葛世恒

科幻戰(zhàn)艦、大洋殺手、隱形忍者……這些詞說的都是2015年11月交付的“朱姆沃爾特號”驅(qū)逐艦。此艦的下水之所以引起了全世界的高度關注，是因為傳聞它將配備一種強大的武器——電磁炮。

電磁炮是一種強大的動能武器，由于其具備一系列優(yōu)越的性能，因此，各軍事強國都投入了巨大的人力和物力進行研究。為什么要發(fā)明電磁炮？它擁有哪些特殊的性能？要理解它真的需要很高深的知識嗎？

事情還得從電子戰(zhàn)說起……

電子戰(zhàn)“魔高一尺，道高一丈”，電磁炮應運而生

雷達是第二次世界大戰(zhàn)中出現(xiàn)的三大新式武器之一，由英國科學家首先發(fā)明，并率先在英、美兩國的軍隊中裝備。由于可以率先發(fā)現(xiàn)敵機，提前做好準備，在盟軍的飛機和軍艦裝上雷達以后，“二戰(zhàn)”的勝負已無懸念。英國“不列顛空戰(zhàn)”的勝利，德國“狼群”潛艇戰(zhàn)隊的覆滅，以及日本航母在對美海戰(zhàn)中的完敗等戰(zhàn)爭中，雷達都起了舉足輕重的作用。

但有矛就必有盾，隨著雷達的廣泛應用，各種反雷達的技術也逐漸興起。雷達再也沒有“二戰(zhàn)”時的那種好日子過了。最先出現(xiàn)的反雷達技術，就暴露了雷達自身的缺陷。

雷達的工作原理是：先發(fā)射出去一束電磁波，再接收反射回來的電磁波，以此判斷目標的距離遠近、移動方向等。由于發(fā)散現(xiàn)象的出現(xiàn)，反射回來的電磁波往往只有其發(fā)射出去的數(shù)億分之一甚至百億分之一，非常微弱。所以，雷達的接收裝置必須非常靈敏。

靈敏固然是雷達最大的優(yōu)點，卻也是它的致命弱點。我們都知道，若長時間待在黑暗的環(huán)境中，眼睛對光線就會特別敏感，這時若突然暴露在陽光下，眼睛瞬間就會被“閃瞎”。雷達也是如此，用突然出現(xiàn)的強電磁輻射，就可以摧毀正在工作中的雷達——這是最早出現(xiàn)的電子戰(zhàn)方法之一。

對付雷達還有一種更為直接的方法。1965年，越南的防空導彈開始使用雷達制導，擊落美國飛機的效率大為提高。很快，美軍就裝備了一種反雷達導彈。它能夠在接收到敵方的雷達信號后，順著雷達波發(fā)出的方向反向?qū)Ш?，摧毀雷達站——制導成為引導，令敵方很尷尬。于是，“電子靜默”的戰(zhàn)術開始出現(xiàn)：我方的雷達不常開，必要的時候再打開。為應對這種戰(zhàn)術，雷達定位的技術也逐漸出現(xiàn)：只要你敢開，我就能測算出你的位置，再利用精確制導的武器將你摧毀。1999年的科索沃戰(zhàn)爭，南聯(lián)盟的雷達只要一開機，5分鐘內(nèi)即可被摧毀。

除了這些“硬”的方式，還有一些“軟”的方法，比如“隱身”：通過結構設計和涂抹吸波材料，盡量減少雷達波的反射。目前，一些最先進的轟炸機的雷達反射面積比一只鳥還小，被探測到的概率很低。

為了對付雷達，進攻方可謂花樣百出，但防守方是否真的也就無計可施了呢？當然不是，破解之道就在于進攻的武器本身。不論是飛機還是導彈，都需要燃燒燃料來推動。有燃燒就會有高溫，有高溫就會發(fā)射紅外線。飛機能偽裝得像小鳥一樣，但高強度的紅外線很快就暴露了它的真實面目。目前不少防空導彈都在利用熱紅外制導，不需要發(fā)射電磁波探測，一樣可以追蹤目標。

在這種“魔高一尺，道高一丈”的較量中，一種新式武器應運而生。在它正式登場之前，我們不妨先做一道問答題放松一下。

問：“在《笑傲江湖》中，誰的武功最高？”

答：“東方不敗?！?/p>

回答正確。

東方不敗最讓人忌憚的功夫，就是他的繡花針。繡花針小而快，還沒看見，就扎到你的身上了，防不勝防——這里最關鍵的就是“看不見”。

不論是用雷達探測，還是用紅外線制導，都是為了能“看見”目標。下一代的進攻武器就是讓對手“看不見”：既不反射電磁波，又不發(fā)射紅外線。

這樣的武器已經(jīng)出現(xiàn)，電磁炮就是其中之一。

科幻電影中的電磁炮

電影《變形金剛2：卷土重來》中就出現(xiàn)了電磁炮的身影：為制造能量源，邪惡的墮落金剛爬上金字塔的頂部，妄圖啟動滅日機器，此時，美國的一艘驅(qū)逐艦發(fā)射秘密武器——電磁炮，將強大的墮落金剛打成重傷……

電磁炮的類型與原理

電磁炮可分為線圈炮、電熱炮、重接炮、軌道炮等。

線圈炮相當于一臺電動機。在電動機中，定子中產(chǎn)生磁場，作用于轉子中的電流，推動轉子高速轉動。在線圈炮中，發(fā)射裝置相當于“定子”，炮彈相當于“轉子”，發(fā)射裝置產(chǎn)生的磁場作用在炮彈上，使其高速運動，發(fā)射出去。

電熱炮與傳統(tǒng)的火炮很相像，它是先用電將工質(zhì)加熱至等離子態(tài)，再讓具備了相當熱能與動能的工質(zhì)推動炮彈發(fā)射。

重接炮是電磁炮的一種新形式，目前只有美國進行了相關研究，它在大質(zhì)量炮彈與高速度之間取得了一定的平衡，被認為是未來天基武器的一種重要形式。

軌道炮是目前各國主要研究的一種電磁炮，已經(jīng)處于裝備前的試驗階段。它的基本原理也很簡單：電流在磁場中受力的作用——初中入門級的物理知識。

軌道炮的工作原理：（1）在兩根導軌中通入電流，產(chǎn)生磁場；（2）電流通過滑塊（炮彈），電流在磁場中受力的作用，滑塊被加速至7倍音速以上；（3）利用滑塊的巨大動能打擊目標。

滑塊受的電磁力越大，加速距離越長，出口的速度越大，即使經(jīng)過空氣摩擦減速，在攻擊目標時的速度仍能達到5倍音速以上。

射程堪比最先進的防空導彈

傳統(tǒng)的火炮是以火藥急劇燃燒提供的膨脹力來推動炮彈發(fā)射的，在經(jīng)過100多年的發(fā)展后，它的實戰(zhàn)性能已經(jīng)接近極限。目前，能用于裝備的最先進的火炮炮彈的出口速度僅在1.5千米/秒左右，最遠的攻擊距離不超過200千米。

而電磁炮的作用時間相對較長，能提供更大的能量，炮彈的加速度可達到幾萬至幾十萬倍的重力加速度，即在短短的千分之一秒內(nèi)，能將炮彈加速到每秒數(shù)千米甚至十幾千米，打擊距離400千米以上（目前的設計水平），遠遠超越傳統(tǒng)火炮，與一些先進的防空導彈的攻擊距離相近。即在傳統(tǒng)戰(zhàn)場上，電磁炮可以實現(xiàn)超視距作戰(zhàn)，甚至發(fā)揮出一些近程導彈的攻擊效果。

成本遠低于傳統(tǒng)武器

有人說“架幾門大炮就能征服一個國家的歷史已經(jīng)一去不復返了”，而電磁炮可能讓歷史重演，這是為什么呢？

20世紀末和21世紀初的幾場大戰(zhàn)，多是由西方國家發(fā)起的，而贏得戰(zhàn)爭的主要代價之一，就是數(shù)千億美元的花費——別忘了，截至目前，世界上90%的國家的國民生產(chǎn)總值一年也就幾千億美元。

而電磁炮的成本則要低得多。一枚電磁炮彈的價格不過一萬多美元，一枚機載對空導彈的價格在十幾萬至幾十萬美元之間，一枚防空導彈的價格更是高達上百萬美元。電磁炮彈在體量方面的優(yōu)勢也非常明顯，一枚電磁炮彈重幾千克至十幾千克，而一枚導彈通常有幾百千克重、幾米長的身段。

由此不難想象，待制造電磁炮的技術成熟后，會引起一個巨大的變化：單個作戰(zhàn)平臺（飛機、艦艇、坦克等）的遠程打擊能力，將可能提升至原來的10倍甚至數(shù)十倍，發(fā)動一場戰(zhàn)爭的動員規(guī)模將遠小于現(xiàn)在，軍隊的集結速度也將大大加快。

“大洋殺手”的隱秘裝備

已經(jīng)服役的“朱姆沃爾特號”驅(qū)逐艦的最大特點就是隱身，為了能盡量減少雷達反射、紅外線發(fā)射和噪聲，艦體采用了革命性的內(nèi)外結構設計，新的雷達系統(tǒng)以及大量的復合材料，使此艦的造價高達約30億美元。但若不配備同樣可以隱身的武器，之前所有的努力都將白費。

由于火藥燃燒時會產(chǎn)生火光和煙霧，傳統(tǒng)的火炮和導彈發(fā)射平臺幾乎沒有隱蔽性可言。而電磁炮則沒有這方面的顧慮，它的發(fā)射平臺具有相當?shù)碾[蔽性，不容易暴露自己的位置。這可以大大提高武器發(fā)射平臺在戰(zhàn)場上的存活率，并像一個殺手一樣，悄悄地潛伏到距對方400千米的范圍內(nèi)……

創(chuàng)世武器有望成為導彈克星

當今，建立在導彈基礎上的核平衡已經(jīng)持續(xù)了半個多世紀。之所以能形成平衡，在于遠程導彈的裝藥量很大，飛行速度太快，洲際導彈的末端攻擊速度可達25倍音速左右。而防空導彈同樣是基于化學能的推動，體量比遠程導彈小得多，目前最先進的防空導彈的飛行速度也不過9倍音速，理論上只能攔截15倍音速以下的來襲目標。

電磁炮能打破這種平衡嗎？畢竟戰(zhàn)爭中也有“快打慢”之說。目前，美國用于試驗的是艦艇電磁炮，主要想用于近岸攻擊和艦艇間的對抗，它的目標距離是185千米左右，最遠可至400千米。而未來的電磁炮發(fā)射平臺一定不會只限于艦艇，還可以布置在飛機、坦克等處，射程也不會限于400千米。電磁炮的射程遠、速度快、體積小且價格便宜等優(yōu)勢，使得它或許能終結延續(xù)了幾百年的、以化學能發(fā)射炮彈的歷史，帶領人類進入一個新的戰(zhàn)爭時代：10年之后，你看不見我，我看不見你，而我們已經(jīng)開始交火。