送交者: LASER 于 July 08, 2000 22:08:52:
由于數十年的定向能（DE）研究和技術發展現在即將結出果實，几年之內，高功率微波和激光武
器、探測和通訊系統就可掌握在聯邦戰斗部隊手中。
最近几項引人注目的研究項目，包含了從事學術研究的實驗室科學家和前線部隊的空前協作，集中
發展了几項具有高效益軍事用途的關鍵技術領域的研究工作。官方稱，几种潛在的應用很快就會得到演
示，然后不久就會轉變為采購計划和投入裝備。
“定向能武器變得引人注目”，空軍研究實驗室定向能理事會主任顧德（R.Earl Good）在飛利浦研
究室說，“我們在定向能技術方面已經工作了20∼30年,我們已經幵始看到這項技術在效用和能力方面的
進展，現在部隊正在為這些系統确定未來的需要。我們正在提供產品，并有大量的演示。這不僅是圖紙
上的技術，而是具有實質性的進展，包括強激光和高能微波系統。
在資金充足的戰略防御倡議(SDI)的几年中，定向能技術的研究和發展興旺起來，但是，當戰略防御
計划下馬時這項技術的前景還有待于進一步認識。用于防御應用的定向能的魅力并沒有減小，一直在較
低的投資水平下維持研究工作。
定向能系統的优點包括：
* 能量以光速傳輸到靶上
* 光束軌跡不受重力的影響
* 能量以聚焦方式傳輸，效果跟“面型破壞現象”不一樣
* 選擇使用的射程內允許從小面積破壞擴大到整個靶的破壞
例如，高功率微波（HPM）武器可以在不殺傷敵人和平民操作者的情況下破壞計算机、軍事設備以
及其它電子設備。“高功率微波給國防部和空軍第一次提供了一种不造成破壞的情況下進行探測和干扰
的手段”，顧德說，“這正是國家正在尋找的，填補了外交和關系破裂之間的空白”。
高功率微波由于是一种寬波束系統而衹具有較短的有效距离，近期還不能在天基武器系統中使用。
然而，由于微波（頻率可高達100GHz）能同時具有熱和電子學的效應，它是激光武器的很好的補充，与
各种材料發生作用時產生不同類型的破壞。
“激光和微波器件唯一的差別在于它們的頻率不同。它們以不同的方式產生，并在空气中的傳播方
式不同。”顧德的副主任道格拉斯﹒比森（Col. J. Douglas Beason）在空軍研究實驗室（AFRL）飛利浦分
室說。
現今，定向能委員會得到空軍研究實驗室預算的９％，空軍科學技術經費中的約７千萬美元。加上
來自空間司令部、空戰司令部、特別軍事行動局和其他國防部門等“用戶”投資，年度總經費接近一億
美元。聯邦空軍對定向能的投資稍有一點減少，但承諾增加空間技術項目的研究和發展（R&D）經費以
得到補償（見AW & ST Apt. 5. P42）。
“我們是被經費所局限，不是被思想或技術所局限。”顧德遺憾地說。
委員會的主要激光研究和發展項目集中在具有潛在天基應用前景的電激勵激光器、纖維光學器件和
气動化學氧碘激光器（ＣＯＩＬ）（AW&ST Apr. 5, P.50）。半導体激光器和其它電激勵激光器目前運行
在千瓦級功率水平，而可行的天基激光器則需要兆瓦級的器件（具有相對較小的体積）。
能運行在軌道中的大型光學器件的部件也已取得可觀的初步成就。設想中，特別的輕質光學設備和
先進反射鏡將安裝在地球同步軌道上，能對地面目標進行寬範圍的覆蓋和高分辨率成像，而且激光器系
統可以執行各种不同的任務。
“如果我們幵始部署大型（10∼16米）光學系統，則可以執行大範圍的新型任務。”顧德說。實驗
室和承包商正在探索怎樣制造可部署的光學設備，并且要求重量小于15Kg/m2（3.1磅/英尺２），但是存
在很多相關的技術挑戰。一种潛在的解決辦法是使用鍍鋁的聚酯薄膜，經過适當的支撐和控制，可用于
制造天基輕質反射鏡。正在使用１ｍ級的薄膜反射鏡進行面型精密控制的高級算法試驗。非線性光學可
用于克服某些缺陷。
顧德說，國防部正在努力推動這些技術在商業領域的幵發，但是，“我們注意到缺乏工業基礎，一
旦建立高能激光系統，不衹是需要高功率激光器，還需要靶和照明激光器，以及控制系統。”
目前，美國工業基礎僅限于毫瓦級激光器，而軍事應用需要兆瓦級系統。“這是九個數量級的差
別，10億倍”， 比森說。雖然高能激光器的市場很小，但它因机載激光器計划和天基激光計划而得到迅
速發展。其間，空軍研究實驗室（AFRL）當然“生長出”了他們自己的高能激光器專家，那些掌握有關
知識的軍官又回來重新為空軍工作。
為了保証科學家們研究具有最高优先級別的技術，空軍研究實驗室結合戰斗部需求及高潛能計划啟
動了几項聯合軍區研究項目。前任聯邦空軍參謀長羅納德﹒福格來曼（Ronald Fogleman）將軍（已退休）
領導了一項叫做“定向能在戰術机載戰斗中的應用（DEATAC）”的聯邦空軍研究項目。而約翰﹒皮奧
特若斯基（John Piotrowski）將軍（已退休）領導了“激光和空間光學系統（LASSOS）”研究項目。七月
中旬，一份前階段研究工作的報告正在接受保密檢查，一份近期的研究成果總結已經提交給國防部高級
領導，這是來自空軍研究實驗室官員的消息。
十四個月的激光和空間光學系統（LASSOS）研究力求更好地結合空間和激光研究計划，主要通過鑑
定，然后評估并提供武器以及包括使用成熟激光技術的其它方面的應用。大量聯邦空軍組織，几個武器
實驗室，圣地亞（Sandia）和洛斯﹒阿拉莫斯（Los Alamos）原子能實驗室，航天公司，MIT/林肯實驗
室，彈道導彈防御局，以及聯邦和軍隊司令部等都參加了。評審小組評估了101個具有軍事价值的項目，
但衹有八項被挑選出來進行細節分析。
“這八個項目因為他們的戰場价值和技術含量……跨越不同的領域而被挑選出來。我們本可以挑選
出更多的項目，但缺乏足夠的財力用于細節分析”，空軍研究實驗室定向能委員會資深科學家康斯特﹒
尤拉諾說。衹要有可能，有利于導致演示的“路線圖”就會得到确定，通常与已計划或實施的項目協
作。理想情況下，几种系統可能在同一顆多任務衛星上實現。不包括花費巨大的星座和平台。
激光和空間光學系統（Lassos）項目的第二階段的細節研究項目包括：
* 人造衛星和机載指令中轉站之間的激光通訊。使用近期的技術，在云層和大气湍流以上飛行的軍用
運輸類飛行器，可以接收高達2.5(10Gbit/s的超寬帶數据。由于信號閃爍以及其他原因引起的數据退化是
該項研究面臨的主要挑戰。
* 能用于夜間成像、增加夜視儀器性能和標記靶目標的激光照明器。在500公里高軌道上的衛星上，
一個設想中的系統將會安裝四台１千瓦0.9微米波長的連續波相干激光二极管陣列，為了用于夜間成像，
激光器可以在2.5秒時間內以3.5米光斑直徑掃描整個1平方公里的面積。
* 偽裝的探測和突破。使用天基超光譜成像系統和“納秒測距選通激光”，偽裝設備可以被定位和識
別。設想中的系統將使用十五顆太陽同步衛星，在5540公里高軌道上，在93分鐘的軌道周期內提供全球
覆蓋。這是來自LOSSOS報告中的觀點。
* 彈道風測量。布置在10顆星座上的２微米波長脈沖激光器可以在50英里方格內探測和測量由風的后
向散射所導致的多普勒頻移，風的信息下傳給戰場司令員，可以顯著地提高武器的命中精度和設備傘降
投遞的精度。至少需5∼6年才能生產出樣机。
* 化學戰劑的檢測和鑑別。根据戰場司令員和情報中心的指示，衛星能探測可疑的蛛絲馬跡，利用不
同吸收率的激光雷達光束來探測化學武器和他們的移動。然而，該系統不能提供生物武器的警報。“生
物武器戰劑的探測排在更优先的地位，但是，坦白地說，我們還不知道如何做到這一點”，尤拉諾說，
“我們能做的一切衹能說‘這里有一些煙霧劑’，但我們不能區分它是滑石粉還是炭疽熱病菌。”
* 用于飛机和巡航導彈探測的激光篱笆。設想中的系統使用36顆位于1500海里高的軌道上的人造衛
星，使用相干激光雷達探測祕密飛行器的痕跡，或者指示雷達找到“硬体”靶目標。參与研究者注意
到，衹要切實可行，“如果使用高空飛行器來實現，也許會有更高的效費比。
* 從地球同步軌道上成像。針對提供“需求”的實時、高分辨率戰區成像和監視,使用25米直徑光瞳
的光學設備，在可見光波段可以實現對1米尺寸地面目標的分辨，在紅外波段可得到8米分辨率的圖像。
同時需使用巨大的探測器陣列（可見光波段為100，000(100,000 個像素點）。Lassos報告說：“這是一項
未來長期發展的項目，具有很大的回報”。
* 地下建築物探測。地下掩体中的噪聲引起地面微小的震動，可以通過返回激光的多普勒頻移來探
測。戰爭期間，炸彈可以導致這种聲波的震動。雖然找出地下建築是可行的，但研究表明還需要有顯著
的進展。
* 通過盡可能多地綜合這些任務，三种分离的系統還是必需的。主要是因為必須使用不同的激光波
長，包括從1.06微米到10微米的範圍。
Lassos研究參与者也試圖使用天基中繼鏡來取代軌道上的天基激光平台。“假如存在多种具有足夠价
值和潛在高回報效益的應用，地基或机載激光器……可以通過一系列的中繼鏡來完成几种任務”，尤拉
諾說，“一套由27個中繼鏡組成的星座可以提供极好的覆蓋範圍。這种覆蓋并非由于導彈防御的需要，
因為這可能有時間上的差別。這里的吸引力在于你可以決定什么時候采取一項需要的行動，如戰場照
明。”
由于戰斗部門的支持，空軍研究實驗室和其他實驗室正在探索怎樣建立效費比論証。投資被重新調
整到四种潛在的技術：大而輕的空間光學設備，天基的或對天發射的光束精密控制，衛星上高速數据處
理，以及可以產生不同光束類型的激光器。
“理想情況下，我們希望通過旋轉一個旋鈕，方便地選擇激光器的波面形狀、波長、脈沖格式、靈
活性、顏色以及縮放能力。”尤拉諾說。