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美國海軍鐳射、軌道炮和炮射制導炮彈:國會的背景和問題(2)

剩餘的發展挑戰

除了獲得更高的波束功率之外,開發用於水面艦艇自衛的高能固態鐳射器還帶來了許多其他技術挑戰,包括上面引用的關於HELCAP的段落中提到的挑戰。

懷疑論者有時會注意到,多年來高能軍用鐳射器的支持者已經對鐳射器何時可能進入國防部服役做出了無數預測,而這些預測一再沒有實現。看著這張未實現預測的記錄,懷疑論者有時半開玩笑地說,“鐳射是未來的X年——而且永遠都是。

鐳射支持者承認過去未實現預測的記錄,但認為由於SSL技術的快速進步以及從早期雄心勃勃的目標(如開發兆瓦功率鐳射器以對抗幾十或幾百英里的目標)向更現實的目標(如開發千瓦功率鐳射器以對抗不超過幾英里的目標)的轉變,情況現在已經發生了變化。鐳射支持者可能會認為鐳射懷疑論者容易受到所謂的冷板綜合徵(即,。坐在熱盤子上的貓不會再坐在熱盤子上——但它也不會坐在冷盤子上)。

電磁軌道炮(EMRG)和炮射制導炮彈(GLGP)

2022財年預算建議暫停EMRG和GLGP的進一步工作

海軍提出的2022財年預算建議暫停EMRG和GLGP專案的進一步工作,並且不要求為這些專案提供研發資金。一份2021年6月4日的新聞報道稱:

海軍大肆宣傳的電磁軌道炮的時鐘似乎快用完了,因為該服務停止了其為新專案騰出空間而發射的超高速輪的開發。白宮2022財年預算請求概述指出,此前被稱為超高速射彈的炮射制導炮彈已被取消,節省了590萬美元。

該檔案稱:“(海軍部)終止了炮射制導炮彈的研發工作。“在終端防禦分析中正在進行的戰略能力官員演示工作完成後,將對該計劃的潛在再投資進行重新評估。

一份2021年7月2日的新聞報道稱:

海軍已經宣佈,它正在從大肆宣傳的電磁軌道炮中提取資金,以便將這些貨幣資源轉移到高超音速導彈和其他高科技武器上。

“考慮到財政限制、作戰系統整合挑戰和其他武器概念的潛在技術成熟,海軍決定在2021年底暫停電磁軌道炮(EMRG)的研發,”海軍的宣告稱。

上個月,當白宮2022年的財政預算顯示,海軍撤回了對“炮射制導炮彈”的資助時,軌道炮專案的結束就已經被預示出來了——這是一種一米長的炮彈,最初是作為實驗軌道炮的一個回合專門開發的。

“暫停EMRG計劃的決定符合整個部門的改革舉措,以釋放資源支援海軍的其他優先事項,幷包括提高攻防能力,如定向能、高超音速導彈和電子戰系統,”海軍的宣告稱。

EMRG

自2005年以來,海軍一直在發展EMRG.EMRG是使用電而不是化學推進劑的大炮(即。火藥裝藥)發射射彈。在EMRG,“高電流產生的磁場加速兩個軌道之間滑動的金屬導體或電樞,以每小時4500英里到5600英里的速度發射射彈”,在海平面上大約為5.9馬赫到7.4馬赫。像固態鐳射器一樣,EMRG從船上的整體電力供應中獲取能量。

海軍最初開始開發EMRG作為海軍水面火力支援(NSFS)武器,以支援在岸上作戰的美國海軍陸戰隊,但隨後確定該武器也具有防禦導彈的潛力,這一度增強了海軍對EMRG發展的興趣。

在對早期海軍制造的EMRG原型機進行測試後,海軍資助了兩個工業製造的EMRG原型機演示器的開發,一個由英國宇航系統公司開發,另一個由通用原子公司開發(見圖13和圖14)。這兩個工業製造的原型被設計用來發射能量水平為20到32兆焦耳的射彈,這足以將一枚射彈推進50到100海里。(這種範圍可能指的是利用EMRG執行NSFS任務。攔截導彈和無人機的距離可能會短得多。海軍在2012年開始評估這兩個工業製造的原型。

圖13。工業製造的EMRG原型演示器

BAE prototype

美國海軍鐳射、軌道炮和炮射制導炮彈:國會的背景和問題(2)

來源:海軍照片,日期為2014年7月8日,與海軍研究公共事務辦公室相關,“從研究到軌道炮:未來部隊博覽會上的革命武器”,海軍新聞社,2015年1月13日。

圖14。工業製造的EMRG原型演示器

General Atomics prototype

Source:

Navy photograph dated July 8, 2014

.

GLGP

當海軍開發EMRG時,它意識到正在為EMRG開發的制導炮彈重約28磅,也可以從5英寸和155毫米的火藥槍中發射。當從EMRG發射時,射彈達到超高速(即,。5馬赫以上)的速度,因此被稱為超高速射彈(HVP)。

當從動力槍發射時,射彈飛得很快,但不如從EMRG發射時那麼快。此外,儘管海軍最初的概念是將EMRG射彈用於EMRG炮和火藥炮,但海軍後來表示,火藥炮發射的高速射彈可能是另一種射彈。出於這兩個原因,最初被稱為HVP的火藥槍高速射彈被海軍稱為炮射制導射彈(GLGP)。

如前所述,GLGP 2018年的單位採購成本估計約為85 000美元。

GLGP的一個潛在優勢是,發射這種武器的5英寸和155毫米火炮已經安裝在海軍巡洋艦和驅逐艦上,一旦GLGP的發展完成,並且這種武器已經被整合到巡洋艦和驅逐艦的作戰系統中,就有可能透過巡洋艦-驅逐艦部隊迅速擴散GLGP。海軍巡洋艦各有2門5英寸炮,海軍阿利·伯克(DDG-51)級驅逐艦各有1門5英寸炮。

圖15和圖16顯示了當時命名的HVP。圖17顯示了當時命名的HVP的發射包,配置為5英寸炮、155毫米炮和EMRG。

圖15。展示HVP的照片

來源:海軍照片,日期為2014年4月4日,配有標題,部分內容為:“少將。在海軍研究實驗室的材料測試設施舉行的一次採訪中,海軍研究主任馬修·柯倫德向哥倫比亞廣播公司新聞記者大衛·馬丁展示了一枚超高速射彈(HVP)。

2012年9月,當概念是使用當時命名的HVP作為EMRG和火藥槍的通用射彈(這種情況可能仍然會發生)時,海軍將該射彈描述為下一代、通用、低阻力、制導射彈,能夠為諸如海軍5英寸、155毫米和未來軌道炮等火炮系統完成多項任務。執行的任務型別將取決於火炮系統和平臺。該計劃的目標是解決海軍水面火力支援、巡航導彈防禦、反水面作戰和其他未來海軍任務領域的任務需求。任務效能會因火炮系統、發射器或艦船而異。HVP的低阻力氣動設計能夠實現高速度、高機動性和縮短到達目標的時間。這些屬性加上精確的制導電子裝置提供了對抗當前威脅的低成本任務效率,以及適應未來空中和地面威脅的能力。

高速緊湊的設計減輕了火箭發動機擴大火炮射程的需要。發射更小、更精確的炮彈提高了近距離/附帶傷害要求,併為更深的彈匣和提高船上安全性提供了可能性。利用傳統火炮系統和未來軌道炮系統的HVP,可以實現響應性的廣域覆蓋。

模組化設計將允許HVP被配置為多槍系統,並解決不同的任務。超高速射彈的設計旨在為當前和未來的火炮系統提供殺傷力和效能增強。用於多個系統的超高速射彈將允許未來的技術增長,同時降低開發、生產和總擁有成本。

研究挑戰和機遇[包括]

—高加速度耐受電子元件

—輕質、高強度結構複合材料

—微型、高密度電子元件

—與船上作業相容的安全高能推進劑

—飛行器的氣動熱保護系統

Figure

16

.

HVP

來源:海軍簡報幻燈片7,標題為“電磁軌道炮”,NDIA聯合軍備論壇,展覽和技術演示,2014年5月14日,LCDR傑森福克斯,美國海軍,助理首相[專案經理],軌道炮船整合,分配A,批准公開發布。

據報道,當從5英寸的火藥槍發射時,GLGP的速度約為3馬赫,這大約是從EMRG發射時速度的一半,但卻是從5英寸的槍發射的常規5英寸炮彈速度的兩倍多。這顯然足夠快,至少可以對抗一些反衛星武器。美國海軍表示,“HVP-與MK 45[5英寸炮]相結合-將支援各種任務領域,包括海軍水面火力支援,並有能力擴大到各種防空威脅,[和]反水面[任務],並可能擴大海軍的參與選擇,以應對當前和新出現的威脅。

圖17。HVP發射包

5英寸炮、155毫米炮和EMRG的發射包

資料來源:英國宇航系統公司,“超高速射彈(HVP)”,2014年。

答:2016年12月21日,意見欄宣告如下:

現在,海軍正在獲得軌道炮,利用這種能量以每小時5000英里的速度發射15至25磅、18英寸的炮彈。他們以每小時100英里的速度撞上了火車撞牆的衝擊力。這種高速高能射彈僅花費25,000美元,可以從根本上提高艦隊保護能力:接二連三的發射可以對抗敵人更昂貴的反艦導彈。

針對彈道導彈擴散威脅的防禦所帶來的巨大挑戰是,準備攔截一大群來襲導彈的成本高得令人望而卻步。然而,新技術可以徹底改變對彈道導彈的防禦,因為小型智慧射彈價格低廉。拾取這樣發射的導彈的特徵需要300秒,導彈必須被跟蹤,並計算出防禦射彈的向量。一枚25磅的彈丸可以發射500多枚三克重的鎢撞擊物,並透過電磁能量以超高速發射。它們的衝擊力——質量乘以速度的平方——可以摧毀昂貴的導彈和多彈頭。

圖18是一張幻燈片,顯示了當時命名的HVP在5英寸動力炮、155毫米火藥炮和EMRG的潛在應用。

圖18。HVP對各種發射器的應用

美國海軍鐳射、軌道炮和炮射制導炮彈:國會的背景和問題(2)

來源:海軍簡報第16張幻燈片,標題為“電磁軌道炮”,NDIA聯合軍備論壇,展覽和技術演示,2014年5月14日,美國海軍LCDR·傑森·福克斯,助理首相[專案經理],軌道炮船整合,分配A,批准公開發布。

例如,圖18中幻燈片的第一行討論了當時名為HVP的5英寸火藥槍的用途,稱其在NSFS任務中使用了高爆炸彈頭;55表示艦隊中總共有113個5英寸炮管可用(可以參考22艘巡洋艦,每艘兩炮,69艘驅逐艦,每艘一炮);並且作為一種改變遊戲規則的能力,它是制導的,可以在26海里到41海里的範圍內用於NSFS作戰、對抗反彈道導彈和反水面作戰(即。攻擊水面艦艇和船隻)。

圖19是一個不按比例的說明,顯示了當時從電磁遙控裝置和5英寸炮發射的高壓脈衝如何被用來對付各種目標,包括反彈道導彈和反彈道導彈。

圖19。描述HVP對各種目標型別作戰的海軍幻燈片

來源:海軍簡報幻燈片5,標題為“電磁軌道炮”,NDIA聯合軍備論壇,展覽和技術演示,2014年5月14日,LCDR傑森福克斯,美國海軍,助理首相[專案經理],軌道炮船整合,分配A,批准公開發布。

GLGP在2016年成為國防部特別感興趣的專案,該專案探索了在美國多個軍種使用該武器的潛力.56 2020年9月3日,在白宮

據報道,新墨西哥的金沙導彈靶場,一架HVP 155毫米炮成功發射

56參見傑森·謝爾曼,“上海合作組織旨在推翻用超高速炮進行導彈防禦的劇本”,海軍內部,2016年4月11日;斯科特·莫喬尼,“國防部正在為下一任總統設定t恤偏移量”,聯邦新聞廣播,

2016年5月2日;亞倫·梅塔,“五角大樓沒有。2:如何在下一屆政府中保持第三次抵消“國防

新聞,2016年5月5日;託尼·貝圖卡,“工作:新的超高速炮可能在下一屆政府中取代軌道炮”,海軍內部,2016年5月9日;薩姆·拉格倫,“五角大樓:舊槍的新版本可能改變海軍、陸軍的導彈防禦系統”,《USNI新聞》,2016年7月16日(7月19日更新);託尼·貝圖卡,“國防部的新型超高速炮

作為關鍵BMD能力的新興技術”,海軍內部,2016年9月19日;克里斯·奧斯本,“五角大樓加速軌道炮超高速射彈——來自陸軍榴彈炮的火力”,《童子軍戰士》,2017年5月19日;悉尼j。

小弗裡德伯格。“86,000美元+ 5,600 MPH =超高速導彈防禦”,《突破防禦》,2018年1月26日;

五角大樓秘密辦公室分享關於超高速導彈防禦武器的細節(更新),國家

答辯,2018年1月26日;薩姆·拉格倫,“海軍悄悄發射20枚超高速射彈穿過驅逐艦甲板”,USNI新聞,2019年1月8日。

攔截了一個巡航導彈目標。據報道,這是HVP第一次攔截這樣的目標。155毫米炮安裝在陸軍自行榴彈炮上,該榴彈炮正在參加空軍先進戰鬥管理系統(ABMS)57的現場測試

剩餘的發展挑戰

EMRG剩下的發展挑戰涉及與火炮本身有關的專案(包括將槍管壽命提高到所需水平)、射彈、武器的電力系統以及武器與艦船的整合。在巡洋艦和驅逐艦上部署GLGP

5英寸和155毫米的火藥槍將額外要求GLGP與這些艦艇的作戰系統整合。

提交國會的問題

國會關於固態硬碟、EMRG和GLGP的問題包括:

  • 海軍發展這些武器的速度是太快了、太慢了,還是以合適的速度;
  • 更具體地說,是否應該像海軍在2022財年預算報告中提議的那樣,暫停EMRG和GLGP專案的工作;
  • 海軍將固態鐳射器從開發過渡到採購和在海軍艦艇上部署生產模型的計劃;和
  • 海軍海軍的造船計劃是否包括具有適當空間、重量、電力和冷卻能力以容納固態硬碟的船隻。

國會可能面臨的監督問題包括:

  • 使用目前可用的防空武器,在對抗像中國這樣擁有或可能擁有大量無人機和反艦導彈的對手的戰鬥場景中,海軍水面艦艇的自衛能力有多強?如果未來幾年海軍水面艦艇裝備了固態鐳射、EMRG、GLGP或這些系統的某種組合,這種情況將如何改變?與其他海軍水面艦艇自衛措施相比,固態鐳射、EMRG和GLGP作為水面艦艇自衛武器的成本效益如何?
  • 對小型企業、EMRG和GLGP來說,剩下的發展挑戰有多大?
  • 海軍預計何時釋出路線圖,詳細說明其在特定日期前在特定海軍艦艇上採購和安裝生產版本固態硬碟的計劃?

57特里薩·希欽斯,“ABMS演示為C2證明人工智慧印章”,打破防禦,2020年9月31日;凱爾·米佐卡米,“軍隊的大啞炮不再是啞炮了(現在他們可以擊落飛機了)”,流行

力學,2020年9月10日;布萊恩·w。Everstine,“第二次ABMS試驗中的‘智慧’子彈降落巡航導彈”,《空軍雜誌》,9月4日(9月5日更新),2020年;查爾斯·波普,“先進的戰鬥管理系統

美國空軍9月3日釋出的“第二次攻擊期間,現場測試將所有領域的聯合力量聚集在一起”。

2020;Christian McCurdy,“空軍在超高速射彈試驗中摧毀替代巡航導彈”,聯合國際出版社,2020年9月3日;Masao Dahlgren,“空軍用超高速射彈攔截導彈”,導彈威脅(戰略和國際研究中心[CSIS]),2020年9月3日。另見托馬斯·紐迪克和泰勒·羅高維,“祖姆沃爾特驅逐艦休眠炮的超高速射彈相關性測試點”,《驅動》,2020年9月17日。

  • 海軍計劃在未來幾年採購的水面艦艇是否有足夠的空間、重量、電力和冷卻能力來充分利用核動力源?海軍採購大型水面戰鬥人員的計劃需要做哪些改變(如有),。驅逐艦和巡洋艦)或其他海軍船隻來充分利用固態硬碟?
  • 如果EMRG和/或GLGP的開發工作繼續進行,下一階段的工作需要什麼,2022財年需要多少資金?

2022財年的立法活動

國會對2022財年撥款的行動摘要

表1總結了國會對與小規模殺傷性武器、EMRG和GLGP相關的選定海軍2022財年研究與發展賬戶細列專案(稱為計劃要素)的行動。這些專案評估不一定涵蓋與這些努力相關的所有海軍研究和開發工作——對這些努力的額外資助可能發生在沒有明確表明它們包括這些努力的資助的其他專案評估中。

海軍提出的2022財年預算要求為固態硬碟的持續工作提供研發資金,但建議暫停EMRG和GLGP專案的進一步工作,並且不要求為其提供研發資金。

表1。國會對2022財年撥款的行動摘要

以百萬美元計,四捨五入到最接近的十分之一

Authorization

Appropriation


計劃要素編號、專案名稱、預算行號


請求。


house armed services committee 眾議院武裝部隊委員會


SASC


糖膏劑


榮譽炮兵連(Honourable Artillery Company)



糖膏劑


SSL-TM

PE 0603382N,先進作戰系統技術(35號線),專案2480,SSL-TM


5.3


5.3


5.3


5.3


5.3


歐丁神

定向能和電動武器系統(75號線),

專案9823,海軍鐳射應用,奧丁


9.5


9.5


9.5


9.5


9.5


SNLWS增量1 (HELIOS)

定向能和電動武器系統(75號線),

專案3402,水面海軍鐳射武器系統


46.3


46.3


134.6


40.6


46.3


HELCAP

定向能和電動武器系統(75號線),

專案2731,高能鐳射計數器ASCM專案


26.0


26.0


26.0


26.0


26.0


創新的海軍原型先進技術

高能鐳射計數器ASCM專案2731專案開發(26號線)


14.0


14.0


14.0a


14.0


14.0


EMRG

PE 0603801N,創新海軍原型先進技術開發(26號線),專案2481,EMRG


0.0


15.0


0.0


0.0


0.0


GLGP (HVP)

PE 0603795N,陸地攻擊技術(72號線),專案3401,制導炮彈


0.0


0.0


0.0


0.0


0.0

資料來源:CRS根據海軍2022財年預算報告、委員會和會議報告以及關於2022財年國防授權法案和2022財年國防部撥款法案的解釋性宣告編制的表格。

注:HASC是眾議院軍事委員會;SASC是參議院軍事委員會;眾議院撥款委員會;SAC是參議院撥款委員會;糖膏劑。是會議協議。

這些PEs不一定涵蓋所有與艦載鐳射器、EMRG和GLGP相關的海軍研發工作;對這些努力的額外資助可能出現在名稱和專案名稱沒有明確表明它們是用於這些努力的其他專案執行機構中。

a. SASC報告建議將26號線(PE 0603801N,創新型海軍原型(INP)先進技術開發)的請求整體削減2000萬美元,用於“海軍原型削減”。這種減少是否適用於26號線內的2731專案(高能鐳射計數器ASCM專案)尚不清楚。詳情見下文敘述性討論。

2022財年國防授權法案(H.R. 4350/S.2792)

房子

眾議院軍事委員會在其報告中。2021年9月10日第117-118條),建議了表1的HASC欄中顯示的資金水平.建議為26號線增加1500萬美元,用於“專案增加-軌道炮”。(第頁

413)

高階報告。117-118個國家:

艦載高能鐳射器

委員會對海軍在測試和部署方面的持續進展感到鼓舞

高能鐳射系統(HELS)。2019年,150千瓦級固態鐳射技術成熟系統在美國波特蘭號(著陸平臺/船塢–27)上的整合是對鐳射武器系統殺傷力的重大改進,將為對抗無人機系統和快速近岸攻擊艇提供寶貴的能力,併為其即將到來的部署提供情報、監視和偵察能力。委員會還對60kW的計劃整合感到鼓舞

從2021年開始,HELIOS和30 kW光學炫目攔截器海軍在已確定的Arleigh Burke級驅逐艦上。委員會渴望促進這一必要能力的廣泛採用,但對目前部署的船舶的空間、重量、動力和冷卻、使用壽命津貼以及強大的工業基礎不足感到關切。最後,委員會希望透過確保未來的船舶設計計劃包括HELS來避免成本的逆襲。

該委員會指示海軍部長在2021年12月1日前向眾議院軍事委員會提供一份簡報,介紹一項計劃,該計劃描述了在DDG(X)級艦上整合功率超過150千瓦的HEL系統的前進道路,並解決其他水面戰鬥人員阿利伯克級驅逐艦的安裝計劃。(第53頁)

參議院

參議院軍事委員會在其報告中。2021年9月22日[立法日,9月21日]第117-39條)。2792,建議表1 SASC一欄所示的供資水平.第75項,專案3402,建議增加8830萬美元

(HELIOS)代表“UFR海軍[無資金要求]—HELIOS SNLWS增量1.5。(第頁

443)

報告。117-39建議將第26行(PE 0603801N,創新海軍原型(INP)先進技術開發)的請求整體削減2000萬美元,用於“海軍原型削減”。這種減少是否適用於26號線內的2731專案(高能鐳射計數器ASCM專案)尚不清楚。報告。11739指出:

海軍原型

預算請求包括用於PE 63801N創新海軍原型先進技術開發的海軍研究、開發、測試和評估(RDN)的1.338億美元。

委員會對傳統海軍基礎研究能力的降低、海軍實驗室和戰爭基礎設施投資的缺乏以及國防部越來越多的原型活動之間缺乏協調感到關切。

因此,委員會建議減少PE 63801N的研發經費2000萬美元,以減少向海軍有記錄專案過渡的可能性有限的原型專案的資金。(第62-63頁)

2022財年國防部撥款法案(第4432號法案)。XXXX)

房子

眾議院撥款委員會在其報告中。2021年7月15日第117-88節)中,建議了表1中“現金援助”一欄中顯示的資金水平。

建議為第75行的專案3402減少575萬美元,這是針對“SNLWS主承包商努力的不合理請求”。(第267頁)

高階報告。117-88個國家:

電磁軌道炮計劃

委員會注意到,在海軍對電磁軌道炮專案投資數年後,2022財年預算請求不包括該專案的資金。委員會認識到,功能軌道炮的發展有可能為海軍提供一種比傳統遺留武器系統更安全、更有效、成本更低的進攻能力。委員會指示海軍部長在該法案頒佈後90天內向國會國防委員會提交一份報告,詳細說明電磁軌道炮計劃的狀況。該報告應包括但不限於該計劃的開發和測試狀態、迄今為止投入的資金數量、未來實現全功能系統所需的資金水平,以及將該計劃納入海軍艦艇的計劃。(第276-277頁)

參議院

參議院撥款委員會在10月18日釋出的解釋性宣告中稱,

2021年,為2022財年國防部撥款法案(s。XXXX),建議表1的SAC欄中所示的供資水平。

附錄。艦載鐳射器的潛在優勢和侷限性

本附錄提供了有關艦載鐳射器潛在優勢和侷限性的附加資訊。

潛在優勢

除了每次發射和深彈倉的低邊際成本之外,艦載鐳射器的潛在優勢還包括以下幾點:

  • 訂婚時間快。鐳射束幾乎可以立即到達目標(不需要計算攔截路線,就像攔截導彈一樣),並透過保持聚焦在目標上的特定點,在幾秒鐘內對目標造成致命傷害。禁用一個目標後,鐳射可以在幾秒鐘內重定向到另一個目標。
  • 對抗激進機動導彈的能力。鐳射可以跟蹤並保持其在激進機動導彈上的光束,這可能會強調海軍薩姆導彈的機動能力。
  • 精確交戰。鐳射是精確打擊武器——鐳射產生的光斑直徑可能有幾英寸,會影響它擊中的目標,但一般不會影響(至少不會直接影響)附近的獨立物體。
  • 分級回答。鐳射可以執行摧毀目標以外的功能,包括探測和監測目標併產生非致命效果,包括對光電感測器的可逆干擾。鐳射提供了分級響應的可能性,範圍從警告目標到可逆地干擾其系統,到造成有限的但不是禁用的損害(作為進一步的警告),然後最終造成禁用的損害。

潛在的限制

艦載鐳射器的潛在侷限性包括以下幾點:

  • 視線。由於鐳射往往以基本上直線的路徑穿過大氣層,艦載鐳射將被限制在視線範圍內,因此無法對抗超視距目標或被中間物體遮擋的目標。這尤其限制了針對小船的潛在交戰範圍,小船可能會被更高的波浪或低空飛行的目標遮擋。即便如此,鐳射也能迅速重新捕獲被週期性湧浪遮蔽的船隻。
  • 大氣吸收、散射和湍流。大氣中的物質——特別是水蒸氣,還有沙子、灰塵、鹽粒、煙霧和其他空氣汙染——吸收並散射船上鐳射器的光,大氣湍流會使鐳射束散焦。這些效應會降低鐳射的有效射程。由於海洋環境的特點是空氣中含有大量的水蒸氣,因此水蒸氣的吸收是艦載鐳射器的一個特殊考慮因素。存在特定波長的光(即,。電磁波譜中的“甜蜜點”)水汽對大氣的吸收顯著減少。鐳射可以是

設計成在這些最佳位置或其附近發光,以最大限度地發揮其潛在功效。吸收通常隨著距離目標的距離而增加,這使得短程作戰的潛在問題通常比遠端作戰小。自適應光學可以根據觀測到的湍流對鐳射束進行快速精細的調整,從而抵消大氣湍流的影響。即便如此,鐳射可能不會很好地工作,或者根本不會在雨或霧中工作,這使得鐳射無法成為全天候的解決方案。

  • 熱暈。持續以相同方向發射一定時間的鐳射可以加熱它所透過的空氣,這反過來又會使鐳射束散焦,降低其使預定目標失效的能力。這種被稱為熱暈的效應會使鐳射在對抗以恆定方位(即,。“向下旋轉”鏡頭)。其他水面艦艇自衛系統,如攔截導彈或CIWS,可能更適合對付這類目標。鐳射系統的大多數測試都是針對交叉目標,而不是“垂直”射擊。一般來說,隨著鐳射束功率的增加,熱暈變得更加令人擔憂。
  • 飽和攻擊。由於鐳射一次只能攻擊一個目標,需要幾秒鐘才能將其禁用,並且需要幾秒鐘才能重定向到下一個目標,因此鐳射在給定的時間內只能禁用這麼多目標。這就對單個鐳射器應對飽和攻擊的能力設定了上限——多種武器同時或在幾秒鐘內接近船隻的攻擊。這種限制可以透過在船上安裝一個以上的鐳射器來緩解,類似於海軍在某些船上安裝多個CIWS系統的方式。
  • 強化目標與對策。功率較低的鐳射——即光束功率以千瓦(kW)而不是兆瓦(MW)衡量的鐳射——對包含遮蔽、燒蝕材料或高反射表面的目標或快速旋轉(因此鐳射點不會連續停留在目標表面的單個位置)或翻滾的目標的有效性較低。小船(或其他單位)可以使用煙霧或其他遮蔽物來降低它們對鐳射攻擊的敏感性。然而,諸如此類的措施會增加武器的成本和/或重量,而且暗箱會使小船經營者更難看清周圍的情況,降低他們有效使用船隻的能力。

發射的制導炮彈

  • 飛機、衛星和人類視力受到附帶損害的風險。由於沒有擊中目標的指向上方的鐳射會繼續沿直線向上飛行,因此可能會對飛機和衛星造成不必要的附帶損害。美國海軍正在開發的固態鐳射發射的光的頻率會對人類視力造成永久性傷害,包括致盲。致盲可能發生在比損壞目標物體的範圍大得多的範圍內。鐳射從目標或空氣中的霧或微粒上散射會對暴露的眼睛造成危險。

關於潛在的海軍艦載固態鐳射器的更多背景資訊,請參見羅納德·奧魯克撰寫的CRS報告R41526《用於水面、空中和導彈防禦的海軍艦載鐳射器:國會的背景和問題》。

作者資訊

羅納德·奧洛克

海軍事務專家

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分類: 教育
時間: 2021-09-30

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