葛世恒

科幻戰(zhàn)艦、大洋殺手、隱形忍者……這些形容詞說(shuō)的都是將于2015年11月交付的朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦（Zumwalt-class destroyer）。此艦的下水之所以能引起全世界的高度關(guān)注，是因?yàn)閭髀勚械乃?，將配備一種強(qiáng)大的未來(lái)武器——電磁炮。

電磁炮，是一種強(qiáng)大的動(dòng)能武器，由于其擁有的一系列優(yōu)越性能，使各軍事強(qiáng)國(guó)都投入了巨大的人力物力進(jìn)行研究。為什么要發(fā)明電磁炮？它擁有哪些特殊的能力？理解它真的需要很高深的知識(shí)嗎？

事情還得從電子戰(zhàn)說(shuō)起……

電子戰(zhàn)“魔高一尺道高一丈”，電磁炮應(yīng)運(yùn)而生

雷達(dá)，是第二次世界大戰(zhàn)中出現(xiàn)的三大新式武器之一，由英國(guó)的科學(xué)家首先發(fā)明，并率先在英國(guó)和美國(guó)的軍隊(duì)中裝備。由于可以先敵發(fā)現(xiàn)，提前做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備，在雷達(dá)裝上盟軍的飛機(jī)和軍艦以后，“二戰(zhàn)”的勝負(fù)已無(wú)懸念。英國(guó)不列顛空戰(zhàn)的勝利，德國(guó)“狼群”潛艇戰(zhàn)隊(duì)的覆滅，以及日本航母在對(duì)美海戰(zhàn)中的完敗，雷達(dá)都起了舉足輕重的作用。

但有矛必有盾，隨著雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，各種反雷達(dá)的技術(shù)也逐漸興起。雷達(dá)再也沒(méi)有“二戰(zhàn)”時(shí)的那種好日子過(guò)了。最先出現(xiàn)的反雷達(dá)技術(shù)，就暴露了雷達(dá)自身的缺陷。

雷達(dá)的工作原理是：先發(fā)射出去一束電磁波，再接收反射回來(lái)的電磁波，以此判斷目標(biāo)的距離遠(yuǎn)近、移動(dòng)方向等。由于發(fā)散現(xiàn)象，反射回來(lái)的電磁波，往往只有其發(fā)射出去的數(shù)億分之一甚至百億分之一，非常微弱。所以，雷達(dá)的接收裝置必須非常靈敏。

靈敏，是雷達(dá)的最大優(yōu)點(diǎn)，卻也是它的致命弱點(diǎn)。我們都知道，若長(zhǎng)時(shí)間呆在黑暗的環(huán)境中，眼睛對(duì)光線(xiàn)就會(huì)特別敏感，這時(shí)若突然暴露在陽(yáng)光下，瞬間就會(huì)被“閃瞎”。雷達(dá)也是如此，用突然出現(xiàn)的強(qiáng)電磁輻射，就可以摧毀正在工作中的雷達(dá)——這是最早出現(xiàn)的電子戰(zhàn)方法之一。

對(duì)付雷達(dá)，還有一種方法更直接。1965年，越南的防空導(dǎo)彈開(kāi)始使用雷達(dá)制導(dǎo)，擊落美國(guó)飛機(jī)的效率大為提高。很快，美軍就裝備了一種反雷達(dá)導(dǎo)彈。它能夠在接收到敵方的雷達(dá)信號(hào)后，順著雷達(dá)波發(fā)出的方向反向?qū)Ш?，摧毀雷達(dá)站——制導(dǎo)成為引導(dǎo)，很尷尬。于是，“電子靜默”的戰(zhàn)法開(kāi)始出現(xiàn)：我的雷達(dá)不常開(kāi)，必要的時(shí)候再打開(kāi)。為應(yīng)對(duì)這種戰(zhàn)術(shù)，雷達(dá)定位的技術(shù)也逐漸出現(xiàn)：只要你敢開(kāi)，我就能算出你的位置，再利用精確制導(dǎo)的武器將你摧毀。1999年的科索沃戰(zhàn)爭(zhēng)，南聯(lián)盟的雷達(dá)只要開(kāi)機(jī)一次，5分鐘內(nèi)即可被摧毀。

除了這些“硬”的方式，還有一些“軟”的方法，比如“隱身”：通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和涂抹吸波材料，盡量減少雷達(dá)波的反射。目前，最先進(jìn)的一些轟炸機(jī)的雷達(dá)反射面積比一只鳥(niǎo)還小，被探測(cè)和識(shí)別的概率很低。

為了對(duì)付雷達(dá)，進(jìn)攻方可謂是花樣百出，但防守方是否真的也就無(wú)計(jì)可施了呢？當(dāng)然不是，破解之道，就在進(jìn)攻的武器本身。不管是飛機(jī)還是導(dǎo)彈，都需要燃料燃燒來(lái)推動(dòng)。有燃燒，就有高溫，有高溫，就會(huì)發(fā)射紅外線(xiàn)——紅外線(xiàn)也是電磁波。飛機(jī)能偽裝得像小鳥(niǎo)一樣，但高強(qiáng)度的紅外線(xiàn)很快就暴露了它的真實(shí)面目。目前不少防空導(dǎo)彈都在利用熱紅外制導(dǎo)，不需要發(fā)射電磁波探測(cè)，一樣可以追蹤目標(biāo)。

在這種“魔高一尺，道高一丈”的較量中，一種新的武器應(yīng)運(yùn)而生。在它正式登場(chǎng)之前，我們不妨先做一道問(wèn)答題放松一下。

問(wèn)：小說(shuō)《笑傲江湖》中，誰(shuí)的功夫最高？

答：東方不敗。

回答正確。

東方不敗最讓人忌憚的功夫，就是他的繡花針。繡花針，小、快，還沒(méi)看見(jiàn)，就扎到你身上了，防不勝防——這里最關(guān)鍵的就是“看不見(jiàn)”。

不管是用雷達(dá)探測(cè)，還是用紅外線(xiàn)制導(dǎo)，根本目的就是為了能“看見(jiàn)”。下一代的進(jìn)攻武器，就是讓對(duì)手“看不見(jiàn)”：既不反射電磁波，也不發(fā)射紅外線(xiàn)。

這樣的武器已經(jīng)出現(xiàn)，電磁炮就是候選之一。

電磁炮，利用電磁場(chǎng)給炮彈加速，以極高的速度（7倍音速或以上）發(fā)射出去，打擊幾百千米之外的目標(biāo)。炮彈本身沒(méi)有動(dòng)力裝置，可以做得很小，再涂上點(diǎn)吸波材料，極難被發(fā)現(xiàn)和攔截。由于沒(méi)有煙霧和大火，發(fā)射平臺(tái)也不容易暴露（若沒(méi)有能被輕易捕捉的痕跡，在方圓幾百千米大的地方找一艘偽裝的船或車(chē)，難度非常大）。

出現(xiàn)在科幻電影中的電磁炮

在《變形金剛2：卷土重來(lái)》中，就出現(xiàn)了電磁炮的身影：為制造能量源，邪惡的墮落金剛爬上金字塔頂，妄圖啟動(dòng)滅日機(jī)器，此時(shí)，美國(guó)的一艘驅(qū)逐艦發(fā)射秘密武器——電磁炮，將強(qiáng)大的墮落金剛打成重傷……

電磁炮的類(lèi)型與原理

電磁炮按原理可分為線(xiàn)圈炮、電熱炮、重接炮、軌道炮等。

線(xiàn)圈炮相當(dāng)于是一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。在電動(dòng)機(jī)中，定子中產(chǎn)生磁場(chǎng)，作用于轉(zhuǎn)子中的電流，推動(dòng)轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)。在線(xiàn)圈炮中，發(fā)射裝置相當(dāng)于是“定子”，炮彈相當(dāng)于是“轉(zhuǎn)子”，發(fā)射裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用在炮彈上，使其高速運(yùn)動(dòng)，發(fā)射出去。

電熱炮與傳統(tǒng)的火炮很相像，它是先用電將工質(zhì)加熱至等離子態(tài)，再讓具備了相當(dāng)熱能與動(dòng)能的工質(zhì)推動(dòng)炮彈發(fā)射。

重接炮是電磁炮的一種新形式，目前只有美國(guó)進(jìn)行了相關(guān)研究，它在大質(zhì)量炮彈與高速度之間取得一定的平衡，被認(rèn)為是未來(lái)天基武器的一種重要形式。

軌道炮，是目前各國(guó)主要研究的一種電磁炮，已經(jīng)處于裝備前的試驗(yàn)階段。它的基本原理也很簡(jiǎn)單：電流在磁場(chǎng)中受力的作用——初中入門(mén)級(jí)的物理知識(shí)。

電磁軌道炮原理：（1）在兩根導(dǎo)軌中通入電流，產(chǎn)生磁場(chǎng);（2）電流流過(guò)滑塊（炮彈），電流在磁場(chǎng)中受力的作用，滑塊被加速至7倍音速以上;（3）利用滑塊的巨大動(dòng)能打擊目標(biāo)。

滑塊受的電磁力越大，加速距離越長(zhǎng)，出口的速度越大，即使經(jīng)過(guò)空氣摩擦減速，在攻擊目標(biāo)時(shí)的速度仍能達(dá)到5倍音速以上。

制造電磁炮的想法由來(lái)已久

早在19世紀(jì)末就有科學(xué)家提出了線(xiàn)圈炮的設(shè)想。線(xiàn)圈炮，包括以后各種形式的電磁炮的基本原理都很簡(jiǎn)單，但是能形成戰(zhàn)斗力的電磁炮，它的復(fù)雜程度遠(yuǎn)超化學(xué)炮。盡管在20世紀(jì)初的幾十年內(nèi)，也有不少科學(xué)家在進(jìn)行這方面的研究，但是進(jìn)展緩慢，并一度被放棄。在20世紀(jì)80年代，作為“星球大戰(zhàn)”的一部分，電磁炮的概念又被重新拾起，并在各種新技術(shù)條件下具有了實(shí)現(xiàn)的可能性。在與傳統(tǒng)武器進(jìn)行認(rèn)真的對(duì)比分析后，人們發(fā)現(xiàn)，電磁炮的巨大意義已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)初的設(shè)想。

射程遠(yuǎn)超火炮，堪比 最先進(jìn)的防空導(dǎo)彈

傳統(tǒng)的火炮是以火藥急劇燃燒提供的膨脹力，推動(dòng)炮彈發(fā)射，在經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展后，它的實(shí)戰(zhàn)性能已經(jīng)接近極限。目前，能用于裝備的最先進(jìn)火炮炮彈出口速度僅在1.5千米/秒左右，最遠(yuǎn)的攻擊距離不超過(guò)200千米。

而電磁炮的作用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，能提供更大的能量，炮彈的加速度可達(dá)到幾萬(wàn)～幾十萬(wàn)倍的重力加速度，即在短短的千分之一秒內(nèi)，能將炮彈加速到每秒數(shù)千米，甚至每秒十幾千米，打擊距離400千米以上（目前的設(shè)計(jì)水平），遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)火炮，與一些先進(jìn)防空導(dǎo)彈的攻擊距離相近。也就是說(shuō)在傳統(tǒng)戰(zhàn)場(chǎng)上，電磁炮可以實(shí)現(xiàn)超視距作戰(zhàn)，甚至發(fā)揮出一些近程導(dǎo)彈的攻擊效果。

成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)武器

有人說(shuō)“架幾門(mén)大炮就能征服一個(gè)國(guó)家的歷史已經(jīng)一去不復(fù)返了”，而電磁炮可能讓歷史重演——為什么？

過(guò)去，擅長(zhǎng)騎射的游牧民族，始終都是中原農(nóng)耕民族的巨大威脅。而曾經(jīng)，熱兵器的遠(yuǎn)程攻擊和強(qiáng)大殺傷力，又把一個(gè)個(gè)冷兵器帝國(guó)打得落花流水?，F(xiàn)在，遠(yuǎn)程攻擊能力仍是決定一個(gè)國(guó)家軍事是否強(qiáng)大的最重要指標(biāo)，而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程攻擊的手段，在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)無(wú)非是飛機(jī)和導(dǎo)彈。然而，它們不菲的造價(jià)，也每每讓?xiě)?zhàn)爭(zhēng)進(jìn)入“燒錢(qián)模式”。20世紀(jì)末和21世紀(jì)初的幾場(chǎng)大戰(zhàn)，多是由西方發(fā)起的，而贏得戰(zhàn)爭(zhēng)的主要付出之一，就是數(shù)千億美元的花費(fèi)——?jiǎng)e忘了，截至目前，世界上90%的國(guó)家國(guó)民生產(chǎn)總值一年也就幾千億美元。

而電磁炮成本則要低得多。一枚電磁炮彈的價(jià)格不過(guò)一萬(wàn)多美元，一枚機(jī)載空空導(dǎo)彈的價(jià)格在十幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)美元之間，一枚防空導(dǎo)彈的價(jià)格更是高達(dá)上百萬(wàn)美元。電磁炮彈在體量方面的優(yōu)勢(shì)也非常明顯，一枚電磁炮彈幾千克至十幾千克，而一枚導(dǎo)彈通常有幾百千克重、幾米長(zhǎng)的身段。

由此不難想象，在電磁炮技術(shù)成熟后所會(huì)引起的一個(gè)巨大變化：?jiǎn)蝹€(gè)作戰(zhàn)平臺(tái)（飛機(jī)、艦艇、坦克等）的遠(yuǎn)程打擊能力將可能提升至原來(lái)的十倍甚至數(shù)十倍以上，發(fā)動(dòng)一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的動(dòng)員規(guī)模將遠(yuǎn)小于現(xiàn)在，集結(jié)速度也將大大加快。

“大洋殺手”的隱秘裝備

即將服役的朱姆沃爾特級(jí)驅(qū)逐艦的最大特點(diǎn)就是隱身，為了能盡量減少雷達(dá)反射、紅外線(xiàn)發(fā)射和噪聲，艦體采用了革命性的內(nèi)外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，新的雷達(dá)系統(tǒng)以及大量的復(fù)合材料，使此艦的造價(jià)高達(dá)30億美元左右。但若不配備同樣可以隱身的武器，之前所有的努力都將白費(fèi)。

由于火藥燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生火光和大量的煙霧，傳統(tǒng)的火炮和導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)幾乎沒(méi)有隱蔽性可言。而電磁炮則沒(méi)有這方面的顧慮，它的發(fā)射平臺(tái)具有相當(dāng)?shù)碾[蔽性，不容易暴露自己的位置。這可以大大增加武器發(fā)射平臺(tái)在戰(zhàn)場(chǎng)上的生存率，并像一個(gè)殺手一樣，悄悄地潛伏到對(duì)方400千米的范圍內(nèi)……

創(chuàng)世武器，有望成為導(dǎo)彈克星

當(dāng)今，建立在導(dǎo)彈基礎(chǔ)上的核武平衡已經(jīng)持續(xù)了半個(gè)多世紀(jì)，之所以能形成平衡，在于遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的裝藥量很大，飛行速度太快，洲際導(dǎo)彈的末端攻擊速度可達(dá)25倍音速左右。而防空導(dǎo)彈同樣是基于化學(xué)能的推動(dòng)，體量比遠(yuǎn)程導(dǎo)彈小的多，目前最先進(jìn)防空導(dǎo)彈的飛行速度也不過(guò)9倍音速左右，理論上只能攔截15倍音速以下的來(lái)襲目標(biāo)。

電磁炮能打破這種平衡嗎？畢竟戰(zhàn)爭(zhēng)中也有“快打慢”之說(shuō)。目前處于試驗(yàn)中的電磁炮能打出的最高出口速度已經(jīng)達(dá)到10.1千米/秒（29.7倍音速），而設(shè)想中的天基電磁炮，其出口速度更是在20千米/秒左右（近60倍音速）?；蛟S在人們對(duì)電磁炮的應(yīng)用熟練以后，現(xiàn)在的各種化學(xué)能導(dǎo)彈在它面前都將成為擺設(shè)。

目前，美國(guó)用于試驗(yàn)的是艦艇電磁炮，主要設(shè)想是用于近岸攻擊及艦艇間對(duì)抗，它的初期設(shè)計(jì)目標(biāo)是185千米左右，最遠(yuǎn)可至400千米以上。而未來(lái)的電磁炮發(fā)射平臺(tái)，一定不會(huì)限于艦艇，還可以布置在飛機(jī)、坦克、太空等領(lǐng)域，射程也不會(huì)限于400千米。遠(yuǎn)程、速度快，體積小且價(jià)格便宜，電磁炮或許能終結(jié)延續(xù)了幾百年的、以化學(xué)能發(fā)射炮彈的歷史，進(jìn)入一個(gè)新的戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代：“十年之后，你看不見(jiàn)我，我看不見(jiàn)你，而我們已經(jīng)開(kāi)始交火”。