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日本成功研制出堪比"死亡之星"的激光设备
来源 : 科学之家   发布时间 : 2015-08-06 10:59
日本大阪大学声称其成功研制出可产生瞬间功率2拍瓦(1拍瓦等于1千万亿瓦)的激光设备LFEX系统,它相当于全球发电总功率的1000倍。这一设备堪比星球大战中用于毁灭星球的“死亡之星”。德国莱茵金属公司曾用5万瓦的激光武器成功击落3公里远的无人机,而这大约只有日本LFEX系统功率的百亿分之一。

"死星"降临

"死亡之星"(Death Star)是科幻大片《星球大战》中帝国势力为攻击共和国而设计出的一种武器,装备了威力足以摧毁一颗行星的激光武器系统。因其外形为球形、相当于月球大小,因而被称为死亡之星。

图片说明:《星球大战》中的"死亡之星"。图片来源:sina.com

虽然死亡之星只是一种科幻武器,但美国民众曾要求联邦政府制造这一武器系统,并向白宫提交了一份超过2.5万人的网络请愿书。然而,经过计算要想完成死亡之星的建造,需要耗费1000万亿吨的钢材,相当于当前全球80万年的钢产量,以目前的太空运力,运输完这些材料也需要50亿年之久。显然,在现实条件下,这是一项不可能完成的任务。

日本的LFEX系统

图片说明:100米长的LFEX装置中装有用于放大激光束的玻璃面板。图片来源:The Assahi Shinbun

大阪大学的研究人员通过一种名为激光快速点火试验(LFEX)的装置,可以产生2拍瓦的激光。研究人员介绍,这一系统的功率相当于全球发电总功率的1000倍。

尽管LFEX系统能产生功率如此巨大的激光,但其所消耗的能量只相当于微波炉打开2秒所需的能量。之所以能产生如此高的激光输出功率是因为其所产生激光的寿命极短,研究小组通过将能量在时间上压缩到1皮秒(即万亿分之一秒),从而获得能量如此高的激光能量。

图片说明:LFEX工作原理。图片来源:Osaka University

为将激光能量放大,研究人员将能量施加到100米长LFEX装置中类似于荧光灯的玻璃器件上。当激光束在这些玻璃灯中传播时,这些玻璃灯可将激光束汇聚,从而提高激光束的能量。

大阪大学电气工程学院副教授Junju Kawanaka表示:“世界上对于提高激光器的性能竞争非常激烈,现在我们的目标是将激光功率输出提高到10兆瓦。”。

拓展阅读:

神秘的"激光"

激光的英文为LASER,是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的简写,意思是“通过受激辐射光扩大”,简称为“激光”。激光原理最早在1916年被美国物理学家爱因斯坦发现,目前广泛应用于医疗、工业、军事等方面。

激光在军事武器上的应用始于上世纪六、七十年代,主要研发国家有美国、德国、以色列、中国、前苏联等,后来因为费用成本与实战性能等方面的原因曾一度中止。在1995年达成的联合国《特定常规武器公约第四议定书》,即《激光致盲武器议定书》中明确规定“禁止使用以致人眼永久性失明为作战目的的激光武器”。

图片说明:波音公司生产的激光战车。图片来源:sina.com

图片说明:洛马公司试验激光武器成功拦截1.6千米外火箭弹,从激光照射到击毁仅用3秒钟。图片来源:qianlong.com

图片说明:德国莱茵金属公司生产的5万瓦“天空卫士”激光武器。图片来源:sina.com

近年来,激光武器随着科技进步又再次成为军事热门。但因其特殊性而被许多国家列为机密,公开的资料并不多。目前已知进行激光武器研发的有美国的洛马公司、波音公司,德国的莱茵金属公司。据最新报道,美国军方也打算在下一代福特级航母上装备激光武器。中国也曾因被报道使用激光武器致盲美日军事卫星,而被认为进行激光武器试验。

目前激光武器主要应用于激光眩晕、激光制导、卫星致盲、导弹防御、主动攻击等方面。它具有以下优势:1、高性价比:与价格数十万美元的导弹相比,发射一次激光武器仅需数千美元,其可循环利用的特点,也为舰船节省了巨大的弹药补给时间及空间;2、附带伤害小:与动辄惊天动地的导弹相比,激光武器快、准、狠的特点也极大减少了对战场平民的伤害。3、不受电磁条件干扰。同时,激光武器也有一些缺点,比如:易受云雨雾等不良天气的影响、不能对水下目标进行攻击、电力保障困难等。(科学之家,译审/编辑: F Cheng)


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