来源 | 国防工业出版社
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众所周知,粒子指的是电子、质子、中子和其他带正、负电的离子。带电粒子进入加速器后就会在强大的电场力的作用下,加速到一定速度后将粒子集束发射出去,可熔化或破坏目标,且在命中目标后,还会发生二次磁场作用,对目标进行破坏,产生巨大的杀伤力。
粒子分为带电粒子和中性粒子两种。其中带电粒子束在大气中虽有衰减,但可以传导,因而适合于在大气层内使用。而在大气层外的真空状态,由于带电粒子之间的斥力,带电粒子束会在短时间内散发殆尽,因此中性粒子束更适合在外层空间使用。粒子束武器是一种利用特定方法将粒子加速到接近光速,聚集成密集的束流来摧毁目标或使之失效的武器,是与激光武器和高功率微波武器(HPMW)同时发展的三大定向能武器之一,被誉为“太空时代的核武器”“死光武器”。根据粒子束带电与否,我们把粒子束武器分为两种:地基带电粒子束武器和天基中性粒子束武器。其中地基带电粒子束武器主要用于对付大气层内的目标,天基中性粒子束武器用于对付大气层外高速飞行的目标(如卫星等航天器、高超声速武器以及洲际弹道导弹)。其实,“粒子束”武器并非新名词,大家都听过电子对撞机吧,电子对撞机就是使用加速器来加速电子束并使其对撞的。“粒子束”武器的原理也差不多,就是利用加速器将粒子加速到极高速度,甚至接近于光速,并通过电极或磁集束形成非常细的粒子束流发射出去,用于轰击并摧毁目标。
有资料表明,苏联是从1974年开始对粒子束武器进行的研究的,在电离层和大气层外的宇宙系列卫星、载人飞船和礼炮号空间站上进行了8次带电粒子束传导方法试验;在列宁格勒地区(现圣彼得堡)进行过粒子束武器的地上试验,1978年制造了粒子束产生装置。美国从1978年开始建立了开发粒子束武器的跷板计划,1981年设立了定向能技术局来开发粒子束武器和激光武器,从1981财年开始实施预算额为3.15亿美元的5年开发计划。目前均尚处于实验室的可行性验证阶段。粒子束武器的优点主要有:①不用光学器件(如反射镜);②产生粒子束的加速器非常坚固,且加速器和磁铁不受强辐射的影响;③粒子束在单位立体角内向目标传输的能量比激光大,而且能贯穿目标深处;④不受云雾烟等自然条件影响,可以“全天候”作战;⑤可在极短的时间内命中目标,且一般不需考虑射击提前量;⑥中性粒子束能有效地将洲际弹道导弹的真弹头从大量的假弹头中鉴别出来。粒子束武器的缺点主要有:①带电粒子在大气层中传输时,由于带电粒子与空气分子的不断碰撞,能量衰减非常快,而中性粒子不能在大气中传播;②带电粒子在大气中传输时散焦,因此在空气中使用的粒子束,只能打击近距离目标,而中性粒子束在外层空间传输时也有扩散;③受地球磁场的影响,会使光束弯曲,从而偏离原来的方向。天基粒子束武器的难点主要有:①能源问题。粒子束武器必须要有强大的脉冲电源。中性粒子束武器实用化最关键的脉冲电源功率技术是连续波甚高频(VHF)射频源;②加速器尺寸和重量问题。由于中性粒子束不能穿越大气层,只能装在卫星上,所以减小加速器尺寸和重量是一大难题;③天基粒子束武器要在外层空间作战,在监视和跟踪系统方面,对传感器要求极高,而且需要适合于部署在空间的尺寸和重量。粒子束既可实施直接穿透目标的“硬杀伤”,也能实施局部失效的“软杀伤”。其毁伤作用表现在:①使目标结构发生形变/汽化或熔化;②提前引爆弹头中的引信或破坏弹头的热核材造成爆炸;③使目标中的电子设备失效或损毁。
目前,因为粒子束武器在研制方面存在上述一系列技术难题,尽管俄美都在积极研究粒子束武器,但目前尚处于实验室的可行性验证阶段。俄美对于粒子束武器的出发点是立足于空间作战与防御,公开信息显示,目前粒子束武器研究进展最快的还是美国。美国在粒子束武器基础研究中主要是抓紧研究适于部署在地基和天基反导平台上的小型、高效加速器及其技术,目前正在研究小型环流电磁感应加速器。美国研制过一种实验加速器装置,其尺寸不大于一个办公桌,这是部署在外层空间可以接受的尺寸。2019年,美军提出要求对中子性粒子束武器的研发进行拨款,导弹防御局计划在2023年前完成太空导弹防御系统的测试,其计划最早部署的天基粒子束武器就是用于拦截洲际导弹,顺利的话将在未来几年即可部署。但粒子束武器离真正实战化还有一段距离。有一款《机甲世纪II》游戏,其中的远战型机体很好的诠释了粒子武器远距离、高杀伤的优秀特性。原子物理技术的飞跃式发展使得粒子武器的质量和体积已经缩小到机甲可以直接装配。粒子束武器可瞬间融化或打穿航母、卫星、导弹,将是世界上最厉害、最具破坏性的、最先进的武器之一。
作 者:蔡亚梅
责任编辑:张冬晔 王京涛
监 制:程邦仁
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