鐵束髮威，巴以衝突中的「雷射打火箭彈」小視頻是真的嗎？

鐵束的組件。圖源：Rafael官網

當時，拉斐爾公司宣稱，鐵束將會在 2015 年進入以色列陸軍服役。不過，到 2022 年初的時候，時任以色列總理的貝內特還在表示，鐵束將會在年內投入使用。[3]而 2022 年底，拉斐爾公司高管在接受採訪時說，鐵束會在 2-3 年內完成實戰部署。他同時表示，鐵束系統並不存在重大技術難題，只是需要解決一些「工程」方面的障礙。[4]

要說鐵束，先說「鐵穹」

以色列面臨巨大的國土防空壓力，假想敵包括從射程幾千千米可攜帶核生化彈頭的中遠程地對地彈道飛彈、射程數百千米的中近程戰術地對地彈道飛彈和巡航飛彈、射程數千米到數百千米的各型號火箭彈、低成本簡易火箭彈、迫擊炮彈、軍用無人機和簡易改裝的無人機等各式各樣的目標。

為此，以色列軍方打造了一個由多層防空武器組成的防空系統。其最外層防空由作戰半徑超過 2000 千米的「箭3」（arrow3）大氣層外攔截飛彈組成；第二層為作戰半徑數百千米的「箭2」（arrow2）飛彈；百千米以內的目標由中層防禦「大衛投石索」（David’s Sling）飛彈負責攔截；鐵穹（iron dome）作為近層和末端防禦系統，負責攔截敵方射程在 4-70 千米的各種火箭彈和其他低速彈藥。

在這四層防空系統中，鐵穹無疑是其中最大的明星。自 2011 年服役以來，鐵穹攔截各種火箭彈襲擊的場景已經成為了新時代戰場的名場面。十幾年來，鐵穹以近九成的攔截成功率擊落了上萬枚各種目標，成為了當今最優秀的防空系統之一。除了以色列本國大量裝備之外，包括美國、印度等國家已經或者意向購買該系統。

但是鐵穹系統並非無懈可擊，新一輪的巴以衝突爆發之初，哈馬斯武裝正是利用了鐵穹的弱點，成功對以色列進行了有效的打擊。鐵穹的最大缺點就是抗飽和打擊能力有限。其實這麼說對鐵穹很不公平——它在抗飽和打擊方面已經是「世界最強」之一。

我們先來看一下一個典型的鐵穹作戰單元的基本構成：

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探測和跟蹤系統

核心為以色列另一軍工巨頭以色列航空航天公司（IAI）研製的EL/M-2084型相控陣雷達，可以同時跟蹤 1100 個目標，並為攔截飛彈提供數據鏈支持。這一型號的雷達也是「大衛投石索防空系統」的核心探測器，其海軍型也為以色列、印度等多國海軍採購作為艦艇防空系統的核心部件。

鐵穹發射攔截器。來源：Wikipedia

2

指揮和控制系統

由以色列私營企業mPrest系統公司研發，負責分析來自探測跟蹤系統的數據，解算飛彈的攔截彈道，判斷目標的威脅程度。如果系統研判目標彈著點會在無人區，就會自動放棄攔截。

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發射系統

鐵穹採用固定的發射陣地。這主要是因為以色列國土面積有限，敵人的來襲方向可以提前預判，因而不需要採用機動式發射平台。飛彈發射器為 4x5 排列的箱式布局，備彈 20 發。每個作戰單元裝備3-4台發射器。

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飛彈系統

鐵穹的塔米爾（Tamir）攔截彈直徑 0.16 米，長 3 米，重 90 千克。採用中段指令制導和主動雷達末制導，並裝備近炸高爆戰鬥部。

一個鐵穹作戰單元可以覆蓋約 150 平方千米，60-80 枚備彈可以對抗 30-60 個來襲目標。這已經是非常出色的戰術指標。但這次哈馬斯武裝在 10 月 7 日的軍事行動中，用數千枚火箭彈的火力對鐵穹實施了飽和式攻擊。

以色列目前裝備有十幾個鐵穹作戰單元，其全部待發的塔米爾攔截彈在第一波火箭彈齊射攻擊中，就幾乎消耗殆盡。鐵穹系統再裝填飛彈的火力空白，成了哈馬斯火箭彈攻擊的突破口。

鐵穹系統更本質的缺點是造成其無力攔截大量哈馬斯火箭彈齊射的原因。這個缺點就是成本高。與前一個缺點一樣，說鐵穹成本高同樣是不公平的。一個鐵穹作戰單元的成本約為 5000 萬美元，每枚塔米爾飛彈的成本約 4-5 萬美元。這對於一個採用高性能相控陣雷達和主動雷達引導攔截彈的高端防空系統已經是非常低的價格。

國際上目前很難找到成本更低的類似的防空系統。但問題是，它的對手成本更低。哈馬斯武裝大量生產的簡易火箭彈，單枚成本不過幾百到幾千美元。它們無需採用精確制導系統，主要作戰任務是對以色列平民目標進行殺傷和威懾，有時候甚至完全不需要任何制導系統，只要火箭飛出去就算完成任務。

這種不對等的成本導致以色列面臨一個棘手的局面——雖然其經濟實力遠高於對手，在「簡易矛」和「精密盾」的對抗中，依然承受著巨大的經濟壓力。這一次的巴以衝突，很多分析家認為，以色列的鐵穹系統攔截彈庫存已經消耗殆盡。即便鐵穹的單發成功率提升到 100%，這種「兌子」遊戲從時間成本和經濟成本上都是不可持續的。

鐵束是解決方案嗎？

相比於防空飛彈或者防空火炮，雷射武器有著無與倫比的理論優越性。

1、相比於用音速的倍數（馬赫數）來衡量速度的飛彈和炮彈，雷射束的速度是不可超越的光速，直線傳播且打擊速度極快，無需解算彈道，也無需計算提前量。

2、雷射本身沒有質量，因此發射雷射束也不像發射炮彈和飛彈一樣需要考慮後坐力或者震動，發射系統的力學設計會相對簡單。

3、只要雷射器有電能或者其他能源輸入，理論上雷射武器可以無限次發射，而不用像傳統武器一樣考慮備彈數量和再裝填速度。

4、每次打擊僅需考慮其消耗能源的成本，沒有炮彈、飛彈的設計、生產、物流、倉儲、檢修、報廢的全壽命成本問題。

因此，理論上低成本、有無限開火能力的雷射防空系統，就成了對抗類似哈馬斯火箭的理想武器。這也是以色列在鐵穹系統列裝之前就開始研發鐵束系統的原因。

圖源：Rafael官網

雷射武器的現實問題

理想很豐滿，現實卻很骨感。雷射武器要想從科幻走向現實，還有很多技術難題。

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高功率雷射器技術難度很大

雷射之所以能用作武器，主要依賴於其光線攜帶的能量。當高能光線照射到物體後，會產生強烈的熱效應，讓物體表面迅速升溫，對物體造成破壞。生活中的雷射切割、雷射焊接、雷射手術刀等利用的都是這個原理。所以，要摧毀目標，必須有足夠強度的雷射照射到目標上。

雷射和其他的電磁波一樣，在空間傳播遵守能量的立方反比定律，所以單位面積的能量會隨著交戰距離的增加而迅速衰減。如果要用雷射攔截遠距離的目標，比如數百千米外的彈道飛彈，理論上需要雷射器的功率最少要達到兆瓦級，也就是千千瓦級。

目前，兆瓦級雷射器的理論方案包括：電泵浦雷射器、化學雷射器、固體雷射器、光纖雷射器和二氧化碳雷射器等。實際應用中，美國曾在上世紀 90 年代提出「機載高能雷射攔截系統」（ABL）的概念，意在把高能雷射器裝上飛機，攔截幾百千米外敵方剛剛發射尚在助推階段的戰術地對地彈道飛彈。

這一系統後來演變成YAL-1A機載雷射實驗平台，採用一台氧碘化學雷射器，發射功率為 1 兆瓦級。最初的工程目標是 3 兆瓦級的雷射器，但是工程難度太大，為此調低了目標。

不過，即便調低到了 1 兆瓦級，這台雷射器的總重量依然接近 20 噸，體積有五台SUV那麼大。為了能裝下如此大的雷射器，美軍改裝了一架波音747巨型客機。氧碘化學雷射器使用化學反應產生的能量來激發雷射，反應原料為碘、過氧化氫、氫氧化鉀和氯氣，每次發射都需要消耗數噸原料。

因此即便對波音747這樣的巨型飛機，一次攜帶的雷射器燃料也只能提供幾次攔截所需。

2007 年，YAL-1A進行了攔截測試，成功擊落了幾枚 80 千米外的靶彈。但在2011 年，這個項目被美國國防部取消。

時任美國國防部部長羅伯特·蓋茨表示：「據我所知，國防部中沒有人認為該計劃應該或將會在實際操作中部署。現實情況是，你需要比現在飛機上的化學雷射器強大 20 到 30 倍的雷射器，才能在距離發射場任意距離的地方發射……如果要實施此計劃，您將需要 10 到 20 架747，每架花費 10 億美元，每年運營費用為 1 億美元。我不認為軍方可以支持這樣的項目。」

現階段，為了提高工程的可行性，各國在繼續推進兆瓦級雷射武器研發的同時，把著力點放在了百千瓦和十千瓦級雷射武器的應用方向。

把雷射武器從戰略防禦轉變成射程較近的戰術武器。即便雷射器能量下降了一到兩個數量級，技術難度依然很大。

難度體現在兩方面，一個是能量供給，尤其是對機載、艦載、車載平台，雷射發射需要瞬時大電流，同時又要求連續發射能力，這需要極高性能的電能儲存設備。

第二個是熱控，雷射器工作時，能量並不能完全轉化為光能，相當大部分會變成熱，對雷射器乃至整個雷射武器的結構安全都會帶來巨大的衝擊。

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控制系統異常複雜

前文在談論雷射武器的優點時曾提到，由於雷射速度極快且準直性好，所以無需計算彈道和提前量。但實際應用中，光線並不會嚴格按照直線傳播。地球的大氣是一個極其複雜的環境，空氣的溫差、氣流、顆粒物，都會引起光線的扭曲變形。這也是為什麼我們會看到星光閃爍的原因。

雷射也是如此，在大氣中的雷射束也會發生散射、折射，造成光斑移動。與幾乎可以一擊必殺的炮彈、飛彈不同，雷射要做到破壞目標，需要一定的照射時間，這一時間在 1-10 秒之間。

雷射器 來源：Wikipedia

在此期間，光斑必須穩定照射在目標上。還是以YAL-1A系統為例，它的雷射器發射端為直徑 1 米的反射鏡，在 100 千米外，雷射束的光斑直徑約 20 厘米。雷射器本身在飛行，載機的震動和顛簸，不均勻大氣引起閃爍，在這種情況下，還要讓光斑在幾秒內準確壓在一個高速運動的目標上，技術難度可想而知。

為了降低難度，必須減少照射時間，這需要提升雷射的功率。於是又遇到了難點一，並且雷射束的能量不能無限增大，否則在大氣中會產生一種叫做「熱暈效應」的現象，即雷射把空氣電離，導致雷射傳播受阻。

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雷射應用場景受限

雷射也是光，與可見光一樣，雲霧、雨雪、沙塵、霧霾都會阻礙雷射的傳播。在以色列這樣相對乾旱的環境中，雷射武器可以使用的可能性還比較大，在其他氣候多變的區域，很多時候雷射武器無法做到全天候使用。

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反制雷射武器並不難

傳統的煙霧干擾就可以大大降低雷射武器的作戰效果。在火箭彈、無人機等可能會遭遇雷射攔截的物體表面塗上一層可以反射雷射的塗料，也可以讓雷射失去作用。還有一種更加簡單易行的方法，那就是讓火箭彈旋轉起來，如此一來，雷射光斑就無法持續加熱某個區域，弱化其殺傷效應。

雷射武器的現實應用

鐵束系統為百千瓦級的雷射防空系統，作戰目標主要是火箭彈、迫擊炮彈等相對高速的彈道目標。因而就像拉斐爾公司表示的那樣，目前還有一些工程問題需要解決。但長遠看，此類系統對以色列來說依然非常重要，是完善其國土防空體系的重要組成。

2022 年初，多家外媒報道沙烏地阿拉伯軍方使用其寂靜獵手（silent hunter）雷射防禦系統擊落多架胡塞武裝的自殺式無人機，成為雷射武器的首個實戰戰果。

從亞美尼亞同亞塞拜然的納卡爭端、到俄烏衝突，直至最近的巴以衝突，在二十一世紀 20 年代發生的這些戰爭中，各式各樣的無人機成了當之無愧的戰場明星。如同第一次世界大戰中的坦克一樣，這些無人機改變了戰爭的模式。對抗無人機，成為了今天各國軍隊的首要任務。

與傳統的飛機、飛彈、火箭甚至炮彈比，無人機屬於低空、慢速、小目標，蜂群一般的低成本無人機，讓傳統防空系統難以識別，難以跟蹤，難以打擊。

來源：Wikipedia

一架商用四軸無人機或者簡易無人機，成本遠低於防空飛彈，甚至比要能擊落它們的炮彈成本還低。這時候，雷射防空的必要性就凸顯出來了。因為這些無人機多數高度不大，續航距離也有限，所以百千瓦，甚至十千瓦級別的雷射就可以在幾千米距離上對其進行有效攔截。

我國作為無人機大國，同時又是一個雷射技術強國，很早就開始了這方面的研究。在最近幾屆中國航展等國內外的防務展上，中國的雷射武器也已經站上了展台。[5]

相信在更加前沿的領域，我國的雷射領域科學家也一定在進行著探索和實踐，雷射的對抗，已經從科幻電影走進了真實戰場，我們正在目睹這一切的發生。

參考資料

[1] https://www.reuters.com/fact-check/clip-shows-arma-3-gameplay-not-israels-laser-weapon-system-2023-10-18/

[2] https://web.archive.org/web/20140119215110/http://www.rafael.co.il/Marketing/195-1951-en/Marketing.aspx

[3] https://apnews.com/article/technology-business-naftali-bennett-israel-middle-east-946f3744cfb6afd59a6ce1b053999ae1

[4] https://www.defensenews.com/industry/2022/10/07/rafael-anticipates-iron-beam-laser-system-could-deploy-in-two-years/

[5] https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_20657187

策劃製作

作者丨魯坦 科普作者

審核 | 孟健 原陸軍某部工程師

策劃丨徐來

責編丨王夢如