激光武器的“三板斧”｜知識(shí)窗

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我們看科幻片時(shí)，總羨慕那些“抬手一道光，敵人就報(bào)廢”的超級(jí)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(xiàn)實(shí)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(biāo)打下來！它就是咱們今天的主角：激光武器。

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這束“能打架的光”，到底是怎么做到“無彈勝有彈”的？咱們今天就說個(gè)明白！

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其實(shí)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(tǒng)武器爆炸，能量像潑出去的水，以爆炸點(diǎn)為中心向四面八方擴(kuò)散，靠沖擊波毀傷目標(biāo)。

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而激光武器則是一種定向能武器，能量像一束“精準(zhǔn)的光束”，指哪打哪，不會(huì)誤傷周圍。就像拿手電筒照路，光只走一個(gè)方向，這就是它精準(zhǔn)打擊的關(guān)鍵。

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激光武器是利用激光束的能量攻擊目標(biāo)，直接殺傷破壞目標(biāo)，或使之喪失作戰(zhàn)效能。它既可以直接令作戰(zhàn)人員致盲或致死，也可以干擾或摧毀敵人的武器裝備。由于激光武器殺傷破壞目標(biāo)的能量是激光束，人們也把激光武器稱為“死光武器”。

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激光總結(jié)起來是“兩高兩好”：高亮度、高方向性、單色性好、相干性好。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(diǎn)在軍事上有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，如激光測距、激光探測、激光全息照相、激光制 導(dǎo)、激光通信、激光武器等。

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其中最關(guān)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(chǎn)生的閃光，才能勉強(qiáng)與激光相比。把激光聚焦在碳?jí)K上，不用1秒鐘就能將碳?jí)K加熱至8000℃；打到鋼刀片上，瞬間就冒白光，幾毫秒就能穿個(gè)洞。

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激光這么亮一是因?yàn)榧す獾漠a(chǎn)生原理特殊，二是激光的發(fā)光角小，發(fā)光時(shí)間還高度集中。試驗(yàn)表明，將發(fā)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秒鐘內(nèi)所發(fā)射出的能量，集中在1微秒甚至1納秒的瞬間內(nèi)發(fā)射出去，功率自然驚人。

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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”：

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第一招是燒蝕效應(yīng)，就像激光打孔。

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大家小時(shí)候都玩過放大鏡燒樹葉吧？陽光 聚在一點(diǎn)，樹葉很快冒煙、燒洞——激光的燒蝕效應(yīng) ，就是“超級(jí)加強(qiáng)版”！一束強(qiáng)激光照在目標(biāo)上，瞬間讓目標(biāo)表面汽化，強(qiáng)大的蒸汽高速向外膨脹，同時(shí)可將一部分液滴甚至固態(tài)顆粒帶出，形成一個(gè)坑或者洞。

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這種燒蝕作用是激光對(duì)目標(biāo)的基本破壞形式。如果激光參數(shù)選擇得合適，激光束在使目標(biāo)汽化的同時(shí)，還能使目標(biāo)的深部溫度高于表面溫度，這時(shí)內(nèi)部的過熱材料由于高溫而迅速產(chǎn)生高壓，引發(fā)熱爆炸，使穿孔的效率更高，破壞力更強(qiáng)。

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不過，激光也不是越強(qiáng)越好。如果能量太高，反而會(huì)在目標(biāo)表面形成一片“等離子體云”，在目標(biāo)與激光束之間形成一道屏障，把后續(xù)的激光擋在外面。但在使用激光武器對(duì)付空中飛行目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)四周翻滾的氣流又會(huì)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”。

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第二招是激波效應(yīng)，也就是內(nèi)外夾擊。

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激波是指氣流中的強(qiáng)壓縮波。超聲速運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)壓縮其前方的氣流，進(jìn)而形成一個(gè)壓力、溫度和密度突然升高、流速突然減慢的波面，這個(gè)波面就稱為激波。當(dāng)激光讓目標(biāo)表面汽化噴射時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一股反沖力，就像在你手心突然炸開一個(gè)鞭炮，手掌會(huì)感到一震。這股力量在目標(biāo)內(nèi)部形成“激波”，傳到背面再反射回來。

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這樣一來，外表面的激光與內(nèi)表面的激波同時(shí)對(duì)目標(biāo)內(nèi)外夾擊，外面是激光燒，里面是激波震，目標(biāo)很容易就被“撕裂”。

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第三招是輻射效應(yīng)。

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激光燒目標(biāo)時(shí)，表面會(huì)冒“高溫霧”——這是等離子體云，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(duì)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(biāo)的結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部電子、光電元器件損傷。

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實(shí)驗(yàn)表明，這種紫外線或X射線比激光還刁鉆，能鉆進(jìn)目標(biāo)內(nèi)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。

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正是靠著這厲害的“三板斧”，激光武器能在戰(zhàn)場上守護(hù)安全，而且，它的精準(zhǔn)控能的本事，還走進(jìn)了我們的生活。醫(yī)療中，激光能做近視手術(shù)；工廠里，激光切割厚鋼板又快還沒粉塵……這束“既能保家衛(wèi)國，又能服務(wù)生活”的光，未來還會(huì)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