每日快看：沙特曬中國(guó)激光武器：這項(xiàng)技術(shù)，卡了美國(guó)脖子？

一束激光背后，是一個(gè)國(guó)家科研水平和綜合國(guó)力的比拼。

正解局出品

(相關(guān)資料圖)

今年3月，中東土豪沙特發(fā)布了一條“買家秀”。

該國(guó)國(guó)防部嘉獎(jiǎng)一名軍人，因其使用SilentHunter激光武器成功攔截了敵人出動(dòng)的無(wú)人機(jī)。

這款激光武器，產(chǎn)自中國(guó)。

中國(guó)造的激光晶體，為什么讓美國(guó)也望塵莫及？

咱們先了解一下什么是激光。

激光的英文是laser，但很多人不知道的是，Laser是“LightAmplification by Stimulated Emission ofRadiation”的縮寫，字面意思為“受到激發(fā)輻射而產(chǎn)生的光的放大”。

激光的原理，在1916年由愛因斯坦揭示。

特定原子吸收能量，其外層電子受輻射躍遷到高能級(jí)，高能級(jí)不是穩(wěn)定狀態(tài)，等電子回落到低能級(jí)的時(shí)候，釋放出的能量以光子形式對(duì)外發(fā)射。

三種金屬離子的激發(fā)和發(fā)射光的波長(zhǎng)（藍(lán)色為激發(fā)，紅色為發(fā)射）

除了不發(fā)散之外，激光還具有亮度高、方向性好、單色性好等特點(diǎn)。

這些特點(diǎn)很符合子彈的特征，決定了激光能作為武器來(lái)使用。

利用定向發(fā)射的激光束，集中能量指向目標(biāo)，造成直接毀傷，光的能量越高，殺傷力越大。

六種顏色的激光，從上至下能量依次降低

激光本身就是光，所以激光武器具有傳統(tǒng)武器不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

天下武功唯快不破，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，速度是決定勝負(fù)的關(guān)鍵要素。

跟子彈的速度相比，激光武器的射速是天花板的光速，真正做到“瞄準(zhǔn)即擊中，見到就消滅”，絕對(duì)不給目標(biāo)任何躲避的機(jī)會(huì)，更不存在攔截的可能性。

另外，激光還能抗電磁干擾，發(fā)射器/武器可重復(fù)使用，轉(zhuǎn)移火力快，總體性價(jià)比非常高。

這些特點(diǎn)廣受大國(guó)軍方的青睞。

可能有人會(huì)問(wèn)，激光不就是一束光嘛，照過(guò)去能有那么大的威力嗎？

激光號(hào)稱“最快的刀”和“最亮的光”，亮說(shuō)明能量高。

激光的定向性好，光束發(fā)散度極小，大量光子集中照射到極小的面積內(nèi)，能量密度極高，看上去特別亮。

激光的亮度比陽(yáng)光強(qiáng)百萬(wàn)倍。

一束激光照到目標(biāo)，其表面材料被迅速加熱，溫度升高，區(qū)域軟化、熔化，甚至氣化，目標(biāo)物受到損壞或產(chǎn)生爆炸。

這是熱破壞。

如果激光功率夠高，能量夠強(qiáng)，照射表面形成電離、氣化，產(chǎn)生的等離子體還會(huì)高速向外噴射，造成的反沖力會(huì)使目標(biāo)變形斷裂。

這是力學(xué)破壞。

等離子體帶電，能夠放出紫外線或X射線，對(duì)目標(biāo)電子元件的損害非常大，這種輻射破壞簡(jiǎn)直是現(xiàn)代高精尖武器的天然克星。

千萬(wàn)別覺得激光武器打出去只有巴掌大，對(duì)目標(biāo)物的打擊可是極其致命的。

被激光武器擊落的某架無(wú)人機(jī)

根據(jù)沙特軍方提供的照片，被激光武器擊中的無(wú)人機(jī)，從內(nèi)到外全部損壞，像是被炸過(guò)一樣。

激光的原理發(fā)現(xiàn)于一戰(zhàn)期間，但直到二戰(zhàn)結(jié)束，人類也沒有造出任何激光發(fā)射器。

二戰(zhàn)結(jié)束后，全球的科技精英齊聚美國(guó)。

1960年，美國(guó)人得到了人類歷史上第一束激光。

1970年代，美國(guó)空軍開始激光武器的研發(fā)，但激光應(yīng)用很快遇到瓶頸，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的化學(xué)激光器產(chǎn)生的激光整體太弱，很難作為武器使用。

所以此后40多年里，美國(guó)人主要把激光技術(shù)用在民用領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、激光打印機(jī)、CD機(jī)、舞臺(tái)效果……

正在進(jìn)行的激光試驗(yàn)

美蘇爭(zhēng)霸，美國(guó)人搞激光武器，蘇聯(lián)人也沒閑著。

1973年，蘇聯(lián)成立了專門研制激光武器的設(shè)計(jì)局，制造出陸基激光武器，專門用來(lái)攻擊美國(guó)的軍事衛(wèi)星。

雖然由于發(fā)射器技術(shù)的天生弊端，只能造成熱破壞，簡(jiǎn)單損壞衛(wèi)星上的探測(cè)器，令其無(wú)法正確判斷目標(biāo)，但還是取得了一定效果。

1980年，五角大樓的發(fā)言人說(shuō)，蘇聯(lián)正在研制一種能摧毀衛(wèi)星的激光武器系統(tǒng)，該研究美國(guó)也在進(jìn)行，但蘇聯(lián)人的武器功率稍稍領(lǐng)先。

1983年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)里根在一次演說(shuō)中提出“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃，在描繪的太空戰(zhàn)中，激光是最主要的武器。

激光武器技術(shù)含量極高，全球“玩家”不多，不過(guò)俄羅斯、美國(guó)、中國(guó)、以色列、英國(guó)等幾個(gè)國(guó)家。

搞激光武器的門檻很高，不僅國(guó)力要強(qiáng)，科技實(shí)力也得頂尖，工業(yè)基礎(chǔ)還得完備。

因?yàn)榧す馕淦餮邪l(fā)，比拼的不是單一技術(shù)，而是從基礎(chǔ)化學(xué)、基礎(chǔ)物理到材料科技、制造業(yè)體系等綜合實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)，花的錢自然是天文數(shù)字。

如果沒有強(qiáng)大的國(guó)力支撐，根本玩不起。

整體來(lái)看，美國(guó)研發(fā)最早、科技實(shí)力最強(qiáng)，為何激光器反而落后中國(guó)？

最主要的原因，是方向出了問(wèn)題。

激光器按照產(chǎn)生激光的物質(zhì)狀態(tài)區(qū)分，主要有兩種：化學(xué)激光器和固體激光器。

化學(xué)激光器里發(fā)射激光的是特殊氣體或液體的分子，固體激光技術(shù)里發(fā)射激光的則是固體，更具體地說(shuō)，是分子排列非常規(guī)律的晶體。

前者出現(xiàn)較早，技術(shù)成熟，但產(chǎn)生的激光以紅光黃光為主，單個(gè)光子的能量比較低，適合民用。

后者出現(xiàn)較晚，能產(chǎn)生綠光甚至紫光，光子能量更高，最適合做激光武器。

美國(guó)一開始選用的就是化學(xué)激光器。

1992年，美國(guó)空軍啟動(dòng)空基激光器計(jì)劃，研究飛機(jī)搭載激光器的技術(shù)，ABL計(jì)劃可以攻擊導(dǎo)彈和衛(wèi)星，ATL計(jì)劃能從空中精準(zhǔn)打擊對(duì)方目標(biāo)。

ABL主要用于導(dǎo)彈防御，ATL則用于空地作戰(zhàn)。

最后，ABL和ATL都沒有取得應(yīng)用上成功，最主要的問(wèn)題是激光器技術(shù)的缺點(diǎn)，化學(xué)激光器的重量和體積都太大，而且還得進(jìn)行廢氣處理，所以只能搭載在波音747這樣的大飛機(jī)上，很容易被提前發(fā)現(xiàn)。

ABL項(xiàng)目簡(jiǎn)介，搭載于波音747-400F，激光類型為氧碘化學(xué)激光器

無(wú)奈之下，美國(guó)從化學(xué)激光器轉(zhuǎn)向了固體激光器。

2020年，美國(guó)海軍成功進(jìn)行艦載激光武器的演示，“波特蘭”號(hào)兩棲船塢運(yùn)輸艦鎖定并擊毀了一架無(wú)人機(jī)。

2021年，該艦在亞丁灣水域的激光武器測(cè)試中擊中漂浮目標(biāo)。

波特蘭號(hào)激光武器測(cè)試

“波特蘭”號(hào)的成功讓美國(guó)人很興奮，因?yàn)樗钶d的是“固體激光器技術(shù)成熟化”（SSL-TM）系統(tǒng)。

在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，再看中國(guó)的固體激光器，已經(jīng)研發(fā)了將近60年。

我國(guó)的激光武器研究起步很早，上世紀(jì)60年代就已經(jīng)開始。

當(dāng)時(shí)中國(guó)搞640工程，做洲際彈道導(dǎo)彈反導(dǎo)系統(tǒng)，一共5個(gè)子工程，其中第三個(gè)代號(hào)為“640-3”，是激光武器的項(xiàng)目代號(hào)，由中科院上海光學(xué)所精密機(jī)械研究所承擔(dān)。

1964年立項(xiàng)后，中國(guó)就決定不走西方和蘇聯(lián)的路子，而是以高功率固體激光器為研發(fā)目標(biāo)。

中科院上海光學(xué)所精密機(jī)械研究所

中國(guó)的激光武器研發(fā)，在一開始選對(duì)了賽道，技術(shù)的前瞻性體現(xiàn)出中國(guó)人的遠(yuǎn)見卓識(shí)。

1970年代中期，我國(guó)的激光器已經(jīng)能在室外2公里距離擊穿0.2毫米厚的鋁靶，激光遠(yuǎn)距離打靶和反響尾蛇導(dǎo)彈研究也取得重要成果。

但由于投入不足和技術(shù)上的巨大難度，“640-3”工程于1976年下馬。

改革開放后，激光武器的研發(fā)重新提上日程。

此時(shí)美蘇兩國(guó)的經(jīng)驗(yàn)擺在前面，我國(guó)再次把研發(fā)重點(diǎn)放在固體激光武器領(lǐng)域，“640-3”工程沉淀下來(lái)的技術(shù)人才，在中國(guó)激光應(yīng)用的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。

固體激光技術(shù)最關(guān)鍵的核心是激光倍頻材料，也就是能夠發(fā)出激光的晶體。

上世紀(jì)80年代，陳創(chuàng)天院士開發(fā)出BBO晶體，比當(dāng)時(shí)美國(guó)人的ADP晶體效果要好四五倍。

1990年，陳院士團(tuán)隊(duì)又發(fā)現(xiàn)了氟代硼鈹酸鉀（KBBF）晶體，這種晶體發(fā)射的激光頻寬極窄，光子波長(zhǎng)在紫外區(qū)域，單個(gè)光子能量更高。

這是世界上唯一可以直接產(chǎn)生深紫外激光的固體晶體，將激光應(yīng)用推向了深紫外波段，非常適合做激光武器。

氟代硼鈹酸鉀（KBBF）晶體示意圖

中國(guó)人從此開始?jí)艛嗌钭贤馊虘B(tài)激光技術(shù)。

由于發(fā)射激光會(huì)不停地?fù)p耗晶體，KBBF實(shí)際上屬于消耗品，所以中國(guó)最初向全世界的研究者開放提供這種晶體，國(guó)際買家競(jìng)相購(gòu)買，一小塊晶體售價(jià)高達(dá)數(shù)萬(wàn)美元。

之所以能賣到這么貴，是因?yàn)樾枨蠛艽螅す獾挠猛竞軓V，民用設(shè)備也需要，KBBF是很多科學(xué)家夢(mèng)寐以求的晶體。

比如前面提到的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，激光手術(shù)治療、激光光動(dòng)力治療都需要能量更高的光子。

再比如激光加工，激光發(fā)散性低，號(hào)稱“最準(zhǔn)的尺”，在精密加工領(lǐng)域也離不開。

還有激光測(cè)距，達(dá)到人類最高的精度，三維成像的激光遙感技術(shù)能夠精確定量。

當(dāng)然，聽CD、看DVD這種激光的民間應(yīng)用方式，早已隨處可見了。

2009年，政府意識(shí)到KBBF的重要性和戰(zhàn)略意義，停止了晶體的對(duì)外出口，并封鎖相關(guān)技術(shù)。

這下子，美國(guó)人慌了，連著名學(xué)術(shù)期刊Nature都專門撰文，稱中國(guó)限制KBBF晶體的出口，將會(huì)對(duì)全球科研領(lǐng)域產(chǎn)生影響，還呼吁美國(guó)自己研制KBBF晶體。

學(xué)術(shù)期刊Nature的相關(guān)文章

其實(shí)，美國(guó)在2001年就已經(jīng)立項(xiàng)做KBBF的研發(fā)，做了8年一無(wú)所獲。

再過(guò)七年后的2016年2月，美國(guó)APC公司宣布，與克萊門森大學(xué)歷經(jīng)15年合作，終于研制出KBBF晶體。

但美國(guó)人一點(diǎn)也高興不起來(lái)，因?yàn)樵缭?013年9月，中國(guó)8臺(tái)國(guó)際首創(chuàng)新型深紫外激光科研裝備通過(guò)驗(yàn)收。

這不僅意味著我國(guó)是全球唯一能夠制造實(shí)用化深紫外全固態(tài)激光器的國(guó)家，而且還意味著中國(guó)已掌握了激光技術(shù)的五大核心技術(shù)：

激光材料技術(shù)、激光成像技術(shù)、一次性快速跟蹤定位控制技術(shù)、激光輻射材料物理機(jī)理及成像圖譜技術(shù)、高密度能量可逆轉(zhuǎn)換載體材料技術(shù)。

更令美國(guó)人沮喪的是，2015年中國(guó)福建物構(gòu)所宣布，發(fā)現(xiàn)一種新型無(wú)鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料RABF。

這種晶體既保留了KBBF的優(yōu)良特性，又降低了晶體毒性，還解決了KBBF晶體的層狀生長(zhǎng)特性，將成為下一代深紫外激光設(shè)備的優(yōu)秀候選材料。

福建物構(gòu)所發(fā)現(xiàn)一種新型無(wú)鈹深紫外非線性光學(xué)晶體材料來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院網(wǎng)站

花費(fèi)天文數(shù)字“抄作業(yè)”的美國(guó)人，好不容易搞出了KBBF晶體，打破被我國(guó)“卡脖子”的局面。

然而，又被中國(guó)的RABF晶體甩在了后面。

一束激光背后，是一個(gè)國(guó)家科研水平和綜合國(guó)力的比拼。

中國(guó)激光武器領(lǐng)先，有正確的決策，有國(guó)家支持，更有千千萬(wàn)萬(wàn)有名和無(wú)名英雄的堅(jiān)定付出。

我國(guó)的老一輩科學(xué)家普遍具有甘于奉獻(xiàn)的精神，放棄了更容易出成果的領(lǐng)域，加入高挑戰(zhàn)性的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，甚至不顧KBBF晶體研究中需要長(zhǎng)期接觸一類致癌物所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，冒著生命危險(xiǎn)為國(guó)家做出貢獻(xiàn)。

向中國(guó)科技工作者致敬！

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