激光的科幻用途

當世界上第一臺激光器被發明時，科學家們就想將其用作武器，不過現實當中，這種想法似乎是科幻小說里面才會有的。將近60年后，激光器盡管取得了長足發展，用途也多了起來，但是武器的領域用途還是有限。現在的激光器原型可以被用來摧毀小型船只和無人機，正如科學家所說，這種革命性的破壞性射線會從根本上改變戰斗的面貌，就像長矛與手槍的更迭。那么，激光武器技術的現狀如何？對于未來戰爭，它的作用是什么呢？

現在軍事領域用激光的地方很多，諸如測距，信號，遠程夜間照明，導彈制導和高帶寬模擬通信等任務都需要激光，而其他領域也需要激光的輔助，包括外科手術，物理研究，化學和生物學等領域。從一開始，激光就在大眾媒體，專業科學與工程界引起了轟動。這是代表技術進步飛躍的集中體現之一，目前還沒有人能夠正確評估其影響或未來極限在哪里。

龐賽號，2012年退役，現在是海上浮動實驗室，配備了激光武器

龐賽號，2012年退役，現在是海上浮動實驗室，配備了激光武器

激光甚至可以引領未來新技術——全息照相術，這是一種新攝影形式，可以產生3D圖像，照片是3D的，照片的元數據可以轉化為電腦數據在另一個地方呈現，當然了，這是靜態3D照片，不是瞬間移動。激光現在已經有很多應用了，不過我們映象當中的激光很帥，還伴隨著嗖嗖嗖毀滅的聲音，就像科幻電影中的死亡射線一樣栩栩如生……

現實中的激光武器

激光武器系統LaWS臨時安裝在加利福尼亞州圣地亞哥的制導導彈驅逐艦杜威號（DDG 105）上

激光武器系統LaWS臨時安裝在加利福尼亞州圣地亞哥的制導導彈驅逐艦杜威號（DDG 105）上

除了速度快之外，激光與常規彈頭武器（如子彈和導彈）相比，激光和其他定向能武器還具有許多優勢，武器可以精確瞄準，迅速打擊，另外激光武器可以控制它們的能量輸出，比如切換高功率模式用于致命的效果，低功率用于非致命的效果。

另外激光是高度可控的，它們甚至可以區分材料，比如擊毀小船需要多少功率，擊毀一個無人機需要多大功率。在演習中，光束在破壞目標的時候不會影響到它旁邊的其他事物，這就是精準打擊。此外，激光沒有后坐力，因此不需要沉重的減震裝置，并且只要有足夠的動力，彈藥的單發價格就很便宜而且取之不盡。

激光打印是數字打印的過程，它通過帶負電荷的圓柱上反復來回傳遞激光束來定義帶差電荷的圖像，從而產生高質量的文本和圖形，這是激光的用途之一

激光打印是數字打印的過程，它通過帶負電荷的圓柱上反復來回傳遞激光束來定義帶差電荷的圖像，從而產生高質量的文本和圖形，這是激光的用途之一

但是，激光武器也有一些很難解決的缺點，它們需要大量的功率，而且發電機體積很龐大。所以科幻電影中的人拿著的激光槍的場景很難實現，因為此類激光器供電所需的電池很強大，也很危險，很可能不會被允許攜帶。除此之外，目前激光武器的效率也很低，大部分能量都浪費在發熱上，它們還可能被灰塵，煙，云，雨，霧和氣體湍流所阻擋，并且某些最強大的激光需要大量危險的有毒物質和化學物質。

如今的激光主要用于輔助，是對導彈等傳統武器的補充。就像激光指示器一樣，激光指示器用于“繪制”目標上的攻擊點，對其進行標記，以便導彈等制導武器能夠找到并精準的摧毀它。激光指示器安裝在飛機或坦克上，并且可以小到用手攜帶。

洛克希德·馬丁公司和勞斯萊斯公司一起制造的100千瓦級的激光武器系統

洛克希德·馬丁公司和勞斯萊斯公司一起制造的100千瓦級的激光武器系統

剛才我們說了很多關于激光用途和激光武器的問題，那到底什么是激光呢？現在我們可以考慮一下手電筒，手電筒的光束比燈泡的光束更聚焦，大部分光線沿一個方向傳播，具體取決于我們將手電筒指向何處。但是手電筒仍然有很多頻率的光結合在一起產生了不純白光，并且不同光波的波峰和波谷會在不同的時間穿過。

而激光比手電筒的光更聚焦，另外激光僅產生一種波長或顏色的光，這意味著不同的波不會互相干擾。光束還可以緊密聚焦，并射向很長的距離。激光可以產生巨大的能量，比典型的燈泡強1000至1百萬倍，各種類型的激光可以產生各種波長的光，從紅外范圍到可見波長再到紫外范圍。

激光與手電筒的光，相比于手電光，激光更集束

激光與手電筒的光，相比于手電光，激光更集束

光其實是一種移動能量，激光可以產生非常強的能量，也可以傳播很長的距離。這就是為什么激光可以變成武器而白熾燈泡發出的光不能變成武器的原因。

為此，激光必須以非常規方式產生光。激光武器中的激光就是將激光放大，換句話說，激光器內部結構通過刺激光子或光粒子的釋放來產生光。激光器需要四個基本部分來執行激光武器的操作：

激光介質：被激發并發出特定波長光的原子源，介質可以是氣體，液體或固體。

能源：激發或泵出激光介質中的原子至激發態。

鏡結構：全鏡和半鍍銀鏡組成，鏡子使發射的光在激光介質腔內來回反射并最終逸出到外部。

透鏡：大多數激光器都有某種類型的透鏡來聚焦光束。

在圣地亞哥海軍基地港口，兩艘電磁軌道炮原型之一在高速艦載上展出

在圣地亞哥海軍基地港口，兩艘電磁軌道炮原型之一在高速艦載上展出

發射激光的過程涉及能量的存儲和釋放，整個過程就是能量源將能量注入激光介質的過程。首先能量激發電子，電子向上移動到更高的能級，之后光子在反射鏡之間來回移動，從而激發其他電子。這會產生強大的聚焦光，而發射激光的激光器也有很多不同的類型。

化學激光器

這是氦氖混合氣體激光器，在化學激光器中，泵浦過程是通過化學藥品的結合來實現的，這樣釋放出來的能量將增益激光器介質

這是氦氖混合氣體激光器，在化學激光器中，泵浦過程是通過化學藥品的結合來實現的，這樣釋放出來的能量將增益激光器介質

化學激光器有兩種。第一種使用化學物質（包括染料）作為激光介質，另一種可通過化學反應產生能量以產生光束。前者中更高級的是使用氣體或多種氣體的組合，例如氦氖激光器。而二氧化碳激光器在軍事上特別受關注，因為它們會產生可切割金屬的高功率紅外光束。

車載固態激光器，可以判斷物體距離車輛的距離

車載固態激光器，可以判斷物體距離車輛的距離

后者稱為準分子激光器，它使用揮發性的反應性化學物質來產生強大的激光器。一個重要的例子是化學氧碘激光器COIL，它通過氯氣與過氧化氫和氫氧化鉀的混合物之間的反應產生紅外光束。這會產生氧氣，而當引入碘時，氧氣會提供能量，使碘分解。

固態激光器

歷史上第一個激光器就是現在被稱為固態激光器的激光器種類，它使用了由合成紅寶石制成的棒，但是通過選擇性地摻雜晶體來產生諸如釹釔鋁石榴石之類的激光，可以產生更強大，更高效的光束。

固態遠距離激光發射器擊毀汽車發動機

固態遠距離激光發射器擊毀汽車發動機

固態激光器具有許多優點，包括相對簡單，不需要危險的化學物質以及由電驅動。它們重量輕，堅固耐用，便于攜帶，并且可以很好地按比例放大至相對較高的功率，但是它們容易發熱，從而降低了光束的質量。在武器研究中，最先進的是光纖固態激光器，它可以將多個激光器組合成功率更大的單個光束。

核激光器

研究人員正在檢查核激光器目標定位器，該定位器會目標精確定位在介質腔室內

研究人員正在檢查核激光器目標定位器，該定位器會目標精確定位在介質腔室內

真正特別的激光器是核激光器。它們使用核彈為裝有等離子體的管子通電，以產生X射線甚至是γ射線范圍內的激光。當武器自毀時，單個設備可以同時為50臺激光器供電。這在1980年代被認為是軌道反衛星防御的基礎，不過這種系統的缺點很明顯，很不安全。

太空中的激光武器

激光武器衛星在軌渲染圖

激光武器衛星在軌渲染圖

從1960年代開始，美國，英國和俄羅斯向旨在生產實用激光武器的研究計劃中投入了大量資金，但是結果很真實，他們只制造出了一些低功率激光武器，近距離切割金屬還可以……經過多年發展，科學家著眼太空衛星，激光武器似乎不只是地面武器的特權。

太空中的激光武器一直吸引著武器開發者，尤其是在1980年代和1990年代被稱為星球大戰的戰略防御計劃的鼎盛時期。根據報告，美國在激光武器研究上的支出在1989年達到頂峰，當時政府以24億美元投資激光武器。從那以后，資金一直維持在較低水平。

機載實驗性激光炮塔與細節

機載實驗性激光炮塔與細節

現在，各國都在組建太空部隊，未來的衛星或者說行星探測器除了攜帶必要的科學載荷之外可能還會攜帶其他激光器，測地衛星和一些繪制衛星也會攜帶一些激光器。太空不再是一個新領域，而是對當今地面戰場通信和監視生態系統至關重要的領域。比如現在有一個實驗軍事衛星陣列，這些實驗軍事衛星是光學衛星的一種，如果讓光學傳感器失明，它們就會失去作用，影響作戰，這就是未來所有國家太空部隊的職責。

假設我們想要擊中實驗軍事衛星，這顆衛星在地球軌道近400千米的高度繞地球旋轉。可以想象，基于地面的激光可以向上發射，但是激光武器必須非常強大，因為光束通過大氣的時候會損失大量能量，尤其是云，煙或其他遮蓋物。

激光武器的光束指向系統

激光武器的光束指向系統

但是武器化的軍事衛星就可以輕松做到這一點，調整軌道讓實驗軍事衛星進入射擊范圍，攻擊衛星的能源或者太陽能電池板結構就可以了，因為現在衛星的太陽能電池板是衛星的一大能量來源，是不容破壞的，這樣就比地面攻擊簡單的多了。

未來的激光武器不只有軍事用途

但是！軍事衛星的主動防御不是一種進攻策略，而是自衛。一旦發現敵對行為，通過國際法和國際外層太空條約以適當和相稱的方式作出回應是可以接受的。未來不排除自衛行為，不禁止軍事化行為，不阻止武器化行為，擁有強化的太空防御絕對必要，但是宇宙是純凈的，任何科學家，任何個人，任何國家都不能以無端理由挑起軌道衛星戰爭，這是全世界國家的共識。

激光武器可以融毀太空垃圾

激光武器可以融毀太空垃圾

其實太空激光武器不一定用于軍事化衛星，還可以有其他用途，比如說融毀太空垃圾。現在地球軌道的太空垃圾越來越多，我們正處于宇宙探索的時代，更要集合全部力量一致對“外”。太空垃圾對在軌飛行器的威脅非常大，速度也非常快。但是太空垃圾碎片有很多都非常小，瞬時激光武器完全可以將其融毀，不會留下其他的碎片。這也是除捕獲之外保護地球軌道的一種方法。

太空激光武器不僅可以擊毀太空垃圾，其實還可以保護人類的未來。對于一些足以摧毀城市的小行星可以使用激光武器，提前計算好軌道，用激光衛星陣列就可以消減或者完全融毀小行星，如果擁有一些大功率激光器，甚至可以直接融毀一整顆小行星。

使用激光衛星陣列同時轟擊小行星表面可以改變小行星的運行軌跡

使用激光衛星陣列同時轟擊小行星表面可以改變小行星的運行軌跡

自我保護是必要的，炫酷的激光武器也是必要的，但是武器也不一定就是非要拿來互相攻擊，引起戰爭，激光也不是只能用作武器。新領域軍事，全面建設國防用作軍事威懾力足以，面對未來，激光武器或者說激光本身都會有更多的用途，善用這些激光科學技術才會讓未來更美好。

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