激光在军事方面的应用

华中科技大学，徐长发，2019.11.10

任何一项高科技术都会在军事方面应用，目前，激光技术在军事方面的应用已经取得了长足的进展，已经覆盖了侦察定位、通信、制导、火控、激光武器等各个领域。

一．激光制导

激光制导就是用激光控制并引导导弹飞行，直至摧毁目标。以前，多采用红外制导，现在都采用激光制导。

经研究，红外线受天气影响大；波长为0.8—1.8微米波段的激光也易于被云、雾、雨等吸收， 透过率低；但是波长为10.6微米波段的激光，则可在能见度不良的条件下使用，可以全天候使用。

激光波束方向性强、波束窄，故激光制导精度高，抗干扰能力强。

激光制导是60年代才开始发展起来的一种新技术。有多种用激光制导的方法。激光制导已经用于空对地、地对空导弹， 航空炸弹，反坦克导弹等众多技术中。

1.激光波束制导

一般采用半自动的激光波束制导。地面制导站或飞机制导站发射一组激光束，这些激光束是经过编码调制的，不易被识别，不易被干扰，中心激光束锁定要攻击的目标。

导弹尾部装有激光接收器，接受激光束的漫射并分析处理，当导弹飞行偏离波束中心所对准的目标时,接收器会计算出弹体偏离中心线的大小和方向, 形成控制信号，控制导弹沿着波束中心线飞行, 直至摧毁目标为止。

如何破解激光制导呢？

办法一是针对制导站的。控制站要发射控制导弹飞行的激光束，于是人们想出办法，在被攻击目标周围施放黑色的烟雾，控制站无法发现需要攻击的准确位置，这种制导也就失去了准确性。

办法二是针对导弹的。控制站发射的激光束照射在目标上，激光束漫反射被导弹的信号接收器所接受，这样才能控制导弹的飞行方向，于是，破坏导弹的光信号接受效果也是一种有效的办法。研究表明，“灯黑涂料”对波长为10.6微米波段的激光反射性能很差，用这种涂料覆盖被攻击的物体表面，导弹不能很好地接受控制信号，自然就失去了攻击的准确性。

2.光纤制导

利用光导纤维，传输控制导弹去打击目标，主要用于打坦克，也可以打低空飞行的直升机。

这种导弹的头部装有微光电视摄像机或红外成象导引头，尾部有一卷光纤与发射控制装置相联。导弹飞行时光纤从尾部放出，同时导引头的摄像机将拍摄的目标图象传到发射控制装置，分析处理光纤传来的信息，再将控制指令通过光纤传给导弹的制导系统，控制导弹命中目标。

由于光纤传输的信息量大、频带宽、功耗低、自身辐射极小，所以光纤制导导弹的目标识别能力强、制导精度高、抗干扰性好、命中率高。

光纤制导，多用于攻击那些依靠地形遮蔽的低空和地面目标。例如，要攻击对面山沟里隐蔽的坦克，可以由地面发射的，也可以用空中发射的光纤制导导弹。

这种制导方式要求导弹中带有几公里长的光纤，好在光纤软细，容易做到。

光纤制导无法破解。

二．激光测距与激光雷达

激光测距的原理如同微波雷达测距一样，但激光测距与普通测距相比，具有远、准、快、抗干扰、无盲区等优点。

激光测距在常规兵器中已广泛应用，有取代普通光学测距的趋势。第一代红宝石激光测距，隐蔽性差(发红光)，对人眼有损伤，且效率低，已淘汰。第二代晶体激光测距设备已广泛使用，但对人眼也有一定损伤。目前正在研发第三代激光测距，它对人眼无伤害，它将逐步取代第二代激光测距设备。

激光雷达与微波雷达相似，用窄激光束对某一地区进行扫描，就得到地形地貌的高度数据并能够绘制出三维的地形地貌图。

激光雷达在高精度和成像方面占有优势，其测距精度可达厘米甚至毫米级，比微波雷达高近100倍；测角速精度，理论上比微波雷达高一亿倍以上，现在已做到高1000~10000倍。

激光雷达的工作原理与一般雷达非常相近，特殊点仅在于以激光作为信号源，由激光器发射出的脉冲激光，打到地面的树木、道路、桥梁和建筑物上，引起漫射，一部分光波会反射到激光雷达的接收器上，根据激光测距原理计算，就得到从激光雷达到目标点的距离。  

四．激光武器

激光能够把高能量集中于小范围，所以激光可以制作武器。

1.激光瞄准

在枪械上装置半导体激光瞄准器，发射红外激光对准目标，被瞄准的对象是感受不到的，瞄准者佩戴夜视镜可以看清目标上的激光光斑。这种办法可以解决夜间的瞄准射击问题。

2.激光炮

激光炮是一种高能激光武器，利用功率强大的激光束，定向发射，直接毁伤目标。

激光炮可以摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、卫星等大型目标，也可以用于战场打击多种常见目标，甚至可以扩大到对一切战场工具的打击。

激光炮可以安装在陆地上；可以安装在大型舰艇上，但研究表明，近海有陆地影响所产生的热晕，限制了海基激光武器的发展；激光炮如果要安装在飞机上，那就要求激光炮的体积小。

要制造激光炮，一是要解决大功率激光器的问题，这个问题用大型固体激光器可以解决；二是要解决超强电能能够储存、瞬间释放和多次释放的问题。

现在看来，体积小输出功率大的激光器最有可能的选择之一是“化学激光器”，化学激光器是直接用化学反应产生激光的，现在已经实现兆瓦级。另一种选择是用超导储能器驱动固体激光器产生大功率激光。

五．天基激光武器

美国在1983年提出的天基作战计划，实际上是在卫星上布置激光武器。若采用近地轨道卫星，它离目标近，有利于提高激光武器的杀伤能力，但需要几十颗卫星才能覆盖全球。该计划预计采用化学激光器，采用高效的跟踪瞄准装置。

激光作战卫星各分系统的关键技术均已得到演示验证，至今未能部署的原因是多方面的，卫星多代价大，运载武器上天难，化学燃料补充难，总之是困难多烧钱多。

美国的天基作战计划带有称霸的目的，要用它建立完善的导弹防御体系，要用它轻易地摧毁敌方的地面目标，要用它掌握太空的制空权，野心太大，必然带有“理想”色彩。

美国有没有想过，如果它摧毁敌方的目标是容易了，但是，一旦战争爆发，敌方摧毁美国的卫星却是更容易实现的，要知道，在地面建立一个摧毁近地卫星的激光炮并不是太难的。

六．我国激光武器的现状

中国激光武器的研制最早始于1964年3月，但取得较大的进展则是在改革开放以后。于1986年3月启动实施了“高技术研究发展计划（863计划）”，激光技术则是其中的科目之一。

中国的激光武器的水平有多高呢？由于技术保密的原因，无法确切得知。但是国内官方媒体对于已故的光学专家马祖光的评价是，马祖光所涉及的任何一个课题，都是世界军事斗争的前沿技术，是关系太空竞争、核打击的前沿技术。军情分析家认为，中国已重点解决了一批军事激光工程应用方面亟待解决的重大课题，能够达到其它国家无法达到的水平和程度。

2014年底，中国“神光”（核聚变）项目的主要参与方上海光机所研制的超短超强激光器，实现了1000万亿瓦激光脉冲输出，这是全球同类激光器迄今最大功率的输出。设想一下，把这种超强激光用于激光炮还难吗？用地基激光炮摧毁某个地球卫星还难吗？

有分析称，中国的超强功率的固态激光器是世界一流，用它发射的激光束可在3千公里的距离获得每平方厘米35K焦耳能量密度，比摧毁攻击导弹所必需的能量密度还要高出1个数量级。以此粗略推算，中国的攻击激光雷达有效杀伤力超过3万公里（同步地球卫星的高度是35000公里）。

德国媒体称“中国是美国在激光武器研发上最强大的对手，在某些领域甩了美国几条街”。有军事专家透露，中国的激光武器水平在全球已经“名列前茅”。有国际军事观察家称，中国正在发展一种重型战略激光武器系统主要用于战时摧毁敌方的军用卫星及"空间站"。

至于常规激光武器，我军99式主战坦克上，已经装备了“激光压制观瞄系统”。该系统由主控电脑、激光发射器、热成像仪和干扰机组成，通常安装在坦克炮塔左后方的旋转平台上，车长与炮长均可操作。据估测，该设备能够持续发射100兆焦左右功率的蓝绿激光，其威力足以烧伤2公里以外敌军士兵的视网膜，或直接给对方的光电设备造成毁伤。

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