一架無人機(jī)靜靜地飛過美國新墨西哥州的不毛之地，直到它突然失去控制，墜毀在地,。

      然后,，一臺(tái)狙擊炮從發(fā)射臺(tái)升起,，并開始瞄準(zhǔn)目標(biāo)。在沙漠地面上,，一輛巨型沙色卡車,，在發(fā)射看不見的紅外光束,，摧毀一個(gè)接一個(gè)的目標(biāo),。

　　這種高能激光移動(dòng)驗(yàn)證機(jī)(HEL MD)是由航空巨頭芝加哥波音公司為美國軍方研發(fā)的一臺(tái)激光武器原型。在卡車內(nèi)部,，波音電子物理學(xué)工程師Stephanie Blount正盯著自己筆記本屏幕上的目標(biāo),，并利用手掌游戲控制器指導(dǎo)激光發(fā)射?！案杏X非常像游戲,。”她說,。

　　它似乎十分尋常：激光武器是現(xiàn)代電子游戲的主要道具之一,，數(shù)十年來，各類射線槍在科幻小說中十分常見,。但現(xiàn)在,，它們不再是幻想。波音公司研發(fā)的原型只是美國和歐洲近年來研發(fā)的諸多類似武器中的一種,，而這在很大程度上多虧相對便宜,、便攜和強(qiáng)勁的激光器的發(fā)展。這些激光器能通過光學(xué)纖維產(chǎn)生光束,。

　　這些光纖武器的輸出功率以千瓦(kW)計(jì)數(shù)，數(shù)量級(jí)低于美國戰(zhàn)略防御計(jì)劃預(yù)計(jì)的百萬瓦特,。

　　但當(dāng)下,，這些類似目前波音系統(tǒng)的測試表明，激光有足夠的能力克服恐怖組織的威脅,?！斑@是非常劃算的方案，可以十分便宜地制造小型狙擊炮或火箭,?！盉lount說。

　　例如,，2014年年底,，美國海軍展示了一種名為LaWS的船載激光武器系統(tǒng)，該武器能定位恐怖分子和海盜使用的小船,。該實(shí)驗(yàn)武器目前安裝于龐塞號(hào)上—海灣地區(qū)一艘水陸兩棲火力支援艦,。

　　但開發(fā)者表示，要全面部署此類武器仍存在挑戰(zhàn),，從提高武器功率到克服在霧天和多云天氣中使用激光的障礙等,。不過，防務(wù)和安全專家正開始更嚴(yán)肅地對待激光?！霸诮雮€(gè)世紀(jì)的探索后,，美國軍方今天正處于部署相關(guān)定向能武器的風(fēng)口浪尖?！毙旅绹踩行?CNAS)先進(jìn)技術(shù)專家Paul Scharre在今年4月發(fā)布的一份激光武器報(bào)告中寫道,。

　　功率困境

　　一直以來，激光武器都讓研發(fā)者迷醉,，在上世紀(jì)八九十年代戰(zhàn)略防御計(jì)劃全盛時(shí)期尤為如此,。CNAS 報(bào)告顯示，1989年,，美國對激光武器的投入達(dá)到頂峰,，當(dāng)時(shí)政府投資金額相當(dāng)于2014年的24億美元。但從那時(shí)到現(xiàn)在,，經(jīng)費(fèi)水平一直較低,。之前的預(yù)期目標(biāo)—擊落飛來的彈道導(dǎo)彈，已證實(shí)難以達(dá)到,。

　　激光武器的秘訣在于將能量集中在一個(gè)足夠小的點(diǎn),，以便加熱和毀滅目標(biāo)，而要做到這些,，需要一臺(tái)能用于戰(zhàn)場的緊湊,、便攜設(shè)備。說遠(yuǎn)比做容易,。例如,，1996年，美國空軍啟動(dòng)機(jī)載激光武器項(xiàng)目,，作為防御彈道導(dǎo)彈的計(jì)劃之一,。由于當(dāng)時(shí)無法達(dá)到百萬瓦特當(dāng)量的輸出功率，研發(fā)者選擇使用化學(xué)氧碘激光(COIL),，它能由一種化學(xué)反應(yīng)添加燃料,。

　　但COIL過于龐大，因此只能由波音747運(yùn)載,，并且為激光燃料留下的空間很小,。“它需要遠(yuǎn)程混合裝置以及數(shù)萬磅的化學(xué)物質(zhì),?！甭蹇讼５隆ゑR丁公司定向能系統(tǒng)主管Paul Shattuck說。該公司為上述項(xiàng)目提供了光束控制技術(shù),。

　　華盛頓海軍研究實(shí)驗(yàn)室定向能物理學(xué)家Phillip Sprangle表示,，另一個(gè)重要問題是空氣,。他指出，不僅塵埃和自然湍流會(huì)使光束分散,，激光走過的通路還會(huì)引發(fā)“熱暈效應(yīng)”,。Sprangle解釋道，當(dāng)光束以極高的能量傳播時(shí),，“空氣會(huì)吸收激光,，加熱空氣，并導(dǎo)致光束擴(kuò)散”,。反過來,，這種擴(kuò)散會(huì)削弱激光的能量。

　　至少,，對于機(jī)載激光項(xiàng)目而言還有個(gè)好消息：類似天文學(xué)家用來觀察恒星的自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)或許是解決方案,。該技術(shù)利用鏡面自動(dòng)扭曲激光束，以便削弱湍流的影響,，結(jié)果類似矯正眼睛畸變的眼鏡,。“隨著光束穿越空氣,，它被清理一新,，最終能完美且密集地?fù)糁心繕?biāo)?！?/p>

　　到2010年,，適應(yīng)光學(xué)技術(shù)已經(jīng)能良好地用于機(jī)載激光設(shè)備，幫助其摧毀飛行中的彈道導(dǎo)彈,。但在那時(shí),，尺寸問題等后勤方面的困境還是讓國防部失去了研發(fā)能量武器的熱情。2012年年初,，該部門徹底取消了機(jī)載激光武器項(xiàng)目。同時(shí),，國防部在高能激光方面的投入也被削減,，從2007年的9.61億美元到2014年的3.44億美元。

　　聚光燈下的光纖

　　經(jīng)費(fèi)并未消失不見：人們的注意力已經(jīng)轉(zhuǎn)向更經(jīng)濟(jì)的光纖激光器,。光纖激光器出現(xiàn)于1963年,，自上世紀(jì)90年代以來，其已經(jīng)發(fā)展為盈余超過預(yù)期,。盡管其他固體激光器使用剛性桿,、晶體平板或磁盤產(chǎn)生光束，但大型光纖激光器要使用能包裹緊湊線圈的薄光學(xué)纖維,。

　　這些光纖能從便宜的激光二極管的更明亮版本中收集光能,，然后將光能放大,，整個(gè)電光轉(zhuǎn)換效率能增加30%。這至少能使其他類型的固體及激光器的能效翻倍,，接近COIL等化學(xué)激光器,。而且，光纖本質(zhì)上較長和薄,，因此其表面積和體積比例較大,，并能很快地散發(fā)余熱，這將有助于延長激光器使用壽命和減少維護(hù)工作,。

　　上世紀(jì)90年代,，這些工作開始吸引人們的注意，當(dāng)時(shí)光纖激光器開始被用于加強(qiáng)運(yùn)載互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海底電纜的光信號(hào),。到本世紀(jì)初,，研究人員開始致力于研發(fā)用于焊接、鉆孔和切割的千瓦特級(jí)工業(yè)激光器,，而這些設(shè)備也引發(fā)了軍事專家的興趣,。

　　Shattuck回憶道，2010年前后,，他和同事聽聞以色列平民被當(dāng)作從加沙地帶發(fā)射的火箭彈的目標(biāo),，“一位村長表示，"請給我們一些防護(hù)",?！盨hattuck說。而這激發(fā)洛克希德·馬丁公司研發(fā)區(qū)域防御反彈藥(ADAM)系統(tǒng),，該系統(tǒng)使用了常備的10千瓦特激光器以降低成本,。

　　自2012年開始，該公司透露,，ADAM無法定位1.5公里外的船只,、遙控飛機(jī)和小口徑火箭。盡管不愿透露ADAM的價(jià)格,，洛克希德·馬丁公司表示,，目前已經(jīng)準(zhǔn)備為客戶提供該系統(tǒng)。

　　Blount沒有過多提及波音公司的HEL MD原型—它也使用了10千瓦特商業(yè)光纖激光器,。該系統(tǒng)能從車用發(fā)動(dòng)機(jī)或獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)中提取能量,，她表示：“摧毀許多目標(biāo)只需要兩杯燃料?！边@使其比常規(guī)導(dǎo)彈更便宜,。“一枚便宜導(dǎo)彈需要10萬美元,，并且一次使用,。而激光武器系統(tǒng)一次發(fā)射的費(fèi)用少于10美元,。”波音公司定向能系統(tǒng)負(fù)責(zé)人David DeYoung說,。

　　Blount還強(qiáng)調(diào),，激光武器的復(fù)興與圖像識(shí)別和瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的發(fā)展密不可分?！案玫孛闇?zhǔn),，能讓光束更有效地打擊目標(biāo)的薄弱環(huán)節(jié)?！彼f,。多虧電腦瞄準(zhǔn)，HEL MD能全自動(dòng)控制,。

      數(shù)字的力量

      瞄準(zhǔn)和定位技術(shù)可能已經(jīng)整裝待發(fā),，但能量仍然成問題。一臺(tái)商業(yè)激光器10千瓦特的輸出功率處于激光武器能使用的最低端,。而且,，使用光纖會(huì)限制光束的能量和質(zhì)量，原因之一是光子沖過光纖時(shí)會(huì)將其迅速加熱,，并能引發(fā)毀壞,。為避免這些，研究人員正計(jì)劃結(jié)合數(shù)臺(tái)激光器的輸出功率,。

　　實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的理想方式可能是“相干合成”,，每臺(tái)激光器發(fā)出的波能匹配在一起，形成緊密的同步形式,。麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室激光學(xué)家Tso Yee Fan表示,，該技術(shù)被廣泛用于收音機(jī)和微波設(shè)備中。

　　但實(shí)現(xiàn)可見光和紅外光的相干性非常困難,。每臺(tái)激光器必須發(fā)出幾乎差不多的波長,，其振動(dòng)平面必須精確地排成一排，而且每個(gè)波的波峰和波谷必須一致,?！皩τ谏漕l和微波而言，波長約有數(shù)厘米,。”Fan說,，“但在光學(xué)領(lǐng)域,，波長僅有約1微米，因此進(jìn)行這些控制實(shí)際非常困難,?！?/p>

　　但Sprangle表示,，這無傷大體。2006年,，他和同事研發(fā)出計(jì)算機(jī)模型,，表明數(shù)個(gè)光纖激光器的非相干合成光束打擊目標(biāo)的有效性與相干合成一樣。他表示,，無論使用哪個(gè)方法,，“當(dāng)你準(zhǔn)備穿越空氣湍流遠(yuǎn)距離發(fā)射時(shí)，最終打擊目標(biāo)的光束的功率相同”,。2009年,，該研究小組通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一理論。

　　在Sprangle工作的基礎(chǔ)上,，美國海軍研究局開發(fā)出30千瓦特的LaWS,。該系統(tǒng)非相干聯(lián)合了6臺(tái)商業(yè)光纖激光器，目前安裝于龐塞號(hào),，并已在小型船只和遙控飛機(jī)方面進(jìn)行了試驗(yàn),。

　　無獨(dú)有偶，導(dǎo)彈專業(yè)部門德國MBDA也研發(fā)出一種類似的方法,。2012年10月,，該公司成功使用其40千瓦特聯(lián)合光纖束系統(tǒng)摧毀了約2000米外的飛行炮彈模型。MBDA的試驗(yàn)還揭露了科學(xué)小說中提及的防御激光武器盔甲的真相,。他們發(fā)現(xiàn),，鏡面上的任何塵埃都將讓目標(biāo)更快被摧毀。

　　盡管能力目前較弱,，但Scharre相信,，在未來5~10年，光纖激光器武器將在美國軍隊(duì)防御領(lǐng)域占據(jù)一席之地,?！八鼈兛赡懿粫?huì)像星球大戰(zhàn)中的那樣宏大，但它們能拯救生命,、保衛(wèi)安全,。”他說