创世武器——电磁炮

文|葛世恒

创世武器
——电磁炮

文|葛世恒

科幻战舰、大洋杀手、隐形忍者……这些形容词说的都是于2015年11月交付的朱姆沃尔特级驱逐舰。此舰的下水之所以能引起全世界的高度关注，是因为传闻中的它，将配备一种强大的未来武器——电磁炮。

电磁炮，是一种强大的动能武器，由于其拥有的一系列优越性能，使各军事强国都投入了巨大的人力物力进行研究。为什么要发明电磁炮？它拥有哪些特殊能力？理解它真的需要很高深的知识吗？

事情还得从电子战说起……

电子战“魔高一尺道高一丈”，电磁炮应运而生

雷达，是第二次世界大战中出现的三大新式武器之一，由英国的科学家首先发明，并率先在英国和美国的军队中装备。由于可以先敌发现，提前做好应对准备，在雷达装上盟军的飞机和军舰以后，“二战”的胜负已无悬念。英国不列颠空战的胜利，德国“狼群”潜艇战队的覆灭，以及日本航母在对美海战中的完败，雷达都起到了举足轻重的作用。

但有矛必有盾，随着雷达的广泛应用，各种反雷达的技术也逐渐兴起。雷达再也没有“二战”时的那种好日子过了。最先出现的反雷达技术，就暴露了雷达自身的缺陷。

雷达的工作原理是：先发射出去一束电磁波，再接收反射回来的电磁波，以此判断目标的距离远近、移动方向等。由于发散现象，反射回来的电磁波，往往只有其发射出去的数亿分之一甚至百亿分之一，非常微弱。所以，雷达的接收装置必须非常灵敏。

灵敏，是雷达的最大优点，却也是它的致命弱点。我们都知道，若长时间呆在黑暗的环境中，眼睛对光线就会特别敏感，这时若突然暴露在阳光下，瞬间就会被“闪瞎”。雷达也是如此，用突然出现的强电磁辐射，就可以摧毁正在工作中的雷达——这是最早出现的电子战方法之一。

对付雷达，还有一种方法更直接。1965年，越南的防空导弹开始使用雷达制导，击落美国飞机的效率大为提高。很快，美军就装备了一种反雷达导弹。它能够在接收到敌方的雷达信号后，顺着雷达波发出的方向反向导航，摧毁雷达站，制导成为了引导，很尴尬。于是，“电子静默”的战法开始出现：我的雷达不常开，必要的时候再打开。为应对这种战术，雷达定位的技术也逐渐出现：只要你敢开，我就能算出你的位置，再利用精确制导的武器将你摧毁。1999年的科索沃战争，南联盟的雷达只要开机一次，5分钟内即可被摧毁。

除了这些“硬”的方式，还有一些“软”的方法，比如“隐身”：通过结构设计和涂抹吸波材料，尽量减少雷达波的反射。目前，最先进的一些轰炸机的雷达反射面积比一只鸟还小，被探测和识别的概率很低。

为了对付雷达，进攻方可谓是花样百出，但防守方是否真的就无计可施了呢？当然不是，破解之道，就在进攻的武器本身。不管是飞机还是导弹，都需要燃料燃烧来推动。有燃烧，就有高温，有高温，就会发射红外线——红外线也是电磁波。飞机能伪装得像小鸟一样，但高强度的红外线很快就暴露了它的真实面目。目前不少防空导弹都在利用热红外制导，不需要发射电磁波探测，一样可以追踪目标。

在这种“魔高一尺，道高一丈”的较量中，一种新的武器应运而生。在它正式登场之前，我们不妨先做一道问答题放松一下。

问：小说《笑傲江湖》中，谁的功夫最高？

答：东方不败。

回答正确。

东方不败最让人忌惮的功夫，就是他的绣花针。绣花针，小、快，还没看见，就扎到你身上了，防不胜防，这里最关键的就是“看不见”。

不管是用雷达探测，还是用红外线制导，根本目的就是为了能“看见”。下一代的进攻武器，就是让对手“看不见”：既不反射电磁波，也不发射红外线。

这样的武器已经出现，电磁炮就是候选之一。

电磁炮，利用电磁场给炮弹加速，以极高的速度（7倍音速或以上）发射出去，打击几百千米之外的目标。炮弹本身没有动力装置，可以做得很小，再涂上点吸波材料，极难被发现和拦截。由于没有烟雾和大火，发射平台也不容易暴露（若没有能被轻易捕捉的痕迹，在方圆几百千米大的地方找一艘伪装的船或车，难度非常大）。

电磁炮的类型与原理

电磁炮按原理可分为线圈炮、电热炮、重接炮、轨道炮等。

线圈炮相当于是一台电动机。在电动机中，定子中产生磁场，作用于转子中的电流，推动转子高速转动。在线圈炮中，发射装置相当于是“定子”，炮弹相当于是“转子”，发射装置产生的磁场作用在炮弹上，使其高速运动，发射出去。

电热炮与传统的火炮很相像，它是先用电将工质加热至等离子态，再让具备了相当热能与动能的工质推动炮弹发射。

重接炮是电磁炮的一种新形式，目前只有美国进行了相关研究，它在大质量炮弹与高速度之间取得一定的平衡，被认为是未来天基武器的一种重要形式。

轨道炮，是目前各国主要研究的一种电磁炮，已经处于装备前的试验阶段。它的基本原理也很简单：电流在磁场中受力的作用——初中入门级的物理知识。

电磁轨道炮原理：（1）在两根导轨中通入电流，产生磁场；（2）电流流过滑块（炮弹），电流在磁场中受力的作用，滑块被加速至7倍音速以上：（3）利用滑块的巨大动能打击目标。

滑块受的电磁力越大，加速距离越长，出口的速度越大，即使经过空气摩擦减速，在攻击目标时的速度仍能达到5倍音速以上。

射程远超火炮，堪比最先进的防空导弹

传统的火炮是以火药急剧燃烧提供的膨胀力推动炮弹发射，在经过一百多年的发展后，它的实战性能已经接近极限。目前，能用于装备的最先进火炮炮弹出口速度仅在1.5千米/秒左右，最远的攻击距离不超过200千米。

而电磁炮的作用时间相对较长，能提供更大的能量，炮弹的加速度可达几万到几十万倍的重力加速度，即在短短的千分之一秒内，能将炮弹加速到每秒数千米，甚至每秒十几千米，打击距离400千米以上（目前的设计水平），远远超越传统火炮，与一些先进防空导弹的攻击距离相近。也就是说在传统战场上，电磁炮可以实现超视距作战，甚至发挥出一些近程导弹的攻击效果。

成本远低于传统武器

有人说“架几门大炮就能征服一个国家的历史已经一去不复返了”，而电磁炮可能让历史重演——为什么？

过去，擅长骑射的游牧民族，始终都是中原农耕民族的巨大威胁。而曾经，热兵器的远程攻击和强大杀伤力，又把一个个冷兵器帝国打得落花流水。现在，远程攻击能力仍是决定一个国家军事是否强大的最重要指标，而实现远程攻击的手段，在很长的时间内无非是飞机和导弹。然而，它们不菲的造价，也每每让战争进入“烧钱模式”。20世纪末和21世纪初的几场大战，多是由西方发起的，而赢得战争的主要付出之一，就是数千亿美元的花费——别忘了，截至目前，世界上90%的国家国民生产总值一年也就几千亿美元。

而电磁炮成本则要低得多。一枚电磁炮弹的价格不过一万多美元，一枚机载空空导弹的价格在十几万至几十万美元之间，一枚防空导弹的价格更是高达上百万美元。电磁炮弹在体量方面的优势也非常明显，一枚电磁炮弹几千克至十几千克，而一枚导弹通常有几百千克重、几米长的身段。

由此不难想象，在电磁炮技术成熟后所会引起的一个巨大变化：单个作战平台（飞机、舰艇、坦克等）的远程打击能力将可能提升至原来的十倍甚至数十倍以上，发动一场战争的动员规模将远小于现在，集结速度也将大大加快。

“大洋杀手”的隐秘装备

即将服役的朱姆沃尔特级驱逐舰的最大特点就是隐身，为了能尽量减少雷达反射、红外线发射和噪声，舰体采用了革命性的内外结构设计，新的雷达系统以及大量的复合材料，使此舰的造价高达30亿美元左右。但若不配备同样可以隐身的武器，之前所有的努力都将白费。

由于火药燃烧时会产生火光和大量的烟雾，传统的火炮和导弹发射平台几乎没有隐蔽性可言。而电磁炮则没有这方面的顾虑，它的发射平台具有相当的隐蔽性，不容易暴露自己的位置。这可以大大增加武器发射平台在战场上的生存率，并像一个杀手一样，悄悄地潜伏到对方400千米的范围内……

创世武器，有望成为导弹克星

当今，建立在导弹基础上的核武平衡已经持续了半个多世纪，之所以能形成平衡，在于远程导弹的装药量很大，飞行速度太快，洲际导弹的末端攻击速度可达25倍音速左右。而防空导弹同样是基于化学能的推动，体量比远程导弹小得多，目前最先进防空导弹的飞行速度也不过9倍音速左右，理论上只能拦截15倍音速以下的来袭目标。

电磁炮能打破这种平衡吗？毕竟战争中也有“快打慢”之说。目前处于试验中的电磁炮能打出的最高出口速度已经达到10.1千米/秒，而设想中的天基电磁炮，其出口速度更是在20千米/秒左右。或许在人们对电磁炮的应用熟练以后，现在的各种化学能导弹在它面前都将成为摆设。

目前，美国用于试验的是舰艇电磁炮，主要设想是用于近岸攻击及舰艇间对抗，它的初期设计目标是185千米左右，最远可至400千米以上。而未来的电磁炮发射平台，一定不会限于舰艇，还可以布置在飞机、坦克、太空等领域，射程也不会限于400千米。远程、速度快、体积小且价格便宜，电磁炮或许能终结延续了几百年的、以化学能发射炮弹的历史，进入一个新的战争时代：“十年之后，你看不见我，我看不见你，而我们已经开始交火”。