激光在军事中的运用——高能激光武器毁伤原理与防护

2力学破坏 当目标受到激光照射、表面蒸汽向外 喷射时，会对目标产生反冲作用，于 是在目标内部形成激波。激波传播到 目标的背面，还会产生强大的反射。 这样照射目标外表面的激光与背面的 激波对目标形成前后夹
击，使目标变形破裂，受高能激光辐 射的目标的表面材料即使没有被烧蚀 摧毁，也会因为受力学破坏而严重影 响其技术性能甚至失效。
1热作用破坏：
如果激光功率密度足够高，吸收激光能量的材料就 可能经历一系列过程达到汽化，当激光强度超过汽 化阈值时，激光照射将使目标材料持续汽化，这个 过程称作激光热烧蚀。汽化很强烈时，将发生材料 蒸汽高速喷出时把部分凝聚态颗粒或液滴一起冲刷 出去的现象，从而在材料上造成凹坑甚至穿孔。导 弹、飞机和卫星的壳体材料一般都是熔点在1 500℃ 左右的金属材料，功率2～3MW的强激光只要在其 表面某固定部位辐照3～5s，就容易被烧蚀熔融、汽 化，使内部的燃料燃烧爆炸。
提高损伤阈值。激光后处理技术是把光学材料经低于激光损伤 阈值的激光照射后激光损伤阈值可提高２～３倍的新技术。激 光后处理的激光照射方式有两种：一是用同一强度的激光多次 照射；二是用光强随时间逐渐上升的激光多次照射，此种激光 后处理方式激光损伤阈值提高得多一些。
从其他角度考虑，美国设计出了一种"眼睑"，可每秒开关 ４０００次。"眼睑"由一片薄玻璃制成，上面覆盖两个由氧化 铟和锡制造的透明电极，电极间有一个像铰链似的不透明电极， 通过在两个电极间加上电压，在静电引力作用下，不透明电极 下拉，使"眼睑"关闭，加上相反电压，使"眼睑"打开，以此来 防止激光对卫星的致盲。此种方法对连续激光辐照防护有效， 但如果有脉冲激光辐照时，由于其具有作用时间短、功率密度 高的特点，机械快门将会防护失效，此时要求探测器表面的抗 激光物理性能优越。
3辐射破坏 辐射效应是当较高能量的激光照射到目标表面时 ，目标材料表面的气化物质就会被电离成等离子 体云，等离子体一方面对激光起屏蔽作用，另一 方面辐射紫外线和x射线，对目标材料造成损伤。 紫外线的主要破坏作用是激光致盲，在毁伤空中 目标方面没有作用。x射线在光谱中能量最高，可 从几十兆电子伏特到几百兆电子伏特，具有极强 的穿透能力，它可使感光材料曝光，作用时间较 长时可使物质电离改变其电学性质，也可以对材 料产生光解作用使其发生暂时性或永久性色泽变 化，对固体材料造成剥落、破裂等物理损伤，尤 其对各类卫星的威胁最为严重。
四、主要空中目标抗高能激光防护技术
1.新材料加固 采用新材料来加固易受攻击的部位，如导弹
的导引头整流罩、飞机雷达的天线罩、卫星上各 类传感器的光学窗口等部位，属于局部应用，但 是可以从整体上提高目标的损毁阈值，加大激光 武器的攻击难度。对于不同种类的辐射激光，加 固材料应具有高的材料密度、高的汽化热和高的 激光反射率。材料的选取应综合这些要求，还要 考虑透波性和防辐射性能。对飞行器而言，还要 考虑到是否会对其空中机动性能以及雷达和红外 特征产生影响等。
高能激光武器是武器装备发展历程中继冷兵器、 火器和核武器之后又一个重要的里程碑。这些武 器以其特有的光束作战能力、高费效比的作战方 式、以及特别适用于反卫星、反导和破坏敌方信 息系统的能力，将成为新一代主战兵器。
当然，要想实现高能激光的潜力，仍需要解决一 些科学技术难题，包括各种激光源、波束控制、 动力生成和储存、热管理、理解和补偿大气效应 、武器效应；还要解决一些诸如提高可靠性，降 低高能激光特别是战术应用激光的成本和体积， 解决大气和传输对高能激光性能的影响等工程技 术问题。
一 激光武器的重要组成
二 高能激光武器的分类
依据作战用途的不同，高能激光武器可以分成两大 类：一类是设计用于拦截和摧毁在数百公里、甚至 上千公里之外飞行的弹道导弹和卫星的激光武器， 称为战略强激光武器；另一类是设计用于拦截和摧 毁几公里至几十公里之外目标的高能激光武器，如 防御近程火箭和攻击战场目标，称为战术强激光武 器。依据部署方式的不同，这些高能激光武器还可 以划分为三种不同的类型：部署在空间的称为天基 激光武器；部署在飞机上的称为空基或机载激光武 器；部署在地面上的称为地基激光武器。
高能激光武器毁 伤原理与防护
高能激光武器又称强激光武器或激光 炮，它是利用高亮度强激光束携带的 巨大能量【其激光能量几十万瓦，甚至几百 万瓦】摧毁或杀伤敌方飞机、导弹、 卫星和人员等目标的高技术新概念武 器。它有着其它武器无可比拟的优点， 速度快、精度高、拦截距离远、火力 转移迅速、不受外界电磁波干扰、持 续战斗力强。
（４）在发动机助推器上装上圆形保护屏罩挡住发 动机尾焰。 （５）发展火箭超冷燃料发动机，以减少红外辐射。
一旦弹道导弹尾焰的红外辐射被红外探测系统 中的任一环节捕获，就必须迅速实施光电干扰对抗 措施，重点发展基于大气散射的激光探测与告警技 术、红外激光编码干扰技术和等离子体隐身技术。
4.卫星抗高能激光防护技术 对于卫星的光电探测器，可以用一种激光后处理技术来
2.涂敷保护层 此种技术是采用一种耐热烧
蚀的、汽化潜热相当大并且对激 光的反射率高的材料，在不改变 装备性能的前提下，以合理的工 艺附着在被保护对象的表面。抗 激光涂敷保护层技术与抗激光加 固技术的本质相同，但其属于整 体应用。
3.弹道导弹抗高能激光防护技术 高能激光武器拦截弹道导弹主要针
对导弹助推段，对于红外探测系统而言， 火箭发动机的尾焰是一种非常特殊的辐 射源，具有运动速度相对较慢、温度特 别高和有效辐射面积大的显著特点，使 得弹道导弹容易被红外探测器探测和跟 踪，此时导弹发动机处在工作状态，燃 烧室压力大，弹体遭激光热烧蚀破坏后 极易使燃料外泄引起爆炸。目前采取的 对抗措施包括以下几种。
（1 ）采用弹道导弹弹体旋转飞行技术，其着眼 点是分散热烧蚀破坏能量，使激光能量无法在 弹体的某个固定部位得到迅速积累
（２）发展火箭助燃助推器，使导弹助推飞行时 间从３～５ｍｉｎ减至１ｍｉｎ以内，从而使弹 道导弹预警系统来不及做出反应或探测目标。
（３）在发动机推进剂中添加污染剂，使尾焰 特别明亮，而且不对称，从而不符合预警系统 管理计算机中输入的红外辐射模式