在軍事領(lǐng)域，定向能技術(shù)可謂一項變革性技術(shù)。與子彈、導(dǎo)彈等常規(guī)動能武器對目標實施物理打擊不同，定向能武器使用集中電磁能量以光速對目標實施破壞性或毀滅性打擊。此外，與動能武器相比，定向能武器使用成本低廉。在大國競爭的軍事戰(zhàn)略主導(dǎo)下，美軍將定向能武器作為優(yōu)先投入以獲得長期競爭優(yōu)勢的新興技術(shù)。2023年5月，美國防部發(fā)布《國防科技戰(zhàn)略》，將定向能武器列為美軍科研工作的重點和投資的十四大關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一。過去幾年，美國防部每年花費10億美元用于定向能武器的開發(fā)，計劃將其與動能武器相配合，與傳感器、地空導(dǎo)彈、指控系統(tǒng)構(gòu)成綜合分層防御體系，應(yīng)對包括無人機、巡航導(dǎo)彈在內(nèi)的一系列威脅。

何為定向能武器

自20世紀60年代起，美國防部就一直致力于應(yīng)用電磁能量打擊、摧毀敵人的武器、裝備、設(shè)備和人員。定向能武器包括兩大類：高能激光和高功率微波。兩者都使用電磁能量打擊目標，區(qū)別在于高能激光使用一束或多束能量聚焦單個目標，以損壞傳感器或通過提高局部溫度摧毀目標。高能激光系統(tǒng)包括：自適應(yīng)光學(xué)元器件，用于代償大氣干擾的影響，提升武器射程；精密傳感器，用于識別和追蹤目標；先進的熱能管理系統(tǒng)，用于冷卻武器；軟件模型，用于輔助確定瞄準點。高功率微波發(fā)射能量波，可以同時擾亂或破壞整個目標區(qū)域內(nèi)多個目標的電子元件。高功率微波系統(tǒng)包括：電容器，用于存儲、釋放能量；天線，將微波導(dǎo)向目標區(qū)域；真空裝備，用于減少設(shè)備內(nèi)殘留的氣體量，保障高功率微波的生成。

定向能武器的潛在優(yōu)勢

發(fā)射成本低：盡管有些定向能武器前期成本高昂，但其單發(fā)成本可低至每發(fā)1—10美元，而防御性導(dǎo)彈每次發(fā)射成本可能高達數(shù)百萬美元。

彈藥充足：電能充足、熱能管理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常的情況下，定向能武器可以實現(xiàn)無限次發(fā)射。

殺傷力強：高功率微波可瞬時擊毀大量目標，其殺傷力可以媲美成百上千枚炮彈。

定向能武器的局限性

射程受限。定向能武器受距離影響較大，距離越遠，殺傷力越小。就高能激光武器而言，距離會導(dǎo)致光束扭曲，空氣中的粒子和水蒸氣都會對能量造成消耗。

受環(huán)境因素影響較大。風(fēng)湍流強度過大時，高能激光武器殺傷力大幅降低?？諝庵械牧Ｗ雍退魵鈺栈蚺で吣芗す夤馐?。

部件易受損。高能激光武器通過光學(xué)透鏡和離鏡發(fā)射光束，這些光學(xué)元件極易受到污染或損壞。

美軍定向能武器研究現(xiàn)狀

美國防部和軍事機構(gòu)采取多項措施促進定向能技術(shù)研發(fā)，包括協(xié)調(diào)多部門合作，制定發(fā)展規(guī)劃，建造啟用實驗室，進行仿真推演和測試實驗，制定審查程序等，加速定向能實戰(zhàn)技術(shù)應(yīng)用。

多部門協(xié)作推進定向能技術(shù)研發(fā)。2021年發(fā)布的定向能發(fā)展路線圖中，美國防部詳細明確各部門之間應(yīng)合作研發(fā)、互為補充、共享成果、共同應(yīng)對挑戰(zhàn)。為此，美國防部成立定向能聯(lián)合轉(zhuǎn)化辦公室，其職責(zé)包括：加速定向能武器能力開發(fā)與部署；為相關(guān)演示驗證提供建議；支持定向能能力需求的制定和驗證；協(xié)調(diào)美國防部范圍聯(lián)合定向能投資組合。此外，美國防部還成立多個定向能專項工作組，工作組由美陸軍、美海軍、美空軍代表組成，其目的是：分析和評估各部門現(xiàn)有及正在研發(fā)中的定向能技術(shù)；制定共享現(xiàn)有技術(shù)和研發(fā)成果策略；明確實驗和部署策略；系統(tǒng)分析定向能武器系統(tǒng)殺傷力。

目前，明確定向能發(fā)展需求，并參與研發(fā)和測試的部門和組織多達數(shù)十個。

優(yōu)化測試程序和技術(shù)。為了有效測試定向能武器，測試資源管理中心投資建設(shè)必要的測試基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)布并逐年更新定向能測試路線圖。測試路線圖明確了對測試基礎(chǔ)設(shè)施、先進儀器和代表現(xiàn)代威脅的測試目標進行優(yōu)先投資。

制定定向能武器審查流程。美國防部制定了定向能武器審查和批準程序，所有原型機在部署前都要接受審查。定向能武器審查組由各軍事機構(gòu)代表、美國防部長辦公室和聯(lián)合參謀部構(gòu)成。審查要求作戰(zhàn)司令部明確定向能武器使用的作戰(zhàn)概念，并對定向能武器的有效性、殺傷力、可接受性、可行性進行審查，確定武器是否達到預(yù)期目標。

多措并舉提升定向能武器性能。過去十年間，美國防部研發(fā)并測試了20余種定向能武器系統(tǒng)。美陸軍、美海軍、美空軍在研發(fā)定向能武器系統(tǒng)方面均有不同程度進展。應(yīng)對無人機方面，美國防部對10-60千瓦級功率的高能激光武器進行多次實地演示，結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)動能武器相比，高能激光武器在打擊無人機方面有不可比擬的優(yōu)勢。傳統(tǒng)動能武器造價高昂，爆炸產(chǎn)生的氣流和彈片會不可避免地造成附帶損傷。而高能激光武器價格低廉，能夠?qū)o人機實施精準打擊，避免造成附帶損傷。美國防部一直致力于加大激光武器功率，提升性能，應(yīng)對更廣泛的威脅。早在2019年，美國防部就發(fā)布了“高能激光縮放計劃”，該計劃明確提出通過提高輸出功率、改善激光能量質(zhì)量、開發(fā)高效能源和激光生成系統(tǒng)來提升定向能武器性能、擴大武器任務(wù)范圍。此外，美國防部和其他軍事部門還開發(fā)了一系列高功率微波裝備，用于應(yīng)對導(dǎo)彈或無人機蜂群攻擊。

除了對武器本身進行研發(fā)，美國防部和美陸軍、美海軍、美空軍等軍事部門還研究如何更好地將定向能武器與移動搭載平臺進行融合。美海軍正在研發(fā)艦載能量儲藏室（一種能量存儲裝置）來滿足定向能武器和傳感器運行所需的大量能量。傳統(tǒng)的艦載發(fā)電機以額定功率持續(xù)運行，定向能武器和傳感器運行時功率會猛然加大，傳統(tǒng)艦載發(fā)電機難以負荷。正在研發(fā)的能量儲藏室可以在定向能系統(tǒng)不啟動時充電，系統(tǒng)啟動、電量負荷加大時作為補充彌補傳統(tǒng)發(fā)電機的不足，在為定向能系統(tǒng)提供足夠能量的同時，保障艦載發(fā)電機平穩(wěn)運行。這種能量儲藏室的問世可以使現(xiàn)有的艦船搭載定向能武器和傳感器。

美陸軍投資建設(shè)定向能武器系統(tǒng)生產(chǎn)工業(yè)基地，其目的是要降低定向能武器系統(tǒng)關(guān)鍵部件的生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)速度，目前，這項投資已經(jīng)取得一定進展，某些部件的生產(chǎn)速度提升了100%～400%。

美空軍投資研發(fā)多項新技術(shù)促進定向能系統(tǒng)和飛行器進行融合。飛行器高速移動產(chǎn)生的震動要求對定向能武器系統(tǒng)進行加固防震。此外，飛行器高速飛行時會產(chǎn)生紊流，會破壞或扭曲高能激光武器光束，美空軍投資研發(fā)技術(shù)降低紊流對定向能武器系統(tǒng)的影響。這項投資和研究能夠使定向能武器在高速飛行或機動中的飛行器上正常運轉(zhuǎn)。

美國防部還和各軍事部門協(xié)作投資一系列關(guān)鍵技術(shù)，提升定向能武器性能。一是確定打擊潛在目標更有效的瞄準點，對各種威脅進行脆弱性評估。美國防部計劃建立定向能武器系統(tǒng)目標數(shù)據(jù)庫，對各種目標進行詳細描述，以便找到定向能武器系統(tǒng)更有效的打擊方式。二是采用自適應(yīng)光學(xué)元件提升光束質(zhì)量，增大武器有效射程。三是將定向能武器與指控系統(tǒng)進行融合，這意味著定向能武器能夠獲得實時的威脅信息，從而快速識別、追蹤和精準打擊目標。

美軍定向能武器面臨問題

盡管美軍定向能技術(shù)及其他關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展迅速，但在實用化方面遭遇了瓶頸。一是搭載平臺空間、動力不足。將定向能武器系統(tǒng)與車輛、艦船或飛機等搭載平臺相融合需要一定的空間，高能激光武器運行中，能源利用比率僅有25%到40%，這意味著其余能量均會轉(zhuǎn)化為熱量，由冷卻裝置吸收或轉(zhuǎn)移，這些冷卻裝置會占據(jù)大量空間，這對本身空間相對狹小的飛機和車輛帶來了一定挑戰(zhàn)。此外，定向能武器系統(tǒng)運行所需動力由搭載平臺直接提供，這就需要對原有平臺重新規(guī)劃進行改造以滿足需求。

二是測試受限。為了了解新型武器系統(tǒng)性能、殺傷力和局限性，進行大量實地測試是武器系統(tǒng)實用化必不可少的步驟。然而由于武器自身特殊性，定向能武器系統(tǒng)實地測試受到了諸多限制，例如，在進行高能激光武器打擊空中目標的測試中，激光有可能對衛(wèi)星的敏感元件造成損毀。因此，進行定向能武器實地測試需要滿足諸多條件，這也導(dǎo)致其實用化進展緩慢。

三是新戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和作戰(zhàn)程序有待研究。作為一項全新的技術(shù)，傳統(tǒng)動能武器系統(tǒng)采用的戰(zhàn)術(shù)、操作技術(shù)和作戰(zhàn)程序顯然不適用。在作戰(zhàn)環(huán)境中，在什么時刻、以何種方式應(yīng)用定向能武器，如何更好地發(fā)揮定向能武器系統(tǒng)優(yōu)勢，這些問題都有待解決。

四是維護成本高昂。定向能武器內(nèi)部結(jié)構(gòu)脆弱，需要特殊環(huán)境進行維護。曾有進行實地測試的定向能武器由于電池及冷卻裝置故障返回原廠進行維修。這些都降低了系統(tǒng)的可用性。降低維護成本、提高維修效率是推進武器實用化進程必經(jīng)的一環(huán)。

五是使用者安全顧慮。許多美軍官兵對于使用定向能武器存在顧慮，認為定向能武器會給使用者身體帶來一定損傷，例如激光致盲等。美國防部采取了多種措施，如嚴格測試武器安全性、制定防護措施、進行安全教育等，以期打消官兵顧慮，推廣新技術(shù)。

結(jié) 語

長期以來，美軍大力發(fā)展定向能武器，加速推動定向能武器與動能武器的一體化作戰(zhàn)使用。在促進定向能發(fā)展方面，美軍加強跨部門合作、優(yōu)化測試程序和技術(shù)、制定武器審查流程，在大力發(fā)展武器系統(tǒng)的同時，加大投資開發(fā)組建技術(shù)，促進定向能武器系統(tǒng)與不同平臺融合，與此同時，建立目標數(shù)據(jù)庫，有針對性地提升武器系統(tǒng)性能和殺傷力。但在武器系統(tǒng)實用化方面，仍存在諸多問題，如搭載平臺的空間及動力不足、與新技術(shù)相匹配的技戰(zhàn)術(shù)及作戰(zhàn)程序的開發(fā)，甚至包括官兵的心理問題等都有待解決。

責(zé)任編輯：劉靖鑫