浙江大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院劉崇及其率領(lǐng)團隊近日在中國國內(nèi)專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《上海航天》發(fā)表的論文中表示他們已研制成功小型大功率激光器,這臺激光器小到可由衛(wèi)星攜帶。
該激光器以眾多短脈沖方式發(fā)射激光,屬脈沖激光器,激光器功率1兆瓦,發(fā)射頻率每秒100次,且激光器不會過熱,它的用途廣泛,可識別目標(biāo)、跟蹤、成像、高速通信等。激光器大小約等同于500毫升容器,包括電源在內(nèi)重量不到1.5公斤。
美國軍方已宣布明年將發(fā)射天基1兆瓦激光武器,這是一臺連續(xù)波激光器,是武器級的,重量約4噸,需要SpaceX Starship之類的大型運載火箭發(fā)射,美國導(dǎo)彈防御局稱它能在幾秒鐘內(nèi)擊落高超音速武器。
試驗中中國激光器產(chǎn)生的激光束持續(xù)時間為5納秒,每個短波束能量為5毫焦,可使人永久失明或使某些表面材料蒸發(fā),但不足以擊落導(dǎo)彈或衛(wèi)星。
研究人員表示強度足夠的激光脈沖可以探測來襲目標(biāo),精確跟蹤,還能拍攝細(xì)節(jié)前所未有的目標(biāo)圖像,兩臺攜帶兆瓦級激光器的衛(wèi)星還足以建立有效的高速通信。
一般來說大功率激光器體積大、重量大、散熱高,而熱量會影響某些關(guān)鍵組件(如晶體)的性能,從而影響激光束質(zhì)量。但中國技術(shù)專家表示他們已取得技術(shù)突破,由此大幅降低了固態(tài)激光器中一些關(guān)鍵器件的大小。他們還開發(fā)了由銅和銦制成的新型冷卻裝置,可有效吸收熱量。中國擁有世界上最多的稀土元素銦。
據(jù)論文表示,地面測試結(jié)果表明該設(shè)備已完全可投入實用,但目前尚不清楚該激光器何時會發(fā)射進入太空。
北京中科院的一位激光領(lǐng)域的技術(shù)專家表示,該裝置不屬于定向能武器,“但中國可以制造更大的”。
武器級的脈沖激光能夠撕裂快速移動目標(biāo)上的金屬或復(fù)合材料。脈沖能量產(chǎn)生的帶電粒子云也能損壞導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)中的傳感器。且與必須長時間照射目標(biāo)才能摧毀目標(biāo)的連續(xù)波激光武器不同,脈沖激光武器幾乎可以立即摧毀目標(biāo)。連續(xù)波激光在大氣中會迅速衰減,尤其是多云或霧天,而脈沖激光束可以更有效地穿透空氣,在照射較低高度目標(biāo)方面比連續(xù)波激光更有效。
美國在激光技術(shù)領(lǐng)域?qū)χ袊鴮嵤﹪?yán)厲封鎖,但近年來中國在包括脈沖激光在內(nèi)一些重要技術(shù)領(lǐng)域已趕上或超越美國。2016年,中國發(fā)射了世界上第一顆采用先進激光技術(shù)的量子衛(wèi)星。一些北斗導(dǎo)航衛(wèi)星配備了激光通信系統(tǒng),可以每秒幾千兆字節(jié)的速度向地面?zhèn)鬏敂?shù)據(jù),而 GPS 不具備這種能力。明年上海將誕生世界最強大脈沖激光器,其發(fā)射功率為 100 霹瓦,其能量約為世界電網(wǎng)總電量的 10,000 倍。
在不久前在西安進行的實驗中中國科學(xué)家展示了一種全新的激光監(jiān)視技術(shù),采用這種技術(shù)通過地面小型望遠(yuǎn)鏡拍攝的飛經(jīng)中國上空的中國衛(wèi)星圖像的分辨率達到了毫米級。據(jù)參加此項實驗的中國科學(xué)家介紹,這項技術(shù)突破讓中國有能力研究任何飛經(jīng)中國上空的別國衛(wèi)星的敏感技術(shù)信息,還能獲得與這顆衛(wèi)星正在觀察的區(qū)域的相關(guān)情報。
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