全力投入!欧美激光武器的最新研发进展

良陆海 2024-09-01 20:02:36

由欧洲导弹集团领导的LDEW激光定向能武器项目已经成功地开始了一系列试验,旨在证明激光武器的准确性和威力。目前,试验已经进展到第二阶段,将结合高功率和“瞄准点精度”对该武器系统进行进一步的测试与评估。这幅示意图呈现的是安装“龙火”激光定向能武器系统的战舰能够抵御各种威胁的场景

2022年1月,负责研究与工程的美国国防部副部长兼国防部首席技术官徐若冰(海蒂·舒)发布了一份清单,确定了14个“对维护美国国家安全至关重要”的关键技术领域,这些领域被认为是在不久的将来及以后支持美军最关键的投资领域。清单中包括定向能武器(DEW)技术。定向能技术被北约科技组织定义为新兴的颠覆性技术,随着技术的不断成熟,现在似乎正在加快开发步伐。这方面的努力可以追溯到2014年,当时美国海军“庞塞”号两栖船坞运输舰(亦称前沿浮动基地舰)部署了定向能武器激光武器系统(LaWS)。2017年“庞塞”号退役后,LaWS被转移到“波特兰”号两栖船坞运输舰上。据估计,LaWS与无人机交战的运行功率在15~50千瓦之间。

根据美军条令,定向能武器包括高能激光(HEL)和高功率微波(HPM)武器系统等多种解决方案,所有这些武器系统都可以执行近程防空(SHORAD)、反无人机系统(C-UAS),以及反火箭弹、炮弹和迫击炮弹(C-RAM)等任务。

高能激光武器

高能激光武器系统发展迅速,美国和欧洲的多家公司正在寻求开发该项技术,旨在支持美国国防部、英国国防部等的近程防空和反无人机系统任务。

2022年8月18日,洛克希德·马丁公司宣布,已经向美国海军交付了一套配备一体化光学眩目监视系统(HELIOS)的60+千瓦级高能激光武器系统。根据公司声明,HELIOS系统是第一个集成到美国海军现有舰艇,并为舰队提供定向能能力的战术激光武器系统:通过设计集成和可扩展,多任务HELIOS系统将提供战术相关的激光武器系统作战能力,以作为美军分层防御架构的关键要素。

根据洛克希德·马丁公司高级产品解决方案副总裁里克·科达洛的说法,“HELIOS系统增强了舰艇的整体作战效能,以遏制未来的威胁……我们明白,我们必须根据美国海军优先事项‘量身打造’,并为其提供可扩展的解决方案。”

安装了激光武器系统的美国海军“庞塞”号两栖船坞运输舰

2018年,洛克希德·马丁公司根据美国“海军水面激光武器系统增量-1”项目获得了一份价值1.5亿美元的合同,在两年内将HELIOS系统初步集成到阿利·伯克级驱逐舰上。同一年,该公司还在白沙导弹靶场对第二台技术演示样机进行了地基配置评估。

在2022年7月的英国范堡罗国际航空航天展览会上,雷声公司高管介绍了该公司在全球高能激光武器研发方面的最新进展。在提到乌克兰正在发生的冲突时,雷声公司负责电子战系统研发的主管安娜贝尔·弗洛里斯和负责陆战和防空系统研发的主管汤姆·拉利伯里强调了无人机在现代作战空间的持续扩散对定向能武器技术的需求:“我们看到了(俄罗斯和乌克兰)如何使用无人机对地面部队和民用目标实施打击方面的真正创新。”

据称,雷声公司目前提供15千瓦、30千瓦和50千瓦等功率配置的各种高能激光武器。这包括在国家先进地对空导弹系统(NASAMS,雷声公司与挪威康斯伯格公司合作研制)上集成未公开的高能激光武器解决方案;预计,集成高能激光武器后的国家先进地对空导弹系统将部署到乌克兰首都基辅,以抵御俄罗斯的导弹袭击。

弗洛里斯证实,雷声公司也在考虑向世界各地的其他国家先进地对空导弹系统用户提供类似的能力,以作为各国军队分层防空手段的一部分。她在范堡罗国际航空航天展览会组织的媒体圆桌会议上解释道:“这是证明我们可以与多个其他传感器和其他指挥控制系统集成的关键一步。”

雷声公司还支持英国国防部一项为期两年的项目,即将高能激光武器集成到通用动力公司研制生产的“猎狼犬”(Wolfhound)战术地面车辆上。雷声公司在2021年9月的英国伦敦军警防务(DSEI)展览会上获得了合同。英国国防部新型武器项目的重点是将高能激光武器用于执行反无人机系统任务,以及将高能激光武器集成于由Frazier Nash和NP Aerospace公司支持的雷声公司开发的防空武器系统。

英国国防部预计将在2023~2025年对该高能激光武器的技术演示样机进行测试与评估,拉利伯里证实:“我们将继续努力向英国出口我们公司的第一个系统,并与英国合作伙伴和英国国防部合作。”

伊比鲁斯公司与美国特种部队签订了生产(无人机)机载“列奥尼达斯”吊舱的合同(上)

最后,雷声公司还在为美国陆军的定向能-机动近程防空系统(DE-MSHORAD)“记录在案”项目制造和交付总共四种高能激光武器解决方案。雷声公司证实,第一套系统应该于2022年底已经完成了交付任务。

在2022年的范堡罗国际航空航天展览会期间,欧洲导弹集团英国分公司(MBDA UK)在沉寂了几年后,也推出了基于激光定向能武器(LDEW)项目开发的最新成果。激光定向能武器概念于2017年首次提出,由欧洲导弹集团、英国国防科学技术实验室(Dstl)、意大利莱昂纳多公司,以及英国奎奈蒂克公司组成的联合团队负责开发(注:项目经费为1.14亿美元,欧洲导弹集团牵头主导并负责开发先进型图像处理与控制系统;莱昂纳多公司负责开发用于聚焦和对准激光,并同时补偿大气条件的光束导向器;奎奈蒂克公司负责开发50千瓦级的固态相位合成激光发生器)。

根据此次展览会的一份声明,又称“龙火”(Dragonfire)的激光定向能武器的实弹测试与评估已经开始,旨在证明该武器系统的准确性和威力。欧洲导弹集团的一位发言人表示:“最近由‘龙火’激光定向能武器联合团队在低功率下进行的首次试验证明,该系统可以以极高的精度成功跟踪空中和海上目标。”

根据欧洲导弹集团的说法,“龙火”激光定向能武器的第二阶段试验已经开始,联合团队将对该武器系统进行静态、高功率试验,同时保持瞄准点精度。

展望该项目的第二阶段,下一步将“结合这两个阶段的试验结果,并结合最近验证的跟踪精度和高功率激光,在具有代表性的作战场景中进一步进行目标打击测试与评估。”

洛克希德·马丁公司开发的舰载HELIOS系统(左)

欧洲导弹集团英国分公司总经理克里斯·阿拉姆在一份声明中表示:“这些试验的成功是激光定向能武器发展的关键一步。激光定向能武器系统的基本挑战是安全地控制高功率激光,并将其聚焦到远距离极其精确的攻击点上。跟踪试验是对‘龙火’激光定向能武器跟踪系统各组成部分协同工作的一次极好的测试。”

试验中使用的部组件包括来自奎奈蒂克公司开发的低功率激光发生器、莱昂纳多公司开发的光束导向器,以及欧洲导弹集团开发的图像处理与控制系统(该系统能够实现高功率激光毁伤效果所需的“精细”指向和跟踪精度)。莱昂纳多公司的波束导向器被集成到一个炮塔配置的装置上,以帮助在地面和海上各种距离和不同天气条件下获取威胁目标;指挥与控制、效应器管理系统(EMS),以及“航向”跟踪(将激光指向目标)等其他子系统也在试验中得到了验证。

根据莱昂纳多公司的说法,激光定向能武器系统的目标是为水面舰艇提供近程防空和近距离保护,以作为提供各种“硬杀伤”和“软杀伤”效能的更广泛系统的一部分。“这些能力包括通过干扰目标传感器,来识别、跟踪和威慑潜在威胁,以及破坏甚至摧毁来袭威胁。”

高功率微波武器

高功率微波也成为众多国家武装部队的定向能武器解决方案,特别是与反无人机系统任务有关的解决方案。高功率微波武器又称射频武器,是利用强能量的微波源向目标定向发射高功率脉冲调制的高功率微波极窄波束能量,用来干扰或毁坏目标上的电子设备,以及杀伤作战人员,是一种新概念电子对抗定向能武器装备。

总部位于加州的伊比鲁斯公司(Epirus)首席执行官利·马登在接受采访时,对高功率微波武器项目在经历了多年的失败后,近年来如何复兴进行了描述:“……我们对整个美国国防部领导层和国会议员态度的转变表示赞赏,他们已经开始认识到将高功率微波武器集成到一系列项目和任务集中的重要性。”与此同时,马登警告称,传统的高功率微波武器系统继续受到尺寸、过热和功率限制的“困扰”,“传统的基于真空管的高功率微波武器系统的尺寸相当于一个集装箱的大小;由于产生高功率微波波形的高功率要求,以及平衡精度和功率,存在过热问题;一些传统的高功率微波武器系统难以精确控制其微波波形,这极有可能毁伤附近的己方资产和人员。”

马登还表示,伊比鲁斯公司开发的固态、软件定义的系列“列奥尼达斯”(Leonidas)高功率微波武器系统已经展示了精确打击和反“蜂群”无人机的能力,并验证了对1~3组无人机的交战效能。“我认为,在未来五年乃至更长时间里,人们对高功率微波武器的兴趣将继续增长。我相信,软件将会定义军事强者的未来(如果现在还没有)。毋庸置疑,高功率微波武器系统的市场将继续扩大,我也毫不怀疑,固态、软件定义的高功率微波武器系统将成为对抗敌方无人机和其他电子威胁的‘游戏规则改变者’,这些威胁将继续在全球持续的冲突中占据主导位置。”

伊比鲁斯公司目前为用户提供下一代“列奥尼达斯”高功率微波武器系统和“列奥尼达斯”吊舱(用于无人机);2022年4月,机动式“列奥尼达斯”高功率微波武器系统成功参加了美国国防部联合反小型无人机系统办公室(JCO)在尤马试验场举行的高功率微波武器反无人机系统技术演示活动。

马登断言:“美国国防部的演习报告证实,‘列奥尼达斯’高功率微波武器系统能够在战术相关范围内对目标实施攻击,即使在环境温度接近100摄氏度的情况下,整个演习期间也显示出100%的正常运行时间。坦率地说,现在的决定权在美国国防部,我们期待着继续与其合作,尽快将我们的技术投入使用。”他还表示:“我们公司将继续沿着快速系统迭代的道路,提供更小、更智能、更安全的‘列奥尼达斯’高功率微波武器系统,以满足用户不断变化的任务需求。最新型下一代陆基‘列奥尼达斯’高功率微波武器系统的功率比我们公司在2021年推出的原始系统增加了三倍。”

2022年早些时候,伊比鲁斯公司还推出了“列奥尼达斯”吊舱解决方案,且与美国特种作战司令部签订了合同,但出于作战安全考虑等原因,目前无法透露更多细节。

“机动式‘列奥尼达斯’高功率微波武器系统是我们公司系列‘列奥尼达斯’系统的第三个成员,能够将我们的高功率微波阵列与地面战车集成,从而将完全机动的反电子能力直接运用于威胁环境中。凭借我们技术固有的模块化特性,我们公司可以快速调整我们的系统,开发出拥有新的尺寸、形状和布局等规格的系统,以满足用户的任务需求。不用说,我们正在快速发展,这种企业敏捷性和快速系统迭代正是我们公司迄今为止取得成功不可或缺的因素,”马登补充道。

根据2021年10月签署的战略协议,具体应用包括将机动式“列奥尼达斯”高功率微波武器系统集成到通用动力地面系统公司研制生产的“斯特赖克”步兵战车上,以探索将伊比鲁斯公司的高功率微波阵列与通用动力地面系统公司的有人驾驶和自主地面战车集成。

按照马登的说法,在过去八个月的时间里,伊比鲁斯公司与通用动力地面系统公司的合作伙伴在“列奥尼达斯”高功率微波武器系统与“斯特赖克”步兵战车的集成方面取得了令人难以置信的进展,实现了完全机动的反电子解决方案。同时他还证实,集成系统的各种元件和“斯特赖克-列奥尼达斯”高功率微波武器系统的缩尺原型样车(被称为“无人机利器”)应该在美国陆军协会2022年10月在华盛顿州举行的年度展览会上展出。

此外,伊比鲁斯公司还与美国国防高级研究计划局(DARPA)签订了合同,以支持波形捷变射频定向能电子战项目,该项目主要涉及高功率微波行波管放大器、电磁响应的快速评估和数值生成,以及捷变波形开发三个技术领域。

“通过使用我们尖端的SmartPower技术平台(注:SmartPower技术平台是硬件、软件和机器智能算法的专有组合,采用实时人工智能和机器学习,最高可降低70%的功耗,从而降低系统对大功率电源的需求,并且比基于真空管的系统需要更少的冷却),伊比鲁斯公司迎来了高功率微波技术的范式转变。我们已经彻底改变了高功率微波武器系统的尺寸、重量和功率(SWaP)规格,‘列奥尼达斯’高功率微波武器系统足够小,足以安装在一辆皮卡车的后部车厢内,并配有军用级拖车,以实现最大的机动性。‘列奥尼达斯’高功率微波武器系统的软件定义还实现了一系列技术差异化,并允许操作人员精确控制系统的高功率微波波形,以在狭窄拥挤的空间攻击单个目标,或在广阔的地形上压制‘蜂群’无人机,”马登补充道。

此外,包括雷声和洛克希德·马丁在内的几家公司也在继续开发能够由无人机携带的高功率微波有效载荷,以支持包括反无人机系统在内的各种任务集。其中包括洛克希德·马丁公司的“墨菲斯”系统(MORFIUS,全称“墨菲斯”移动式射频一体化无人机系统压制器。该系统以无人机平台搭载高功率微波武器模块,能够迅速飞抵敌方无人机附近,发射吉瓦量级高功率微波将其击落。作为载体,“墨菲斯”系统选用“阿尔提乌斯”600小型无人机,机身长1.02米,重13.6千克,通常封装在发射管中,使用时能够迅速从管中弹出)解决方案,以及雷声公司的“相位器”高功率微波武器系统(Phaser,该系统是一种高功率微波辐射发射器,以柴油为动力,安装在6米多高的集装箱上,搭载的雷达能够探测到目标并将信息发回,随后“相位器”系统会一直跟踪目标所在的位置,然后通过直径1米多的盘状发射器向威胁方向发射一束高能微波,烧毁目标内部的电子元件)。据悉,“墨菲斯”系统已经搭载在有人驾驶和无人驾驶飞机上进行了“空对空反无人机系统”飞行测试。

按照雷声公司的说法,高功率微波武器不仅可以实施空对空、空对地,以及地对空攻击行动,而且每次交战的成本极低,毁伤目标的速度极快,且具有反“蜂群”无人机的能力,同时可在所有天气和能见度条件下操作。

结语

马登强调了高功率微波技术在反无人机系统之外的各种新兴用例。“凭借我们公司自己的高功率微波技术,我们已经证明了对抗无人机以外的一系列电子目标的有效性。最值得注意的是,我们开发的高功率微波武器系统已经能够使舰艇舷外发动机‘失灵’,巩固了高功率微波武器系统更广泛的反电子能力和加速敌方舰艇‘失灵的’效应,以提升美国海军海上任务的保障能力。我们正在探索我们公司SmartPower技术平台的无数用例,以支持我们的政府和商业用户群,”他总结道。

在短期内,“硬杀伤”解决方案似乎将继续是消除无人机和其他近程防空威胁的首选反制措施。然而,随着威胁的不断演变和定向能武器技术的不断成熟,美国国防消息人士预计,众多国家的军队将更多地采用“软杀伤”和“硬杀伤”的混合效能来消除威胁,尤其是在战术边缘。

★编译:张威

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良陆海

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