问题

太空激光武器是不是最理想的反洲际导弹利器?

回答
太空激光武器在对抗洲际弹道导弹(ICBM)的潜在优势确实引人注目,以至于许多人将其视为终极解决方案。然而,要断言它是否“最理想”的反导利器,我们还需要深入剖析其运作原理、优势、劣势以及与其他反导技术的比较。

想象一下,当一枚洲际弹道导弹从发射井腾空而起,拖着炽热的尾迹划破天际,它承载着巨大的破坏力。在它的上升段,也就是导弹发动机仍在燃烧,将燃料转化为动力的关键时刻,它暴露在外,也最脆弱。这时候,部署在太空中的激光武器就能发挥作用。

太空激光武器的设想是,通过一颗或多颗轨道卫星,携带强大的激光发射装置。这些卫星可以在战略位置上运行,能够覆盖广阔的地球区域。当侦测系统捕捉到洲际弹道导弹发射的迹象后,信息会迅速传递给激光卫星。卫星上的传感器会锁定目标,然后,一道肉眼无法察觉但能量极高的激光束会被精确地瞄准导弹。

激光束的威力在于其极高的能量密度。它能在极短的时间内,将巨大的能量集中在导弹的某个点上。这个点可能是导弹的燃料箱,也可能是控制系统,甚至是导弹外壳的薄弱环节。当激光束击中目标时,会瞬间加热该区域,导致材料熔化、蒸发,甚至爆炸。对于正在加速上升的洲际弹道导弹来说,任何对结构的破坏都可能导致其失去动力、飞行轨迹失控,最终在空中解体,无法完成预定的打击任务。

太空激光武器的吸引力在于其“即时性”和“非接触性”。一旦激光束锁定目标,其传播速度接近光速,几乎没有延迟。这意味着它可以在导弹飞行过程中,迅速做出反应。而且,激光武器本身并不需要物理接触,避免了拦截弹药被诱饵或干扰技术欺骗的可能性。从理论上讲,一次有效的激光照射,就能直接摧毁目标,而不需要多次拦截尝试。

此外,从概念上看,太空激光武器似乎能提供一种“天罗地网”式的防御。如果拥有足够多的卫星,它们可以覆盖全球大部分地区,形成一道难以逾越的防御屏障,理论上可以拦截来自任何方向的洲际弹道导弹。这与目前部署的地面或海基反导系统不同,后者通常有其固定的覆盖范围和部署限制。

然而,尽管拥有这些诱人的优势,太空激光武器距离“最理想”的反导利器还有相当长的路要走,并且面临着一系列严峻的挑战,这些挑战足以让人对其可行性产生质疑。

首先,技术实现的难度是巨大的。要制造出能够稳定运行、精确瞄准、并产生足够能量来摧毁洲际弹道导弹的太空激光系统,需要克服无数工程难题。激光的产生、聚焦、稳定和长距离传输,在太空严酷的环境下(包括真空、辐射、温度变化等)都是极具挑战性的。特别是要实现对高速、高机动性目标的精准锁定和长时间照射,这需要极高的跟踪精度和稳定性,稍微的抖动都可能导致激光偏移,失去摧毁效果。

其次,是能量问题。洲际弹道导弹在上千公里的高空中,其外壳材料和内部结构都经过精心设计,以承受巨大的压力和高温。要将激光能量集中到足以在短时间内摧毁它,需要的能量是惊人的。如何为如此庞大的激光系统提供持续、稳定的能源,并且在太空中有效散热,也是一个巨大的工程难题。

成本方面,研发、制造、部署和维护一个庞大的太空激光武器系统,其天文数字般的投入,很可能会远超任何现有的武器系统。这笔钱是否值得花,是否比发展和改进现有反导技术更具效益,是一个值得深思的问题。

更关键的是,太空激光武器并非没有反制手段。洲际弹道导弹的设计者们也不会坐视不管。他们可以通过增加导弹外壳的反射涂层,使其更容易将激光能量反射开;或者在导弹外层加装隔热层,抵抗激光的加热效应;更直接的办法是,在导弹的关键部位增加抗烧蚀材料。此外,洲际弹道导弹还可以采用更快速的弹道,减少激光武器的反应时间,或者采用多弹头、诱饵等手段,增加激光武器拦截的难度。

还有一个重要的考量是,太空激光武器的部署本身就可能引发新的太空军备竞赛,甚至导致太空军事化。一旦一个国家部署了这种能力,其他国家也必然会寻求发展类似的武器,或者开发更有效的反制措施,这可能将太空变成一个新的战场。此外,任何对太空中的激光武器进行攻击的行为,都会被视为对太空资产的攻击,其后果和影响将是极其严重的。

总而言之,太空激光武器在理论上确实展现出一种令人向往的反导潜力,尤其是在拦截导弹上升段方面。它所带来的即时性、非接触性和区域覆盖优势,确实使其在概念上显得非常强大。然而,在将这种概念转化为实际可用的、可靠的、经济可行的武器系统之前,我们必须承认,它仍然面临着技术、成本、效率以及战略对等性等多方面的严峻挑战。因此,虽然它是一个极具潜力的反导选项,但将其称为“最理想”的反洲际导弹利器,或许为时过早,也低估了其他反导技术在不断进步的可能性,以及对抗方可能采取的反制措施。它更像是一种未来可能实现,但目前仍在探索和攻坚阶段的先进技术。

网友意见

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8.26更新:关于实弹武器

8.27更新:关于短期在轨星座

8.28小补充:关于耗材+加注

开个间接相关话题,很多人知道太空散热差,但是不知道具体有多差,导致经常出现不实际的畅想

太空中散热就两种方法,抛壳法和辐射法

一颗子弹的大部分热量都是被弹壳带走的,类似地,抛走含热物质就可以起到散热作用,可以称为抛壳法

另一种则是喜闻乐见的弱鸡热辐射

接下来还有几个喜闻乐见的基本原则:

1,你的工作耗材是有限的

2,热二率:在封闭系统中,你的所有任何形式的功率最后都会变成不能利用的废热

2.1,由于辐射散热的弱鸡,如果不搞抛壳法,你可以认为这是“准静态过程”,热二率可以近似满足

2.2,对于长期运行的星座,热平衡是必须的,只有短期运行的星座可以有“热坏拉倒法”

3,重头戏:各种装置的局限性——

3.1,大功率激光器的效率很低,相当多的能量都没有被发射出去的激光带走

3.2,核装置的衰变热是“死热”,并不因为你待机而停止发热,顶多在温度很低的情况下功率会下降一点,而且对于要达到临界质量从而进行反应,甚至要设计铀反射层来增大威力的各种核武器来说问题更大,这样的核装置来几个,你的散热板就得和福特航母的甲板一样大


8.26更新:

3.3,对于实弹武器,了解以下轨道学基本事实:

3.3.1窗口等待和速度增量需求是一对矛盾

所谓的太空实弹武器不是松手就会自己从轨道上降下去的,它需要自己携带发动机,消耗一定速度增量才能下降到撞击交会轨道上,不幸的是,越想节省速度增量,窗口期就越窄,对武器的时间敏感依赖越严重

3.3.2轨道高度和轨道周期是一对矛盾

如果你打算把这个平台搞到同步轨道上,你应该掂量掂量,你的实弹从gto上下到大气的时候十场核战争都打完了……

3.3.3轨道高度和倾角变换难度是一对矛盾

如果你的平台和弹头需要机动,那么,越高的轨道越适合消耗更少的速度增量变更倾斜角,然而前面的论证已经告诉我们这不一定是一笔合算的买卖……

3.3.4在交会中,转移用时和速度增量消耗是一对矛盾

如果你需要更快的转移,可以,拿更多的速度增量来

上面谈了这么多,说明问题很明显就是离不开速度增量几字,那么速度增量又面临什么矛盾呢?

3.3.5推力与比冲的矛盾

大致上,可以简单理解为,一个发动机越追求推力大,它对燃料的利用效率就越差,在不需要对抗重力的太空,会采用一些排气压力较小但是燃料利用率很高的发动机

3.3.6高性能燃料与长期储存燃料的矛盾

液氢?液氧?带这种字样的燃料不要想着长期轨道储存,轨道储存还要避免复杂的输送和点火机构失效导致再启动失败,你只能使用一些易于储存和使用的燃料用作轨道机动的燃料,很不幸,恰好这样的燃料一般都是很低效的燃料……

3.3.7卫星实弹武器促狭的轨道机动装置和目标火箭澎湃的起飞级/转移级动力的矛盾

起飞级要对抗大气和重力,转移级(如果有)还要承担很重的dv而且有着时间限制(这意味着它们拥有推比的优势),它们还能使用轨道发动机所难以运用的那些燃料,还有显而易见的干质比优势,甚者,它们的大气段可以运用气动动力,而所谓“实弹反导卫星平台”使用着促狭的弱鸡燃料、推比很低而面临很大速度增量需求的轨道发动机(这意味着转移点火时间很长)、弱鸡的干质比、再入大气之前不能进行气动机动的尴尬事实,

更尴尬的是,在交会中,机动开始得越早,越节省速度增量的消耗,而火箭的大气段在起飞时——远离交会时间,所谓的实弹拦截武器的大气段如果存在也只能在交会前很短的时间发生,有利的因素几乎全部倒向火箭一方


8.27更新

4,一个短期在轨的星座能够解决很多问题,热平衡不一定需要了(热坏拉倒或者抛壳法顶一段时间),高性能燃料的储存问题也缓解了,但是问题依然很多

4.1你的雄心壮志与国会/杜马/人大给的预算的矛盾

我们就假设你解决了绝大部分实际问题,打算发射了,而且希望采取神话系列侦查卫星那种用几个星期就用坏拉倒的方式,那么你应当知道:

神话卫星对付的是那几个航母战斗群,你的激光卫星要对付的却是上千(俄国/美国)或数百(中国)升起的核弹头,要产生可观的成果,你要部署的星座数量显而易见的不能少

更妙的是,你还不能像神话侦查卫星那样一个卫星扫一片海域可以产生一张雷达的初级图像供分析一片海域,你的一个激光发生器组只能对付一颗弹道导弹

国会姥爷看到你用昂贵的重型发射器部署了这么多几十天就用坏拉倒的昂贵的硬杀伤激光器星座,马上就会捂紧自己的钱包

4.2你的雄心壮志与变幻莫测的时代风云的矛盾

假设你绑架了全部参议员的老婆孩子,逼他们允许把这个项目推进下去

然后,爆发了个“xx导弹危机”,你和敌国剑拔弩张,你迅速发射了数百激光反导卫星,结果:

a,敌国认为你这是在进行晴天霹雳式的先发制人,马上发射上千发核武器还击,而此时你的激光卫星群还没进入工作轨道……

b,你绑架了敌国首脑的老婆孩子(别问我怎么做的),让他相信你这不是发起先发制人,在老婆孩子命悬一线的压力下,敌国怂了,答应了和谈条件,于是——

你的数百激光反导星座就这样打水漂了?


8.28补充

评论区有人提到耗材和加注的方案

这个方案会很贵,嗯,非常贵,一年几百几千次发射的那种贵……

为什么说贵呢,因为你要同时保证过境数目和星下点连续覆盖给定位置,要直观大致理解所需的星座数量级,可以参考有类似指标的北斗(重点覆盖东亚),然后考虑到导航系统和拦截系统需求的星座密度需求差(1,拦截星座要面临多得多的目标,2,拦截系统的复用能力是有限的,不同于导航可以靠广播同时服务大量地面用户,3,拦截系统的孔径角度很可能也是有限的,孔径角的狭窄会成倍的提升覆盖星座数目需求,大致上是反比关系)要乘一下倍数……估算结果大致会在百以上的数量级,如果是长期自持在轨还可以慢慢分批发射,不能自持靠加注的星座意味着你一年需要每几个月就进行一批上百次发射加注,这个呢……真的是非常的,贵的那种,十年以内导弹防御没搞成国家倒是可能给拖垮了吧(笑)

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