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粒子束武器是利用加速器把電子、質子和中子等基本粒子加速到數萬—20萬km/s的高速,並通過電極或磁集束形成非常細的粒子束流發射出去,用於轟擊目標。按粒子是否帶電可分為帶電粒子束武器和中性粒子束武器。粒子束武器在太空可以破壞數十公里以外的目標,在大氣中只能攻擊數公里以外的目標。

1基本介紹

粒子武器攻擊假想圖

  粒子武器攻擊假想圖

21世紀,武器的發展已經進入原子和分子世界,核武器就是應用了原子理論。原子物質中央的質子帶正電,電子帶負電,中子是中性的。被稱為粒子的物質是指電子、質子、中子和其它帶正、負電的離子。粒子只有被加速到光速才能作為武器使用。粒子束髮射到空間,可熔化或破壞目標,而且在命中目標后,還會發生二次磁場作用,對目標進行破壞。
粒子束武器發射出高能定向強流、接近光速的亞原子束(帶電粒子束和中性粒子束),用來擊毀衛星和來襲的洲際彈道導彈。即使不直接破壞核彈頭,粒子束產生的強大電磁場脈衝熱,也會把導彈的電子設備燒毀,或利用目標周圍發生的γ射線和X射線使目標的電子設備失效或受到破壞。帶電粒子束武器在大氣層內使用。中性粒子束武器在大氣層外使用,主要用於攔截助推段和中段飛行的洲際彈道導彈。
粒子束武器是由天才尼古拉·特斯拉發明的。

2武器種類

俄美中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。
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。

3系統組成

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:
前蘇聯陸基激光反衛星武器攻擊示意圖

  前蘇聯陸基激光反衛星武器攻擊示意圖

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、粒子注人器、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鑒,但由於它過分笨重,根本無法作為武器系統使用。美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3×10^13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。美國、俄羅斯正在加緊研製新的儲能設備和新的脈衝電源。

4應用原理

破壞機理
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,有利於攻擊多目標。如果粒子束沒有直接命中目標,則會在目標周圍產生γ、X射線,造成第二種傷害和破壞。
主要優點
粒子束武器的速度接近光速,所以具有激光武器的優點,可以隨時射擊目標,也能靈活調整射擊方向,又可同時攔截多批多個目標。只要能源供應充足,能連續戰鬥。此外,粒子束武器不受氣象條件的限制,未來戰爭中,它即是稱職的衛士,又是超級殺手。
粒子束武器的研製難度比激光武器大,但作為天基武器比激光武器更有前途。其主要優點是:
(1)不用光學器件(如反射鏡);
(2)產生粒子束的加速器非常堅固,而且加速器和磁鐵不受強輻射的影響;
(3)粒子束在單位立體角內向目標傳輸的能量比激光大,而且能貫穿目標深處。
作用表現
粒子束的毀傷作用表現在:
(1)使目標結構汽化或熔化;
(2) 提前引爆彈頭中的引信或破壞彈頭的熱核材料;
(3)使目標中的電子設備失效或被破壞。
粒子束既可實施直接穿透目標的「硬殺傷」,也能實施局部失效的「軟殺傷」。帶電粒子束對目標的穿透能力極強,能量集中,脈衝發射率高,能快速改變發射方向。中性粒子束還可對目標周圍產生的中子、γ、X射線進行遙測,實現對目標的識別。

應用領域

高技術戰爭中的應用
根據美國80年代以來的研究結果,粒子束武器在高技術戰爭中的應用主要在於,利用中性粒子束武器進行洲際彈道導彈的攔截和彈頭飛行中段的識別。由於粒子束生成裝置、能源系統及高能粒子束傳輸等問題的解決技術難度太大,在可預見的將來把中性粒子束用於洲際彈道導彈彈頭中段的識別,也許是唯一可行的應用。
洲際彈道導彈的中段防禦既很重要又十分複雜,因為現代洲際導彈在飛行中段除了釋放彈頭之外,還釋放出大量的誘餌假彈頭,要進行中段防禦,首先必須將真彈頭從大量的假彈頭中鑒別出來,而這是一項難度很大的技術。採用常用的成像技術和輻射測量技術以及低功率激光或微波檢測技術等難以識別真假彈頭,而中性粒子束能有效地進行這種識別。
俄美對於粒子束武器的出發點是立足於空間作戰與防禦,主要工作是基礎研究和高能量轉換技術的研究;對於地基粒子束武器的研究只局限於作為點防禦作戰的近程武器系統範圍,主要是確保帶電粒子束在大氣層中長距離的穩定傳播。
能量轉換技術的研究的目的是要形成高速粒子脈衝。美空軍的研究機構稱,傳統的可控硅開關和火花放電開關的研究已經完成,下一步要開展磁性開關研究,這種開關基於飽和的電磁感應原理,具有很高的重複率。
《機甲世紀II》中的應用
裝備了粒子武器的遠戰型機甲

  裝備了粒子武器的遠戰型機甲

《機甲世紀II》中的遠戰型機體很好的詮釋了粒子武器遠距離、高殺傷的優秀面。與現今的粒子武器不同的是,在《機甲世紀II》的背景時代里,由於原子物理技術的飛躍式發展,粒子武器的質量和體積已經縮小到機甲可以直接裝配的程度了。雖然外觀縮小了,但是粒子源、粒子加速器、導向磁線圈的基本構造還是保留的。
遊戲中,高耗能問題一直是困擾遊戲中粒子武器發展的一大羈絆,但隨著針對碟型棄艦研究項目的展開,比核能更強大的正反物質湮滅能量逐步為人類所運用。粒子武器的發展瓶頸也終於被突破了。

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