无人机反击激光武器

它们或许正在获胜
Detail of the Laser Weapon System (LaWS) on the USS Ponce. The laser gun is a white cylinder on top of a gray ship.
Daniel M. Young, 美国海军照片

早在2014年,激光武器系统(Laser Weapon System,简称LaWS)就已在军舰“庞塞”号上投入使用。作为一种用于防御无人机的系统,更多的激光武器正走向战场。但有一个问题:它们飞行的目标已经开始进行自我防御。

早在1973年,美国空军的一架实验性激光器就首次击落了一架无人机。此后,无人机目标一直被用来证明激光武器能够有效地摧毁空中目标。激光器仍然太弱,无法有效对抗舰船、坦克或飞机——但无人机体积小、重量轻,更容易成为攻击目标。

如今,微型神风无人机(如美国的“袖珍炸弹”)正被世界各地的战争中所使用,它们可以将炸药投送到目标。包括中国和俄罗斯在内的许多国家都在制造或出口它们,而像ISIS这样的组织则开发了自制版本

随着这些飞行武器的普及,工程师们正在开发针对它们的防御措施。激光器以其精确的瞄准和较低的单发成本,似乎是抵御蜂拥而来的无人机的理想方式。这就是为什么DARPA以色列国防制造商Rafael波音公司以及其他公司都在投资反无人机激光技术。

Dielectric Mirror
维基共享资源

但开发这些激光器需要时间——这就给了研究人员新的方法来保护无人机。海军研究办公室(ONR)在该领域处于领先地位:其反定向能武器项目专注于对抗高能激光、微波和射频武器。他们最简单的解决方案是什么?给无人机披上镜子。

反定向能项目经理Ryan Hoffman表示,镜子能很好地防御低功率激光。“然而,反射表面并非100%反射,”他说。“吸收的少量激光能量会加热镜子并造成损坏。”

为了避免这种情况,无人机将需要一种更优越的镜子。介电镜或布拉格镜由多层介电材料(一种绝缘体)组成,层与层之间具有精确的间距。通过调整这些层,工程师可以制造出反射率高达99.99%的镜子。然而,这种反射率只适用于特定的、窄的波长范围。

“理想情况是能够防御所有波长,但这很难做到,”Hoffman说。

幸运的是,大多数激光器都工作在单一波长,所以只要无人机操作员知道他们将面对哪种类型的激光,介电镜就能起作用。与其作为内置层,不如将介电镜作为喷涂涂层,可以在短时间内应用,以防御特定的武器。海军的工作属于保密范畴,但空军已经资助了研究,旨在利用工程纳米粒子制造此类涂层。

镜子并非ONR考虑的唯一一种无人机保护方法。烧蚀材料(能够吸收激光能量并将其转化为气体)可以为无人机提供保护涂层。激光照射会击中烧蚀材料并将其汽化,而不会对下面的目标造成严重损坏。

另一种选择是确保热量非常缓慢地通过无人机的机身,这种方法称为热量输送延迟。就像咖啡杯周围的纸板套可以保护您的手免受热液体烫伤一样,无人机周围的绝缘材料层和空气间隙可以阻止激光能量到达无人机的关键部件并造成实际损坏。

反射涂层、烧蚀材料和热量输送延迟都能减缓激光的有害作用。激光本身已经工作得相当慢——波音公司最新反无人机激光器的测试耗时十五秒才将一架无人机击落——而防护措施将增加这种“停留时间”。如果一个以120英里/小时接近的无人机群在两英里外被攻击,防御者只有一分钟时间将其摧毁。海军新推出的“蝗虫”(LOCUST)攻击无人机成群结队,一次出动三十架,因此激光必须更快地对其进行打击,否则将不堪重负。即使是更强大的激光器也可能无法足够快地跟踪、锁定并摧毁蜂拥而来的无人机。

ONR的一种更低技术的方法涉及“烟幕和大气衰减”。许多激光器受到烟雾和灰尘的严重影响,就像雾气使车头灯失效一样。通过在上风口投掷烟雾弹,就有可能使激光武器失效。中国军方可能也在研究这种方法

在更远的未来,超材料等奇异物质可能使军用无人机完全免受激光的侵害。超材料能够弯曲光线以绕过物体,这是ONR的产品组合的一部分,但仍处于开发早期阶段。目前的超材料只能对低功率激光器起作用——它们还需要多年的学术研究才能准备好在战场上对抗当前的高能激光武器。

Helios Laser Sensor
由Adsys提供

也许最具雄心的反激光项目是Helios,这是Adsys Controls公司根据海军合同最初开发的一套用于小型无人机的防御系统。Helios包括两个传感器和一个对抗包。加固的传感器可以探测来袭激光并追踪其源头。然后,对抗元素利用另一束激光瞄准激光源,不是为了摧毁它,而是为了迷惑它。

激光器依赖于反射光来判断是否已聚焦于目标。Helios对抗系统的光线会干扰并破坏激光的束控,阻止其将足够的能量聚焦在目标上造成损害。Adsys首席执行官Brian Goldberg表示,Helios不仅能争取时间,还能提供对高功率激光的全面保护。该系统拥有一个不断更新的反无人机激光威胁数据库,并能对抗所有这些威胁。

Goldberg说:“我预计在短期内不会超出我们的能力范围。”军方或许也同意:Adsys正在与一个未透露身份的美国军方客户讨论,将原型开发成生产型产品。

如果激光武器是我们对抗无人机的唯一手段,我们可能会陷入困境。新型激光武器需要数百万美元和多年时间才能投入使用,而小型无人机价格低廉且发展迅速。无人机与激光之间的真正较量甚至还没有开始,但似乎优势已经开始倾向于无人机。幸运的是,我们仍然有一些其他的防御手段。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .