丨 本文经授权转载自军事高科技在线(ID:jsgkjzx)
近年来,时不时地有微波武器的进展和试验情况见诸媒体,表明它正在克服重重阻力,不断加速向实战迈进。比如,2020年6月有媒体披露,中印边境对峙期间,中国军队曾在班公湖南岸动用微波武器击退了进犯的印度军队,成功地夺回被印军侵占的山头。这应该不是媒体第一次报道中国微波武器的情况了,早在2017年2月12日,英国《每日星报》网站就爆出了一则惊人的消息,说中国成功地开发出了一种最新的微波武器——微波炮,可以在不射出一枪一弹的情况下,瘫痪对手的电子电气设施,杀伤运动中的坦克集群,击落空中战机甚至摧毁整支舰队。
中国防暴拒止系统WB-I
实际上,除了中国以外,媒体之前还报道过其他国家微波武器的研制情况,较为引人关注的
一是2015年3月,美国空军认为其反电子系统高功率微波先进导弹计划(CHAMP)已满足技术要求,并确定AGM-158B(即“增程型联合防区外空面导弹”JASSM-ER)和无人机为最佳运载平台;
二是2015年6月,当时在莫斯科举办的2015年俄罗斯军事装备展览会上,俄罗斯公开展示了一款被称为微波炮的微波武器,它射程(覆盖范围)超过10千米,拥有360度全方位防御能力,可通过让电子设备失效来摧毁飞机、无人机和导弹等一类目标,非常适合21世纪的战场需求;
俄罗斯的车载微波炮系统
三是2019年9月27日,美国空军部署了首款能猎杀无人机的微波武器“相位炮”(PHASER)系统,美国雷神公司还准备对其进行为期一年的评估,它被美媒称为“有史以来首次列装的定向能防御武器”。
美国PHASER高功率微波武器反无人机作战示意图
应该说,微波武器从概念上看,已经算不上是什么新鲜东西了,也没有传说中的那么神秘。早在二战时期,当雷达发明并用于战争后不久,纳粹德国就尝试把微波聚束定向后用于攻击空中的飞机,并制作了相应设备,这可算是微波武器的雏形。到上世纪60年代,美国和苏联又对微波武器概念及理论做了进一步的完善,并分别在巨额经费的支持下,秘而不宣、处心积虑地积极进行研制。不过,鉴于技术和材料以及器件等方面的原因,迄今为止微波武器的发展道路始终迷雾重重,除了微波弹和非致命性的微波武器以外,类似微波炮一类杀伤力很强的微波武器,研究进展还十分有限,迟迟难以拨云见日,迈向实战。所以,媒体当时报道中国微波炮及这次中印边境对峙时中国使用了微波武器,无疑于都是平地一声惊雷,在世界上引起了很大轰动,吸引了世人的眼球,因为这可能预示着微波武器或将成为战争规则的改变着,在未来战场大显神威。
为此,我们有必要一起来撩开微波武器的神秘面纱。
1.微波武器和其家族中主要成员
可能很多人都知道,电磁波中的微波是指波长范围在1至0.01米、对应的频率范围在0.3至300吉赫兹之间的高频电磁波,它刚好覆盖了电磁波的分米波、厘米波和毫米波波段。微波作为电磁波,其传播速度也是光速——每秒30万千米,且通常是按照直线(视距)方式传播,但大气透射率较高,传播距离远,能穿过大气层到达外层空间。电视、通信、导航、数据链和雷达等电子设备,都可通过发射/转发和接收微波来工作,而我们常用的家用微波炉,也能用其产生的微波烹制或加热食品。然而,“成也萧何败萧何”,事物都是两方面的,功率足够大、波束高度集中的微波,也有不好的一面,比如可能影响、干扰甚至破坏电子和电气设备正常工作,或者直接对人员产生影响甚至造成危害。据此,人们设想把微波作为一种武器使用,这就开始了微波武器的研发历程。
美国车载微波武器系统
如今,经过理论分析和大量的试验研究,人们在总结和评估后普遍认为,微波武器是一种利用定向发射的高功率微波,对目标进行干扰、致盲、破坏或毁伤的定向能武器或束能武器,也称为射频或射线类新概念武器,并属于电磁脉冲武器的范畴。
俄罗斯Ranets-E高能微波武器系统
那么,微波武器发出的微波其功率到底有多大呢?一般情况下,微波(脉冲峰值)功率小的话都在几十兆瓦左右,大的话可在吉瓦数量级,远高于家用微波炉区区几百瓦的微波功率,因此微波武器对目标即可软杀伤(如干扰),也可硬摧毁(如达到烧毁程度的物理损伤)。由于微波武器发出的微波频率远低于激光的频率,频率也不具单一性,所以聚束能力远不及同为定向能武器的激光武器。也就是说,相对于激光武器,微波武器射出的微波波束发散较大,形成的光斑也较大,但杀伤范围要宽,作用距离要远,而且使用时不会受到气候的较大影响。
微波武器是一个有着若干成员的大家族。从现今的技术实现和用途上看,这个家族大致有两类成员,它们都能对目标实施软杀伤或硬摧毁。一类是一次性使用的投掷式微波弹,主要包括用飞机投掷的微波(脉冲)炸弹,用弹道导弹或巡航导弹及无人机携载的微波弹头或微波战斗部,它们通过在目标附近引爆,用爆炸瞬间的化学能触发高功率脉冲发射器,产生高功率微波来扰乱或杀伤目标。另一类是可重复使用的射束式微波武器,主要包括微波拒止武器和微波枪、微波炮等,它们都是利用向目标持续或多次发射的高功率微波来影响、扰乱或杀伤目标,可安装在陆基、海基、空基或天基平台上使用,分别形成陆基、海基、空基或天基微波武器。总体看,目前微波弹的技术相对较成熟,发展得要好一些,已经试验性地投入过作战使用,而射束式微波武器技术要复杂一些,发展得要慢一些,当前除微波拒止武器和微波枪外,微波炮充其量是“初见端倪”,距实战应用尚有一段路要走。
美国的一款微波枪
2.微波武器杀伤机理和主要用途
功率足够大的微波射向电子电气设备等目标时,会在其金属外壳或导线上感应出电场或磁场,可能造成设备内部的部件性能下降或异常,这是高功率微波的电效应;射出的微波与目标材料中的分子相互作用,直接加热目标局部或在其部件上产生热量,并导致温度升高,造成部件击穿或烧坏,这是高功率微波的热效应;而微波射向人员,使人体出现神经错乱、心理失衡、肌肉震颤、眼耳刺痛、肢体麻木、脏器衰竭等症状,或加热人体皮肤并使人体温度骤升,引起燥热或灼伤甚至死亡,这是高功率微波武器的生物效应。在很多情况下,高功率微波对目标产生的电效应和热效应难以完全区分开来,它们往往同时或交替出现,共同来对目标产生影响。
正是利用高功率微波的电效应、热效应和生物效应,微波武器才具备了对目标的基本杀伤机理,从而使其发出的高功率微波,在照射目标并与目标相互作用的过程中,损伤目标或致目标于“死地”。
比如,微波弹和微波炮,它们发出的功率足够大的高功率微波,可从目标的“前门”(如天线、传输线和传感器等)耦合或从“后门”(如壳体接缝、散热孔洞和电缆接头等部位)穿入内部,产生感应电流并沿雷达、通信、导航、电源、计算机、数据链、指挥控制等电子设备/系统的线路上流通,或在无人机、飞机、舰艇、装甲车辆、导弹和卫星等武器装备内部形成复杂的微波分布,从而用电效应和热效应毁坏它们中的电子电气部件或线路,同时扰乱或损伤导弹电子引信和导引头等,进而达成毁伤的目的。尤其是隐身飞机等隐身作战平台,其雷达隐身效果更多地依赖雷达吸波材料,因此微波弹和微波炮正好能“投其所好”,用大量的高功率微波来“喂饱”它们,在它们内部形成更强的电效应和热效应,让它们最终“引火烧身”而机毁人亡。美国早前研发出的微波弹,在1999年3月的科索沃战争和2003年3月的伊拉克战争期间投入实战应用时,基本就是利用电效应和热效应,毁伤并造成了南联盟部分地区的部分通信设施和伊拉克国家电视台长时间的瘫痪。2012年10月开始,美国还多次成功地试验了携载微波弹头的导弹,体现出了其在微波弹头小型化和作战应用方面又取得显著进展。
微波拒止武器攻击示意图
至于微波拒止武器和微波枪,它们主要上是借助高功率微波的生物效应,来影响和杀伤人员或其他生命物。不过现今开发出的多是非致命性的微波武器,因为它们发出的高功率微波,在作用距离内穿透人体的厚度很浅,通常不会伤及体内肌肉或脏器官,基本只能是依靠加热人体皮肤表层的水分子,刺激神经末梢,使人员产生无法忍受的剧烈的灼痛感,被迫逃离微波射线范围。一旦人员离开微波拒止武器和微波枪的有效作用“热区”,人体的痛感或不适感自然便会慢慢消失,不会给人体带来其他不良影响或永久性的物理伤害。美国和中国分别开发出的主动拒止系统(ADS)和防爆拒止系统(WB-I),都属于微波拒止武器(中印对峙期间,媒体报道的微波武器应该就是这类武器),它们与美国研制出的微波枪一样,都可在反恐、镇暴、处突、维稳、海洋维权等非战争军事行动中,通过向恐怖分子和骚乱人群发射看不见、摸不着、无声无形的高功率微波,来阻止恐怖分子或暴乱人群接近并驱离他们;美国在阿富汗战场,就曾试验用微波拒止武器,驱散骚乱人群和引爆路边可疑爆炸物,据称都取得了较好的效果。
美国主动拒止系统ADS1
美国主动拒止系统ADS2
3 .微波武器主要特点和对抗手段
显而易见,微波武器相对于传统的一些武器,主要特点可从五个方面得到体现。一是采用射束对目标实施攻击,看不见也模不着,不发一枪一弹,没有刀光剑影,兵不血刃地就能影响或毁伤目标;二是射束以光速传播,反应速度快,基本不用考虑提前量即可直瞄发射,并能有效对付高速运动目标或连续攻击多个运动目标;三是射束受气候的影响小,大气穿透能力强,作用距离远,几乎可在各种天气条件下全天候使用;四是射束稍宽一些,形成的光斑稍大一些(相比激光),对跟踪、控制和瞄准的精度要求低一些,技术实现更容易一些,并可大范围攻击目标或一次同时覆盖多个目标;五是射束能“无孔不入”,对目标既能软杀伤也能硬摧毁,而且对电子电气设备及武器装备的毁伤,基本都能通过影响和毁坏其中的电子电气部件来实现。
尽管微波武器功能多、用途广和杀伤力强,可能成为未来战场电子电气设备以及武器装备和人员的重要威胁,但并非无法对抗或反制。从微波武器的杀伤机理、类型和特点分析,这种对抗的关键应从主动应对和被动防护两个方面考虑,相应地就有主动应对手段和被动防护手段。
主动应对手段,就是通过侦察探测,寻找和发现微波武器及其运载和发射平台,进而用适宜的方式和武器直接予以硬摧毁。尤其是对现阶段还是高大而笨重的微波拒止武器和微波炮,因为它们在攻击目标时就像雷达一样,要不断发出高功率微波束,所以难以有效隐蔽,用天基、空基、地基和海基侦察平台,都有可能找到和定位它们,随之就能用火炮、炸弹、无人机或导弹等一类武器及时予以摧毁。还可用更好的手段,就是向微波炮和微波拒止武器所在区域,发射或投射专门的反辐射类武器,针对性地实施更有效的打击。
被动防护手段,一是对电子和电气设备及武器装备中的电子和电气部分,从结构、材料、工艺等多个方面,采取屏蔽、接地、搭接、孔隙特殊排列和设计滤波、保护、隔离、抑制电路等多种措施,并为天线、电力线、电缆等加装屏蔽和防护组件,特别是要给较为重要的电子设备装设“法拉第笼”(类似电磁炉内的电磁防护网),以便限制高功率微波在金属外壳和线路上的电磁感应现象发生,并阻断从“前门”耦合和从“后门”溜进的高功率微波。二是对无人机、飞机、导弹和卫星等武器装备,可同时进行电磁加固、外壳封装和保护等措施,让它们具备较强的抗高功率微波辐射的能力。三是对人员,要进行个体全面防护,首先是让他们戴上附带耳罩的微波防护帽,它可用网眼细微的铜丝网与棉纱制成,重点防止高功率微波对人体中枢神经侵害所造成的神经紊乱、失眠、疲劳、眩晕和记忆力减退等疾病,同时也减弱或阻断高功率微波在人耳中形成的有害高频噪音;其次是让他们佩戴微波防护眼镜,通过在镜片表面喷涂特殊的非金属和金属化合物,在镜片表面形成多层导电膜来反射和衰减高功率微波,防止高功率微波引发的眼晶状体变质、混浊和白内障等器质性病变;最后是给他们穿上微波防护服,它可由不锈钢纤维与普通纺织纤维混纺而成,能有效反射、衰减和阻断射向人体的高功率微波,避免对人体皮肤的灼伤及对体内肌肉组织、脏器官等的功能损伤。总之,用被动防护手段,本质上讲就是要大大降低电子电气设备及武器装备对微波武器的电效应和热效应,并减小人体对微波武器的生物效应,从而让它们和人员能较好地实现对微波武器“刀枪不入”的防护目的。
科技前沿微平台
Military2016
联系我们:kepu@gmw.cn
,