作者：張滿儀 謝閏航 曾浩明
近年來定向能武器的發展非常迅速，其中最典型的武器就是定向雷射武器。在中東地區，沙特阿拉伯在其煉油廠受攻擊時使用Silent Hunter戰鬥雷射器來應對胡塞武裝發射的神風敢死隊無人機，這也被認為是在實際敵對行動中使用雷射武器的第一個确認案例。同時美軍在伊拉克部署雷射武器，俄羅斯或将部署雷射武器來保護其免受烏克蘭無人機的襲擊。那麼定向能武器有何特點，定向雷射武器有何發展方向，其原理又是什麼？下面讓我們一同來揭曉。
圖1： silent hunter戰鬥雷射器
一、定向能武器的優勢與不足
随着科技的發展進步，越來越多的新型武器裝備出現在戰場上，定向能武器就是其中之一。美國曾列出一系列未來裝備，其中定向能武器被視為“重中之重”。同樣很多國家也在加緊腳步地開展研發定向能武器。
在多種定向能武器中，定向雷射武器是定向能武器的典型代表，定向雷射武器優勢主要有以下幾點：（1）極高的精度與速度。衆所周知光有速度快精準度高的特性，定向雷射武器使用高能雷射來打擊目标，是以其必然也有高精度高速度的特性。不論是攔截彈道飛彈還是擊落來犯的敵機，隻要發現目标，雷射武器便能立刻将其攔截或摧毀。
圖2： 雷射武器攻擊示意圖
定向雷射武器的超高精度使得戰争傷及無辜的機率得以降低，傳統的火炮飛彈造成的是面積傷害，而且落點無法精準确定，這使得火炮飛彈無法避免的會傷及無辜。而定向武器則可以精确地把握打擊方向，控制打擊目标，進而避免了戰争中的誤傷問題。（2）.持續戰鬥力突出。定向雷射武器或者頻射武器都是靠電力來工作的，隻要電力不斷供應那麼定向雷射武器就可以持續工作。傳統飛彈數量的多少是有限的，使用完後就需要重新從其他地方調撥，在這一時間段傳統炮彈無法進行戰鬥或防禦，而定向雷射武器就不會出現彈藥用光的問題，隻要電力能得到保障，定向雷射武器就可以随時待命進行戰鬥。同時電力驅動的定向武器相對于傳統炮彈來說還有對環境友好的特點，不會産生大量排放物或彈片殘渣等污染物。
定向武器也有其不足之處（1）定向雷射武器容易受氣候幹擾。定向雷射武器打擊殺傷機制分為硬破壞和軟破壞，硬破壞是指用高功率雷射直接對打擊目标進行灼燒毀蝕，使得打擊目标結構功能等直接受損進而完成打擊目的。軟破壞則是指通過雷射輻射波使得目标内部光電元件等信号接收處理器件受損來達成戰術目的。兩種破壞方式都是通過雷射輻射來達成的殺傷作用的，其中大氣作為雷射傳播的媒體，大氣組分将導緻定向雷射武器的能量是否能較大程度的得到保留，威力殺傷力等能否得以展現。是以天氣的好壞很大程度上決定了定向雷射武器是否可以在戰場上發揮作用。雨、雪、冰雹等極端天氣将使得定向雷射武器的威力大幅下降甚至于完全失效，就算沒有極端天氣出現，大氣層中氣流的波動對流等因素也同樣會對雷射的能量産生不小的影響。
圖3： 雷射的大氣傳輸機制示意圖
（2）定向雷射武器重量大，靈活性差。雷射武器需要超大功率的電力系統作為其能源支撐，不利于靈活機動，一般情況下隻能裝備在地面上。并且裝備在地面上的雷射武器也是固定版型居多，固定版型或靈活機動性差的雷射武器，很容易成為敵人攻擊的目标。此外，武器重量大導緻定向雷射武器很難裝備在戰鬥機上，如果戰鬥機可以裝備定向雷射武器的話，它的反導能力将會得到極大的提高。
二、定向能武器的原理
以電磁波為載體的定向能武器，主要分為雷射武器與微波武器兩種，二者都是通過發射高功率的電磁波來達到破壞目标物的效果，雷射武器是利用定向發射的電磁波來直接毀傷目标或使之失效的定向能武器，微波武器則是指以電磁波攜帶的能量殺傷有生力量或破壞電子裝置的武器。
雖然二者的攻擊手段都是電磁波，但是雷射所屬的電磁波頻段大約500THz左右，頻率較高，遠大于微波武器所使用的微波頻段（大約300GHz），電磁波頻率差異引起的傳播特性、破壞效果、産生方式、武器結構等方面也都有所不同。
雷射殺傷的主要方式是“穿孔”和“層裂”以及“緻盲”，其原理是通過高功率密度的雷射束碰撞破壞目标的實體結構和化學鍵，使得目标表面急劇熔化，進而汽化蒸發，汽化物質向外噴射，反沖力形成沖擊波，同時原子被電離，形成等離體“雲”。“雲”向外膨脹噴射形成應力波向深處傳播并輻射紫外線或X光，破壞目标結構和電子元件，進而達到摧毀目标的目的。而微波武器殺傷的主要方式是能量的直接轉化，通過将微波中攜帶的電磁能轉換為熱能達到提高目标溫度進而對目标造成傷害的目的。
除此之外，頻率差異還造成兩種電磁波的傳播特性有所不同，雷射，即高頻電磁波傳播路徑呈直線，但是穩定性較弱，易受天氣、溫度、濕度等大氣環境影響，不适應全天候作戰，并且容易被障礙物反射。而頻率相對較低的微波則具有較強的環境适應性，能夠在大氣層之間反射傳播，并且能夠穿透護甲防禦直接對生命體進行殺傷，但是微波傳播的直線性較差，能量易分散，殺傷規模不易控制。
雷射與微波的産生方式和武器系統也有所不同，目前軍用高功率雷射産生的裝置主要有固态雷射器、光纖雷射器、高功率核汞浦雷射器等，俄羅斯最新的戰鬥雷射系統Persevet就是采用高功率核汞浦雷射器來産生雷射，因為它能産生比其他雷射器射程更遠、功率更大的雷射。
圖4： 高功率核汞浦雷射器原理示意圖
而微波則由微波發生器産生，按照發生器産生原理分為體效應二極管振蕩器、矽三極管微波振蕩器和場效應管微波振蕩源三種類型，都屬于電子元器件。武器結構方面，微波武器主要由微波發生器、定向發射天線以及伺服控制系統等組成，但是雷射不需要定向發射天線，它的武器系統主要由雷射器和跟蹤、瞄準、發射裝置等部分組成，發射部分為精密的光學儀器，通過在雷射器内部來回反射不斷提高雷射的功率。
三、定向能武器的展望與應用
目前，俄烏戰場上無人機大放異彩，對地面裝備造成重大威脅，傳統野戰防空系統面對數量巨大的廉價自殺無人機，無論是在效費比還是攔截效率上都不甚理想，俄羅斯S300、S400防空系統需要用上百萬美元的防空飛彈攔截烏克蘭幾萬甚至幾千的無人機，對俄羅斯來講是一個巨大的損耗，而傳統的自行防空炮受限于火藥動能，攔截半徑較小，并且攔截彈藥也不便宜，是以，尋求一種高效，低成本的攔截方式成為各國防空部隊探索的方向，而定向能武器因其速度快，毀傷效果好，價格低廉的特點正在成為各大國在防空系統方面的角逐的重要賽道。
圖5： 雷射防空系統攔截無人機
定向能武器的典型代表就是定向雷射武器，靈活安置在各個作戰平台的各型雷射武器既可以用于電子對抗，破壞敵方資料鍊控制節點，同時可以攔截中遠端彈道飛彈，提高本國戰略威懾力，也可用于近距離攔截巡航飛彈和無人機等目标，幹擾或緻盲各類光電制導精确打擊武器，保護地面重要設施和人員裝備，提升部隊防空能力，具有較高的戰術應用價值。
目前，美以俄等國在定向雷射武器上都已經有所建樹，美國軍工巨頭洛克希德·馬丁公司探索光譜合束（SBC）技術，發展出HELIOS“高能雷射和一體化光學炫目監視”的艦載雷射武器系統，并且已經在艦上進行測試。而以色列國防軍在2023年11月首次投入“鐵束”雷射武器系統并成功攔截從加沙發射的多枚飛彈，證明目前雷射武器已具備實戰能力。但是，受限于環境、能量來源、射頻技術、雷射技術等，定向能武器大規模投入作戰仍有很長一段路要走。未來，更高功率、小型化、更高輸出效率将是定向能武器的重要發展方向。
圖6： 以色列“鐵束”雷射武器系統
而定向能武器中的高功率微波武器以其全天候、精确打擊與面打擊相結合的特點将成為未來資訊化、智能化戰争中攻擊敵方電子裝置的重要手段，在未來新質新域作戰，特别是資訊對抗作戰中發揮重要作用。高功率微波武器通過毀傷電子裝置，使其功能降級，甚至完全不能工作，進而瓦解敵方武器的作戰能力，達到作戰目的。在适當的距離上，高功率微波武器發射的電磁脈沖能夠毀傷敵軍通信節點、軍用電子資訊系統、電子偵查系統等，有效降低敵軍電子作戰能力。
定向武器的發展日新月異，威力與戰場适用性等綜合性能都在逐漸提高，但定向武器畢竟剛剛在戰場上正式投入使用，經過戰争檢驗的次數場景等并沒有很多，實戰經驗相對傳統武器較少，未來還需不斷積累作戰經驗。在未來戰場定向武器的前景非常廣闊，對于擁有定向武器的國家來說如何正确高效地部署使用定向武器是目前的一大挑戰，對于沒有定向武器的國家來說如何應對防禦定向武器的打擊又是一大挑戰。