杨阳，丁猛，黄建松

随着高新技术在国防科技中的发展与应用，世界军事强国都在加紧研究新型武器装备。 武器智能化、战场数字化、战争信息化已成为21 世纪军事发展的必然趋势。 可以预见，未来海战一定是在多维、立体、全方位态势下展开的一场高新技术战争［1］。

激光武器（laser weapon）是一种以产生和发射一束集中的电磁能或原子／亚原子粒子为杀伤因素的定向能武器（directed energy weapon， DEW），又被称作死光武器。 它能沿一定的方向发射和传输，可有效打击远距离目标，令受激光束照射的人员或装备失去作战能力［2］。 激光武器系统主要由激光器、光束定向器（ATP）以及决策系统等组成。

1 美海军激光武器发展现状及趋势

1.1 发展现状

美国是最早开始研制激光武器的国家之一，其在该领域的研究已历经数十载。 有研究表明，美海军激光武器已具备测距、精确制导、目标捕获与跟踪等功能，并得到了初步应用。 激光武器有望成为最早列装于美海军的高新技术武器之一［3］。 美海军激光武器的发展主要经历了以下2 个阶段。

1.1.1 萌芽起步阶段（20 世纪70 年代至2000 年左右） 美海军于1971 年成立的海军高能激光计划管理办公室［4］，是最早从事激光武器研发的机构，由此拉开了激光武器研制的序幕。 此后美海军开发出了CO2气动激光技术高能激光武器系统，并开展了系列试验。 20 世纪70 年代中期，美海军将发展重点转移到了传输效率更高的连续波氟化氘（DF）化学激光武器的研制上。 1977 年，美海军为了维护海上霸权，制定了以研制舰载激光武器为目标的“海石”（SeaLite）计划［5⁃6］，并于1980 年对研制成功的中红外先进化学激光器（MIRACL）进行了首发试验。 随着该计划的深入，1983 年，美海军建立了高能激光武器系统试验装置，作为舰载高能激光武器的试验平台［7］。 至此，美海军对激光武器的探索已初具成效。 1989 年，随着冷战结束，战场环境发生变化，美海军将作战重点从远海大洋转移到沿海地区，对于激光武器的需求随之发生了改变。 随后高能自由电子激光器（free⁃electron laser， FEL）以其热晕效应小的优势逐渐进入人们的视野。 因此，美海军于1995年放弃了“海石”计划，并启动了高能自由电子激光器计划［8］。 其中，直线形激光器逐渐成为了美海军的研究重点［9］。 2001 年，美海军在设计Sea Archer轻型航母时，将自由电子激光武器纳入其防御系统，这是自由电子激光武器与现代舰船结合的首次尝试。 该项试验的成功标志着舰载激光武器已初步具备了实战能力［10］。

1.1.2 快速发展阶段（2000 年前后至今） LaWS（laser weapon system）的概念最初是在2004 年由宾夕法尼亚大学提出的。 2006 年，美海军发现了一种新型光束合成技术，即利用非相干合成的方法来产生所需的光束［11⁃12］。 从此，关于LaWS 的研制就正式拉开了帷幕。

2009－2010 年，LaWS 先后在沙漠和水上开展了作战能力试验，并成功击落、摧毁了无人机和充气艇（RHIB）。 这充分证明了该武器已具备瞄准、跟踪、探测、干扰和摧毁目标的能力［13］。 2012 年，美海军又将LaWS 搭载于DDG⁃105 号驱逐舰上进行舰载测试，并在测试中成功击落了3 架无人机。 这标志着美海军进一步丰富了舰载激光武器库，实力得到了提升。 2014 年，美海军将功率为30 kW 的LaWS部署在“庞塞”号船坞登陆舰上进行进一步测试。试验结果证明，其作战能力不会受高温、强风、潮湿等恶劣环境的影响。 2015 年，美海军启动了Laser Weapon System Demonstrator 项目。 该项目以LaWS为原型，旨在解决LaWS 存在的一系列问题，以期大幅度提高武器系统功率［14］。

Mk38⁃TLS 是美海军研制的一种光纤固体激光器战术激光系统。 该系统由Mk38⁃MOD2 型（25 mm口径）机关炮、10 kW 单模光纤激光器、移动主动瞄准源综合试验装置（MATRIX）和光束定向器（BD）等组成，具有精确搜索、跟踪、探测目标以及打击小型船只的能力，属于舰载近程战术武器系统的一种。2008 年1 月以伊朗小船事件为契机，美海军开始着手研制MK328⁃TLS，并于2011 年成功研制出样机。2012 年，美海军在佛罗里达州埃格林空军基地对Mk38⁃TLS 进行了测试，取得了预期的效果［15］。

HELIOS 高能激光炮是美海军研制的一种多用途的舰载激光武器系统，除了具有作战功能外，还能利用自身强大的光学系统，感知舰艇周遭情况，并对环境进行侦察，收集有效的信息传递给“宙斯盾”作战系统进行分析处理［16］。 2018 年，美海军着手研制2 套功率在60 ～100 kW 的HELIOS 舰载激光系统。其中1 套将装配于西海岸的“阿利·伯克”级Flight IIA 型驱逐舰上，主要用于打击小型舰艇和无人机。HELIOS 高能激光炮是近几年美海军舰载激光武器发展计划的重要环节，美海军预计在2022 年前后，在不对舰艇进行大规模改装的前提下，将该武器系统部署在舰艇上［17⁃18］。

1.2 发展趋势及局限性

总体上看，美国激光武器已实现了初步的实战化部署［18］。 根据美海军指挥中心研究报告显示，为了能更好地适应复杂的战场环境，未来激光武器系统将开展更多的实战化训练，提高武器性能。 同时激光武器还会不断向小型化、实用化方向发展［19］。固体激光器在这方面具备先天的优势，如轻便小巧、可持续发射、光束质量高等优点，可灵活搭载于多平台，用于实战。 这不仅提高了激光武器的机动性，同时提升了该武器的威慑力。 因此，固体激光器将成为美国未来激光武器研究的重点项目。

虽然固体激光器前景一片大好，但是目前正在研发的晶体型和光纤型固体激光器，其输出功率大多在100 kW 以下，距离实战要求还有很大差距。 除此之外，如何改善能源、冷却等技术仍是激光武器后续发展的难点［20］。

2 激光武器的损伤特点

激光武器比传统武器具有更大的杀伤力，不仅对武器装备、通信系统有更大的破坏作用，而且对作战人员也会造成严重的损伤。 主要体现在以下几个方面。

2.1 激光对眼部的损伤

眼睛作为人体的一部分，是最容易受到激光损伤的器官。 人眼近似为一球体，直径约25 mm，是一个非常复杂和精密的光学系统。 人的眼球前部分稍微弯曲而突出，并由坚韧而透明的角膜覆盖。 当光束进入眼睛时，首先会通过角膜，而角膜是对光束起会聚作用的主要部分。 当激光束入射到角膜上，经角膜和晶状体聚焦，在视网膜上的辐照功率密度或能量密度将增加1 ×105倍以上。

波长为400 ～1 400 nm 的激光能顺利通过屈光介质到达视网膜，其中波长为500 ～900 nm 的激光投射率最高。 光线通过瞳孔经屈光介质聚焦后，光强可达到入射光束的5 ×105倍，在视网膜上聚焦成一个直径为5 ～50 pm 的实像［21］。 由于瞳孔面积是实像的10 万倍，对可见光和近红外线而言，其像点处的能量密度将是角膜处的10 万倍左右。 也就是说，当照射在角膜上的弱激光束经眼球聚焦到视网膜时，可能成为强激光束，对眼底造成不可逆的损伤。 因此，视网膜是眼球内部最易受损的组织。

2.1.1 激光波长与眼部损伤部位的关系 眼组织对不同波长的激光有不同的透射、散射、反射和吸收作用。 因此，不同波长的激光可造成眼部不同部位的损伤。

当波长为180 ～315 nm 的中、远紫外激光照射眼部时，其能量几乎被角膜全部吸收；波长为315 ～400nm 的近紫外激光的辐射能量可部分透过角膜，到达晶状体后被全部吸收。 故紫外激光主要对角膜造成损伤，引起紫外线性眼炎。

当波长为400 ～700 nm 的可见激光照射眼部时，其80%的能量可通过屈光介质到达眼底，最终被眼底吸收。 因此，可见激光主要对眼底视网膜和脉络膜造成损伤。 一般来讲，可见激光不会造成屈光介质的损伤，但如果能量巨大，也会引起角膜的表层和深层损伤。 另外，如果可见激光对虹膜造成了损伤，则可能引起其邻近的晶状体损伤。

当波长为700 ～1 400 nm 的近红外激光照射眼部时，其大约一半的能量会被屈光介质吸收，另一半则会透过屈光介质聚焦于眼底。 因此，近红外激光会同时对屈光介质和眼底视网膜造成损伤。

当波长为1 400 ～1 ×106nm 的中远红外激光照射眼部时，其能量由于无法被聚光介质透过，几乎被角膜吸收，其中99%的能量集中在角膜前部100 μm的上皮和基质层中。 因此，中远红外激光主要对角膜造成损伤［22］。

2.1.2 瞳孔大小与眼部损伤程度的关系 瞳孔大小与眼部受损程度有一定的关系，瞳孔越大则进入眼内的激光量越大，眼部的损伤程度就会越大。 通常在黑暗环境中，人的瞳孔直径为7 ～8 mm；而在自然光照环境中，瞳孔直径为2 ～3 mm；尤其在强光环境中，瞳孔直径会缩小到1.5 mm。 由此可见，瞳孔的最大透光面积与最小面积之间相差了20 倍以上。因此，当受到同一强度激光照射时，人的眼部在黑暗环境中遭受的损伤要比在光照环境中大得多。

2.2 激光对皮肤的损伤

当皮肤吸收激光能量后，会导致光斑区的局部温度升高，严重时可发生烧伤。 当用持续时间为5 001 μs、光斑直径为1 ～1.5 mm、光束能量为0.84 J 的红宝石激光束对人体皮肤进行照射时，皮肤表层会出现外观上的变化；当光束能量为5 J 时，光斑区的皮肤会发生明显的色素沉着，已初步造成灼伤；当光束能量达到数十至上百焦时，皮肤将会受到严重的损伤［22］。 虽然激光对皮肤的损伤要比对眼部的损伤轻得多，但仍应高度重视。

2.2.1 激光剂量与皮肤损伤程度的关系 研究表明，激光照射能量密度越大，则皮肤损伤越大，二者呈正相关。 当激光能量超过安全阈值时，受照射的皮肤将随能量密度的增大依次出现红斑、水泡、凝固、炭化、燃烧及汽化等。 红外激光对皮肤的灼伤效应尤其明显，这是由于皮肤对红外激光的吸收率很高，透过率很低，使皮肤表皮的局部温度快速升高而严重损伤。

2.2.2 肤色与皮肤损伤程度的关系 研究发现，人体肤色越深，意味着皮肤细胞中含有的黑色素颗粒越多。 这些黑色素颗粒在吸收激光能量后，可将不同波长的激光能量转变为热能形成局部热源，并向周围细胞扩散热量，使细胞中的蛋白质凝固变性，从而引起细胞及组织的破坏和死亡。 因此，肤色越浅的人，受到的损伤越轻。

3 激光武器的损伤防护及对策措施

针对未来战争中激光武器的威胁，各国纷纷加紧对激光武器的防护研究。 鉴于目前激光武器主要对眼部造成的损伤较大。 因此，对于眼部的防护越来越重要，常用的物理防护技术和措施有以下几种。

3.1 滤光技术

发生战争时，应保证在不影响作战人员完成各项军事任务的前提下，防止激光武器对作战人员造成的损伤。 也就是说，在减少激光束的能量以保护眼睛不受伤害的同时，还不能影响正常作业。 因此，需要使用滤光片技术，即在人眼前放置衰减滤光片以阻挡激光束。 日常生活中，人们通过戴太阳镜的方式来保护眼睛免遭强光照射便是利用这一原理。

迄今为止，应用于军事领域的滤光片大多是吸收型的滤光片，其作用是吸收一个或多个特定波长的大部分光。 常用的吸收型滤光片主要是利用光学材料中的染料将光吸收。 这些染料具有相当高的光密度，且很容易同塑料基底结合，具有便捷、价廉和质量轻的特点［23］。 目前世界军事强国都已开始研制激光防护镜，国内有关激光防护镜的研制可以追溯到20 世纪70 年代。 截至目前，国内有些激光防护镜产品的指标已达到国际先进水平。 其中，比较成熟的产品有：插入式、组合式激光防护镜，高强度激光防护镜，全息激光防护镜等。

3.2 其他物理防护措施

主要包括烟雾吸收和反射激光等。 烟雾有着吸收和散射激光的作用，利用烟雾这一特性可以减少激光束对人眼的危害，同时还可以起到隐藏己方目标的作用，可谓一举两得。 除此之外，还可利用反射激光装置将激光反射回去，以阻止激光对己方人员的伤害。 目前美军、俄军都在研究如何将激光告警器与烟雾器材装配到舰艇中，用于对抗激光武器；同时各国还在研究如何利用反激光武器来摧毁敌方激光源。 这些措施都将成为未来制约激光武器的有效手段［24］。

4 思考与启示

随着激光武器等高新技术武器逐步应用于海战场，未来战场上的伤情可能将不再以最常见的火器伤和炸弹伤为主。 激光武器将会对海军作战人员造成更多的眼部损伤，严重的会永久失明。 激光武器不仅给作战人员生理上造成了创伤，同时对其心理也有着巨大的威慑和伤害，甚至可能导致其患有战斗应激反应和精神疾病。 针对上述特点，未来海军卫勤保障所面临的挑战主要有：（1）新伤情的出现对战场医疗资源的挑战。 如何完善新伤情救治技术，配备相应的设备和医务人员将是一大考验。（2）新伤情的出现对伤员后送的挑战。 由于激光武器可在短时间内使许多作战人员出现程度不一的损伤，面对大量伤员的出现，当战现场无法第一时间给予有效救治时，则需要转送到后方救治。 这对卫勤部门快速的检伤分类能力、完善的伤员后送体系及高效的组织与快速的反应能力提出了挑战。

面临未来的挑战，我海军应重点进行以下几方面研究［24］。 （1）重视防护器材的研制和防护标准的制定。 研制相应的卫生防护器材，例如激光防护镜等，并制定相应的卫生防护标准。 （2）大力发展新型战伤救治技术。 应在现有的战伤防治措施和技术水平上，结合激光武器等新型武器装备的致伤特点，研究新型海战伤救治技术和设备。 （3）注重人员的心理防护。 面对激光武器对作战人员施加的强大心理压力，我军应在平时加强人员的心理防护训练，注重精神障碍治疗研究。 与此同时，应教导作战人员了解新型武器的致伤机理和特点，使其学会如何避免新型武器造成的损伤。 这样当作战人员在战场上面对激光武器威胁时才能减轻心理压力，有效应对。

总之，激光武器未来将大规模装配到海军部队并应用于海战。 由美海军激光武器的发展历程可知，美海军已经成功研制了多种激光武器，甚至有些已经投入使用。 面对未来复杂的战场环境，加强激光武器的防护研究已成为保障我军战斗力的有力举措［25］。