激光武器曾经难以捉摸的梦想如何突然变成现实

洛克希德·马丁公司最顶尖的能源专家之一解释了通信和工业技术的突破如何使激光武器成为可能。

经过数十年的辛劳和无尽的努力，激光操作武器的梦想即将成为现实。那么，是什么改变了使笨重的系统从笨拙的梦想变成了即使在最恶劣的条件下也可以部署的硬化，小型化和可靠的武器？

我们最近对洛克希德·马丁公司激光与传感器系统高级研究员Rob Afzal博士进行了深入采访，在其中，我向他介绍了与激光武器及其相关的新兴军事应用有关的所有问题。在回答我的疑问的过程中，阿夫扎尔博士雄辩地表达了我们是如何突然到达一个激光武器将在整个战场上普及的时代的。在我们与洛克希德的定向能源专家组成的两部分系列的第一篇中，我想与您分享他的解释，因为它本身就很有趣。

根据Afzal博士的说法，在这里，正如直接传达给我的，技术发展使激光战的曙光成为可能：

“如果回想一下，激光实际上是在1960年左右发明的。那么，它引出了一个问题，那就是50年了-为什么今天不存在激光武器？这确实有两个原因。

第一个原因是他们设想的用于激光武器的最初应用是用于战略防御任务。实际上，这是最艰巨的任务，也是技术上最困难的任务，是保卫祖国免受来袭的弹道导弹的伤害。因此，首先，这非常困难，但是它确实开发了许多核心基础技术和演示，这些技术和演示表明可以将激光武器系统组合在一起，可以进行获取，跟踪，指向激光束以及发射致命的激光束到目标，例如机载激光计划中的助推相弹道导弹。但问题是，从字面上看，这些系统基本上太大了。它们的体积太大，无法真正部署在战术环境中，卡车或飞机上，甚至在轮船上，也不会占用船的大部分空间。

即使系统可行，但具有讽刺意味的是，激光技术尚不存在，无法制造出足够小且功能强大的激光，从而在战术上不切实际。现在，威胁态势也开始发生变化，我们从战略防御转变为战术防御。当今的威胁确实在不断发展。现在，我们谈论的是大量低成本，低能力威胁，例如武装无人机，大量迫击炮或火箭弹。这些系统的射程较短，而且许多系统……不复杂。意味着传统上复杂的对策（例如干扰和重定向）不起作用。例如，砂浆上面没有导向系统。因此，您无法轻松地防御砂浆。而且迫击炮的时间表很短，因此您需要快速做出反应，并能够在很短的时间内进行防御。

因此，威胁格局在不断演变。然后在技术领域，真正发生了两次革命。首先是光纤电信，所以我来说明为什么这与定向能量有关。

突然之间，在90年代，数十亿美元开始投入到光纤通信设备的开发中，例如如何制造光纤，如何以高纯度拉动数公里，如何制造光纤。高速电子设备能够进行通讯，半导体二极管激光器将数据沿着光纤发送。为此功能的整个工业基础设施已经真正建立起来。然后在2000年代初泡沫破裂，当时在该领域的许多公司开始寻找新的市场，这种光纤，光纤激光技术实际上可以将功率扩展到数百瓦到千瓦的光功率。我们的发现-我们的意思是社区-是您可以使用光纤激光器技术并且非常经济高效地进行大量工业应用。我的意思是主要是切割，焊接和钻孔。因此，突然之间，用于家用电器等的所有板材切割都开始被千瓦级功率级别的高功率光纤激光器切割。

所有的微电子产品和iPhone等都开始被钻孔，触摸屏被划痕，所有这些工业空间都被打开了，原因是这些光纤激光器在将电能转换为光能方面非常有效。光纤激光器发出的光束质量意味着光束可聚焦，提供高强度光斑来做事的能力，例如熔融金属和钻孔，光束质量非常高。因此，突然之间，工业空间真正打开了，大功率光纤激光器的发展真正开始了。

这特别有趣，除了光纤激光器的功率不能扩展到武器级，对吗？切开几厘米远的金属是一回事，而在两公里外拿出研钵则是另一回事。因此，过去五年左右改变游戏规则的创新，洛克希德·马丁公司是这一创新的真正领导者或领导者，并且这项创新涉及将光纤通信技术和大功率激光器技术融合在一起为工业应用找到一种将光纤激光器扩展到武器级功率的方法。

这样做的方法是，不仅仅是在50千瓦或100千瓦或类似的功率下构建单个激光器，我们实际上是在使用单个光纤激光器，并将光束的输出合并为一个高功率光束，就是说，使用一种我们称为“光谱光束组合”的技术...如果您熟悉电信中的波分复用技术，那么从根本上讲，我们采取了一些措施–如何将可用频谱分解为许多不同的激光线并通过光纤发送所有光线以增加通信带宽。因此，突然之间，我们采用了许多光纤激光器通道，它们在波长或频率上都间隔很近，然后将这些光束反射离开物体。我们可以称其为渐变色，或者您可以像棱镜一样想到它，所有光束合并成一个输出光束。 Patty一直喜欢我使用的这个比喻，这是Pink Floyd的《月之暗面》唱片封面。

因此，如果您查看该棱镜，则有一个白色的光束进入棱镜，并分解为彩虹的颜色，您可以反向运行，可以有一束覆盖不同光谱的光束，如果将其穿过棱镜，它们都会合并并输出单个光束。我们称其为“反向棱镜效应”。因此，我们突然能够做的就是以模块化方式缩放激光功率。我们不仅仅试图制造越来越大的激光器，还通过增加激光器来进行扩展。

可以将其视为分解为超级计算集群的大型计算机。因此，我们正在并行组合，而不仅仅是构建更大的设备。因此，使我们能够做的是，通过添加可提供武器级光束但光束质量非常高的模块，来构建可扩展的高功率激光器。

我将从激光武器系统的角度来探讨这一点，不仅仅是重要的是激光功率，还在于聚焦光束的能力，使光束能够长距离传播并保持紧密聚焦。当然，在武器系统中，重要的是，您必须能够进行获取跟踪和稳定视线，以将斑点保持在目标的软区域上。正如我提到的，光纤激光技术也是将电能转换为激光的最有效方法。因此，突然之间，无论您是在船上，在卡车上还是在飞机上，这都意味着该平台需要能够供电并最小化冷却。它肯定不为零，我们正在谈论将电能转换为可用激光束的效率在30％到35％之间。这对您来说听起来可能并不那么好，但是与旧的固态激光技术相比，它更像是10％。

这意味着系统需求，平台需求大大减少，这意味着激光武器，不仅是激光武器，还包括整个激光武器，现在可以开始变得足够小，足够强大，可以部署到军车，海军舰船，甚至飞机上。因此，这确实改变了游戏。正如您所看到的，我们的客户在该领域有很多活动，所有服务现在都在提高陆，海，空激光武器系统的能力。洛克希德·马丁公司在所有这些领域中都是这项技术的主要提供商，我们正在所有这些领域中开展工作。

因此，关键信息的种类是使用光纤，光束组合（光谱组合光纤激光技术）解决激光武器部署难题的最后一步。现在我们正在寻找的是我们正在超越科技，科学和技术演示……这甚至有可能吗？现在，我们看到那些初始系统正在构建并准备在平台上进行部署。例如，我们有一个程序HELIOS（高能激光和集成的光学眩目和监视）程序，该程序可以在DDG Arleigh Burke级驱逐舰上建造，集成和安装激光武器系统。

根本的是，它超越了激光技术以及采集跟踪和指向功能，将激光武器与舰载战斗系统捆绑在一起。当然，这是我们在该领域的领导者感到自豪的另一个领域。当您进入控制台并查看战场时，它确实具有这种能力，能够决定威胁是什么，以及针对该威胁的最佳对策，无论是定向能量计数器还是动能计数器，我们看到这些功能正在运行...我不知道正确的词是什么？共生？他们将共同努力，为战斗指挥官提供选择和使用最佳选择。

可以想象，如果您有大量的低成本威胁，就不想对付低成本无人机使用高成本，功能强大的动能导弹，对吗？您希望在安装后使用运行成本较低的激光器，然后可以控制动力学，以应对可能不适用于激光器的更严峻的威胁。因此，能够提供选择，能力来应对不断发展的威胁形势，我认为这确实是我们试图为客户提供的价值主张。因此，简而言之就是这样。

洛克希德·马丁（Lockheed Martin），我们从事这项业务已有40年之久，实际上是从机载激光计划开始的，当时洛克希德·马丁（Lockheed Martin）是光束控制系统的负责人，并且随着时间的发展，我们建立了光束控制功能，跟踪，视线稳定以及平台系统集成，这确实是洛克希德·马丁公司的一项关键核心能力，对吗？我们还构建了很多平台，因此，如何将这些系统与战斗系统或控制站进行安装和接口，以及向用户提供该接口确实非常重要。”

请务必查看即将发布的采访的“问答”部分。我们进入了一些独特的主题领域，在这些领域中，Afzal博士确实能够消除许多误解，并了解定向能源应用中近期内可行和不可行的现实。总体而言，该交易所为这个迅速发展的国防技术领域描绘了更清晰的画面。