香港警隊曾經指某大學生持有的雷射筆為「雷射槍」,讓人以為該名學生擁有不知名的大殺傷力武器,引人訕笑。然而,雷射(激光)武器卻是真有其事,美軍近年就在此方面獲得重大進展。據「經濟學人」引述在美國空軍研究實驗室工作了 27 年的 Kelly Hammett 指,雷射武器終於到了可用於實戰的階段。
雷射武器首要降低戰爭的成本。譬如要擊落目標時,通常代表要投射昂貴的東西,例如導彈。若目標為敵機或複雜的彈道導彈,那可能還算值得;但若敵方為以色列,那往往就是花上約 50,000 美元的攔截武器,將其只值約 1,000 美元的土製火箭擊落。在「敵國出豉油你出雞」的成本差異下,對方可以通過導彈齊射或無人機空群出動,以壓倒一國的防禦措施。相比之下,雷射武器成本相宜,亦不會耗盡彈藥。
雷射主要通過兩種模式以「武器化」,分別為固態激光武器(solid-state lasers)和化學激光武器(chemical lasers)。固態激光武器通過將能量注入晶體或玻璃(首個雷射發射器就是以紅寶石作為晶體),以激發雷射光束,其雷射能量來自電流;至於化學激光武器,則是從兩種或多種物質之間的反應中產生能量,然後將能量注入另一種物質以發射光束。
在本世紀初,美國便著力開發化學雷射武器。軍方期望能夠製作出強大的激光設備,旨在於洲際彈道導彈(intercontinental ballistic missile)起飛後便將之擊落。雖然 2009 年的測試成功,但該系統重達 17 噸,體積大得需要一架波音 747 來裝載。當中注入能量的化學反應還涉及具腐蝕性的氯、過氧化氫和氫氧化鉀,還有用來激發光束的碘物質,均不適宜航運。該計劃在 16 年間耗掉 50 億美元,最終在 2011 年告吹。
現時的激光武器則向固態路線探索。美國國防部負責定向能量研究的 Thomas Karr 解釋,他們利用雷射能量以進一步激發雷射光。主激光器的核心(就如最初的紅寶石)摻雜了鈮等元素,以賦予其適當的性能。最終的雷射光是由發射雷射光的二極管激發。
主激光器成分組合選擇得宜的話,可以將其輸出調整到最佳波長(約 1 微米),從而產生窄而射程遠的光束,可抵抗大氣中水蒸氣的吸收作用。如今的固態激光器也比以前更加高效,驅動的電能,有 3 分 1 能轉換為雷射光,而前幾代轉換效率只有百分之幾。此外,省去使用氣體,意味著管道更少,整體設計更扎實緊湊。
固態激光武器在 2014 年取得突破性進展。美國海軍測試了一種功率為 30 千瓦的設計,即普通家用鍋爐的輸出功率。該武器安裝在名為 USS Ponce 的小型艦艇上,以射擊附近的無人機、船隻的組件和電機,艦長也可以在有需要時用於實戰。
美國海軍今年將在驅逐艦 USS Preble 上安裝類似的系統,但功率達 60 千瓦,更強大的 150 千瓦武器亦正在大型戰艦上進行測試。這樣的設備也不僅限於海軍,美軍在 2 月表示,他們計劃在 2022 年之前部署首個「與戰鬥有關的」的雷射武器,功率為 50 千瓦,可裝置在史崔克(Stryker)裝甲車車頂,同時防禦空中威脅。
物料科學的進步亦有利研發軍事激光。雷射炮利用鏡將武器內的光反射和合併,由於雷射將巨大的能量集中到非常小的地方,因此這些反射鏡必須鍍有反射塗層,以盡量吸收最少的能量。同樣,發射的「窗口」需要高透射率的塗層材料,以盡可能讓最多的能量通過。由於光纖陀螺儀(在飛機和船廣泛應用)亦需用上這兩種塗層,它們在過去的 20 年間有很大的進步。
另外是「調適光學」(adaptive optics)有所改良。它利用特殊的感應器和可變形鏡,來應對大氣造成的「光線失真」(distortions),令射擊更精準。該技術於 1980 年代在秘密實驗室首創,並於 1990 年代解密,天文學家以之調整望遠鏡。去年,美國空軍在新墨西哥州的「星火光學靶場」(Starfire Optical Range)與工業界接洽,研發了一種強大的新型鈉雷射器(能激發大氣層中鈉原子的能量,以創造人工「引導星」),在天文和軍事應用上,調適光學器件均大有作為。
雷射武器接下來需要進一步提高光束的強度,以便瞄準大型導彈,同時包括 Preble 驅逐艦和史崔克裝甲車所要打擊的小型導彈。據 Karr 透露,美方希望在 2022 年提升到 300 千瓦,並於 2024 年達到 500 千瓦,雖然僅為演示設備,而非戰場所用,但雷射武器的應用階段指日可待。