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激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

来源:科普中国-军事科技前沿2020-06-26 11:22

军事问答

  先说说激光武器的射程,现在可并不理想。功率1千瓦级的激光武器,有效杀伤距离在500米以内,能使光学传感器致盲,也可用于引爆地雷和处理未爆弹。比如已装备美国陆军的ZEUS-HLONS系统。

激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

  该系统早在2003年就开始部署到阿富汗和伊拉克,是最早投入实战的激光武器之一,主要用于排雷排爆。它的激光束功率10千瓦,有效排雷距离300米。

  10~100千瓦级的激光,能够对光学传感器造成硬损伤,可用于拦截火箭弹、迫击炮弹、无人机等目标,有效距离500~3000米左右。目前大多数用于防空的固体激光武器都在这一范围,比如美国雷锡恩公司的LaWS,洛马公司的ATHENA,德国莱茵金属公司的“天空卫士”等。

激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

  ▲ 曾在波斯湾部署的美国海军LaWS激光武器系统,功率30千瓦,可击毁1.6~2千米外的无人机和小艇,这也是目前主流激光武器的射程。中间直径最大的是发射光束的主镜,光电跟踪设备与测距设备分别位于主镜左右两侧。

  数百千瓦级的激光武器就能够在3~10千米的距离上摧毁战术无人机、小型船艇等目标,比如今年5月刚刚在“波特兰”号完成试射的LWSD。

  如果功率达到兆瓦级,有效作用距离就可超过10千米,但这是激光武器发展的中远期目标,目前还是浮云一片。

  激光从上世纪70年代开始踏上武器化之路,它原本梦想着能作为主角出现在在未来反卫星、反弹道导弹等恢弘场景中,但被现实无情地打了脸。为了达到足够的功率,化学能激光武器的体积重量都超出了可承受的范围,而雨、雪、湍流、沙尘、雾霾……不仅严重衰减了激光的能量,还会使激光的聚焦点发生偏移,使其精度和威力大大下降。固体激光器出现后,激光武器终于看到了小型化的曙光,但功率方面也大打折扣,射程不远,同时让气象因素的影响变得不那么复杂。因此如今的激光武器,只能混迹在战术级武器这个圈子里,只有在科幻电影中才能过过大咖的瘾。

  再来说目标探测,也就是怎么跟踪和瞄准敌机、导弹。

  既然现在主流激光武器的用途是近距离点防御,那目标探测方法在理论上,就与现在的近防武器没有本质区别,无非是雷达+光电火控的组合。不过,近防速射炮的火控系统以雷达为主,以光电系统作为辅助和补充,而激光武器大多是以光电探测跟踪手段为主。

激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

  ▲ 美国波音公司的HEL-MD激光武器,可以清楚地看到激光主镜与其上方的光电探测窗口,许多激光武器都采用了光电火控与激光透镜同轴的布置。

  原因在于,激光武器对于精度的要求更为苛刻。近防炮只需要跟踪目标运动轨迹,在计算好的提前量上撒出一道弹幕就可以。而激光炮的光束不仅要照射到目标,还要精确、稳定地聚焦到目标的某一薄弱部位,比如无人机尾翼、导弹导引头等。光电火控的目标成像相对雷达回波要直观清晰的多,而且跟踪和测距精度都优于雷达,还不会受地面杂波的影响,因而成为激光武器的首选。

激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

  ▲ 2017年洛马公司30千瓦级ATHENA激光武器系统的试射场景,激光束精确地照射在靶机的尾翼上。

  光电火控系统通常由视场宽度和探测精度不同的几个光学、红外探测器组成。捕获目标时,先用宽视场探测器进行粗跟踪,使目标落在视场中心,随后交接给窄视场探测器进行精跟踪,确保跟踪视轴与目标光轴一致,并根据测距仪获得的距离数据调整聚焦点。

激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

激光武器如何跟踪如飞机和导弹这类的移动目标?

  ▲ 德国莱茵金属公司的“天空卫士”激光武器系统跟踪并击落无人机的画面。相对于雷达,光电火控系统的精度更高,成像直观,且不会受地面杂波影响,是激光武器的首选。

  所以,千万不要小看光电火控系统这个“幕后英雄”,没有它,功率再强的激光也只不过是战场上毫无威胁的绚丽花火而已。

  马岩:军事科普活跃作者,毕业于解放军理工大学,有多年部队信息化部门任职经历,擅于普及电子战相关知识。近年来累计发表科普作品20余万字,负责少年儿童出版社第六版《十万个为什么》丛书的雷达与电子战部分。

  出品:科普中国

  监制:光明网科普事业部 《兵器知识》杂志社

  作者:马  岩

  策划:金  赫

[ 责编:赵清建 ]
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