定向能防空系统技术的优势和应用

定向能量：定向能（DE）利用电磁频谱的力量，使飞行员能够以光速有效且经济地打击关键目标。

定向能武器，又叫“束能武器”，是一种利用某种方式在物体表面产生极高的能量密度，从而使敌方的人员和电子设备、武器等受到伤害，产生强大杀伤力的武器。依其发射的能量的载体不同，定向能武器可以分为激光武器、微波武器、粒子束武器、声波武器、射频武器等。它利用激光、微波、粒子束、声波等的能量，产生高温、电离、辐射、声波等综合效应，从而对目标造成毁伤。   不同的定向能武器对物体造成毁伤的机制也不同。激光武器可以依靠高强度电磁波对敌方造成伤害。不同波长的电磁波造成伤害的机制并不完全相同，如波长较长的电磁波主要引起热破坏   ，而波长较短的电磁波则主要是靠破坏敌方人员、设备等表面的各种化学键来破坏目标。粒子束武器则主要利用粒子束极高的动能对敌方造成毁伤，而声波武器却主要依靠自身在空气中产生的冲击波在对目标造成毁伤。

在过去的20年里，美国军方及其工业合作伙伴已经找到了制造激光和其他定向能武器的方法。这些设备已经从经常危险的化学激光器转变为更可靠的固态激光器。功率从几十瓦增长到几十千瓦。

在定向能武器中，激光武器和高功率微波武器发展最快。其中激光干扰与致盲武器在有些国家已经装备部队。高功率微波武器经过多年的发展，技术渐趋成熟。粒子束武器发展较慢，尚处于研究探索阶段。

要使定向能武器成为现实，仍然存在许多务实的挑战。Heithold说，一些最大的问题是潜在激光器在安装在飞机上之前的尺寸和重量。

与传统武器相比，特点是：①能以光速或接近光速直射目标，瞬时命中，目标难以躲避。②转移火力快，可以在短时间内连续攻击多个目标，反应灵活、迅速。③能量高度集中，附带毁伤小。

美国五角大楼计划在整个美国武装部队中整合定向能武器系统。

美国国防部（DoD）发布了两份合同，采用定向能武器（DEW）系统进行防空，并承诺资助脉冲激光研究。

第一份合同要求总部位于阿拉巴马州的国防公司Kord Technologies为美国陆军开发，集成，测试和维持定向能短程防空系统。

Kord的“其他交易授权”协议 - 该协议使国防部能够灵活地采用反映商业行业标准的商业实践 - 价值158.1万美元。 第二份合同授予罗切斯特大学激光能量学实验室14.9m美元，以支持导弹防御局（MDA）的创新，科学和技术脉冲激光杀伤力调查。

这家总部位于纽约的机构将探索脉冲激光在国防部服务的致死模式和实用性。将于2026年5月31日完成，开发的模型、模拟和杀伤力工具集将支持针对地面、海洋、空中和太空领域的各种国防部威胁的分析。  

露水市场

随着对同行级对手能力的担忧不断增加，实现和保持技术优势的压力继续推动各种军事组织对该领域的投资。 GlobalData情报告诉我们，虽然无人驾驶航空系统，无人机集群战术和高超音速导弹的引入激增，但这些新方法导致一些观察家考虑DEW作为这些新兴技术的有效对策的潜力。

分层激光防御：力量倍增器

分层激光防御（LLD）系统是整个公司的真正合作，已经完成了其他陆基电子激光武器系统以前没有做过的事情：击败了两枚替代巡航导弹。

分层激光防御（LLD）激光束位于替代亚音速巡航导弹的瞄准点上。该图像由高级双光学跟踪系统拍摄，该系统用于收集和记录交战数据。LLD光束控制系统确保激光束摧毁目标的有效性。它通过调节和细化来自激光源的激光束并利用来自雷达和其他传感器的目标跟踪信息来以足够的精度指向激光束以摧毁目标来实现。

LLD是一种经过验证的陆基高功率激光武器系统，能够对抗从无人机系统和快速攻击艇到巡航导弹等目标。其高分辨率望远镜还可用于跟踪入站威胁，以及支持战斗识别和对交战目标进行战斗损害评估。

这项技术是一种力量倍增能力，随时可以集成到未来的任务中，将其过渡到作战人员手中。随着威胁的演变，LLD展示了定向能量如何增加一层防御来保护我们的世界。

过去一年，LLD在加利福尼亚州洛克希德马丁航天公司圣克鲁斯工厂和新墨西哥州的白沙导弹靶场（WSMR）的IRAD资助的无人驾驶固定翼飞行器和四轴飞行器的演示中证明了自己。

今年2月，它在WSMR的美国陆军高能激光系统测试设施进行的测试中加强了游戏。该测试由海军研究办公室（ONR）赞助，作为其与洛克希德马丁公司和国防部副部长办公室（研究和工程）合作的一部分。在演示过程中，LLD跟踪并击败了代表亚音速巡航导弹的高速无人机。

激光武器系统在许多方面都改变了游戏规则。首先，它们不需要太多的远期供应。与火炮等传统动能系统不同，它们不会耗尽子弹。LLD的连续电力和热系统由劳斯莱斯提供，使其能够在大规模突袭场景中支持多次交战，而其他系统在电池耗尽时需要停止交战。

另一个大好处是成本。激光武器系统的每次交战成本可能非常低，因为消耗的唯一消耗品是运行系统的电力。

导弹电池的初始成本与部署激光武器系统相当，但一旦你安装了激光，每次射击的成本就会降低，这就是LLD改变游戏规则的地方，虽然激光不会取代导弹，但它们可以补充目前的导弹防御能力。导弹和激光的结合 - 动能和定向能 - 提供了非常致命和广泛的防御。

有些人可能期望看到从LLD发出的科幻光束，但高能激光实际上是肉眼看不见的。激光超出了您的眼睛可以看到的频率，您必须在不同的波段中观察它。与“星球大战”不同，LLD的光束不会在接触时炸毁东西。根据戴维森的说法，这更类似于将一个巨大的喷灯精确地聚焦在远处的移动目标上。

花了40年的时间设计和开发光学系统，瞄准算法，电磁能系统和提升激光功率，以创建更强大的定向能防御系统。通过LLD，从研发到靶场上的一系列成功击落，整个公司都发挥了优势。旋转和任务系统（RMS）提供高能激光和火控软件，Space提供光束控制系统，MFC提供采集跟踪，光束导向器和交战管理软件。

防御性激光武器系统必须涵盖整个威胁交战时间表。从目标检测到失败，以及两者之间的每一步，LLD克服了战场上经常发生的复杂情况，并取得了成功。一个挑战来自环境。大气条件可以像棱镜一样“弯曲”激光束，并阻止其到达目标。

LLD的光束控制系统提供所有命令，将激光系统指向目标，稳定该目标的视线并使用自适应光学器件。目标越快越敏捷，控制激光束摧毁它的难度就越大。为了克服这个问题，LLD的通用路径架构以及校准和对准系统为所有激光器和传感器提供精确和稳定的对准，从而实现精确的瞄准点选择和维护。至于激光是如何转向的，这就是光束导向器的用武之地。它使用镜子来引导和引导光束。如果它们不是超级反射和精确，那么激光会像在目标上一样在光学器件上烧一个洞。

LLD实际上包含三个共生的激光器 - 目标照明器激光器（TILL），信标照明器激光器（BILL）和高能激光器（HEL）。TIR与精细跟踪望远镜一起使用，用于目标的交战质量跟踪，而BILL测量大气失真并使用自适应光学器件来聚焦用于摧毁目标的HEL。

武器系统控制系统是将LLD的子系统转变为防御性武器的原因。其战斗管理系统由MFC的空中和导弹防御团队提供，负责监控领空，跟踪和评估潜在目标，并识别威胁并确定其优先级。它还与光束控制器配合使用，使激光保持在目标上并确定目标已被摧毁。

MFC还提供了交战管理软件，“RMS提供了部分采集跟踪软件和火控软件，包括操作员站硬件，允许LLD系统由一个人控制和操作，”RMS的LLD高级项目经理John Laible说。

分层激光防御（LLD）激光束位于替代亚音速巡航导弹的瞄准点上。该图像由高级双光学跟踪系统拍摄，该系统用于收集和记录交战数据。LLD光束控制系统确保激光束摧毁目标的有效性。它通过调节和细化来自激光源的激光束并利用来自雷达和其他传感器的目标跟踪信息来以足够的精度指向激光束以摧毁目标来实现。

很明显，激光已经在战场上赢得了一席之地，LLD已经表明洛克希德马丁公司能够以光速提供关键能力。

生产LLD的团队预计其定向能技术将成为分层防御系统的一部分，在适当的时候使用激光，允许在最需要的时候使用更传统的弹药。

一些人希望LLD不断发展，以便可用于保护高价值资产。该技术可以安装在飞机或船只上，以便在巡航导弹到达基地之前将其消灭。们可以将它们用于战术任务所需的大型飞机。白沙导弹靶场的巡航导弹替代交战表明了用激光武器系统击败一类新威胁的可行性。

与电影中的内容相反，定向能量不会发出大的红色激光，也不会发出很大的噪音，如果做得好，目标只会从天而降，不会爆炸成灿烂的光碎片，设置为约翰威廉姆斯的分数。

但这并不是说定向能量没有在创纪录的时间内取得显着进步。以定向能机动短程防空或DE M-SHORAD为例。美国陆军作战能力发展司令部航空和导弹中心，美国陆军太空和导弹防御司令部以及快速能力和关键技术办公室与行业合作伙伴一起建造下一代激光武器。他们在不到三年的时间内做到了。

该系统不拉拖车，也没有专用的支援车辆。所需的一切都安装在卡车上，这使它比旧系统具有敏捷性优势。DE M-SHORAD 的另一个关键组成部分是，它比向低价值目标发射多枚高美元导弹更具成本效益。

传统的动能武器发射后，附带动能的弹丸需要飞行一段时间才能命中目标。但是定向能武器没有这一过程，甚至像激光武器、微波武器这种，依靠激光和微波来毁伤目标的武器，能量传播速度可以达到光速或接近光速，实现瞬时命中，目标根本无法躲避。

因为没有弹丸，定向能武器发射的仅仅是能量，所以定向能武器发射一次攻击后可以很快调整进行第二次攻击。因此，定向能武器不仅攻击间隔非常短，而且转移火力也很灵活、迅速，可以实现短时间内连续攻击多个目标的目标。

定向能武器是依靠高度集中能量来毁伤目标，它的能量转化率更高。传统动能武器，不仅在弹丸的飞行过程中有能量损耗，而且在战斗部爆炸后，破片四溅、冲击破扩散也会让毁伤能量无法集中。这种传统的毁伤方式不仅能量转化率低，而且会造成大量的附带毁伤，但是定向能武器则可以很好的避免这种问题，实现毁伤能量的高效转化。

美国之所以探索将定向能武器用于防空反导甚至反卫星，是因为其相对于其他常规武器，具有以下独特的优势：一是激光、微波波束和粒子束以光速或接近光速的速度直射目标，瞄准即能命中，目标难以躲避；二是可控制射束快速改变方向，一件武器可在极短时间内连续攻击多个目标，反应灵活、快速；三是能量高度集中，一般只对目标本身甚至目标的某一部位造成破坏，不像核武器或化学生物武器那样，造成大范围的破坏或杀伤。

正是基于这些优良的特性，定向能武器能在瞬间打中远至几千千米外快速运动的目标（例如洲际弹道导弹的助推器、母舱、诱饵和军用卫星等），将其予以摧毁，并可迅速再次瞄准下一目标。

激光武器迄今已有40多年的发展历史，其关键技术也已取得实质性突破。目前，为防空反导发展的激光武器主要包括化学激光和固体激光。其中，化学激光器可方便实现大功率兆瓦级输出，进行硬毁伤或远距离干扰，但体积庞大且存在排放污染的问题，只能部署于较大的作战平台，如战略运输机等。固体激光器体积紧凑、重量轻，但目前输出功率较低，更适合对体积重量要求较为苛刻的车载平台等使用。

而化学激光反导武器的“佼佼者”，当属美军大名鼎鼎的机载激光器（ABL）系统了。ABL系统核心部件是兆瓦级的化学氧碘激光器，搭载在改进型波音747-400F运输机的机背上。在反应非常迅捷的激光指示系统辅助下，大威力激光光柱从贯穿飞机前部的管子中穿越，穿过光柱控制系统后射出。

太空武器可以被定义为将军事装备部署在地球轨道或其他太空环境中，可用于进攻、防御或战略支援任务的装置。它们主要包括反卫星武器（ASAT）、导弹防御系统、战略侦察和通信设施等。

将定向能激光束武器部署在卫星上具有一定的现实意义：首先，太空环境对激光束的传播影响较小，提高了作战效果；其次，在太空中部署激光武器可以为地面部队提供战略支援。

编辑：黄飞