根據(jù)The Space Review最近的一篇報(bào)道，俄羅斯正在建造一個(gè)新的地基激光設(shè)施，用于干擾在頭頂上運(yùn)行的衛(wèi)星。其基本想法非常簡(jiǎn)單：用激光淹沒(méi)其他國(guó)家間諜衛(wèi)星的光學(xué)傳感器以干擾它們。

激光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到這種類(lèi)型的反衛(wèi)星防御肯定是可信的。然而只有有限的證據(jù)表明有任何國(guó)家成功地測(cè)試了這種激光。

如果俄羅斯政府能夠建造它，那么像這樣的激光器將能夠屏蔽該國(guó)大部分地區(qū)的光學(xué)傳感器的視野。更糟糕的是，這項(xiàng)技術(shù)還為更不祥的激光武器的可能性奠定了基礎(chǔ)，這種武器可以使衛(wèi)星永久失效。

激光如何工作

激光是一種創(chuàng)造定向能量窄光束的裝置。第一臺(tái)激光器是在1960年開(kāi)發(fā)的。從那時(shí)起，已經(jīng)有幾種類(lèi)型被創(chuàng)造出來(lái)，它們使用不同的物理機(jī)制來(lái)產(chǎn)生光子或光的粒子。

在氣體激光器中，大量的能量被泵入特定的分子如二氧化碳。化學(xué)激光器由釋放能量的特定化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)。固體激光器使用定制的晶體材料將電能轉(zhuǎn)換成光子。在所有的激光器中，光子隨后通過(guò)一種被稱(chēng)為增益介質(zhì)的特殊類(lèi)型的材料被放大，然后由光束導(dǎo)演聚焦成相干光束。

激光效應(yīng)

根據(jù)光子強(qiáng)度和波長(zhǎng)的不同，激光器形成的定向能量束可以在其目標(biāo)處產(chǎn)生一系列的效應(yīng)。像如果光子處于光譜的可見(jiàn)部分，那么激光可以在其目標(biāo)處傳遞光。

對(duì)于足夠高的高能光子流，激光可以加熱、汽化、熔化甚至燒穿其目標(biāo)的材料。激光的功率水平、激光跟目標(biāo)之間的距離及將光束聚焦在目標(biāo)上的能力，這些都是決定對(duì)目標(biāo)施加這些影響的能力的重要因素。

激光應(yīng)用

激光產(chǎn)生的各種效果在日常生活中找到了廣泛的應(yīng)用，這包括激光指示器、打印機(jī)、DVD播放器、視網(wǎng)膜和其他醫(yī)療手術(shù)程序及工業(yè)制造過(guò)程如激光焊接和切割。研究人員正在開(kāi)發(fā)激光作為無(wú)線電波技術(shù)的替代品以促進(jìn)航天器和地面之間的通信。

激光在軍事行動(dòng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。其中最著名的是機(jī)載激光(ABL)，美國(guó)軍方打算用它來(lái)?yè)袈鋸椀缹?dǎo)彈。ABL涉及一個(gè)安裝在波音747飛機(jī)上的非常大的高功率激光器。該計(jì)劃最終因其化學(xué)激光器的熱管理和維護(hù)方面的挑戰(zhàn)而注定失敗。

一個(gè)更成功的軍事應(yīng)用則是大型飛機(jī)紅外對(duì)抗措施(LAIRCM)系統(tǒng)，它被用來(lái)保護(hù)飛機(jī)免受熱搜索防空導(dǎo)彈的攻擊。LAIRCM在導(dǎo)彈接近飛機(jī)時(shí)將固態(tài)激光器的光照入導(dǎo)彈傳感器進(jìn)而使武器產(chǎn)生眩暈并失去對(duì)目標(biāo)的追蹤。

固體激光器不斷發(fā)展的性能帶來(lái)了新軍事應(yīng)用的激增。美國(guó)軍方正在將激光器安裝在陸軍卡車(chē)和海軍艦艇上以防御小型目標(biāo)，像無(wú)人機(jī)、迫擊炮彈和其他威脅。該國(guó)的空軍則正在研究在飛機(jī)上使用激光以達(dá)到防御和進(jìn)攻的目的。

俄羅斯的激光器

被譽(yù)為新俄羅斯激光設(shè)施被稱(chēng)為Kalina。它的目的是使正在上空收集情報(bào)的衛(wèi)星的光學(xué)傳感器眩暈從而暫時(shí)失明。跟美國(guó)的LAIRCM一樣，眩暈包括用足夠的光使傳感器飽和以防止它們運(yùn)作。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)需要準(zhǔn)確地將足夠數(shù)量的光送入衛(wèi)星傳感器。鑒于所涉及的距離非常大且激光束必須首先穿過(guò)地球的大氣層，這不是一件容易的事。

準(zhǔn)確地將激光器大距離地指向太空并不是什么新鮮事。像NASA 1971年的阿波羅15號(hào)任務(wù)在月球上放置了一米大小的反射器，這些反射器被地球上的激光器瞄準(zhǔn)以提供定位信息。在大范圍內(nèi)提供足夠的光子歸結(jié)為激光功率水平和其光學(xué)系統(tǒng)。

據(jù)報(bào)道，Kalina在紅外脈沖模式下工作，每平方厘米產(chǎn)生約1000焦耳。相比之下，用于視網(wǎng)膜手術(shù)的脈沖激光器只有約1/10,000的功率。Kalina將其產(chǎn)生的很大一部分光子傳送到衛(wèi)星在上空運(yùn)行的遠(yuǎn)距離。它能做到這一點(diǎn)是因?yàn)榧す馄餍纬闪烁叨葴?zhǔn)直的光束，這意味著光子是平行傳播的，所以光束不會(huì)散開(kāi)。Kalina使用一個(gè)直徑為數(shù)米的望遠(yuǎn)鏡聚焦其光束。

使用光學(xué)傳感器的間諜衛(wèi)星往往在低地球軌道上運(yùn)行，高度為幾百公里。這些衛(wèi)星一般需要幾分鐘的時(shí)間才能經(jīng)過(guò)地球表面的任何特定點(diǎn)。這就要求Kalina能連續(xù)運(yùn)行這么長(zhǎng)時(shí)間并與此同時(shí)保持光學(xué)傳感器的永久跟蹤。這些功能都是由望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)來(lái)完成的。

根據(jù)報(bào)道的望遠(yuǎn)鏡的細(xì)節(jié)，Kalina將能瞄準(zhǔn)一個(gè)高空衛(wèi)星的數(shù)百英里路徑。這將使得有可能屏蔽一個(gè)非常大的區(qū)域--約4萬(wàn)平方英里(約10萬(wàn)平方公里)--免受衛(wèi)星上光學(xué)傳感器的情報(bào)收集。四萬(wàn)平方英里大概相當(dāng)于一個(gè)肯塔基州的面積。

俄羅斯稱(chēng)，在2019年，它出動(dòng)了一個(gè)能力較弱的卡車(chē)式激光炫目系統(tǒng)--Peresvet。然而沒(méi)有證實(shí)它已被成功使用。

激光功率水平可能會(huì)繼續(xù)提高，使其有可能超越炫目的暫時(shí)效果，而永久地?fù)p壞傳感器的成像硬件。雖然激光技術(shù)的發(fā)展正朝著這個(gè)方向前進(jìn)，但以這種方式使用激光也有重要的政策考慮。一個(gè)國(guó)家對(duì)一個(gè)天基傳感器的永久性破壞可能被認(rèn)為是一個(gè)重大的侵略行為并導(dǎo)致緊張局勢(shì)的迅速升級(jí)。

太空中的激光器

更加令人擔(dān)憂的是在太空中部署激光武器的可能性。這種系統(tǒng)將是非常有效的，因?yàn)榈侥繕?biāo)的距離可能會(huì)大大減少且沒(méi)有大氣層來(lái)削弱光束。跟地面系統(tǒng)相比，天基激光器對(duì)航天器造成重大損害所需的功率水平將大大降低。

此外，天基激光器可用于瞄準(zhǔn)任何衛(wèi)星。這則可以通過(guò)將激光對(duì)準(zhǔn)推進(jìn)劑罐和動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行，如果被損壞，那么將使航天器完全喪失功能。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，在太空中使用激光武器變得更加可能。但這就帶來(lái)了一個(gè)新的問(wèn)題--會(huì)有什么后果?