高功率微波武器—新概念武器

在未來的高技術戰爭中,人們很可能看到:太空中的偵察衛星和預警衛星等空間飛行器瞬間喪失功能成為「太空垃圾」;來襲飛彈變成了無頭蒼蠅;對方的通信指揮控制情報系統突然癱瘓;飛機突然墜地或是因為胡亂飛行而墜毁;正在有序行進的坦克車隊忽然像中了魔一樣,或突然停駛,或橫衝直撞。這一切的形成都將歸功於一種新概念武器—高功率微波武器。這是一種目前正在研究發展的高技術武器,試驗性高功率微波彈頭已被美軍在海灣戰爭中使用,數枚高功率微波炸彈配合其他武器曾使巴格達指揮系統一度中斷。微波武器揚威21世紀,不僅會給武器系統帶來質的變化,還將對作戰方式帶來革命性的影響,成為核威懾條件下資訊戰爭的殺手鐧。

簡單實用的殺傷機理

當電子束以光速或接近光速通過等離子體時,產生定向微波能量,將這種波束能量高度集中,就會成為殺傷力很強的武器。基於這種原理,微波武器利用高增益定向天線,將強微波髮生器輸出的微波能量會聚在窄波束內,從而輻射出強大的微波射束(頻率為1~300吉赫的電磁波),直接毁傷目標或殺傷人員。由於微波武器是靠射頻電磁波能量打擊目標,所以又稱「射頻武器」。

高功率微波武器的關鍵設備有兩個,即高功率微波髮生器和高增益天線。高功率微波髮生器的作用是將初級能源(電能或化學能)經能量轉換裝置(強流加速器等)轉變成高功率強脈衝電子束,再使電子束與電磁場相互作用而產生高功率電磁波。這種強微波將經離增益天線發射,其能量匯聚在窄波束內,以極高的強微波波束(其能量要比雷達波的能量大幾個數量級)輻射和轟擊目標、殺傷人員和破壞武器系統。

微波武器的穿透力極強,能像中子彈那樣殺傷目標(如裝甲車輛)內部的戰鬥人員,如指揮人員、飛行員、武器裝備操縱人員等,從而癱瘓目標。不過微波武器對人體組織的殺傷,既非衝擊傷,也非撞擊傷,而是「軟殺傷」,其殺傷作用是通過對人體產生熱效應和非熱效應而形成的。

熱效應是強微波能量對人體照射引起的(如微波爐的效應)。微波照射人體時,一部分被吸收,一部分被反射。被人體吸收的強微波在人體內的細胞分子之間以驚人的速度碰撞、運動,產生強熱效應。由於微波有很強的穿透力,所以不僅人體皮膚表面被加熱,更重要的是人體內部器官組織也被加熱。由於人體內深層軟組織散熱難,升溫比表層更快,導致皮膚尚未感灼痛,深部組織已受損傷。當微波能量密度達20瓦/平方厘米時,照射1秒鐘,就可能致人死亡。據美國研究表明,一次射頻的直接閃擊,大腦就可死亡,整個神經系統會造成混亂,心跳和呼吸功能停止。

非熱效應則可使人員神經混亂,頭痛煩躁,造成作戰人員的心理損傷等功能變異。據認為,僅3~13毫瓦/平方厘米的微波能量,就可造成神經混亂。據報道,美國曾設想用微波的軟殺傷效應去損傷飛機駕駛員、飛彈操作手。

與常規武器、雷射武器等相比,微波武器並不直接破壞和摧毁武器裝備,而是通過強大的微波束,破壞牠們內部的電子設備。實現這種目的的

途徑有兩條。其一是通過強微波輻射形成瞬變電磁場,從而使各種金屬目標產生感應電流和電荷,感應電流可以通過各種入口(如天線、導線、電纜和密封性差的部位)進入飛彈、衛星、飛機、坦克等武器系統內部電路。當感應電流較低時,會使電路功能混亂,如出現誤碼、抹掉記憶或邏輯等;當感應電流較高時,則會造成電子系統內的一些敏感部件如芯片等被燒毁,從而使整個武器系統失效。這種效應與核爆炸產生的電磁脈衝效應相似,所以又稱「非核爆炸電磁脈衝效應」。其二是強微波束直接使工作于微波波段的雷達、通信、導航、偵察等電子設備因過載而失效或燒毁。因此,微波武器也被認為是現代武器電子設備的剋星。

倍受關注的五大特點

由於微波束是以光速傳播,反應快,可在遠距離打擊目標,且不需要計算提前量,又可重複發射,因此微波武器可攻擊的目標也十分廣泛。從太空中邀游的衛星到跨洲越洋的洲際飛彈,從巡航飛彈、飛機到雷達,從指揮機構到通信設施,從武器裝備到戰鬥人員以及城市電力設施、工業設備等。當其功率為0.01~1微瓦時,它能干擾一定頻率的通信設備及雷達的正常工作。當功率達到0.01~1瓦時,強微波輻射在金屬表面產生感應電流,輕者會干擾、重者可燒毁電子設備。當功率增至4萬瓦時,其熱效應可熔化金屬而毁壞大型武器裝備。其主要特點可歸納為五條。

一是能有效殺傷高速目標。微波射束以光速傳輸,躲避其攻擊非常困難,高速飛行的目標(如飛彈)也不例外。

二是具有全天候作戰能力。高功率微波武器靠發射到空中的強電磁波殺傷和破壞目標。在大氣中,這種電磁波不存在嚴重的傳輸衰減問題,全天候運用能力較強。

三是具有「致命」和「非致命」雙重性。對殺傷人員而言,高功率微波武器的「非熱效應」能使戰鬥人員喪失作戰能力或神經錯亂,屬「非致命」性,而「熱效應」則能致人死亡。

四是能殺傷多個目標和隱身武器。高功率微波武器發出的強電磁波波束較寬,可淹沒一定範圍的目標區,也就是說能打擊的是一個「面」,因而可同時殺傷多個目標。值得一提的是,微波武器的射束較寬,且能量衰減慢,作用距離比雷射武器和粒子束武器更遠,可打擊範圍較大的目標區。同時,由於吸收電磁波是當前各類飛機、飛彈等為提高隱身效果而廣泛採用的「招數」,微波的熱效應還可能成為隱身武器的「殺手」。

五是對瞄準精度要求不高。微波由定向天線發射,形成具有方向性的波束,其波束又較寬,可彌補跟蹤與瞄準精度不高的缺陷。

熱熱鬧鬧的研究場景

正是由於高功率微波武器具有如此突出而誘人的優點,它受到了各國軍方的普遍青睞,許多國家都將發展高功率微波武器作為武器的發展重點,尤其是美國、俄羅斯,早已先聲奪人。20世紀70年代以來,美、蘇就開始研製高功能微波髮射管以及研究微波武器的殺傷機理。

美國研製成功的試驗性高功率微波彈頭已應用到海軍「戰斧」巡航飛彈上,並在海灣戰爭中亮相。它以普通炸藥為能源,將爆炸能量轉換成微波能量,毁壞伊方防空和指揮中心的電子系統。實戰中為保險起見,它是與其他電子干擾設備和飛彈一起使用,數量也少,因此很難有一個實際量化的實戰應用效果。美國海軍艦載高功率微波武器系統已制出樣機裝備海軍,主要用於艦載防空,對付反艦飛彈。美國正在研製能在大範圍內產生高功率微波束、可摧毁洲際彈道飛彈電子設備的高功率微波武器系統,並希望能研製出在未來戰場上能摧毁或破壞敵方電力供應系統、C3I系統、電子裝備等的微波武器。

蘇聯研製微波武器起步很早,不僅早已製造出用於防空的高功率微波武器樣機,還進行了外場試驗。能殺傷10千米以外的空中目標。早在20世紀70年代,美國就曾多次抗議蘇聯用微波束照射美國駐莫斯科大使館,使其工作人員受到傷害。

從美蘇研製微波武器蛛絲馬跡表明,美蘇研製的高功率微波武器發出的高功率微波束有可能引爆炸藥或核武器、破壞整個武器系統。顯然,這是人們必須嚴重關注的。

除了美、俄外,英、法、德、日等國也在加緊研製自己的高功率微波武器。例英國早已研製微波炸彈,日本已進行了用電波「擊毁」飛機的試驗,法國「用微波武器毁傷電子設備」作為研製重點並進行了樣機試驗,法國還和德國聯合研製一種採用驅動線性加速器的新型高功率微波源。

就整體水準而言,美俄處在第一層次,兩家水準相當,而俄羅斯在微波源方面的有些技術水準還高於美國。

研製高功率微波武器正在攻克的主要方向有三:一是探索應用更為廣泛、研製裝備經費更省的中等功率的微波武器,以便用中等功率而不是高功率微波獲得殺傷效應;二是小型化,減輕重量,縮小體積,以適應現代戰爭機動化需求;三是由外場試驗更多向實戰使用過渡,並儘快裝備部隊,從而真正在實戰中經受戰場檢驗。

已非空談的未來攻防

未來高功率微波武器的作戰運用主要有兩種形式,一是地基固定式,即在固定地域配置高功率微波武器,以保護首腦機關的指揮中心、飛彈發射陣地、重要城市、工廠、倉庫、基地,配置若干個高功率微波武器系統,攻擊來襲飛機、飛彈,擾亂或摧毁這些來襲目標所使用的指揮、搜索、控制系統,使其喪失戰鬥力;另外一種是機動式,可分為機載、艦載、車載和彈載等幾種形式,前三種分別以飛機、艦艇、車輛為平台,攻擊空中、

陸地、海上的各種目標,彈載則以各種飛彈、炸彈為載體,利用爆炸能量產生微波能量攻擊各類目標。

隨著航天技術的快速發展,微波武器的第三種作戰形式已走進人們的視線,即將微波武器裝備在航天器上,攻擊衛星等太空目標或地面、海上乃至空中目標。顯然這第三種作戰方式將隨著太空戰場越來越被重視而「行情看好」。

當然,微波武器和其他武器一樣,也不是萬能的。微波武器本身就需要一套情報、偵察、定位、發射、跟蹤等相應系統的支持,干擾、破壞、摧毁這個系統中的任何一個環節也就是攻擊了微波武器,此其一;微波武器最大弱點是易被反輻射飛彈跟蹤、攻擊,此其二;被攻擊的飛機、飛彈、衛星等本身採取反微波措施,也能防微波武器的攻擊。有矛就有盾,隨著微波武器的研製發展和逐漸亮相,預防和對付的辦法也會「與時俱進」。