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  美国空基激光器的落幕         
美国空基激光器的落幕
[ 作者:佚名    转贴自:http://user.qzone.qq.com/2391582473/blog/1330346689    点击数:82    更新时间:2012/3/3    文章录入:admin ]
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由于反导政策的转变、预算的压力和性能的不足, ABL/ALTB黯然退场,它的成绩也永远定格在仅有的击毁了2枚靶弹上

 

        2012年2月14日美国弹道导弹防御局发布的消息,波音公司为主承包商的美国ALTB/空基激光试验平台(原ABL/空基激光器项目)试验机当天飞往第309航空航天技术装备维护和修理大队(AMARG)所在的戴维斯-蒙森空军基地,这是空基激光试验平台载机波音747-400F的最后一次飞行。亚利桑纳州戴维斯-蒙森空军基地AMARG的飞机停放场又称飞机坟场,空基激光试验平台的波音747-400F载机将直接在此转入封存,这为历时16年之久的美国空基激光器项目画上了一个并不圆满的句号。

 

美国早在70年代就使用NKC-135A飞机进行了空基激光系统的研究


        激光武器具有高指向性、高杀伤力、高速和反应速度快以及拦截成本低的优势,在问世之初就受到防务工业的广泛关注。20世纪70年代后大功率化学激光器开始突破大功率的瓶颈,激光武器的研制和使用日益得到重视。美军1975年到1984年间进行了空基激光试验室(ALL)项目的研究,修改后的NKC-135飞机携带波长10.6微米的激光器,在试验中成功拦截了响尾蛇空空导弹和靶机,证实了空基激光器的可行性。20世纪80年代美国提出的战略防御倡议(SDI,即俗称的星球大战计划)中,最初设计也以激光武器作为天基拦截的核心。星球大战计划中还规划了化学激光器的设计,1985年进行的试验中美国空军的中红外先进化学激光器(MIRACL)成功击毁了大力神导弹的推进段,证实了助推段激光拦截的可行性,星球大战计划结束后,美国空军还曾试图使用MIRACL的技术用于反卫星试验。1991年海湾战争中伊朗可飞毛腿导弹的威胁,让美国在加快推进以爱国者和THAAD为核心的战区弹道导弹防御的同时,同样对空基激光器用于助推段拦截的优越性大感兴趣。20世纪90年代初美国国防部对空基激光武器进行了全面的分析和预研,评估后选定了1.315微米的氧碘激光器。这种类型的激光器早在1977年就已经研制出来,它的最主要优势是输出功率最高同时重量尺寸目标较小,氧碘激光器将化学能转换为激光的有效系数也较高。1990到1992年间大功率氧碘激光器取得了突破性的进展,兆瓦级激光器已经可望而可及。1994年白沙靶场的激光拦截试验中,证明激光器可对飞毛腿导弹燃料箱造成彻底的破坏。

 

 

美军的空基激光器波音747载机及其内部结构图


        在一系列前期预研成功的鼓舞下,1996年11月美国空军正式开始空基激光器项目(ABL),与总承包商波音公司签订了11亿美元的合同。ABL系统包括载机平台、兆瓦级高能激光武器、火力光束控制系统和战场管理系统。后来并入诺思罗普格鲁曼公司的TRW公司为ABL项目提供激光器,洛克希德马丁公司则为ABL项目贡献了火控系统、激光束控制和相关的光学系统,波音公司则负责研制战场管理系统、地面支援系统、波音747飞机的改装工作和各个子系统的整合。按照设计携带高能激光器的波音747飞机将飞行在12千米以上高空的、高能激光射程400千米左右,每次巡航可发射激光20~40次,巡航时间超过18个小时并可通过空中加油进一步增加。空基激光器系统将使用机载的红外传感器用于最初的导弹探测,探测到刚刚发射的弹道导弹后,发射低能量的跟踪激光光束用于测量导弹的弹道、速度并确定瞄准点,还将确定大气湍流的影响修正激光瞄准点,最后兆瓦级激光器发射高能激光击毁目标。高能激光主要通过加热弹道导弹壳体引起结构变形损坏,导致导弹解体爆炸。对于一般目标而言,交战全过程约持续8~12秒,根据弹道导弹推进剂和壳体材料强度不同,高能激光的照射时间也各有不同。空基激光器携带了高达100次激光射击的氧碘工质,每次射击消耗的工质费用不过1000美元,但可拦截各种类型的弹道导弹,尤其是用于对中远程弹道导弹的助推段拦截。它可在弹道导弹助推段速度较慢又存在较大加速度的情况下进行攻击,攻击发生在弹道导弹释放诱饵和分弹头之前,理论上具有很高的作战效能。此外空基激光器系统还可用于攻击从巡航导弹、战术飞机到卫星的各类战术目标,为美国提供了对抗弹道导弹威胁的强大威慑力和对抗空中目标的巨大潜在用途。在星球大战计划各种反导用激光武器无疾而终的情况下,ABL可以说是仅存的血脉,在2009年取美国弹道导弹防御局取消助推段拦截的KEI和中段的多拦截器(MKV)后,更是美国弹道导弹防御系统防御能力大幅提升的唯一希望,不过由于诸多的技术、工程问题和决策的变化,它最终还是走到了末路。虽然美国弹道导弹防御局表示仍将继续推进高能激光武器项目,但未来的项目将以更高效的固体激光器为基础,距离正式立项更是遥遥无期的事情了。

 

 飞行中的YAL-1A试验机,机体前部为激光转塔球,提供了宽广的设计视场


        先进的高能激光反导系统理论上具有很高的作战能力,但系统也极为复杂,ABL项目研制过程中遇到了前所未有的技术障碍导致进度不断延期。按照美国空军的最初计划,ABL系统要在2003~2004年进行首次导弹拦截试验,2006年生产首批3架飞机具备初始作战能力,到2008年完成7架飞机的生产并使整个机队具备全面作战能力。ABL原计划安装14个高能激光器模块,但由于激光器尺寸质量等各方面因素的影响最终减少为6个模块。1998年6月TRW公司设计的十万瓦级高能激光器模块成功进行了地面出光实验,出光时间持续了5秒,据称输出功率超过设计值10%,这成为ABL发展史的重要里程碑。1999年4月用于ABL火力控制和光束控制的光学主镜片交付,用于波音747-400F飞机前端的砖塔球中。1999年6到9月美国空军在白沙导弹靶场的试验中,证实了光束控制系统的性能。自适应光学系统补偿后的光斑约为未经过补偿的光斑的1/5到1/20,这是美国空军实验室高能激光领域取得的最重大成就之一。1998年波音公司对波音747-400F飞机进行了一系列风洞试验,证明改装后的飞机满足ABL项目需求,2000年1月波音公司开始对首架飞机进行改造。2000年4月ABL项目通过了最终设计审查,并正式确认ABL开始转入结构设计,开始硬件制造并组装整个系统。2001年美国弹道导弹防御局从美国空军接手空基激光器项目。2002年7月18日起 YAL-1A开始进行适应性飞行,但子系统的进度问题一直困扰着ABL项目,此时已经装备了红外探测和跟踪系统,但高能激光和光束控制系统仍未安装。2004年10月洛克希德马丁公司才交付了转塔球这一空基激光器的最后一个子系统。2004年的另一个突破是实际使用的激光器模块的第一次出光试验,6个氧碘激光器模块并联发射了一束激光并持续了1秒,不过这只是地面试验而且不是全功率射击,达到设计需要的功率和时间仍然需要时间,还需要进行飞行试验,而按原定计划2004年ABL应该进行首次实际射击试验。由于子系统的拖延,ABL项目研制进度大为滞后费用也不断攀升,这引起了美国国会和美军的广泛关注。美国弹道导弹防御局不得不在2002、2004和2005年对ABL项目进行了三次重大调整,降低了ABL项目的目标并延长了研制时间,这不可避免的导致了ABL项目研制经费的进一步超支。根据2005年调整后的计划,ABL系统的第一次空中拦截试验已经推迟到2008年,第二架ABL飞机的采购将安排在2009年。2005年美国总审计署的报告指出ABL合同的预算已经增加到36亿美元。完成整个项目需要的研制经费更是一个无底洞,有分析认为ABL项目总花费将超过100亿美元。美国总审计署的报告认为,ABL项目进步延期和费用超支的主要原因是研制过程中对整个系统的复杂性估计不足,导致规划设计很不合理。研制过程中样机研制和系统集成过急子系统试验不充分,再加上高指标的特殊部件和全新的软件系统的研制更是耗时甚久,系统集成过程中子系统研制测试反复延期,全系统研制的进度就更是雪上加霜了。

 

 2010年2月12日ALTB成功击毁了短程弹道导弹靶标,但这竟是整个项目仅有的两次成功


        ABL系统研制进度虽然不断拖延但仍在继续前进,2007年3月15日YAL-1A飞机终于进行了首次空中照射试验,用于跟踪和修正的2台千瓦级激光器照射到了作为靶标的NC-135E飞机,初步验证了跟踪、测量和补偿大气畸变的能力。2008年7月整套系统装上飞机开始试飞,2009年6月跟踪了2枚Terrier-Lynx靶弹验证了光束控制系统的能力,2009年8月10日进一步完成了探测、跟踪、补偿大气畸变并使用替代高能激光模拟杀伤靶弹的试验,18日飞机首次实现了飞行中发射了兆瓦级高能激光束。2010年2月11日和12日,YAL-1A使用高能激光击毁了两枚液体短程弹道导弹。2月12日还对一枚固体弹道导弹进行拦截,但由于光束失准未能摧毁这枚导弹。2010年2月的拦截成功对整个项目来说是一个好消息,但已为时太晚。2009年4月美国国防部长盖茨就宣布取消第二架ABL飞机的采购,并称应将项目退回到研究和开发阶段,ABL项目也在2009年改名为ALTB。盖茨认为ABL的性能有限而费用过于高昂,高能激光用于洲际导弹助推段拦截在技术上尚不成熟。早在2003年美国物理学会(APS)对助推段拦截所做的评估报告中,就对ABL系统的实际效果表示怀疑。

 

 APS的评估: ABL系统助推段拦截朝鲜射向美国的洲际导弹.从图中可以看出ABL要拦截成功,大部分情况下要深入朝鲜领空

 

        根据APS的设定,ABL系统对助推段的固体和液体洲际弹道导弹杀伤距离分别为300和600千米,如果以5秒和20秒持续激光照射完成摧毁,ABL的实际飞行范围必须极其靠近导弹发射点。考虑到实际发展洲际弹道导弹威胁美国的主要是伊朗和朝鲜,结合地理位置的评估表明ABL要成功拦截朝鲜洲际导弹,大部分情况下要飞入朝鲜或我国东北上空,拦截伊朗洲际导弹时则完全在伊朗上空。对于缺乏自身防御能力的大型波音747载机来说,深入敌国和第三国上空进行拦截在政治上和军事上都具有极大的风险,严重削弱了ABL的实际价值。对于伊朗和朝鲜尚且如此,对中俄洲际导弹ABL的拦截能力更是鞭长莫及,这使反导计划的狂热支持者也对其热情消退。相比远程和洲际弹道导弹,战区弹道导弹的助推段时间更短、壳体一般更厚结构强度更高,而ABL飞机探测、跟踪、测量和自适应光学补偿以及最后的射击所需时间太长,很难实际在助推段实现摧毁。总而言之,ABL系统的性能还远不能满足助推段拦截的需求,盖茨的讲话中认为美国需要比现有氧碘化学激光器功率高20到30倍的高能激光系统才能满足远距离助推段拦截的需要。

        空基激光器系统技术上不存在无法逾越的障碍,它的技术和性能问题都属于持续投资可以解决的问题。美国现任总统奥巴马上任后,转而决定以现有成熟技术为基础建立一个更实用的反导系统,ABL这种高技术风险完成遥遥无期而且不实用的项目就被打入冷宫,这给了ABL项目最重的一击。公允地说奥巴马的决定是合理的,原有的ABL、MKV和KEI等高科技项目实质是布什时代野心勃勃建立一个完全抵消中国洲际导弹威胁,大幅度抵消俄罗斯洲际导弹威胁的产物,不过宣传上以伊朗和朝鲜导弹威胁为掩饰。以美国及其盟友的实际情况来看,中短程弹道导弹才是切实的威胁,而大规模的短程弹道导弹威胁和中等规模的中程弹道导弹威胁,可以通过现有成熟的宙斯盾反导系统和末端高层反导系统的部署和升级来解决。臆想美国与中俄的宿命对决,过多投资于防御大规模洲际导弹威胁的ABL等系统,不仅带来外交上层出不穷的矛盾冲突,也削弱了美国防御实际弹道导弹威胁的能力,但这种转变不仅将ABL工程项目变成了ALTB研究项目,也让其地位岌岌可危。当美国开始大幅度削减军费的决定,让总投资已经达到50亿美元但价值有限的激光反导项目黯然退幕。

 

曾经的美国反导系统架构图,如今已经没有了ABL/ALTB的一席之地。美国反导转向更务实的发展战略,SM-3和THAAD占据了更重要的地位

 

        综合各方面的信息,ABL系统的谢幕其实并不意外,意外的是它居然存活到今天。在遇到如此多问题的情况下,ABL系统直至今年才正式中止,尤为突出的反映了美国对高能反导激光武器的殷切希望。ABL初期面临的主要问题是技术障碍和不断的进度延期,随后在评估中又发现它对弹道导弹包括战术弹道导弹的实际拦截能力非常有限。当美国现任总统奥巴马上台,美国反导战略趋于务实化开始倚重技术成熟的系统,作为高技术风险的工程项目ABL转为技术试验项目ALTB也就顺理成章了。即使转为ALTB试验项目,B747-400F飞机仍然继续进行了数次拦截弹道导弹的试验,但效果并不理想。屋漏偏逢连夜雨,美国政府计划在未来十年内削减数以千亿计的防务预算,在这一系列因素影响下,历时16年的空基化学激光反导项目最终走到了尽头。
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