藍色星球o、m、c三大國正在研究的粒子束武器有兩種,一種是地基帶電粒子束武器,一種是天基中性粒子束武器。一筆閣 www.yibige.com
粒子束武器按武器系統所在的位置不同,可分為陸基、艦載和空間粒子束武器。陸基粒子束武器主要設置在地面,用於攔截進入大氣層的洲際彈道導彈等目標,擔負保護戰略導彈基地等重要目標的任務。艦載粒子束武器設置在大型艦艇上,主要用於保衛艦船免受反艦導彈的襲擊。空間粒子束武器設置在空間飛行器上,主要用來攔截在大氣層外飛行的導彈和其他空間飛行器。
無論是帶電粒子束武器還是中性粒子束武器,作為一種武器系統,它們主要由五大部分組成:粒子束生成裝置,能源系統,預警系統,目標跟蹤與瞄準系統,指揮與控制系統。其中,最能說明該武器特徵的部分是粒子加速器和能源系統,現簡要介紹如下:
1、粒子束生成裝置——高能粒子束生成裝置是整個粒子束武器系統的核心部分。它用來產生高能粒子束,並聚集成狹窄的束流,使其具有足夠的能量和足夠的強度。
粒子束生成裝置,主要包括粒子源、粒子注入器、加速器等設備。其中最主要的是研究適合武器使用的高能粒子加速器。
感應直線加速器、電子感應加速器、射頻直線加速器都有可能作為高能粒子加速器。現有民用粒子加速器的技術雖可借鑑,但由於它過分笨重,根本無法作為武器系統使用。
m國費米國家實驗室使用的5000億電子伏特質子加速器,僅其中主加速器的直徑就達2千米左右,它的兩極轉彎磁鐵,每塊長6米,重13噸;4級聚焦磁鐵長2米,重約4噸;兩種磁鐵加起來有1000多塊,共同構成一個周長達6千米之多的大環,安放在地下6?米深的隧道中。
2、能源系統——能源系統是粒子束武器各組成部分的動力源,它為武器系統提供動力,可以認為是粒子束武器的「彈藥庫」。
對以脈衝形式工作的粒子束武器,一般的發電機,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,並聚集成密集的束流,需有強大脈衝電源。有的資料介紹,要用粒子束流在導彈體上燒熔一個小孔,需要粒子束到達目標時的脈衝功率為10^13瓦,脈衝能量為10^7焦耳。按照這種需要計算,假如加速器的效率能達到30%的話,即使不考慮傳輸中的損失,也要求脈衝電源的功率至少為3x10^13瓦。這個功率相當於3萬個100萬千瓦的電站的總功率。
也就是說,在同一瞬間(假設為10^(-5)秒),要求這3萬個電站同時向該武器系統提供電力。
當然,這是不可能的。而截止2013年研究的特種發電機的脈衝功率僅能達到10^7瓦,離要求相差甚遠。
看來,就現在的電源水平,根本無法達到那樣高的功率要求。因此,必須另闢蹊徑,圖謀良策,採用新的供電方法。
新的供電方法是,在武器工作之前將能量先儲存起來,一旦使用,便能在極短時間內釋放出巨大的能量,毀傷破壞目標。m國、ols國正在加緊研製新的儲能設備和新的脈衝電源。
大氣層內的帶電粒子束,其特點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,但可以傳導而且宜於使用。
在大氣層外的真空狀態,由於帶電粒子之間的斥力,帶電粒子束會在短時間內散發殆盡,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、高能脈衝電源、目標識別與跟蹤系統、粒子束精確瞄準定位系統和指揮控制系統等組成。
加速器是粒子束武器的核心,用來產生高能粒子,並聚集成密集的束流,加速到使它能夠破壞目標。
目標識別與跟蹤系統主要由搜索跟蹤雷達、紅外探測裝置及微波攝像機組成。
探測系統發現目標後,目標信號經數據處理裝置和超高速計算機處理後,進入指揮控制系統,根據指令,定位系統跟蹤並瞄準目標,同時修正地球磁場等的影響,使粒子束瞄準目標將要被擊毀的位置,然後啟動加速器,將粒子束髮射出去。
1、帶電粒子束加速器——一般使用線性鐵氧體磁場感應加速器來產生高速電子束,絕對速度為每秒30萬公里。
ols、m國研製的地基粒子加速器均為質子加速器,其基本原理是:首先把電子束髮生器產生的電子進行加速,然後在高頻振盪裝置上振動,再在離子發生裝置上把進來的質子用電子包圍起來,使其進入離子加速裝置進行加速,質子因接收能量而加速。
在接近出口時,把電子去掉,利用磁場使之變成尖銳的高能定向束流,隨後把質子束向空間發射出去。
2、中性粒子加速器——利用對原子進行加速的方法,製造出中性粒子,然後聚集成尖銳的高能定向束流,以接近光速的速度發射出去,擊毀目標或使其失效。
藍色星球m國研究產生中性粒子的方案是:將負離子在加速器中加速並聚集,在加速器的出口處去掉多餘的電子,變成中性氫原子束髮射出去,並且要求這一過程確保氫原子束的質量和能量。
中性粒子束武器要進入作戰使用,必須有一定數量的衛星進行早期預警和探測。預警衛星將探測目標的數據送往地面站,需要特定衛星網和慣性導航系統來實時測定衛星和目標的位置,以及在衛星的任何方向上都能瞄準目標的姿態控制系統。
粒子束武器的破壞機理是動能殺傷和γ、x射線破壞。粒子束不受雲、霧、煙等自然環境和目標反射的影響,也不會因目標被遮蔽或受到干擾而失效,其全天候和抗干擾性能較好。
粒子束直接穿入目標深處,不需要維持一定時間的照射,有利於連續攻擊多個目標。
即使粒子束沒有直接命中目標,也會在目標周圍產生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題,中性粒子束散焦度低,要產生達到破壞未來加固目標所需要的1020~1021j/sr的亮度非常困難。
由於中性粒子束不能穿越大氣層,因此只能裝在衛星上,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內部設備的機理。
地基粒子束武器要從地面發射粒子束,需要有足夠的射程。天基粒子束武器要在外層空間作戰,在監視和跟蹤系統方面,對傳感器要求極高,而且需要適合於部署在空間的尺寸和重量。
20世紀80年代前蘇聯在哈薩克斯坦的薩雷沙甘建設的粒子束加速器占地約四個足球場大小,m國的粒子加速器也有一幢樓那麼大,因此天基部署難以實現。
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