俄罗斯正在建造一个能干扰卫星的地基激光设施

2022年08月08日 13:49 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

根据The Space Review最近的一篇报道,俄罗斯正在建造一个新的地基激光设施,用于干扰在头顶上运行的卫星。其基本想法非常简单:用激光淹没其他国家间谍卫星的光学传感器以干扰它们。

激光技术已经发展到这种类型的反卫星防御肯定是可信的。然而只有有限的证据表明有任何国家成功地测试了这种激光。

如果俄罗斯政府能够建造它,那么像这样的激光器将能够屏蔽该国大部分地区的光学传感器的视野。更糟糕的是,这项技术还为更不祥的激光武器的可能性奠定了基础,这种武器可以使卫星永久失效。

激光如何工作

激光是一种创造定向能量窄光束的装置。第一台激光器是在1960年开发的。从那时起,已经有几种类型被创造出来,它们使用不同的物理机制来产生光子或光的粒子。

在气体激光器中,大量的能量被泵入特定的分子如二氧化碳。化学激光器由释放能量的特定化学反应驱动。固体激光器使用定制的晶体材料将电能转换成光子。在所有的激光器中,光子随后通过一种被称为增益介质的特殊类型的材料被放大,然后由光束导演聚焦成相干光束。

激光效应

根据光子强度和波长的不同,激光器形成的定向能量束可以在其目标处产生一系列的效应。像如果光子处于光谱的可见部分,那么激光可以在其目标处传递光。

对于足够高的高能光子流,激光可以加热、汽化、熔化甚至烧穿其目标的材料。激光的功率水平、激光跟目标之间的距离及将光束聚焦在目标上的能力,这些都是决定对目标施加这些影响的能力的重要因素。

激光应用

激光产生的各种效果在日常生活中找到了广泛的应用,这包括激光指示器、打印机、DVD播放器、视网膜和其他医疗手术程序及工业制造过程如激光焊接和切割。研究人员正在开发激光作为无线电波技术的替代品以促进航天器和地面之间的通信。

激光在军事行动中也得到了广泛的应用。其中最著名的是机载激光(ABL),美国军方打算用它来击落弹道导弹。ABL涉及一个安装在波音747飞机上的非常大的高功率激光器。该计划最终因其化学激光器的热管理和维护方面的挑战而注定失败。

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一个更成功的军事应用则是大型飞机红外对抗措施(LAIRCM)系统,它被用来保护飞机免受热搜索防空导弹的攻击。LAIRCM在导弹接近飞机时将固态激光器的光照入导弹传感器进而使武器产生眩晕并失去对目标的追踪。

固体激光器不断发展的性能带来了新军事应用的激增。美国军方正在将激光器安装在陆军卡车和海军舰艇上以防御小型目标,像无人机、迫击炮弹和其他威胁。该国的空军则正在研究在飞机上使用激光以达到防御和进攻的目的。

俄罗斯的激光器

被誉为新俄罗斯激光设施被称为Kalina。它的目的是使正在上空收集情报的卫星的光学传感器眩晕从而暂时失明。跟美国的LAIRCM一样,眩晕包括用足够的光使传感器饱和以防止它们运作。实现这一目标需要准确地将足够数量的光送入卫星传感器。鉴于所涉及的距离非常大且激光束必须首先穿过地球的大气层,这不是一件容易的事。

准确地将激光器大距离地指向太空并不是什么新鲜事。像NASA 1971年的阿波罗15号任务在月球上放置了一米大小的反射器,这些反射器被地球上的激光器瞄准以提供定位信息。在大范围内提供足够的光子归结为激光功率水平和其光学系统。

据报道,Kalina在红外脉冲模式下工作,每平方厘米产生约1000焦耳。相比之下,用于视网膜手术的脉冲激光器只有约1/10,000的功率。Kalina将其产生的很大一部分光子传送到卫星在上空运行的远距离。它能做到这一点是因为激光器形成了高度准直的光束,这意味着光子是平行传播的,所以光束不会散开。Kalina使用一个直径为数米的望远镜聚焦其光束。

使用光学传感器的间谍卫星往往在低地球轨道上运行,高度为几百公里。这些卫星一般需要几分钟的时间才能经过地球表面的任何特定点。这就要求Kalina能连续运行这么长时间并与此同时保持光学传感器的永久跟踪。这些功能都是由望远镜系统来完成的。

根据报道的望远镜的细节,Kalina将能瞄准一个高空卫星的数百英里路径。这将使得有可能屏蔽一个非常大的区域--约4万平方英里(约10万平方公里)--免受卫星上光学传感器的情报收集。四万平方英里大概相当于一个肯塔基州的面积。

俄罗斯称,在2019年,它出动了一个能力较弱的卡车式激光炫目系统--Peresvet。然而没有证实它已被成功使用。

激光功率水平可能会继续提高,使其有可能超越炫目的暂时效果,而永久地损坏传感器的成像硬件。虽然激光技术的发展正朝着这个方向前进,但以这种方式使用激光也有重要的政策考虑。一个国家对一个天基传感器的永久性破坏可能被认为是一个重大的侵略行为并导致紧张局势的迅速升级。

太空中的激光器

更加令人担忧的是在太空中部署激光武器的可能性。这种系统将是非常有效的,因为到目标的距离可能会大大减少且没有大气层来削弱光束。跟地面系统相比,天基激光器对航天器造成重大损害所需的功率水平将大大降低。

此外,天基激光器可用于瞄准任何卫星。这则可以通过将激光对准推进剂罐和动力系统来进行,如果被损坏,那么将使航天器完全丧失功能。

随着技术的不断进步,在太空中使用激光武器变得更加可能。但这就带来了一个新的问题--会有什么后果?

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