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《开讲啦》暗示:我激光研究瞄准美军阿喀琉斯之踵 取得战略性突破

戍天九思原创第547期

9月10日,央视一台《开讲啦》节目,邀请中国工程院院士杜祥琬、国家航天局对地观测与数据中心研究员廖楚江演讲,讲传承“两弹一星”精神。内容含金量很高,值得仔细品味。

这说明什么?说明俩人研究的激光和高分卫星领域代表的是新时代的“两弹一星”领域,而且中国在这两大领域(空天防御和预警监测)已经取得世界领先的突破和成果!

为什么?因为当前和今后一个时期我国的国家安全威胁主要来自空天,这就要求我们,一方面要“看得清”:对天有小行星监测预警系统,对地有高分卫星和北斗系统;另一方面要“防得住”:在“863计划”中激光技术也叫先进防御技术,属于定向能武器,激光武器是防空反导反卫的终极战略武器。现在,中国在 “看”和“防”这两大空天领域都取得了战略性突破,就是拥有了新时代“两弹一星”技术,让这两大领域的代表人物讲一讲传承“两弹一星”精神,不能不说这是央视的深意和导向,也是中国人的底气和自豪!

激光被誉为世界上“最准的尺,最快的刀”。本文想重点介绍一下我国先进防御技术——激光技术的发展。

“863计划”激光研究瞄准美军“阿喀琉斯之踵”

杜祥琬院士是我国应用核物理、强激光技术和能源战略专家,曾任“863计划”激光专家组首席科学家。

杜院士在《开讲啦》节目中讲,他刚当上“863计划”激光专家组首席科学家时,虽然国家要求搞激光,但对激光研制到底要干什么并不明确。于是,只好邀请老领导朱光亚主任来讲一讲,朱光亚就给大家讲了“阿喀琉斯之踵”的故事。

这是一个充满哲理、让眼前一亮的神话故事!说明任何强敌也有死穴,我们战略上藐视敌人是有依据的!那么,中国的强敌是谁?它的死穴在哪里?中国搞激光要瞄准强敌什么死穴?

原来上个世纪八十年代,苏联日渐衰落,美国如日中天,特别是美国科技发展迅猛,美国航空航天科技更是遥遥领先,美国甚至还提出“星球大战计划”,并率先研制出了GPS导航系统。可见,信息化代表美军的发展方向和未来优势,高度依赖卫星和GPS将是未来美军的“阿喀琉斯之踵”。

毫无疑问,中国的激光研制就是要着眼应对美军“星球大战计划”,瞄准未来美军高度依赖卫星和GPS系统的“阿喀琉斯之踵”。这就是中国激光研制的高起点、长远目标和长期战略,必须积小胜为大胜,久久为功。

那么,36年之后的今天,中国的激光武器研制水平到底怎么样?

目前,业内有个流行说法:俄罗斯的理论研究全球领先,美国与以色列在激光武器应用中全球领先,中国的激光武器专家全球领先。具体有四大标志性成果:

★2013年,我国化学激光和分子反应动力学奠基人张存浩院士荣获国家最高科学技术奖。说明中国强激光研发取得重大战略性突破,达到战略级水准。

★2016年,美国才打突破中国十五年前由陈创天院士研发并垄断的KBBF激光晶体技术。说明我国激光材料技术全球领先。

★2021年12月10日,由南华大学与锐科激光等单位联合研制的功率全球第二、中国第一的100千瓦工业光纤激光器,在湖南衡阳启动满功率出光检验。这与美国海军在“波特兰”号两栖舰上装备的最先进的150千瓦高能激光系统功率比较接近。说明中国激光产业正在取得长足发展,而比民用领先的中国激光武器技术应该与美军实力相当。

★中国已掌握五大核心激光技术:激光材料技术,激光辐射材料物理机理及成像图谱技术,一次性快速跟踪定位控制技术,激光成像技术和高密度能量可逆转换载体材料技术。

“863计划”与三位激光院士

中国激光武器研制最早始于1964年3月,但取得长足发展还是在改革开放以后。

1979年3月,邓小平同志在中央专委会上的讲话中指出,“激光我们要加点力,花多点力量。防御,打飞机、打坦克,将来主要靠它,肯定用得上。有一个华裔科学家告诉我,现在美国已经成功试验用激光打卫星,已打下一个来。将来打坦克用激光,将来空中战争是激光时代,空间激光时代。据说成本比其他武器都低。

1986年3月,面对世界高技术蓬勃发展、国际竞争日趋激烈的严峻挑战,邓小平同志在王大珩、王淦昌、杨嘉墀和陈芳允四位科学家提出的“关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议”和朱光亚极力倡导下,做出“此事宜速作决断,不可拖延”的重要批示,在充分论证的基础上,党中央、国务院果断决策,于1986年3月启动实施了“高技术研究发展计划”,也称“863计划”。该计划涉及生物、航天、信息、先进防御(激光)、自动化、能源和新材料技术7大领域15个主题项目,旨在提高我国自主创新能力,坚持战略性、前沿性和前瞻性,以前沿技术研究发展为重点,统筹部署高技术的集成应用和产业化示范,充分发挥高技术引领未来发展的先导作用。

此后,在攻关“863计划”激光技术难题中,三位激光院士功勋卓著。

★中国强激光发展总设计师杜祥琬院士。“863计划”中的第四大领域叫先进防御技术,也叫激光技术,杜祥琬院士任“863计划”激光专家组首席科学家。他提出了综合实验研究,解决了多项单元技术衔接与总体集成的工程技术问题,主持研究和制定了符合中国国情的目标、重点与技术途径等发展战略与实施方案。他将“863”激光技术主题调整到符合国家实际需要和科技发展的轨道上来,开创了中国强激光和强微波技术的可持续发展道路。在有关物理规律和关键技术研究中获重要成果,使中国氧碘化学激光等新型强激光技术跨入世界先进行列。其科技成果曾分别荣获国家科技进步一等奖、二等奖、特等奖。

★中国高能化学激光和分子反应动力学奠基人张存浩院士。80年代以来,张存浩院士开拓和引领中国短波长化学激光的研究和探索,开创了脉冲化学激光器和连续波化学激光器两条研发道路。在国际上首创研究极短寿命分子激发态的“离子凹陷光谱”方法,并用该方法首次测定了氨分子预解离激发态的寿命为100飞秒,该成果被《科学》主编列为亚洲代表性科研成果之一。

1983年,与合作者开展脉冲氧碘化学激光器研究。

1985年,在国际上首次研制出放电引发脉冲氟碘化学激光器,效率及性能处于世界领先地位

1992年,研制出中国第一台连续波氧碘化学激光器,整体性能处于国际先进水平,为推动中国化学激光领域的快速发展发挥了至关重要作用。

2013年1月,张存浩荣获国家最高科学技术奖。

2016年1月4日,国家天文台将编号为“19282”的小行星命名为“张存浩星” 。

这两项荣誉都是中国独一无二、至高无上的荣誉,凸显了张存浩院士对激光武器研制的杰出贡献。

★“中国牌晶体之父”陈创天院士。晶体是激光器的核心部件。陈创天院士作为我国材料科学专家,1976年就在国际上开创性提出了晶体非线性光学效应的阴离子基团理论,奠定了我国激光晶体技术发展的理论基础。

1986 年,他研发的BBO 激光晶体,荣获中科院科技进步特等奖。

1990 年,他研发的LBO 激光晶体,荣获国家发明一等奖。

2001年,他研发的KBBF激光晶体,被我国禁止出口,领先美国15年。

2013 年 8 月 14 日,陈创天院士获得国际晶体生长协会最高奖之一——Laudise 奖。

由于陈创天院士研发的BBO、LBO激光晶体性能优异、应用广泛、大量出口,在国际上被誉为“中国牌晶体”,他也被誉为“中国牌晶体之父”。

中国超强超短脉冲激光技术全球领先

由于激光武器需要大量的电能,在能量储存设备难微型化(如高能电池)的问题解决前,就难以实现大规模应用。激光武器破毁有三种形式:

一是穿孔。通过激光照射,产生热破坏,目标被熔化。

二是层裂。通过激光照射,产生力学破坏,目标变形断裂。

三是失效。通过激光照射,产生辐射破坏,目标电子元器件失效。

目前,激光武器按照激光输出功率和能量的大小,可分为三类:

第一类是:致盲型激光武器。输出平均功率≤10千瓦或峰值功率达100千瓦的激光武器。其特点是频率可调谐,有简单的对抗措施。通常配备于车辆、舰船、飞机等平台或由人员携带,用于对敌方光电侦察观瞄设备、光电制导导弹、作战人员等实施干扰与致盲性软杀伤。

第二类是:近距战术型激光武器。输出平均功率≥20千瓦或脉冲能量≥30千焦的激光武器(美国国防部的标准)。要求激光束持续地聚焦在目标上,通过热作用破坏、力学破坏和辐射破坏等实现对目标的打击。作战对象是各种光电设备、飞机、导弹、舰艇等。以地面车辆或舰艇为平台,用于执行中近距离的区域防空、反导防御等作战任务。

第三类是:远距战略型激光武器。脉冲激光功率≥10拍瓦(1拍瓦为1千万亿瓦),输出平均功率为107—109瓦。研制困难最大,但一旦成功,作用也最大,可以用于防空、反卫和反导,甚至是航母大杀器,也是最先进的攻防兼备的战略武器。主要用于拦截与摧毁100公里~1000公里距离上的敌方战略弹道导弹,攻击500公里~2000公里距离上的侦察卫星、太空飞行器等目标。

目前,美国的激光武器主要强在近距战术型激光武器上,最先进的是美国海军“波特兰”号两栖舰上150千瓦的高能激光系统。中国公开的是在珠海航展中展示的30千瓦的“寂静狩猎者”(LW-30激光防御系统)。

中国最先进的还是远距战略型激光武器。这种脉冲激光武器10拍瓦只是一个实用门槛。我们可以从上海超强超短脉冲激光这一国家大科学装置领跑全球中略知一二。

目前,中国不仅一直在超强超短激光方面领跑全球,而且第一个突破10拍瓦超强超短脉冲激光技术。

★2013年,中国成功研制出2拍瓦的激光放大系统,打破了美国1999年创造并保持14年领先地位的1.5拍瓦纪录。

★2016年9月3日,中国上海“羲和”激光装置创造了5拍瓦超强超短脉冲激光的世界纪录。

★2017年10月24日,中国上海“羲和”激光装置创造了10拍瓦(21飞秒、339焦耳)的激光脉冲输出新的世界纪录。这相当于10个太阳辐射到地球的总功率汇聚到一根头发丝上,由此得名“羲和”——传说中“十个太阳的母亲”。该成果被评为中科院“十八大”以来20项标志性重大成果之一。

★2019年12月7日,中国上海“羲和”激光装置创造了12.9拍瓦(24.6飞秒、404焦耳)的激光脉冲输出新的世界纪录。

“羲和”激光装置用途十分广泛,目前已向全球开放。2016年3月,我国科学家首次利用超强超短激光产生反物质。这种大型实验装备具有罕见的超强电磁场、超高能量密度和超快时间尺度等综合性极端物理条件,这是只有在核爆中心、恒星内部、黑洞边缘才能找到的,可用于研制激光质子刀以治疗癌症;制造台式化电子加速器和产生超快X射线源对蛋白质探测成像;研究天体物理和宇宙起源,将来还可能用于真空结构和暗物质的探测,等等。

目前,欧盟、英国、法国还在研制10拍瓦激光装置。中国、美国、俄罗斯、日本已经在研制100拍瓦激光装置。

显然,中国这种全球领先的民用超强超短脉冲激光技术,是可以转化为战略激光武器的,但必须解决该激光装置体积宠大而输出激光能量较小的问题。

由于国家最高科学技术奖都是早已落地见效的重大成果,我们从2013年张存浩获国家最高科学技术奖,到当年中国打破了美国保持14年领先地位的1.5拍瓦的纪录,可以看出张存浩的激光研究成果是军民通用的,而且军用早于民用,我们从民用全球领先中完全可以推断出我军战略激光武器更是全球领先。

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