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发信人: dragon (猎鹰), 信区: Green
标  题: 美国激光反卫星武器发展浅析
发信站: 哈工大紫丁香 (2000年09月20日19:57:56 星期三), 站内信件

美国激光反卫星武器发展浅析
******************************** 袁 俊 ********************************
　　未来战争将是高度信息化，卫星可全天时，全天候、近实时以及通过地域上的全球
化来获取战场信息，是支援战场作战行动不可替代的手段。美国在1997年9月发布的《国
家空间政策》中，明确提出要控制太空和防止潜在对手利用空间的能力，宣称要 “确保
敌人无法阻止我们利用太空”， “必要时，可制止敌人利用空间系统”。美国目前在轨
卫星数量较冷战前增加了1.7倍，达到200多颗。在1998年4月公布的《美国空军航天司令
部2020年发展构想》长远规划中，明确提出两个概念性主题，即主宰空间和集成空间力
量，强调要争夺“空间控制权”，“美国及其盟国的卫星和空间系统必须安装探测器，
以判定是否受到攻击，而且还应有阻止或直接摧毁敌方空间系统的能力，包括干扰或破
坏敌方天地通信链路，精确打击敌方卫星或其数据接收系统。”
　　美国研制激光反卫星武器系统，就是为控制太空、争夺制天权和夺取空间优势创造
更加有利的条件。按照美国国防部制定的定向能武器2000年发展目标，美国空军将进行
飞机自卫、空间控制（干扰和中断卫星信号等）、压制敌防空力量等一系列试验，美国
陆军也将进行有关试验。美国还一直在发展宽频带大功率微波武器和粒子束武器。
　　激光反卫星武器概述
　　激光反卫星武器采取光束的形式，通过高热、电离、冲击和辐射等综合效应，向一
定方向发射，用以杀伤卫星。其光束具有能量大、速度快、精度高和抗干扰性强等特点
。无论能量载体性质有什么不同，武器系统都具有如下特点：首先束能传播速度接近光
速，一旦发射即可命中，而且能在相当长的工作时间内，产生所需要的功率值，并有良
好的束能质量；其次束能量集中，激光束聚集得非常细，使敌方来不及进行机动、回避
或对抗。激光武器通过定向对卫星上的特定目标精确照射，使运行轨道上的卫星的传感
器、光电仪器运转失常而坠毁。由于卫星的轨道可以测量，卫星相对于地面运动的角速
度不算太快，对激光武器瞄准系统的要求精度不算太苛刻，加之卫星的光电系统结构设
计相对脆弱，破坏阈值较低，容易遭攻击。低轨道卫星暴露给地面站约100秒的时间，这
使定向能反卫星武器能从容地进行束能射击，使卫星受攻击的结构表面材料的吸收率发
生变化，导致破坏性的温度偏差，使卫星发生故障。高能激光器反卫星所需的辐照度为
1～10瓦/平方厘米，目标能量密度变为几百焦/平方厘米，摧毁卫星的平均功率在百万瓦
以上。地基高能激光器的作用距离为500～1000公里。在定向能反卫星武器中，较成熟的
是地基中红外高能激光器和天基红外化学激光器。天基激光器的功率达25兆瓦，辐射亮
度1023瓦/立体弧度，主反射镜15米。这种武器连同装载它的卫星总重约100吨，如图1所
示。
　　空间目标监视系统探测到目标后，将目标信息传递给空间防御作战指挥中心，通过
目标分配与坐标变换，引导激光武器系统中的精密跟踪系统捕获并锁定目标，然后引导
束能发射系统使发射望远镜对准目标。当目标处于适当位置时，作战指挥控制中心发出
攻击命令，启动定向束能器，由其发出接近光速的极细的束能，经发射控制系统射向目
标。
　　美国激光反卫星武器发展情况
　　1959年美国首次进行高空核爆炸，利用其产生的核辐射、热辐射和电磁脉冲辐射等
核爆炸效应能量，从事反卫星武器的试验。1963年部署了奈基-宙斯反弹道导弹，进行反
卫星试验；1964年美首次部署雷神陆基反卫星核导弹，证明用小型核武器反卫星是可行
的，但是会导致己方卫星在通过核辐射效应区时受到伤害。因此美国从70年代后期起，
重点转向研制动能和定向能非核反卫星武器。从1959～1986年，美国大约进行了36次反
卫星武器拦截卫星以及与之有关的试验。
　　1979年美国首次用地基激光器产生的强激光，进行了照射模拟卫星推进系统的破坏
效应试验，使一枚洲际导弹的助推器发生变形和破裂。
　　1980年美国在内华达州地下核试验中首次获得Ｘ射线激光，开始把反卫星研制重点
转向Ｘ射线激光武器。利用Ｘ射线激励激光物质形成波长短、脉冲宽度窄、方向性强的
X射线激光毁伤卫星以及扫除敌方布撒的反卫星轻质诱饵，进行“软杀伤”。X射线激光
的波长0.0014微米，波束的脉冲功率几亿兆瓦，脉冲宽度为几十毫微秒。Ｘ射线激光武
器较之红外化学激光器有输出功率大，不需要大的反射镜，能同时对付多个目标，设备
可以小型化等显著特点。美国设计的X射线激光武器由约50根细金属棒和小型核装置组成
，棒长约几米，核装置的当量为100～1000吨。在核装置爆炸产生的Ｘ射线或中子感应下
，棒就沿着自身的指向辐射Ｘ射线激光，这种激光器只能一次使用。X射线激光器同时还
能摧毁敌方反卫星导弹的预警、探测、通信系统及其由电子设备组成的传感器和控制系
统，攻防两用。
　　1985年6～10月，美军用激光对航天飞机、探测火箭进行了5次空间激光瞄准跟踪试
验。1985年6月18日，发现号航天飞机（飞行速度28000公里/小时，飞行高度370公里）
飞临太平洋夏威夷群岛上空时，美空军设在夏威夷毛伊岛2900米的山顶的地基激光器，
发出宽度0.6厘米的可见光束，照射航天飞机上的一面激光反射镜，到达目标时光束扩散
到4.5米，跟踪照射时间3分钟，激光束功率仅4瓦，主要目的是检验激光瞄准、跟踪太空
高速飞行目标的能力和穿透大气层的发散程度。试验表明，要破坏或摧毁卫星一类的航
天器，必须加大激光器的输出功率。
　　1985年6月21日，美军在发现号航天飞机的配合下，第一次成功进行了陆基激光“高
精度跟踪试验”。9月27日和10月10日，又几乎全弹道跟踪了探测火箭，光束离地平线最
低角仅10度。低功率激光在如此多的大气湍流与其它干扰下仍能进行精确的跟踪，验证
了美国研究的激光在大气层传播的光束误差和大气补偿技术。
　　战略地基激光反卫星武器是美战略防御计划中反卫星选用的主要手段，1985～1987
财年的研制经费为23.87亿美元，重点研制自由电子激光器、化学激光器、准分子激光器
和Ｘ射线激光器4种激光器。自由电子激光器的输出功率高，用于摧毁中高轨道卫星，化
学激光器的输出功率低、波长长，用于破坏卫星上光电传感器的正常工作。到90代年中
期，化学激光器、准分子激光器的输出功率已接近实战要求，自由电子激光器离实战要
求较远，Ｘ射线激光器处于实验室验证阶段。战略地基激光武器系统见图2所示。
　　根据1994年8月美国防部提交国会的《国防部高功率激光计划指南》，美国重点研制
的激光器有四大类：一是天基激光武器（SBL），总费用200亿美元，用于拦截在助推段
飞行的战区弹道导弹、战略弹道导弹和卫星，其核心是氟化氢化学激光器，能将三氟化
氮、氘、氦与氢混合产生强激光，将于2005～2020年进入地球轨道；二是机载激光武器
（ABL），用于拦截战区弹道导弹或其它高速目标；三是战略地基激光器，用于反卫星；
四是舰载自由激光武器，用于拦截反舰导弹或飞机。
　　美国地基反卫星激光武器，在技术上取得了很大进展。美空军计划在1999年底完成
用3.5米望远镜进行的综合光束控制的先期技术演示验证。2005年建成作战型的武器系统
，部署在山顶或沙漠地带，作用距离可达500～2000公里。
　　美国1997年的防务预算中，国会批准了3000万美元用于反卫星武器研制，其中包括
空军的高能地基激光器和陆军的中红外大功率先进化学激光器。尽管研制天基激光器还
有相当多的技术障碍要跨越，但最大的挑战却是来自政治上的，因为天基激光武器超越
了关于空间使用的有关国际协议。
　　美国空军航天司令部2020年长远规划宣称，“现在是修改冷战时期制订的有关公约
的时候了”， “空军允许放弃一些过时的装备计划，大力发展诸如天基激光武器一类的
先进武器系统”。1999年美国国会决定为天基激光器拨款1.68亿美元，目前已启动了波
音、洛马和TRW公司的研究计划。天基激光武器太空试验设备见图3所示。
　　1997年10月，美陆军在新墨西哥州的白沙导弹靶场进行了激光反卫星试验，这次激
光反卫星试验由美陆军空间与导弹防御司令部负责，属于美陆军“应急能力演习”计划
第一阶段的内容。
　　试验使用了两种激光器。一种是氟化氘中红外先进化学激光器(MIRACL)，功率2.2兆
瓦，波长3.6～4.8微米；另一种是低功率化学激光器（LPCL），功率200瓦，波长3.6～
4.8微米。氟化氘中红外先进化学激光器的试验目的是检验卫星上的光电传感器受到激光
攻击时的敏感情况，通过测量卫星上红外传感器饱和（暂时失效但不被破坏）激光功率
阈值，来观察卫星受激光攻击时的影响，并采集红外探测器从饱和到被破坏过程的相关
数据信息。靶星是红外地面监控导航卫星-3号(MSTI-3)，原是美国弹道导弹防御局根据
“微型探测技术综合”计划研制的，主要用作试验、鉴定与导弹防御有关的微型传感器
和其它探测技术的试验平台。地基反卫星激光器见压题照片所示。
　　MSTI-3于1996年5月17日发射，飞行速度26800公里/小时，轨道高度425公里，倾角
97度，周期93分钟，重量211公斤，其中有效载荷52公斤，推进剂21公斤。星上传感器是
一个地面分辨率为9米的三波段望远成像系统，其中256×256元锑化铟中短波红外摄像机
的波长分别为3.5～4.5微米和2.5～3.3微米，498×768元可见光硅电荷耦合器(CCD)摄像
机的波长为0.6～0.8微米。
　　10月8日用LPCL进行跟踪和定位，时间持续1秒，10月17日用MIRACL以≤500千瓦(最
大功率为2.2兆瓦)的功率照射目标卫星，时间为10秒。10月17日和21日又利用LPCL进行
2次发射，检测损伤效果。两次均使卫星上传感器达到饱和并收到卫星上传回的数据。
　　试验表明，根据激光器现有的跟踪瞄准能力，在天气比较好的情况下，使卫星上的
传感器饱和，数百瓦激光照射即可。使星上红外传感器饱和和使之被破坏的激光功率阈
值相差几个数量级。到达卫星上的激光功率大小，除与卫星的轨道高度有关外，还取决
于地面激光器输出功率、激光束质量、跟踪瞄准精度和大气对激光传输的影响。考虑到
400多公里的距离和大气影响等因素，500千瓦的功率值可能不足以造成卫星上传感器的
永久性破坏。这次试验成功是美军激光反卫星武器的一个重要里程碑，标志着美国激光
反卫星武器开始或即将拥有实战能力。激光反卫星武器试验，旨在为美军降低其航天器
的易损性、提高生存能力以及为发展实战用武器提供试验数据。这些试验表明，美国已
开始实际发展空间控制能力，同时有显示其军事技术实力，以威慑其它国家的效果，并
有可能引发新一轮空间军备竞赛。1997年10月17日美国首次公开聚焦激光束反卫星试验
后，研制力度已经加大。美陆军激光反卫星武器系统的主要设备是MIRACL和主照射镜为
1.5米的海石光束定向器(SLBD)，见图4所示。在1998～1999年的试验任务中，最主要的
是提高SLBD对卫星的跟踪和瞄准能力。
　　1998年3月，美国利用低功率大气补偿实验卫星（LACE）进行了跟踪试验。卫星轨道
高度550公里，星上装有大量的后向反射器，不但可以校正激光瞄准点，还可以用来测量
照射到卫星上的激光光斑的功率分布。它能够将在一定射入角范围内入射的激光束按原
方向反射回去，用于研究大气对远程激光传输“折射”的影响程度。SLBD利用低功率激
光成功地跟踪了这颗卫星。1998年8月，在抑制大气对远程激光的折射作用和使激光长时
间地聚集在目标卫星的特定部位等技术难题方面，取得了一定进展。试验中，为使激光
束长时间聚焦在卫星的特定部位上，采用圆锥扫描的方式，控制激光束在一个圆环内移
动，直到照射在目标上，并有返回信号被地面系统接收。这些试验以及机载和天基激光
反卫星武器的不断进展，表明美军的激光反卫星武器技术已接近实用化，而且可能具备
实战能力。
　　美定向反卫星武器的发展构想
　　《美国空军2025年》战略规划的研究报告认为，2025年世界地缘政治将发生重大变
化，传统战争等级之间的界限变得模糊不清，发达后的工业社会之间的大多数主要战争
，甚至可能不会在地球表面发生，冲突可能会部分或主要发生在空间或信息空间(Cybes
pace)。美军在外层空间作战的战略构想中最核心的系统之一是全球面打击系统。它由空
基高能激光武器、天基动能武器和跨大气层飞行器组成。空基高能激光将会借助卫星上
的反射镜(轨道镜)，对地面、空中以及轨道上的目标实施打击。目前天基激光武器系统
的发射费极高，是哈勃空间望远镜的3倍多。天基激光武器的重量一般小于10万磅（每磅
合0.454公斤），目前每一磅的发射费用高达4万美元。
　　战略构想提出要建立高超音速攻击平台，如向多个目标发射大规模火力的巡航导弹
拦阻弹幕，或是把新卫星投放到轨道去修理损坏的卫星，或是攻击敌方太空核心设施的
跨大气层飞行器。
　　21世纪，外层空间优势将是美国必不可少的核心力量，美国战略构想中建议未来予
以发展的进攻性太空对抗措施有寄生性微型卫星(机器虫)、充分实现人工智能技术的跨
大气层飞行器(TAV)、天基高能以及太阳能激光空间作战系统。防御系统包括能够探测和
拦截空间威胁的微型防御卫星群以及保护昂贵的太空资产的太空遮断网。
　　设想中的跨大气层飞行器以采用超音速空气喷气技术的火箭作动力，可从地球表面
到地球低轨道提供空间支持和到达能力（运送小卫星）。它能垂直起飞，在地面、空中
和空间加油，并能在常规跑道上着陆，具有可变负载有效载荷能力4539公斤。它既可作
传感器（探测平台），又可作武器平台，执行的任务包括自近地轨道投放和回收卫星以
及发射反卫星武器。
　　天基高能和太阳能激光系统都是倍兆瓦功率级的高能化学星座式激光器群武器系统
，具备多种工作方式。在预警方式下，它用低能量激光作主动的照射或成像或在激光不
工作时进行被动成像，以提供光学预警；在武器发射方式下，激光处于极高能量状态，
能攻击地面、空中和空间的卫星目标。15～20个运行在1280公里高空上的激光器系统，
就能覆盖全球的所有地区，每个激光器的使用时间为200～500秒。
　　建立太空遮断网所需要的系统包括有超电磁探测器、音响、远程和可变当量武器；
侦察网络和微型无人值守地面探测器；动能和粒子束武器，以及虚拟DODA(观察、定向、
决策和行动)循环系统。
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         ------没有比人更高的山，
                   没有比脚更长的路。

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