第210章 脈沖波
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華楓關(guān)注到今天的天氣格外的平靜,一點(diǎn)都不像是秋季風(fēng)起的時(shí)候。就好像所有東西都停下來(lái)在等什么到來(lái)一樣,平靜到讓人心悸的感覺(jué),但眼下他沒(méi)空對(duì)這些莫須有的東西猜測(cè),盡快完學(xué)業(yè)才能結(jié)束這所有壞的結(jié)果到來(lái)。 華楓慢慢知道能源系統(tǒng)是粒子束武器各組成部分的動(dòng)力源,它為武器系統(tǒng)提供動(dòng)力,可以認(rèn)為是粒子束武器的“彈藥庫(kù)”。 對(duì)以脈沖形式工作的粒子束武器,一般的發(fā)電機(jī),一般的供電方法,是不能滿足需要的。要把大量的帶電粒子加速到接近光速,并聚集成密集的束流,需有強(qiáng)大脈沖電源。有的資料介紹,要用粒子束流在體上燒熔一個(gè)小孔,需要粒子束到達(dá)目標(biāo)時(shí)的脈沖功率為1013瓦,脈沖能量為107焦耳。 按照這種需要計(jì)算,假如加速器的效率能達(dá)到30的話,即使不考慮傳輸中的損失,也要求脈沖電源的功率至少為3x1013瓦。這個(gè)功率相當(dāng)于3萬(wàn)個(gè)100萬(wàn)千瓦的電站的總功率。也就是說(shuō),在同一瞬間(假設(shè)為10(5)秒),要求這3萬(wàn)個(gè)電站同時(shí)向該武器系統(tǒng)提供電力。當(dāng)然,這是不可能的。 而截止2013年研究的特種發(fā)電機(jī)的脈沖功率僅能達(dá)到107瓦,離要求相差甚遠(yuǎn)??磥?lái),就現(xiàn)在的電源水平,根本無(wú)法達(dá)到那樣高的功率要求。因此,必須另辟蹊徑,圖謀良策,采用新的供電方法。新的供電方法是,在武器工作之前將能量先儲(chǔ)存起來(lái),一旦使用,便能在極短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大的能量,毀傷破壞目標(biāo)。各國(guó)正在加緊研制新的儲(chǔ)能設(shè)備和新的脈沖電源。 大氣層內(nèi)的帶電粒子束,其特點(diǎn)是粒子束流為電子束流,而不是中性束流。在大氣中,它雖有衰減,但可以傳導(dǎo)而且宜于使用。在大氣層外的真空狀態(tài),由于帶電粒子之間的斥力,帶電粒子束會(huì)在短時(shí)間內(nèi)散發(fā)殆盡,因此中性粒子(中子)束更適合在外層空間使用。 粒子束武器一般由粒子加速器、高能脈沖電源、目標(biāo)識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)、粒子束精確瞄準(zhǔn)定位系統(tǒng)和指揮控制系統(tǒng)等組成。 加速器是粒子束武器的核心,用來(lái)產(chǎn)生高能粒子,并聚集成密集的束流,加速到使它能夠破壞目標(biāo)。目標(biāo)識(shí)別與跟蹤系統(tǒng)主要由搜索跟蹤雷達(dá)、紅外探測(cè)裝置及微波攝像機(jī)組成。探測(cè)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后,目標(biāo)信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)處理裝置和超高速計(jì)算機(jī)處理后,進(jìn)入指揮控制系統(tǒng),根據(jù)指令,定位系統(tǒng)跟蹤并瞄準(zhǔn)目標(biāo),同時(shí)修正地球磁場(chǎng)等的影響,使粒子束瞄準(zhǔn)目標(biāo)將要被擊毀的位置,然后啟動(dòng)加速器,將粒子束發(fā)射出去。 一般使用線性鐵氧體磁場(chǎng)感應(yīng)加速器來(lái)產(chǎn)生高速電子束,絕對(duì)速度為每秒30萬(wàn)公里。俄美研制的地基粒子加速器均為質(zhì)子加速器,其基本原理是首先把電子束發(fā)生器產(chǎn)生的電子進(jìn)行加速,然后在高頻振蕩裝置上振動(dòng),再在離子發(fā)生裝置上把進(jìn)來(lái)的質(zhì)子用電子包圍起來(lái),使其進(jìn)入離子加速裝置進(jìn)行加速,質(zhì)子因接收能量而加速。在接近出口時(shí),把電子去掉,利用磁場(chǎng)使之變成尖銳的高能定向束流,隨后把質(zhì)子束向空間發(fā)射出去。 利用對(duì)原子進(jìn)行加速的方法,制造出中性粒子,然后聚集成尖銳的高能定向束流,以接近光速的速度發(fā)射出去,擊毀目標(biāo)或使其失效。 美國(guó)研究產(chǎn)生中性粒子的方案是將負(fù)離子在加速器中加速并聚集,在加速器的出口處去掉多余的電子,變成中性氫原子束發(fā)射出去,并且要求這一過(guò)程確保氫原子束的質(zhì)量和能量。 中性粒子束武器要進(jìn)入作戰(zhàn)使用,必須有一定數(shù)量的衛(wèi)星進(jìn)行早期預(yù)警和探測(cè)。預(yù)警衛(wèi)星將探測(cè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)送往地面站,需要特定衛(wèi)星網(wǎng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)測(cè)定衛(wèi)星和目標(biāo)的位置,以及在衛(wèi)星的任何方向上都能瞄準(zhǔn)目標(biāo)的姿態(tài)控制系統(tǒng)。 粒子束武器的破壞機(jī)理是動(dòng)能殺傷和γ、x射線破壞。粒子束不受云、霧、煙等自然環(huán)境和目標(biāo)反射的影響,也不會(huì)因目標(biāo)被遮蔽或受到干擾而失效,其天候和抗干擾性能較好。粒子束直接穿入目標(biāo)深處,不需要維持一定時(shí)間的照射,有利于連續(xù)攻擊多個(gè)目標(biāo)。即使粒子束沒(méi)有直接命中目標(biāo),也會(huì)在目標(biāo)周圍產(chǎn)生γ、x射線,造成第二種傷害和破壞。 地基粒子束武器要解決在大氣層中的傳輸距離問(wèn)題,中性粒子束散焦度低,要產(chǎn)生達(dá)到破壞未來(lái)加固目標(biāo)所需要的1020~1021j/sr的亮度非常困難。由于中性粒子束不能穿越大氣層,因此只能裝在衛(wèi)星上,所以減小加速器尺寸和重量就成為另一難題。另外還要研究中性粒子破壞目標(biāo)內(nèi)部設(shè)備的機(jī)理。 地基粒子束武器要從地面發(fā)射粒子束,需要有足夠的射程。天基粒子束武器要在外層空間作戰(zhàn),在監(jiān)視和跟蹤系統(tǒng)方面,對(duì)傳感器要求極高,而且需要適合于部署在空間的尺寸和重量。20世紀(jì)80年代前蘇聯(lián)在哈薩克斯坦的薩雷沙甘建設(shè)的粒子束加速器占地約四個(gè)足球場(chǎng)大小,美國(guó)的粒子加速器也有一幢樓那么大,因此天基部署難以實(shí)現(xiàn)。 粒子束武器的原理并不復(fù)雜,但要進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)難度非常大。首先是能源問(wèn)題。粒子束武器必須要有強(qiáng)大的脈沖電源。要在殼體上燒個(gè)小孔,粒子束到達(dá)目標(biāo)的脈沖功率須達(dá)到1013w,能量為107j。假設(shè)粒子加速器的效率為30,即使不考慮粒子束在傳輸中的能量損失,加速器脈沖電源功率也至少要達(dá)到3x1013w,而在研的最先進(jìn)的脈沖電源的功率只有107w。中性粒子束武器實(shí)用化最關(guān)鍵的脈沖電源功率技術(shù)是連續(xù)波甚高頻(vhf)射頻源。 粒子束武器的投射物速度接近光速,可以迅速射擊目標(biāo),也能靈活調(diào)整射擊方向,又可同時(shí)攔截多批多個(gè)目標(biāo)。只要能源供應(yīng)充足,能連續(xù)戰(zhàn)斗。此外,粒子束武器不受氣象條件的限制,未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)中,它是稱職的衛(wèi)士,也是超級(jí)殺手。 粒子束武器的研制難度比激光武器大,但作為天基武器比激光武器更有前途。其主要優(yōu)點(diǎn)是 (1)不用光學(xué)器件(如反射鏡); (2)產(chǎn)生粒子束的加速器非常堅(jiān)固,而且加速器和磁鐵不受強(qiáng)輻射的影響; (3)粒子束在單位立體角內(nèi)向目標(biāo)傳輸?shù)哪芰勘燃す獯?,而且能貫穿到目?biāo)深處。 粒子束武器的缺點(diǎn)主要有 (1)帶電粒子在大氣層中傳輸時(shí),由于帶電粒子與空氣分子的不斷碰撞,粒子束的能量衰減非常快; (2)帶電粒子在大氣中傳輸時(shí)散焦,因此在空氣中使用的粒子束,只能打擊近距離目標(biāo),而中性粒子束在外層空間傳輸時(shí)也有擴(kuò)散; (3)受地球大氣層空氣折射的影響,會(huì)使光束彎曲,從而偏離原來(lái)的方向。 (4)需要大量的能量支持運(yùn)作。 1975年以來(lái),g預(yù)警衛(wèi)星多次發(fā)現(xiàn)大氣層上有大量帶有氚的氣體氫,認(rèn)為可能是發(fā)射帶電粒子束造成的。1976年,美國(guó)預(yù)警衛(wèi)星探測(cè)到前蘇聯(lián)在哈薩克斯坦的沙漠地帶進(jìn)行了產(chǎn)生帶電粒子束的核聚變型脈沖電磁流體發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)。對(duì)粒子束武器的研究,前蘇聯(lián)是從1974年開(kāi)始的,美國(guó)是從1978年開(kāi)始的,20世紀(jì)80年代中期開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論驗(yàn)證。 20世紀(jì)70年代中期以來(lái),前蘇聯(lián)在電離層和大氣層外的宇宙系列衛(wèi)星、載人飛船和禮炮號(hào)空間站上進(jìn)行了8次帶電粒子束傳導(dǎo)方法試驗(yàn);在列寧格勒地區(qū)進(jìn)行過(guò)粒子束武器的地上試驗(yàn),試驗(yàn)裝置有線性電磁感應(yīng)加速器、γ射線儀器、x射線儀器、磁力存儲(chǔ)器和多頻道超高壓開(kāi)關(guān)等,而且進(jìn)行過(guò)帶電粒子束對(duì)洲際彈道、宇宙飛船以及固體燃料目標(biāo)的照射試驗(yàn)。 1978年,前蘇聯(lián)在東德制造了使用1000gev質(zhì)子加速技術(shù)的05v、80j、16層7列的粒子束產(chǎn)生裝置。 g海軍在20世紀(jì)70年代建立了開(kāi)發(fā)粒子束武器的蹺板計(jì)劃,研究用帶電粒子束攔截的核彈頭。他們?cè)?981年設(shè)立了定向能技術(shù)局來(lái)開(kāi)發(fā)粒子束武器和激光武器,從1981財(cái)年開(kāi)始實(shí)施預(yù)算額為315億美元的5年開(kāi)發(fā)計(jì)劃。 粒子束作為武器使用時(shí)必須兼?zhèn)浯箅娏骱透吣芰恳约皵?shù)兆瓦的能源,它要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上,功率增加幾千倍,甚至幾萬(wàn)倍。粒子束擊中目標(biāo)后,放出電子,質(zhì)子直穿而入,待能量耗盡后停止。100v的中性氚束對(duì)各種物質(zhì)的垂直穿透深度為固體推進(jìn)劑95,鉛33,鋁08。 。