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世界科技全景百卷书: 未来的动能武器
动能武器是指利用发射高超速弹头的动能直接撞毁目标的武器。所谓高超速，通常指具备5倍以上的音速（331.36米／秒）的速度。这个速度，远非张清的“石子”所能比拟。由于弹头的速度极快，人们把它形象地称为“太空神箭”。 1．电磁炮 电磁炮，是一种利用电磁力沿导轨发射炮弹的武器。 早在 19世纪，科学家们就发现，在磁场中的电荷和电流会受到力的作用，他们把这种力叫“洛仑磁力”即电磁力。当第一次世界大战正席卷欧洲的时候，法国的科学家们提出了利用洛仑磁力发射炮弹的设想，并进行了开创性研究，但没能成功。到第二次世界大战时，德、日等国的科学家又进行了大量秘密的研究，企求利用新式武器取得战场上的胜利，但也以失败告终。战后，其他国家的科学家们，虽都对电磁发射技术表示了极大的兴趣，进行了一些研究，一直未能取得理想进展。直到70年代，澳大利亚国立大学的研究人员，终于利用建造的第一台电磁发射装置，将3克重的塑料块（炮弹）加速到6000米／秒的速度，成功地打出了世界上第一颗电磁炮弹，这才引起了世界科学界尤其是各国军界的关注。 电磁炮通常由电源、加速器、开关及能量调节器等组成。 电源：发射电磁炮弹所需要的大量能源，来源于燃料驱动发电机和储能器。先由储能器从发电机获取能量，并把它储存起来，一旦需要发射，能在瞬间向加速器提供巨大的电流脉冲能量。因此，储能器是电磁炮的动力源泉。目前所采用的储能器有蓄电池组、磁通压缩装置、单极发电极和补偿型脉冲交流发电机等。其中单极发电机可能是短期内最有发展前途的能源。 加速器：即轨道炮，是把电磁能量转换成炮弹动能，使炮弹达到高速的装置。它有多种结构类型。其中主要的有两种，一种是使用低压直流单极发电机供电的轨道炮加速器，另一种叫同轴同步线圈加速器，亦称“大型驱动机”。 开关：犹如火炮的炮闩，是接通电源和加速器的装置，能在几毫秒之内把兆安级电流引进加速器中。常用的一种由两根铜轨和一个可在其中滑动的滑块组合而成。 能量调节器：调节输入加速器的脉冲电流的装置。又称中间级储能感应线圈。作用是对输入加速器的电流整流，使之适合发射要求的电感量。 此外，电磁炮还包括瞄准装置，目标探测，跟踪、识别系统等等。 电磁炮与普通火炮或其他常规动能武器相比，具有很多独特的优势。 一是射速快，动能大，射击精度高，射程远。电磁炮的发射速度突破了常规火炮发射速度的极限。弹头具有的动能可达同质量炮弹的几十倍甚至上百倍，一旦瞄准目标，命中概率大，摧毁的可能性高。由于电磁炮是靠其动能毁伤目标的，一些采用抗激光、粒子束防护的“装甲”和一般加固措施的导弹，虽能突破定向能武器的防御，但也难逃脱电磁炮的摧毁。二是射击隐蔽性好。电磁炮射击时，既无炮口焰、雾，也无震耳欲聋的炮声，不产生有害气体。无论白天还是夜晚射击都很隐蔽，对方难以发现。三是射程可调。我们知道，常规火炮的射程及射击范围是通过改变发射角和发射不同弹药来调整的，操纵复杂，变化范围有限。而电磁炮只需调节控制输入加速器的能量即可达到调整目的，简便易行，精确度高。但尺有所短、寸有所长，电磁炮也存在着炮管使用寿命短、轨道部件易遭损坏、体积庞大等不足。 电磁炮以其独特的优势在军事上具有十分广泛的应用及不可估量的发展前景，主要表现在： 用于反卫星和反导弹。目前，美国国防部和美国空军正在联合主持一项天基动能武器研究计划，名曰“电磁轨道系统”。由安装在模拟空间环境的真空室里的电磁炮发射的小型弹头的速度已达每秒8.6公里。实验中的第一代电磁炮，能将1000～2000克重的炮弹，以每秒5～25公里的速度射向2000公里外的目标，可用于拦截洲际弹道导弹和中低轨道卫星。 用于战术防空。用电磁炮代替高射炮和防空导弹执行防空任务。美国研制中的战术用电磁炮，其发射速度可达每分钟500发，射程几十公里。美国海军也考虑利用轨道电磁炮代替舰上的“火神／方阵防空系统”。它与舰上防空、反导探测系统相配合，不仅能打击各种飞机，还能远距离拦截类似法国“飞鱼”式的导弹。 用于反装甲。电磁炮的巨大动能，可穿透现有坦克的各种装甲。 用于增大常规火炮射程。如在普通火炮炮管口部加装电磁加速器，可大大提高火炮的射程。 此外，随着电磁发射技术的发展，今后的电磁炮不仅能用来发射炮弹，还可用来发射无人飞机、载人飞机，发射导弹、卫星，甚至航天器等。 2．反卫星、反导弹动能拦截弹 反卫星动能拦截弹，是一种靠弹头的动能，击毁敌方卫星的机载空对天导弹。 反卫星动能拦截弹，基本上利用的是现成导弹技术。比如，前苏联从1963年开始研制的这种武器，导弹长为4.2米，直径1.8米，用SS-9洲际导弹或其改进型运送入轨。它由推进系统、侦察瞄准制导系统和战斗部等组成。推进系统包括主发动机（推力5780牛顿、工作时间400秒），轨道发动机和姿控发动机。侦察瞄准制导系统能在111～185公里范围内捕获目标，并在9.3～55.6公里的范围内锁定目标，最后在雷达引导下逼进目标。战斗部，是用于摧毁目标的装置，通常使用常规炸药，也有使用核装料的。前苏联的这种反卫星拦截弹虽然比较笨重，只能拦截低轨道卫星，且反应时间长，生存能力与抗于扰能力较差，但它将成为未来世界上第一代具有实战能力的反卫星系统。 美国从60年代开始研究核能反卫星动能拦截弹。70年代转向发展非核杀伤的战斗部，1977年开始研制非核杀伤的反卫星拦截导弹。该导弹全长5428毫米，直径501.9毫米，重1220千克，有效拦截高度500公里。该导弹由三级组成一、二级为火箭发动机，采用近程攻击导弹火箭和“牵牛星Ⅲ”固体火箭。第三级为战斗部，即弹头。上面装有动能撞击杀伤器、8个红外望远镜、数据处理机、激光陀螺和56个操纵火箭，采用惯性加红外制导方式。反卫星动能拦截弹由F-15战斗机运载。其拦截卫星的过程是：根据地面指挥中心指令，F-15战斗机从10.7～15.24公里的高度上发射；导弹脱离飞机后，靠弹上惯性制导，飞抵预定空间点；弹上红外传感器开始搜索目标，一旦捕捉到目标，即自动跟踪；当拦截弹达到最大速度时，战斗部与第二级火箭脱离；弹头依靠小型计算机控制，通过点火与熄灭自身火箭，进行弹道修正，直至战斗部以每秒13.7公里的高速度与目标相撞，将其摧毁。该拦截弹虽具有成本低、机动灵活，命中精度高等优点，但也只能攻击500公里以下的低轨道卫星。它有可能成为美国最先投入实战部署的星战武器。 反导弹动能拦截弹，是一种利用弹头动能，摧毁来袭导弹弹头的导弹。它是未来星战武器中的重要成员。与反卫星动能拦截弹一样，反导弹动能拦截弹大部分也是采用现成的导弹技术。例如，海湾战争中，美国使用的“爱国者”地空导弹就属于此类。 “爱国者”是美国陆军研制的第三代全天候、全空域武器系统，能在电子干扰条件下以强大的火力快速投入战斗，用以拦截低、中、高空进攻的多个地空导弹、巡航导弹和近程弹道导弹等。该导弹系统于1965年开始研制，1985年开始装备部队。据称，每枚导弹的造价约80万美元。 “爱国者”武器系统由以下五部分组成：发射架／导弹发射厢、指挥控制车、雷达装置、天线／天线杆组合、电源车。每个“发射单位”由8～16辆发射车组成，每个发射厢有4枚导弹。“爱国者”导弹弹长5.3米，弹径0.41米，翼展0.87米，弹重约1000千克。最大速度是音速的三倍，战斗部重68千克。采用破片效应摧毁目标，杀伤半径为20米。战斗部装有高能装药或核装药，杀伤概率为90％，采用无线电近炸引信，具有良好的抗干扰能力，并装有反雷达导弹诱饵系统。它的作战半径为3里至100公里；作战高度300米至24公里。由于采用能对相当大空域内分布的100个目标实施搜索、监视的相控阵雷达TVM末段制导，大大提高了系统的制导精度和抗干扰能力，该雷达可同时以9枚导弹拦截不同方向、不同高度的目标。此外，该系统还可安装于舰船上，并能用大型运输机或直升机空运，具有很好的机动能力。 3．群射火箭与反卫星卫星 所谓群射火箭，就是一种子弹式旋转稳定的无控火箭。主要用于摧毁再入段洲际弹道导弹弹头。设计中的这种火箭发射装置是一种可横向旋转360度的由几十个管集合而成的圆桶形发射器。这种火箭直径约 2.54～7.62厘米，长度为25.4～38.1厘米，大小如60毫米迫击炮炮弹。火箭使用普通钢质壳体和一种较好的高氯酸铵推进剂。飞行速度可达每秒1.5公里，拦截范围是1.2公里左右。其拦截来袭导弹的过程是：接到指令后，群射火箭发射，在来袭弹头再入大气层的临空弹道上，形成一个多层次的密集的火箭雨阵，与来袭的弹头相碰撞，将弹头摧毁。用这种火箭保护洲际导弹的地下发射井，预计每个井需配备5000～10000枚火箭，拦截成功率约为85％以上。在美国的研制计划中，它是构成星球大战计划最后一道反导屏障的武器系统。由于该武器具有重量轻、体积小，便于生产和使用，操作易于实现全自动化等优势，因而，将成为未来实战中最先投入使用的武器之一。 反卫星卫星，又称拦截卫星，是一种对敌方有威胁的卫星实施摧毁或使其失效的人造地球卫星。它是前苏联一直致力于研究、试验的反卫星系统。被认为可能成为世界上具备反卫星实战能力的第一种太空动能武器，目前仍在不断改进之中。 拦截卫星一般包含跟踪引导系统、飞行控制系统、动力系统、战斗部和星体等主要部分。 跟踪引导系统包括地面跟踪引导部分和拦截卫星的星体内的跟踪测量部分。其中星体内的跟踪测量设备用于测量目标运动参数，确定拦截卫星与目标的相对距离和速度，并将信息传给控制系统，引导卫星遵循一定路线飞行、接近目标。飞行控制系统包括制导和稳定部分。制导部分控制卫星的飞行路线，保证它按选定的攻击路线飞行。稳定部分是一组设置在拦截卫星上的装置，用于保证卫星在空间飞行时，不随便转动，保持方向和稳定星体。动力系统是拦截卫星作轨道机动和稳定等提供动力的。目前，常采用推力大小和方向可调的发动机或小喷嘴。战斗部是杀伤目标的具体执行者，它的任务是摧毁或破坏目标使之失效。它的形式有多种，可以是普通战斗部 （装弹丸或弹片）或是核战斗部，以自身爆炸与目标同归于尽；也可以是激光或粒子束武器，及其他能使目标失效的武器。但目前一般是采用常规战斗部 （装弹丸或弹片）。 反卫星的攻击手段有如下几种：一是椭圆轨道法——将拦截卫星发射到一条椭圆轨道上，远地点接近目标的轨道高度，多用于拦截高轨道的卫星；二是圆轨道法——将拦截卫星的圆轨道与目标卫星的轨道共面，这样便于进行机动变轨去接近攻击目标，也可节省推进剂；三是急升轨道法——将拦截卫星发射到一条低轨道上，并在一圈内进行变轨机动，快速拦截目标卫星，使其来不及采取防御措施，但需要消耗较多的推进剂。 |
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