美海军研究实验室与美国防部接连发布新进展军用激光技术研发再起大风?

2024-09-20

  作为人类所能掌握最高品质的光源,激光被很多军事专家认为是改变未来战场“游戏规则”的关键。

  真正投入到战场环境中的激光装备,一般包括定向能武器、激光制导以及激光探测等;真实战场环境复杂莫测,故而对激光装备效能提升的研究一直未曾停歇。近日,美国海军研究实验室 (NRL) 及美国国防部 (DOD) 接连发布两项最新的技术进展,其锋直指军用激光技术研发过程所存在的痛点,引起了国际媒体的广泛关注。

美海军研究实验室与美国防部接连发布新进展军用激光技术研发再起大风?(图1)

  3月中旬,NRL在其官方网站发表一则声明,宣布其将在太空中启动首个激光能量聚束传输 (Laser Power Beaming) 的实验。这项代号为“SWELL”实验,已由Space X Dragon 货运飞船运至太空,它是美国国防部H9号太空实验计划中的一部分,旨在通过对激光传输链路各项参数为期一年的测量,探究激光在太空中作为“能量发射”载体的可行性。激光能量传输的设计方案由来已久,其核心在于利用太阳能板吸收能量,并以激光的方式,将太阳能发射至具有光电转换器的接收端,进而完成太阳能的分拨调配。

  激光能量传输是一项极具战略价值的综合技术方案,它包含了激光空间传输、制导以及高转换效率光电探测器件研制等多项子技术,其中,激光空间传输及制导等技术,都是可以直接支持激光武器研制的核心力量。众所周知,激光在大气环境中传输时受湍流扰动影响较大,很难保证较高的传输效率,如何设计自适应光学传输系统,使得激光系统能够依据实际气象状况来优化输出状态,也一直是学界关注的热点问题。此外,激光能量传输设备也能够在突发情况下转换为太空激光武器,摧毁敌对势力卫星及其他航天器,完成对太空轨道资源的占领。在当前技术发展阶段,对激光能量传输的研究,更多还是理论的推演;而NRL的实验计划,则有助于推动该项研究落地现实。

  SWELL首席工程师Paul Jaffe博士评述到:“通过这项实验,我们将发现链路中存在的技术问题,了解未来需要重点投入研发力量的领域,以便于开展更大功率、更远传输距离链路的建设工作;我们将利用激光发射器和光伏接收器,为快速高效、容量可调控的能量传输系统铺平建设道路”。SWELL项目经理Chris De Puma则看得更远:“通过激光承载的能量传输方案,将有望在未来成为开发月球及其他天体资源的关键,而现在,我们即将迈出应用延展的关键一步。”

  近日,DOD联合反小型无人机系统办公室 (JCO) 测试验收了BAE Systems plc (BAESY) 公司最新研制的APKWs激光制导套件系统。据悉,测试环境完全依照反无人系统 (C-UAS) 的预设指标设置,已完全能够论证武器系统的实战水平。BAESY在其官网所发表声明中表示,针对2级无人机的测试,“将在全球范围内,为精确制导火箭弹的研制技术铺平道路”。

  APKWS全称为“Advanced Precision Kill Weapon System”,意为先进精确杀伤性武器系统,早在2019年该系列设备研发起步伊始之时,美国便与其建立了商业合作关系,从最早的机载激光制导系统,再到如今的无人机反导系统,该系列装备在多年的研发中走向完备,相关的技术测试方案也日趋成熟。该系列装备旨在通过对传统非制导火箭的技术升级,使其转化为能够精确制导的智能弹药,进而拥有打击轻、小型装甲目标的能力。

  这项全新的制导技术,可直接用于标准M151弹头近炸引信的控制,并能够精准打击重量小于55磅(25公斤)的2级、3级无人机。由于激光制导套件提供的点指示能力,武器系统在战场环境中的灵活性将得到大幅度的提升。此外,星空体育官网得益于APKWS制导系统制导精度的大幅提升,已有C-UAS系统的攻击成本将获得进一步优化,真正实现对弹药的高效利用。

  图2 APKWS系列武器概念图 (a) 通过测试的新型反无人机激光制导系统;(b)~(c) 机载激光制导系统.

  据新闻披露,该反无人机制导系统的测试由DOD主导,测试场地选择最终选择在美国亚利桑那州的尤马试验场。在测试过程中,70毫米APKWS制导飞弹以超过160 km/h 的高速,精准命中了每一个无人机靶标,命中率达到了100%。需要注意的是,这套反无人机系统能够被拓展至不同的武器系统上,真正实现对飞弹发射系统的灵活拓展;而这一强大的拓展能力,也将促进该系统部署速度的提升。BAESY公司精密制导及传感解决方案的技术总监 Aimee DOnofrio 评论到:“激光制导系统的价格相对实惠,并且拥有十分理想的防范效果;而以目前的产能来看,若全速生产APKWS系列装备,每年至少能够生产出25000件。”

  作为军用激光技术走向实用的关键,激光空间传输技术在今年的研究中受到了学界和产业界的广泛关注;而激光制导也一直是提升武器系统命中率的热点技术。通过两则新闻,我们不仅要看到军用激光计划在未来战场的实际效用,更要积极吸收先进技术的设计理念和思路,以更好地提升我国自研激光装备的性能。此外,时值国防科技大学办学70周年纪念日来临之际,中国激光杂志社也为各位长期耕耘在高能激光、大气光学等领域内的专家学者建立起了一个高水平的交流平台:《光学学报》和《Chinese Optics Letters》将共同策划出版“庆祝国防科技大学办学70周年”特辑,特邀请知名专家概述光学、激光及其相关领域热点专题的研究进展或动态,或者撰写研究论文。投稿截止日期为4月30日,欢迎各位老师不吝赐稿,共同促进我国激光技术的效用化升级。

  投稿详情,烦请点击链接: 征稿启事——”庆祝国防科技大学办学70周年”专题