激光炮试验机拆毁 “神盾”激光炮可快速拦截导弹

据美国“临界点”网站5月5日报道称，美国空军5月4日宣布，美空军已于4月23日成功进行了“自卫用高能激光演示样机”(SHiELD，简称“神盾”)激光武器试射试验，美军称“神盾”激光炮在试验中击落了飞行中的多枚导弹，该系统最终将安装在军机上使用。美空军少将威廉·库利称：“此次试验代表美军定向能武器系统以及针对敌军威胁的防御手段已向前迈出一大步”。那么美军这种“神盾”机载激光炮究竟性能如何?又会对未来空战样式构成怎样影响?

“神盾”激光炮可快速拦截导弹

据美国“临界点”网站5月5日报道称，美空军研究实验室(简称AFRL)4月23日在位于新墨西哥州的美国陆军白沙导弹靶场成功完成了“神盾”激光炮的试射任务，试射中击落了飞行中的多枚导弹(但未透露击落导弹的具体种类和型号)。

▲美空军于4月23日在白沙导弹靶场，成功完成了“神盾”机载激光炮的陆基打靶测试，成功击落了飞行中的多枚导弹，图为首次公开的“神盾”激光炮照片。

根据美空军公开的低分辨率照片来看，测试用的“神盾”激光炮安装在一个类似小型天文台的转塔结构中，转塔则置于一辆平板拖车上。与美军此前测试的重型车载激光武器相比，“神盾”的外形差别并不大，未来要满足机载需求，估计还要大幅缩小尺寸。尽管美空军并未公开“神盾”激光炮的具体类型，但外界猜测光纤激光器(指利用掺有稀土元素的玻璃光纤作为增益介质的激光器，属于第3代激光技术，光电转换效率高，可产生高稳定性、高功率的激光束)的可能性较大。

报道还称，“神盾”激光炮项目于2016年启动，美空军在2017年与著名“军火巨头”——洛克希德-马丁(简称洛-马)公司签订设计合同。巧合的是，就在同一年，洛-马公司刚向美国陆军交付了一套60千瓦级的光纤激光武器系统用于地面测试，其在激光武器研发领域的经验积累较为丰富。

▲除洛-马公司外，美陆军一架“阿帕奇”武直于2017年搭载雷锡恩公司研发的激光炮吊舱进行首次试射，光束成功命中1.4千米外的目标坦克上，展示了未来武直使用激光武器的可能性。

按系统设计，“神盾”最终将安装在固定翼军机上，作为主动防御系统可快速击落多枚来袭的敌军空空或地空导弹，从而大幅提升美机的战场生存能力。“神盾”机载激光系统主要由3部分组成，包括激光炮、瞄准用火控系统以及为前两大系统提供能源的外挂吊舱。AFRL还介绍了“神盾”将具备的多种优点，包括打击精度高、可实时命中目标(无需计算提前量)、没有弹药数量限制、飞行员可同时攻击多个目标等。

美曾改装波音747载45吨激光炮

能研发出类似科幻电影中的“神盾”激光炮，对于美空军来说并非空穴来风，他们在机载激光武器研发方面积累有丰富经验。早在1976年，美空军就已启动代号“空基激光试验室”(ALL)的研究项目。1981年，美空军在一架NKC-135运输机上安装了光束波长为10.6微米的二氧化碳激光器，输出功率可达380千瓦，最大射程超过1公里，截至1984年项目终止前，NCK-135在各项试验中共击落5枚“响尾蛇”空空导弹和一架“火蜂”无人靶机。ALL项目在试验中解决了机载激光武器实用化工程中的高能激光输出、高精度跟踪等关键问题，但大气湍流与大气热不均匀问题未能解决。

▲早在1981年，美空军就将一架NCK-135运输机改为机载激光武器试验机，安装一门二氧化碳激光炮。图为该机试飞照片，可见机背上方的激光武器转塔。

冷战结束后，美空军机载激光武器项目一度沉寂，直到1996年才再次启动了“机载激光”(简称ABL)武器项目，该项目是美国弹道导弹防御体系的重要组成部分，主要用于搜寻和摧毁处于助推段的敌军弹道导弹任务。美空军ABL项目罕见动员了美国国内三大“军火巨头”联合参与——波音公司负责改装载机平台(由一架波音747-400F货机改装而来)，诺斯罗普-格鲁曼公司负责提供兆瓦级的氧碘化学激光炮，最后由洛-马公司负责提供光束控制及火控系统。按照设计，每架ABL攻击机搭载的化学燃料足够进行20次高功率照射拦截弹道导弹或40次低功率照射拦截战术导弹，每次照射时长3至5秒。

编号为YAL-1A的原型机于2002年7月成功首飞，机上搭载的兆瓦级氧碘化学激光炮全系统重达45吨，其中毁伤激光器部分由6个互联模块组成，每个模块都重3吨，体积相当于一辆SUV大小，负责为布置于机头位置的激光炮塔供能，5秒钟发射的高能激光束能量足够让一户普通美国家庭使用超过1小时。

▲YAL-1A原型机搭载的氧碘化学激光炮全系统重达45吨，当时只有波音747货机是较为理想的改装平台，其激光炮塔主要位于机头位置。图为YAL-1A的彩色剖面结构示意图。

YAL-1A的作战步骤分为探测目标(利用广域红外探测系统全方位探测助推阶段的弹道导弹尾焰)、跟踪目标(探测到导弹后，利用主动测距激光系统锁定并照射目标，火控系统进行实时跟踪，火控计算机同时调整镜面，准备补偿光束在攻击路径上的大气扰动等)和毁伤目标3部分。进入毁伤阶段后，氧碘激光炮会向弹道导弹发射高能激光束，将光束聚焦于导弹表面的瞄准点(如导弹燃料箱)上，烧穿外壳，点燃内部燃料，以此方式摧毁导弹。

2009年8月至2010年2月，YAL-1A先后进行了多次空中拦截试验，成功击落2枚80公里外、处于助推段飞行的弹道导弹，还对另外7枚靶弹进行了试验性拦截(并未摧毁)。尽管试验取得一定成果，但YAL-1A最终未能达到美空军“能在167公里外成功摧毁弹道导弹”的目标，也没有达到设想的攻击射程和毁伤效果。ABL项目遂于2011年12月取消，YAL-1A原型机也在2014年9月被拆毁。

▲YAL-1A原型机上的氧碘化学激光炮输出功率可达兆瓦级，曾成功击毁过2枚飞行中的弹道导弹，左小图为激光炮透镜特写，右小图为原型机击落的目标图案(7次成功照射，2次成功摧毁)。

仍需解决诸多技术难题

尽管ABL项目貌似以失败告终，但实际上为美空军后续机载激光武器的研发奠定了坚实基础。按AFRL此前公布的机载激光武器的发展路线图显示：2016年美军主要以地面测试大于10千瓦级的高能试验型高能激光武器(入门级)为主，2022年计划在F-15等4代战机上试验加装大于10千瓦级的HEL吊舱(中级)为主，2029年左右将在6代机上加装大于100千瓦的HEL武器(全功能)进行测试。

▲按计划，美空军将于2021年在F-15战机上测试“神盾”激光炮，届时F-15可能世界上首种搭载激光武器的战斗机。图为游戏《皇牌空战7》中，F-15使用激光炮吊舱的视频截图。

在采用了技术更先进、可靠性更高的固态光纤激光器后，“神盾”项目目前进展较为顺利，美空军计划提前于2021年在F-15战机上进行首次空中试射。按美军设想，除能满足基本自卫功能外，未来6代机搭载的进攻型激光武器功率可达3兆瓦，最大射程600公里，每次照射时间为3至5秒，一架战机可连续攻击40次才能满足未来空战“大杀器”的需求。但该目标短期内仍需解决诸多技术难题，最终能否实现，仍需人们拭目以待。

▲艺术家绘制的美军六代机使用激光武器摧毁目标示意图。