在近海迎頭作戰模式中現有的各種雷射束可能會產生熱暈效應，影響殺傷效果，1996年美國海軍決定轉向研製自由電子雷射器，平均功率已達500瓦。
結構特點
雖然雷射技術很複雜，其工作過程如下：在自由電子雷射（FEL）系統中，一個粒子加速器將自由電子（那些不被原子縛束的，自由移動的電子）加速到高能級，接著電子束被送進一個磁場，在磁場的作用下電子上下躍遷，釋放出光子。雷射器發出的光不象電燈泡發出的光那樣可散射，而是保持一條直線。
最新動態
1998年，傑斐遜實驗室的研究者們展示了一種1千瓦的FEL，它能夠產生2100瓦的紅外雷射。它運行了兩年半，打破了所有"可調"高功率雷射器的記錄。今年6月，研究人員用他們最新的雷射器產生了雷射。研究人員希望到今年夏末，它能夠產生功率10倍於早期FEL的雷射，即10千瓦的紅外雷射或1千瓦的紫外雷射。研究人員稱，FEL可以產生無數極短的脈衝，其持續時間不到十億分之一秒。這種脈衝可作用於分子界，因而可用於激勵材料的研究和化學合成。
FEL在很多方面具有價值。作為一種研究工具，它可以幫助化學家們研究物質。這已經被30多家海軍、航空航天局（NASA）、大學和工業研究機構在各種領域使用，包括尋找新的廉價的生產碳納米管的方法，研究矽材料中的氫缺陷機制，以及發現蛋白質傳輸能量的方法。另一方面，FEL技術經過進一步發展，可以為海軍提供一件強大的武器。用於進攻，雷射可以在敵方艦船和飛機上切開口子。用於防衛，它可以有很多用途。例如，海軍和空軍構想在敵人的遠程飛彈從發射井或發射架上升空時，利用雷射武器將其摧毀。但在一個更小的層面上，雷射武器可以用來保護海軍艦船，防止那些由恐怖分子或流氓國家的間諜駕駛的裝著炸藥的小船的襲擊。雷射武器最大的一個好處是它不是只發射一發炮彈，因而可能錯過目標，相反，它可以在一段時間內連續開火，保證雷射束瞄準目標並將其加熱摧毀。
2002年時，經過數年的努力，美國海軍在自由電子雷射器(FEL)的武器化方面取得重大進展。據專門負責海軍高能雷射武器和高功率微波武器研究、發展、集成和採辦的海軍定向能武器項目主任稱，如果得到充足的資金，海軍將在未來2~3年內研製出10萬瓦級艦載雷射武器。
目前托馬斯·傑夫遜國家實驗室已經解決了自由電子雷射器轉化為艦載武器系統面臨的許多技術問題，並且已研製成2千瓦級的自由電子雷射器，正在按進度研製1萬瓦級的雷射器，預計將在未來2～3年研製成10萬瓦級的雷射器。10萬瓦級的自由電子雷射器研製成功後，將轉移到海軍的巴爾金沙太平洋飛彈試驗靶場進行測試。
其它
美一研發小組正在使海軍告別火炮時代，進而使用以光粒子作為炮彈的艦載雷射武器。雖然大多數人將光看作是比空氣更不實在的東西，但大功率的自由電子雷射器（FEL）卻可以用來為艦船提供防護，擊毀敵方船隻或飛彈。這個研發小組的成員包括：海軍研究辦公室、托馬斯傑斐遜國家加速器實驗室的能量分部、空軍研究實驗室和聯合防禦技術辦公室。
