創(chuàng)世武器-視野
科幻戰(zhàn)艦、大洋殺手、隱形忍者……這些詞說的都是2023年11月交付的“朱姆沃爾特號(hào)”驅(qū)逐艦。此艦的下水之所以引起了全世界的高度關(guān)注，是因?yàn)閭髀勊鼘⑴鋫湟环N強(qiáng)大的武器——電磁炮。
電磁炮是一種強(qiáng)大的動(dòng)能武器，由于其具備一系列優(yōu)越的性能，因此，各軍事強(qiáng)國(guó)都投入了巨大的人力和物力進(jìn)行研究。為什么要發(fā)明電磁炮？它擁有哪些特殊的性能？要理解它真的需要很高深的知識(shí)嗎？
事情還得從電子戰(zhàn)說起……
電子戰(zhàn)“魔高一尺，道高一丈”，電磁炮應(yīng)運(yùn)而生
雷達(dá)是第二次世界大戰(zhàn)中出現(xiàn)的三大新式武器之一，由英國(guó)科學(xué)家首先發(fā)明，并率先在英、美兩國(guó)的軍隊(duì)中裝備。由于可以率先發(fā)現(xiàn)敵機(jī)，提前做好準(zhǔn)備，在盟軍的飛機(jī)和軍艦裝上雷達(dá)以后，“二戰(zhàn)”的勝負(fù)已無懸念。英國(guó)“不列顛空戰(zhàn)”的勝利，德國(guó)“狼群”潛艇戰(zhàn)隊(duì)的覆滅，以及日本航母在對(duì)美海戰(zhàn)中的完敗等戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)都起了舉足輕重的作用。
但有矛就必有盾，隨著雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，各種反雷達(dá)的技術(shù)也逐漸興起。雷達(dá)再也沒有“二戰(zhàn)”時(shí)的那種好日子過了。最先出現(xiàn)的反雷達(dá)技術(shù)，就暴露了雷達(dá)自身的缺陷。
雷達(dá)的工作原理是：先發(fā)射出去一束電磁波，再接收反射回來的電磁波，以此判斷目標(biāo)的距離遠(yuǎn)近、移動(dòng)方向等。由于發(fā)散現(xiàn)象的出現(xiàn)，反射回來的電磁波往往只有其發(fā)射出去的數(shù)億分之一甚至百億分之一，非常微弱。所以，雷達(dá)的接收裝置必須非常靈敏。
靈敏固然是雷達(dá)最大的優(yōu)點(diǎn)，卻也是它的致命弱點(diǎn)。我們都知道，若長(zhǎng)時(shí)間待在黑暗的環(huán)境中，眼睛對(duì)光線就會(huì)特別敏感，這時(shí)若突然暴露在陽(yáng)光下，眼睛瞬間就會(huì)被“閃瞎”。雷達(dá)也是如此，用突然出現(xiàn)的強(qiáng)電磁輻射，就可以摧毀正在工作中的雷達(dá)——這是最早出現(xiàn)的電子戰(zhàn)方法之一。
對(duì)付雷達(dá)還有一種更為直接的方法。1965年，越南的防空導(dǎo)彈開始使用雷達(dá)制導(dǎo)，擊落美國(guó)飛機(jī)的效率大為提高。很快，美軍就裝備了一種反雷達(dá)導(dǎo)彈。它能夠在接收到敵方的雷達(dá)信號(hào)后，順著雷達(dá)波發(fā)出的方向反向?qū)Ш剑輾Ю走_(dá)站——制導(dǎo)成為引導(dǎo)，令敵方很尷尬。于是，“電子靜默”的戰(zhàn)術(shù)開始出現(xiàn)：我方的雷達(dá)不常開，必要的時(shí)候再打開。為應(yīng)對(duì)這種戰(zhàn)術(shù)，雷達(dá)定位的技術(shù)也逐漸出現(xiàn)：只要你敢開，我就能測(cè)算出你的位置，再利用精確制導(dǎo)的武器將你摧毀。1999年的科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)，南聯(lián)盟的雷達(dá)只要一開機(jī)，5分鐘內(nèi)即可被摧毀。
除了這些“硬”的方式，還有一些“軟”的方法，比如“隱身”：通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和涂抹吸波材料，盡量減少雷達(dá)波的反射。目前，一些最先進(jìn)的轟炸機(jī)的雷達(dá)反射面積比一只鳥還小，被探測(cè)到的概率很低。
為了對(duì)付雷達(dá)，進(jìn)攻方可謂花樣百出，但防守方是否真的也就無計(jì)可施了呢？當(dāng)然不是，破解之道就在于進(jìn)攻的武器本身。不論是飛機(jī)還是導(dǎo)彈，都需要燃燒燃料來推動(dòng)。有燃燒就會(huì)有高溫，有高溫就會(huì)發(fā)射紅外線。飛機(jī)能偽裝得像小鳥一樣，但高強(qiáng)度的紅外線很快就暴露了它的真實(shí)面目。目前不少防空導(dǎo)彈都在利用熱紅外制導(dǎo)，不需要發(fā)射電磁波探測(cè)，一樣可以追蹤目標(biāo)。
在這種“魔高一尺，道高一丈”的較量中，一種新式武器應(yīng)運(yùn)而生。在它正式登場(chǎng)之前，我們不妨先做一道問答題放松一下。
問：“在《笑傲江湖》中，誰(shuí)的武功最高？”
答：“東方不敗。”
回答正確。
東方不敗最讓人忌憚的功夫，就是他的繡花針。繡花針小而快，還沒看見，就扎到你的身上了，防不勝防——這里最關(guān)鍵的就是“看不見”。
不論是用雷達(dá)探測(cè)，還是用紅外線制導(dǎo)，都是為了能“看見”目標(biāo)。下一代的進(jìn)攻武器就是讓對(duì)手“看不見”：既不反射電磁波，又不發(fā)射紅外線。
這樣的武器已經(jīng)出現(xiàn)，電磁炮就是其中之一。
科幻電影中的電磁炮
電影《變形金剛2：卷土重來》中就出現(xiàn)了電磁炮的身影：為制造能量源，邪惡的墮落金剛爬上金字塔的頂部，妄圖啟動(dòng)滅日機(jī)器，此時(shí)，美國(guó)的一艘驅(qū)逐艦發(fā)射秘密武器——電磁炮，將強(qiáng)大的墮落金剛打成重傷……
電磁炮的類型與原理
電磁炮可分為線圈炮、電熱炮、重接炮、軌道炮等。
線圈炮相當(dāng)于一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。在電動(dòng)機(jī)中，定子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，作用于轉(zhuǎn)子中的電流，推動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)。在線圈炮中，發(fā)射裝置相當(dāng)于“定子”，炮彈相當(dāng)于“轉(zhuǎn)子”，發(fā)射裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用在炮彈上，使其高速運(yùn)動(dòng)，發(fā)射出去。
電熱炮與傳統(tǒng)的火炮很相像，它是先用電將工質(zhì)加熱至等離子態(tài)，再讓具備了相當(dāng)熱能與動(dòng)能的工質(zhì)推動(dòng)炮彈發(fā)射。
重接炮是電磁炮的一種新形式，目前只有美國(guó)進(jìn)行了相關(guān)研究，它在大質(zhì)量炮彈與高速度之間取得了一定的平衡，被認(rèn)為是未來天基武器的一種重要形式。
軌道炮是目前各國(guó)主要研究的一種電磁炮，已經(jīng)處于裝備前的試驗(yàn)階段。它的基本原理也很簡(jiǎn)單：電流在磁場(chǎng)中受力的作用——初中入門級(jí)的物理知識(shí)。
軌道炮的工作原理：（1）在兩根導(dǎo)軌中通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)；（2）電流通過滑塊（炮彈），電流在磁場(chǎng)中受力的作用，滑塊被加速至7倍音速以上；（3）利用滑塊的巨大動(dòng)能打擊目標(biāo)。
滑塊受的電磁力越大，加速距離越長(zhǎng)，出口的速度越大，即使經(jīng)過空氣摩擦減速，在攻擊目標(biāo)時(shí)的速度仍能達(dá)到5倍音速以上。
射程堪比最先進(jìn)的防空導(dǎo)彈
傳統(tǒng)的火炮是以火藥急劇燃燒提供的膨脹力來推動(dòng)炮彈發(fā)射的，在經(jīng)過100多年的發(fā)展后，它的實(shí)戰(zhàn)性能已經(jīng)接近極限。目前，能用于裝備的最先進(jìn)的火炮炮彈的出口速度僅在1。5千米/秒左右，最遠(yuǎn)的攻擊距離不超過200千米。
而電磁炮的作用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，能提供更大的能量，炮彈的加速度可達(dá)到幾萬至幾十萬倍的重力加速度，即在短短的千分之一秒內(nèi)，能將炮彈加速到每秒數(shù)千米甚至十幾千米，打擊距離400千米以上（目前的設(shè)計(jì)水平），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)火炮，與一些先進(jìn)的防空導(dǎo)彈的攻擊距離相近。即在傳統(tǒng)戰(zhàn)場(chǎng)上，電磁炮可以實(shí)現(xiàn)超視距作戰(zhàn)，甚至發(fā)揮出一些近程導(dǎo)彈的攻擊效果。
成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)武器
有人說“架幾門大炮就能征服一個(gè)國(guó)家的歷史已經(jīng)一去不復(fù)返了”，而電磁炮可能讓歷史重演，這是為什么呢？
20世紀(jì)末和21世紀(jì)初的幾場(chǎng)大戰(zhàn)，多是由西方國(guó)家發(fā)起的，而贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的主要代價(jià)之一，就是數(shù)千億美元的花費(fèi)——別忘了，截至目前，世界上90%的國(guó)家的國(guó)民生產(chǎn)總值一年也就幾千億美元。
而電磁炮的成本則要低得多。一枚電磁炮彈的價(jià)格不過一萬多美元，一枚機(jī)載對(duì)空導(dǎo)彈的價(jià)格在十幾萬至幾十萬美元之間，一枚防空導(dǎo)彈的價(jià)格更是高達(dá)上百萬美元。電磁炮彈在體量方面的優(yōu)勢(shì)也非常明顯，一枚電磁炮彈重幾千克至十幾千克，而一枚導(dǎo)彈通常有幾百千克重、幾米長(zhǎng)的身段。
由此不難想象，待制造電磁炮的技術(shù)成熟后，會(huì)引起一個(gè)巨大的變化：?jiǎn)蝹€(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)（飛機(jī)、艦艇、坦克等）的遠(yuǎn)程打擊能力，將可能提升至原來的10倍甚至數(shù)十倍，發(fā)動(dòng)一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的動(dòng)員規(guī)模將遠(yuǎn)小于現(xiàn)在，軍隊(duì)的集結(jié)速度也將大大加快。
“大洋殺手”的隱秘裝備
已經(jīng)服役的“朱姆沃爾特號(hào)”驅(qū)逐艦的最大特點(diǎn)就是隱身，為了能盡量減少雷達(dá)反射、紅外線發(fā)射和噪聲，艦體采用了革命性的內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，新的雷達(dá)系統(tǒng)以及大量的復(fù)合材料，使此艦的造價(jià)高達(dá)約30億美元。但若不配備同樣可以隱身的武器，之前所有的努力都將白費(fèi)。
由于火藥燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生火光和煙霧，傳統(tǒng)的火炮和導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)幾乎沒有隱蔽性可言。而電磁炮則沒有這方面的顧慮，它的發(fā)射平臺(tái)具有相當(dāng)?shù)碾[蔽性，不容易暴露自己的位置。這可以大大提高武器發(fā)射平臺(tái)在戰(zhàn)場(chǎng)上的存活率，并像一個(gè)殺手一樣，悄悄地潛伏到距對(duì)方400千米的范圍內(nèi)……
創(chuàng)世武器有望成為導(dǎo)彈克星
當(dāng)今，建立在導(dǎo)彈基礎(chǔ)上的核平衡已經(jīng)持續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)。之所以能形成平衡，在于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的裝藥量很大，飛行速度太快，洲際導(dǎo)彈的末端攻擊速度可達(dá)25倍音速左右。而防空導(dǎo)彈同樣是基于化學(xué)能的推動(dòng)，體量比遠(yuǎn)程導(dǎo)彈小得多，目前最先進(jìn)的防空導(dǎo)彈的飛行速度也不過9倍音速，理論上只能攔截15倍音速以下的來襲目標(biāo)。
電磁炮能打破這種平衡嗎？畢竟戰(zhàn)爭(zhēng)中也有“快打慢”之說。目前，美國(guó)用于試驗(yàn)的是艦艇電磁炮，主要想用于近岸攻擊和艦艇間的對(duì)抗，它的目標(biāo)距離是185千米左右，最遠(yuǎn)可至400千米。而未來的電磁炮發(fā)射平臺(tái)一定不會(huì)只限于艦艇，還可以布置在飛機(jī)、坦克等處，射程也不會(huì)限于400千米。電磁炮的射程遠(yuǎn)、速度快、體積小且價(jià)格便宜等優(yōu)勢(shì)，使得它或許能終結(jié)延續(xù)了幾百年的、以化學(xué)能發(fā)射炮彈的歷史，帶領(lǐng)人類進(jìn)入一個(gè)新的戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代：10年之后，你看不見我，我看不見你，而我們已經(jīng)開始交火。
