激光武器的「三板斧」|知識窗
我們看科幻片時,總羨慕那些「抬手一道光,敵人就報廢」的超級武器。以前總覺得「用光打仗」是未來的事,但今天要告訴你——這不是科幻,現實中真的有一款武器,不用子彈、不用炮彈,就靠一束光,就能悄無聲息地把目標打下來!它就是咱們今天的主角:激光武器。

這束「能打架的光」,到底是怎麼做到「無彈勝有彈」的?咱們今天就說個明白!

其實所有的武器都是靠「能量」來造成破壞,但傳遞能量的方式各不相同。比如炮彈、炸彈、核武器等傳統武器爆炸,能量像潑出去的水,以爆炸點為中心向四面八方擴散,靠衝擊波毀傷目標。

而激光武器則是一種定向能武器,能量像一束「精準的光束」,指哪打哪,不會誤傷周圍。就像拿手電筒照路,光只走一個方向,這就是它精準打擊的關鍵。

激光武器是利用激光束的能量攻擊目標,直接殺傷破壞目標,或使之喪失作戰效能。它既可以直接令作戰人員致盲或致死,也可以幹擾或摧毀敵人的武器裝備。由於激光武器殺傷破壞目標的能量是激光束,人們也把激光武器稱為「死光武器」。

激光總結起來是「兩高兩好」:高亮度、高方向性、單色性好、相乾性好。簡單說,就是能量特集中、方向特筆直、顏色特純、相位特齊。這些特點在軍事上有廣泛的應用價值,如激光測距、激光探測、激光全息照相、激光製 導、激光通信、激光武器等。

其中最關鍵的是高亮度。激光比太陽光,起碼要亮100億倍;只有氫彈爆炸瞬間產生的發亮,才能勉強與激光相比。把激光聚焦在碳塊上,不用1秒鍾就能將碳塊加熱至8000℃;打到鋼刀片上,瞬間就冒白光,幾毫秒就能穿個洞。

激光這麼亮一是因為激光的產生原理特殊,二是激光的發光角小,發光時間還高度集中。試驗表明,將發光角減小10倍,光的亮度可以增加100倍。另外,激光還可以把1秒鍾內所發射出的能量,集中在1微秒甚至1納秒的瞬間內發射出去,功率自然驚人。

正是這股「濃縮的能量」,讓激光武器有了三招「破壞技巧」,我們稱之為「三板斧」:

第一招是燒蝕效應,就像激光打孔。

大家小時候都玩過放大鏡燒樹葉吧?陽光 聚在一點,樹葉很快冒煙、燒洞——激光的燒蝕效應 ,就是「超級加強版」!一束強激光照在目標上,瞬間讓目標表面汽化,強大的蒸汽高速向外膨脹,同時可將一部分液滴甚至固態顆粒帶出,形成一個坑或者洞。

這種燒蝕作用是激光對目標的基本破壞形式。如果激光參數選擇得合適,激光束在使目標汽化的同時,還能使目標的深部溫度高於表面溫度,這時內部的過熱材料由於高溫而迅速產生高壓,引發熱爆炸,使穿孔的效率更高,破壞力更強。

不過,激光也不是越強越好。如果能量太高,反而會在目標表面形成一片「等離子體雲」,在目標與激光束之間形成一道屏障,把後續的激光擋在外面。但在使用激光武器對付空中飛行目標時,目標四周翻滾的氣流又會成為激光的得力助手,迅速吹散靶材上面的蒸汽,致使「光到靶穿」。

第二招是激波效應,也就是內外夾擊。

激波是指氣流中的強壓縮波。超聲速運動的物體會壓縮其前方的氣流,進而形成一個壓力、溫度和密度突然升高、流速突然減慢的波面,這個波面就稱為激波。當激光讓目標表面汽化噴射時,會產生一股反衝力,就像在你手心突然炸開一個鞭炮,手掌會感到一震。這股力量在目標內部形成「激波」,傳到背面再反射回來。

這樣一來,外表面的激光與內表面的激波同時對目標內外夾擊,外面是激光燒,裡面是激波震,目標很容易就被「撕裂」。

第三招是輻射效應。

激光燒目標時,表面會冒「高溫霧」——這是等離子體雲,像冰棍冒的白氣,但溫度有幾千℃!等離子體大量地吞噬激光能量,一方面對激光起到屏蔽作用,另一方面又能夠輻射出紫外線甚至X射線,造成目標的結構及其內部電子、光電元器件損傷。

實驗表明,這種紫外線或X射線比激光還刁鑽,能鑽進目標內部,把電路板、傳感器燒壞,它們可以為激光武器的殺傷起到推波助瀾的作用。

正是靠著這厲害的「三板斧」,激光武器能在戰場上守護安全,而且,它的精準控能的本事,還走進了我們的生活。醫療中,激光能做近視手術;工廠里,激光切割厚鋼板又快還沒粉塵……這束「既能保家衛國,又能服務生活」的光,未來還會帶來哪些驚喜?咱們一起期待!
來源:科普中國 漫畫:楊仕成、AI輔助3D


















