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中國激光武器

  • 中國激光武器

簡介

1997年10月,美國以中紅外線化學(xué)激光炮兩次擊中在軌道上運(yùn)行的廢棄衛(wèi)星,宣告這次秘密試驗(yàn)完滿成功。在此同時(shí),中國國防光學(xué)單位正加緊攻關(guān),爭取在2000年前取得重大技術(shù)突破,并為戰(zhàn)術(shù)激光武器的量產(chǎn)做好必要的準(zhǔn)備工作。

光學(xué)工業(yè)在第一次世界大戰(zhàn)得到很大發(fā)展,在第二次世界大戰(zhàn)期間已成為重要的戰(zhàn)略工業(yè),制造光學(xué)玻璃的原材料、含鐵量低的石英砂變成戰(zhàn)略礦產(chǎn),光學(xué)玻璃制造技術(shù)也很保密。

國民政府在抗戰(zhàn)前建立了全國獨(dú)一無二的光學(xué)工廠一昆明光學(xué)工廠,主要用于制造軍用雙筒望遠(yuǎn)鏡,其技術(shù)水平在當(dāng)時(shí)來說相當(dāng)高,足與歐洲工廠媲美,是中國當(dāng)時(shí)少數(shù)能和列強(qiáng)一較高下的工業(yè),但以規(guī)模來說則未見突出。今日中國軍用光學(xué)技術(shù)的骨干,也大都直接或間接來自昆明光學(xué)工廠,但那時(shí)該廠卻只有400多人。

歷史發(fā)展

1951年建立的中國科學(xué)儀器館,是中國軍用光學(xué)工業(yè)的起步,并為前蘇聯(lián)援建的208光學(xué)儀器廠培養(yǎng)了制造光學(xué)玻璃的全套技術(shù)骨干,也為後來成立的長春光學(xué)機(jī)械研究所(簡稱長春光機(jī)所或長光所)培養(yǎng)不少人才。長春光機(jī)所成立後的首要任務(wù)是150工程,研制專為對地地彈道飛彈進(jìn)行追蹤、精密測量、觀測距離不少于150公里的大型光學(xué)系統(tǒng),簡稱追蹤電影經(jīng)緯儀。除此之外,這套系統(tǒng)還有時(shí)統(tǒng)設(shè)備、引導(dǎo)雷達(dá)、程序引導(dǎo)儀、判讀儀及數(shù)據(jù)處理設(shè)備等,當(dāng)時(shí)只有美國裝備了類似的系統(tǒng)。重要的150工程由于技術(shù)難度大,所以前國防科委副主任錢學(xué)森曾多次對長光所發(fā)出重要指示及親臨指導(dǎo)。結(jié)果電影經(jīng)緯儀的技術(shù)指標(biāo)大都超過了設(shè)計(jì)要求,目前的第四代產(chǎn)品具有紅外或激光自動迫蹤能力,能以電腦實(shí)時(shí)運(yùn)算及打印數(shù)據(jù),在性能上相當(dāng)于外國同類先進(jìn)產(chǎn)品水準(zhǔn)。為進(jìn)行東風(fēng)5型洲際彈道飛彈測量工作,國防科委要求成立718工程項(xiàng)目。

 718工程包括了建造遠(yuǎn)望號遠(yuǎn)洋測量船、向陽紅10號遠(yuǎn)洋調(diào)查船、大江級遠(yuǎn)洋打撈救生船、福清級大型油水補(bǔ)給艦、遠(yuǎn)洋拖船、051型驅(qū)逐艦等當(dāng)時(shí)大陸最尖端的項(xiàng)目,參與工作的部委有35個(gè),其他單位1,180個(gè)、人數(shù)達(dá)數(shù)十萬,經(jīng)過10年努力使中國成為世界上第四個(gè)具有遠(yuǎn)洋測量追蹤能力的國家。遠(yuǎn)望號測量船的主要設(shè)備及技術(shù)性能接近美、蘇在1970年代末期水平,船上測量設(shè)備主要是雷達(dá),但在雷達(dá)盲區(qū)的測量及精密測角等必須采用光學(xué)儀器,為達(dá)成精準(zhǔn)測量這些設(shè)備的研制和生產(chǎn)要求都極為苛刻。

此外,長春光機(jī)所也為092型導(dǎo)彈核潛艇研制了配套的飛彈發(fā)射瞄準(zhǔn)裝置和合制潛望鏡,為進(jìn)行巨浪1型潛地飛彈而研制的測量儀器與進(jìn)口儀器比較,中國的光學(xué)設(shè)備數(shù)據(jù)更完整。為發(fā)展返回式衛(wèi)星的空間攝影系統(tǒng),長光所受7機(jī)部(即第7機(jī)械工業(yè)部,也就是今日航天部門的前身)委托擔(dān)任這個(gè)工作,在北京成立了一個(gè)新的第15研究院。15院後來被撤銷,人員被分配到7機(jī)部508所。返回式照相偵察衛(wèi)星上的相機(jī)雖然解析度不高,但總算使中國在1970年代具備太空偵察能力,成為全球第3個(gè)有返回式衛(wèi)星的國家。

用于研究核爆過程的高速相機(jī)是由西安光機(jī)所負(fù)責(zé),該所是由長光所抽調(diào)骨干援建而。因?yàn)楦叨缺C?,西光所過去鮮為人知,龔祖同所長在開放後曾榮獲國際高速攝影的Photo一Sonics獎。西光所研制的相機(jī)能拍攝每秒幾百至幾萬幀的照片,在80年代更開發(fā)出具國際水準(zhǔn),分辨率達(dá)10-11至10-13秒的變像高速相機(jī)。夜視技術(shù)在1950年代是極機(jī)密的尖端技術(shù),長光所當(dāng)時(shí)便展開這項(xiàng)研究,同樣是龔祖同帶頭研制的主動紅外線變像管和紅外線夜視儀,在1958年試驗(yàn)成功并由昆明光學(xué)儀器廠推廣生產(chǎn)。1960年代又開發(fā)出由三級串聯(lián)像增強(qiáng)管組成的微光夜視儀,能看到百公尺外的人體活動。

 上述要求很高的光學(xué)技術(shù)裝備,除空間攝影系統(tǒng)外,其他無論發(fā)展時(shí)間或技術(shù)性能都不比外國同類產(chǎn)品差,大陸各地研制的高低技術(shù)光學(xué)軍用儀器可說數(shù)以干計(jì),當(dāng)中不乏精品。只是當(dāng)時(shí)的政治動亂,加上發(fā)展項(xiàng)目太多、資金不足、戰(zhàn)略政策及方針未能有效配合,使中國軍用光學(xué)設(shè)備在1960年代中期放慢發(fā)展腳步,但仍偶有佳作,光是1970年代裝備陸軍的主動紅外線觀察瞄準(zhǔn)鏡就有10多種,不過這類裝備當(dāng)時(shí)已開始被第一代微光夜視儀代替。中國目前的夜視技術(shù)仍落後列強(qiáng)十馀年,不過近10年來發(fā)展速度已經(jīng)加快。激光元器件的開發(fā)應(yīng)用1960年世界上第一臺紅寶石激光器在美國誕生,翌年長光所就研制出在結(jié)構(gòu)上更為先進(jìn)的同類產(chǎn)品,當(dāng)時(shí)有多個(gè)單位同時(shí)進(jìn)行這項(xiàng)工作。由于該項(xiàng)成果具有突破性,推廣激光的文章令其更受注目,中國高層在衡量國內(nèi)外技術(shù)進(jìn)展後大受鼓舞,決心大力發(fā)展激光設(shè)備。1965年西南技術(shù)物理研究所制成鋁石榴石(Nd:YAG)激光晶體,翌年制成YAG激光器,1972年高重復(fù)頻率調(diào)QYAG激光器研制成功。用于軍用光纖通信半導(dǎo)體激光器也在1960年代中期開始研制,20年內(nèi)中國先後研發(fā)出C02激光器、氬離子激光器、環(huán)形激光器、穩(wěn)頻激光器、遠(yuǎn)紅外激光等,并于1970年代中期開始量產(chǎn)用于陸軍武器測距、彈道測量、人造衛(wèi)星測距、大氣激光通信、光纖通信、海軍武器測距、陸空軍武器導(dǎo)引等方面的系統(tǒng)。

例如1974年北京工業(yè)學(xué)院等單位開始探索激光半主動導(dǎo)引技術(shù),在1977年制成樣機(jī),目前空軍已裝備幾種激光導(dǎo)引炸彈,主要用于強(qiáng)5攻擊機(jī)。激光導(dǎo)引反戰(zhàn)車飛彈方案于1983年制定,目前第一代這類武器已初步具備量產(chǎn)能力,被稱為閃電1號飛彈,第二代的同類飛彈也正在研制中。另外,中國也與外國同時(shí)研制出調(diào)QYGA激光器,使其很早就實(shí)現(xiàn)了寶石軸承激光打孔,激光測距和激光通信也到較快發(fā)展。供新裝備使用的光纖數(shù)位資料匯流排已研制成功,可取代現(xiàn)役的1553B資料匯流排,至于戰(zhàn)機(jī)上的光傳操縱系統(tǒng)也完成了初步發(fā)展階段。

由此可知,中國在激光元器件的開發(fā)和應(yīng)用未落後大多,技術(shù)上也不算差,具有相當(dāng)?shù)臐摿Α?960年代已開發(fā)出強(qiáng)激光武器中國在激光元件器和基礎(chǔ)技術(shù)研究方面水準(zhǔn)略次於美國,1960年代曾名列前茅,當(dāng)時(shí)各國都以為強(qiáng)激光武器能很快投入服役,所以中國高層亦樂於進(jìn)行這方面的投資?1964年初毛澤東就此事詢問聶榮臻元帥,探討是否要發(fā)展這個(gè)新技術(shù)的問題,聶當(dāng)即表示:「一定要做,即便就像把錢投進(jìn)大海也得做?!菇?jīng)過討論,國防科委決定將強(qiáng)激光武器列為重點(diǎn)攻關(guān)武器,正式命名為6403工程64年3月成立之意)當(dāng)時(shí)中國高層之所以深具興趣,主要是著眼於高空防御方面。當(dāng)時(shí)美國的B-58和發(fā)展中的XB一20高空戰(zhàn)略轟炸機(jī),A-12/YF一12高空高速長程戰(zhàn)斗機(jī)和日後的SR-71高空戰(zhàn)略偵察機(jī)等,對大陸的未來空防威脅甚大。中國雖然在1959年成立了操作SA-2地空飛彈的543部隊(duì),但無論部隊(duì)規(guī)?;蝻w彈數(shù)量都不足,應(yīng)付臺灣黑貓中隊(duì)U-2偵察機(jī)已十分艱苦,無暇他顧,而空軍戰(zhàn)斗機(jī)和高炮部隊(duì)對未來的威脅更是束手無策。更要命的是當(dāng)時(shí)中國正在羅布泊及三線地區(qū)加緊秘密發(fā)展導(dǎo)彈核武器的596工程,若這些珍貴的情報(bào)被「高空竊賊」所盜去,國家尊嚴(yán)及安全將大受打擊。

中國高層有鑒于此,決意加速研制紅旗2號、3號防空飛彈和殲8高空高速戰(zhàn)斗機(jī),但因?yàn)榇箨懝I(yè)基礎(chǔ)薄弱,短時(shí)間內(nèi)不可能有大的改觀,所以剛?cè)〉贸醪酵黄频?span id="bqclo39" class='hrefStyle'>激光技術(shù)似乎為上述需求帶來一線生機(jī)。美國當(dāng)時(shí)也有這類計(jì)劃,把它稱為「死光炮」(當(dāng)年對激光武器的統(tǒng)稱),考慮到兩國技術(shù)接近,搶先對手一步制成激光武器就成為中國科研人員的目標(biāo)。在聶榮臻等支持下,1964年中國科學(xué)院組建了激光專業(yè)研究所一上海光機(jī)所,主攻高功率、大能量的強(qiáng)激光器研究工作,而上光所其實(shí)也是長光所協(xié)助興建的,可見長光所具有承先啟後的領(lǐng)導(dǎo)地位?根據(jù)國際著名的中國首席軍用光學(xué)權(quán)威王大珩所述,上光所成立以後,因?yàn)橥蹁撇葘<翌A(yù)測強(qiáng)激光聚焦可能產(chǎn)生核聚變,極力鼓吹發(fā)展,所以研究所兵分兩路,一路由鄧錫鉻領(lǐng)頭進(jìn)行激光核聚變研究,一路由王之江率領(lǐng)發(fā)展激光武器,這兩種尖端技術(shù)也就這樣子在上海奠定了基礎(chǔ)。1974年王大珩率團(tuán)出訪美加介紹了大陸國產(chǎn)強(qiáng)激光裝置已打出了中子,令人刮目相看,加國專家表示兩國已處于同一水平。

 1986年上光所建成尖峰疽功率超過1012瓦的強(qiáng)脈沖激光試驗(yàn)裝置,張愛萍上將將它命名為「神光」,使中國成為繼美、蘇、法、日之後擁有同類設(shè)備的國家。王之江率領(lǐng)的強(qiáng)激光武器團(tuán)隊(duì)在探索多種激光器後,最後選定固體激光器作主攻方向,怛無奈當(dāng)時(shí)國內(nèi)外的技術(shù)條件都未成熟,只得在1970年代暫時(shí)擱置計(jì)劃。計(jì)劃暫停的原因有多種,主要是當(dāng)時(shí)情報(bào)顯示國外這方面頻有進(jìn)展,刺激了軍方高層,誤認(rèn)為成功近在咫尺。毛澤東更下達(dá)一一一定要研發(fā)出來的軍今狀,在政治壓倒一切的文革年代,人力物力不足,缺乏嚴(yán)格科學(xué)論證分析,資源、技術(shù)儲備、工業(yè)基礎(chǔ)都沒有保障,卻倉促把固體激光器定位為主攻方向,終使計(jì)劃難產(chǎn)。其實(shí)當(dāng)時(shí)國內(nèi)外的諸多理論研究都還處于原始階段,所以對激光炮的發(fā)展過于樂觀,在技術(shù)條件和環(huán)境尚未成熟的情況下,其結(jié)果并不令人意外。計(jì)劃擱責(zé)後,上光所把資源轉(zhuǎn)移到比較成熟、易於實(shí)用化的激光器件研究,使固體高功率激光器和其重要部件激光晶體的品質(zhì)都達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。雖然激光武器計(jì)劃暫停,但仍留下一些人員進(jìn)行基礎(chǔ)研究,以便他日能東山再起。

瞄準(zhǔn)2000年的中國神光隨著1980年代美國星戰(zhàn)計(jì)劃的登臺,中國也在1980年代中期悄悄地把激光武器重新上馬。中國這次汲取了先前的教訓(xùn),不再定死目標(biāo),盡量利用成熟技術(shù),靈活變通,以「側(cè)重基礎(chǔ)、側(cè)重提高」為指導(dǎo)方針,在這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行長時(shí)間的相關(guān)探索研究工作。中國在強(qiáng)激光器的研究陸續(xù)進(jìn)行了C02激光(電激勵、氣動激勵)、自由電子激光和X射線激光等探索,其中C02激光和化學(xué)器的輸出功率達(dá)萬瓦及以上,有廣闊的開發(fā)前景。而在強(qiáng)激光破壞效應(yīng)研究方面,對激光的熱和力學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析,取得了滿意的成果,提高了對激光破壞目標(biāo)的認(rèn)識??對強(qiáng)激光大氣傳輸特性的研究工作,也從大氣折射、大氣衰減、湍流效應(yīng)、非線性效應(yīng)等方面進(jìn)行了廣泛的理論和試驗(yàn)研究。應(yīng)用自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)改善大氣傳輸效應(yīng)的研究工作也取得進(jìn)展,采用橫向剪切干涉儀作為波前探測器,驅(qū)動21單元變形反射鏡,帶寬為300HZ,對激光信標(biāo)光束的大氣湍流效應(yīng)進(jìn)行了補(bǔ)償。校正後的尖峰值能量提高到為校正前的3。5倍,分布亦接近衍射極限。

中國新一代飛杪級超短超強(qiáng)激光裝置已在1996年由上海光機(jī)所研制成功,并通過驗(yàn)收,標(biāo)志著中國的強(qiáng)激光技術(shù)又踏上一個(gè)新臺階。這個(gè)設(shè)備是大陸第一臺用于超短超強(qiáng)激光研究的精密裝置,專家認(rèn)為它的研制成功為中國強(qiáng)場激光物理研究提供了一種全新技術(shù),目前超短超強(qiáng)激光場中的物質(zhì)及行為研究,是國際上重大前沿研究項(xiàng)目之一。激光武器具有攻擊目標(biāo)速度快、轉(zhuǎn)移火力快(只需零點(diǎn)幾杪)、效費(fèi)比高,勢將成為資訊戰(zhàn)時(shí)代的重點(diǎn)武器裝備,在??颂m戰(zhàn)爭和波灣戰(zhàn)爭已得到初步實(shí)戰(zhàn)驗(yàn)證。不過目前使用的成熟激光武器仍是低功率的激光致盲武器,雖然它已經(jīng)被列為不人道武器而受到抵制,怛各列強(qiáng)似乎仍陽奉陰違,以「不怕一萬,只怕萬一」的心態(tài)秘密發(fā)展這種武器,其中又以美國表現(xiàn)最為露骨。中國對此亦有準(zhǔn)備,1995年在第之屆國際防務(wù)展覽會上(IDEX95),北方工業(yè)展出了1990年代初制成的ZM一87手提激光干擾機(jī),它能使敵人眼睛受傷或令其暈眩,能重創(chuàng)用光電儀器向己方瞄準(zhǔn)或射擊的敵人。ZM一87的有效作用距離3公里,加上一個(gè)放大器後更可增至5公里,性能并不比美軍差。

由于高、低功率激光武器在未來戰(zhàn)場上的使用將更為普遍,加上中國在強(qiáng)激光技術(shù)上有悠久的發(fā)展史和雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),所以其發(fā)展將愈來愈快。某些技術(shù)上可尋求與另一個(gè)激光強(qiáng)國一俄羅斯的合作而如虎添翼。這次美國首次以衛(wèi)星為對象進(jìn)行的強(qiáng)激光護(hù)射試驗(yàn),將會為上海光機(jī)所等單位打下一支強(qiáng)心針,目前北京、上海方面已根據(jù)需求開始進(jìn)行戰(zhàn)術(shù)防空及艦載激光炮的高級工程發(fā)展階段研究。中國將在2000年以後在強(qiáng)激光武器領(lǐng)域有更大的進(jìn)展,并初步具備量產(chǎn)化能力,屆時(shí)中國可能有能力威脅在大陸近岸活動的美國「曙光女神」超高速戰(zhàn)略偵察機(jī)。

激光武器是一種定向能武器,利用強(qiáng)大的定向發(fā)射的激光束直接毀傷目標(biāo)或使之失效。它是利用高亮度強(qiáng)激光束攜帶的巨大能量摧毀或殺傷敵方飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和人員等目標(biāo)的高技術(shù)新概念武器。強(qiáng)激光武器有著其它武器無可比擬的優(yōu)點(diǎn),強(qiáng)激光武器具有速度快、精度高、攔截距離遠(yuǎn)、火力轉(zhuǎn)移迅速、不受外界電磁波干擾、持續(xù)戰(zhàn)斗力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。正因?yàn)槿绱爽F(xiàn)在,美、俄、英、德、法、以色列等許多西方國家都在積極發(fā)展強(qiáng)激光武器。激光武器經(jīng)過三十多年的研究,已經(jīng)日趨成熟并將在今后戰(zhàn)場上發(fā)揮越來越重要的作用。

目前世界范圍內(nèi),俄羅斯的理論研究處于領(lǐng)先地位,美國與以色列在激光武器應(yīng)用中處于領(lǐng)先地位,只有中國悄無聲息,在國人心目中,中國的武器是落后的,真是這樣這樣嗎?未必。實(shí)際上中國的激光武器領(lǐng)先美國據(jù)世界第一。這個(gè)說法有兩大根據(jù):

一、中國研制的超距攻擊性激光雷達(dá)的威力強(qiáng)大!它不僅有萬里眼的功能,還具有快如閃電,強(qiáng)大無比的萬里長矛的威力!可以在激光雷達(dá)偵測到目標(biāo)后的瞬間直接將其摧毀!激光雷達(dá)是主動性雷達(dá),比傳統(tǒng)的電磁雷達(dá)更具優(yōu)點(diǎn),隱形飛機(jī)在他的千里眼中會報(bào)漏無疑。一位老軍工專家得知到千里之外的的靶標(biāo)被激光雷達(dá)擊毀后,激動得淚流滿面,仰天大呼,這是我們中國人研制的武器!是全世界最好的武器!這是全世界最尖端的點(diǎn)穴武器!這才使有位中國著名的戰(zhàn)略軍事專家在媒體上自豪的宣稱:美國敢打中國嗎?如果它的隱形飛機(jī)趕來中國轟炸,來一架打落一架,一個(gè)不剩。

 二、美國太張揚(yáng),中國太謙虛。如果說在傳統(tǒng)的導(dǎo)彈技術(shù)方面中國落后于美國不可否認(rèn),因?yàn)橹袊钠鸩捷^晚,基礎(chǔ)工業(yè)較差,加之西方國家對中國軍事工業(yè)的嚴(yán)格限制。但是在新興激光的軍事技術(shù)應(yīng)用方面,由于我們與美國起步點(diǎn)相差不大,中國的馬祖光教授在在新興激光的軍事技術(shù)應(yīng)用方面才是真正的世界權(quán)威,所以我們的研究處于世界領(lǐng)先地位,如果不是牽涉到軍事機(jī)密,200年獲諾貝爾獎的恐怕絕不會使俄羅斯人,在量子點(diǎn)激光器方面的理論研究中,中國早就處于世界最領(lǐng)先的地位,中國的超強(qiáng)功率的固態(tài)激光器是世界一流,用它發(fā)射的激光束可在3千公里的距離獲得每平方厘米35 K焦耳能量密度,此能量密度比攻擊導(dǎo)彈所必需的破壞閾高出近1個(gè)數(shù)量級以上。以次粗略推算,中國的攻擊激光雷達(dá)有效殺傷力超過3萬公里。

核心技術(shù)

中國的攻擊激光雷達(dá)包含著世界最尖端的5大核心技術(shù):

1、激光材料研究的突破;

 2、激光輻射材料物理機(jī)理及成像圖譜研究的突破;

3、一次性快速跟蹤定位控制技術(shù)的突破 ;

4、高密度能量可逆轉(zhuǎn)換載體材料的突破 ;

5、激光成像技術(shù)的突破。
 


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