來源： 空天防務觀察 作者： 陳珊珊
美國定向能武器技術發展處於世界領先水平，美國防部是定向能武器技術的主要研發、採辦、使用機構，從其組織架構、任務分工、主要項目可以看出美國防部對定向能武器技術發展的整體布局。從整體看，各軍兵種都有各自的定向能武器技術基礎科學研究機構、技術成果轉化機構、試驗鑑定機構，相關機構之間相互連接、部分業務交叉；發表從結構形態看，海軍部的機構設置最為分散，結構幅度最「寬」，空軍部的機構設置最為集中，結構長度最「深」；從機構分工來看，美國防部不止於定向能武器開發與採辦，在定向能武器局限性、反制措施、人員防護等方面都設有專業機構開展研究。
美國防部定向能武器技術主要研發及採辦機構（中國航空工業發展研究中心，作者整理製圖）
一、海軍部
美海軍部的定向能武器技術研發與採辦工作主要服務於美海軍、美海軍陸戰隊。海軍研究辦公室主要負責基礎科學研究，並將相關技術從技術成熟度4 過渡到技術成熟度6；海軍海上系統司令部主要負責海軍武器系統的集成、試驗、鑑定和維護；海軍陸戰隊系統司令部主要負責海軍陸戰隊武器的採辦、部署。
1、海軍研究辦公室（ONR）
海軍研究辦公室下設的航空、兵力投送和綜合防禦部門與海軍研究實驗室（N RL）涉及定向能武器技術研究。
海軍研究辦公室定向能、電磁研究與採辦機構
備註：由於各機構所處層級不一致，表格中僅列示重要層級機構。
（1 ）航空、兵力投送和綜合防禦部
航空、兵力投送和綜合防禦部由三個處組成，分別為航空科學研究處（代號3 51）、空戰和海軍武器應用處（代號3 52）、小型企業創新研究和特殊計劃處（代號3 53）。航空科學研究處、空戰和海軍武器應用處具體負責開展定向能武器技術研究。
1 ）航空科學研究處
航空科學研究處對定向能武器技術的研究主要集中在高能雷射器和反定向能武器、高功率微波武器、超短脈衝雷射和大氣特性三個領域。
高能雷射器和反定向能武器。美海軍研究辦公室開發的「海上雷射樣機」（ MLD）是第一個海上的雷射武器系統，隨後，海軍研究辦公室和海軍研究實驗室（N RL）、海軍海上系統司令部進行合作，開展了「固態雷射快速反應能力計劃」（ SSL-QRC），在「龐塞」號上部署了第一個軍用高能雷射武器 —「雷射武器系統」（ LaWS），該高能雷射器的研究為航空科學研究處後續開展連續波雷射武器研究奠定了基礎。此外，針對各國在定向能武器技術領域的迅速發展，航空科學研究處還發起了反定向能武器研究計劃，旨在通過該計劃為美軍提供抵禦海上定向能武器威脅的有效措施，具體包括探測定向能武器、削弱定向能武器影響、單元防護。
高功率微波武器。航空科學研究處對高功率微波武器的研究涵蓋高功率微波子系統及相關輔助技術、電子系統耦合及相互作用等。子系統需滿足各種平台對尺寸和能力的要求，並最大程度減小尺寸、重量、功率和成本；相關的輔助技術包括電力電子、脈衝功率驅動器、功率調製器、頻率捷變射頻源及天線等；電子系統耦合及相互作用研究的首要目標是要有助於開發現有系統的預測效果工具，其次是探索帶內帶外耦合和相互作用機制。通過上述研究，實現現有高功率微波武器的重大改進，挖掘潛在新型武器。
超短脈衝雷射和大氣特性。航空科學研究處對超短脈衝雷射和大氣特性的研究旨在探索定向能武器的局限性，具體包括大氣和自適應光學、雷射脈衝材料相互作用與反應、超短脈衝雷射光源開發。其中，值得關注的研究包括針對機動目標精確可選效果的動態交戰研究，高能電量儲備且單發低成本、低至零附帶損害的研究等。
2 ）空戰和海軍武器應用處
空戰和海軍武器應用處主要通過「未來海軍能力」 (FNC) 項目、「創新海軍原型」（INP）項目實現海軍應用研究和先進技術的轉化，其重點研究領域包括定向能武器。
「未來海軍能力」項目
該項目是海軍研究辦公室「未來海軍能力」項目的組成部分，旨在將成熟技術過渡到海軍採辦計劃。該項目的轉化工作通常以技術成熟度 4為起點，以技術成熟度6為終點，總時長一般不超過三年。空戰和海軍武器應用處高度重視科學技術研究是否能滿足部隊和作戰人員的需求，所有資助的項目都要有清晰的過渡路線，並以科學技術為基礎。根據2020年2 月發布的美海軍（研究、開發、試驗與鑑定）預算要求文件，2021財年「未來海軍能力應用研究」項目計劃總經費為 1.68億美元，其中涉及定向能武器的「海軍空戰和武器」課題經費為 3009.4萬美元，占比1 7.96% 。
「創新海軍原型」項目
該項目是海軍研究辦公室「創新海軍原型」項目的組成部分，旨在通過顛覆性技術改變海軍作戰方式。「創新海軍原型」根據預期的海軍需求進行研發，而不是現有的需求。開發的原型最終將部署到部隊。根據 2020年2 月發布的美海軍（研究、開發、試驗與鑑定）預算要求文件，2021財年「創新海軍原型應用研究」項目計劃總經費為 1.61億美元，其中涉及定向能武器的「高功率聯合電磁非動力學打擊」（ HIJENKS）課題經費為2232萬美元，占比13.90% ；2021財年「創新海軍原型先進技術開發」項目計劃總經費為 1.42億美元，其中涉及定向能武器的「電磁導軌炮」（ EMRG）、「高能雷射對抗反艦巡航飛彈」 (HELCAP)、「高功率聯合電磁非動力學打擊」課題經費合計 5346.50萬美元，占比3 7.65% 。
（2）美海軍研究實驗室（N RL）
美海軍研究實驗室是海軍研究辦公室開展科學技術研究的主要單位，是美海軍研究、開發和採辦鏈的重要環節，是學術界和工業界研發鏈的結合點。美海軍研究實驗室在定向能領域的研究包括：高能雷射物理、大氣雷射傳播、雷射物資相互作用、光學材料的微波處理、自由電子雷射、水下雷射應用、非線性光學。該實驗室由多個職能處和研究處組成，其中，涉及定向能技術的研究處包括：等離子物理處、光學處。
1 ）等離子物理處
等離子物理處主要在等離子物理基礎和應用領域開展理論和試驗項目。涉及定向能技術的核心能力包括：
雷射等離子體研究。開展雷射核聚變物理基礎研究、高能增益雷射慣性聚變目標設計、雷射物質高強度作用實驗和模擬，推進高能氟化氪/ 氟化氬雷射器技術，開發高重頻脈衝電源和電子束二極體，研發雷射泵浦，將雷射核聚變轉變為能源。
太空和實驗室等離子體研究。其中的脈衝功率研究包括電磁發射技術研究、定向能系統研究。
脈衝功率物理研究。推進國防應用相關的脈衝功率驅動加速器技術，研究涉及兆瓦級脈衝功率系統的脈衝等離子體和高功率帶電粒子束的產生、傳輸、表征和建模。
定向能物理研究。開展與美國防部、美海軍研究辦公室、國防高級研究計劃局、能源部相關的超強場雷射物理學、高能雷射在大氣中的傳播、先進輻射加速物理學、雷射等離子體微波的相互作用、非線性動力學的理論研究和實驗。
2 ）光學處
光學處對處於近紫外至遠紅外區域內的光波輻射進行研究、開發與應用，包括：量子光學，雷射物理學，光波導技術，光的大氣傳播，雷射與物質的相互作用，光纖傳感器系統，光學系統，光學材料，輻射損傷研究，紅外監視和導引頭技術等。核心能力包括：
光學物理學。通過光學納米技術、量子光電、氣溶膠光學、量子光電、先進光學材料的研究，開發滿足美軍雷射器、傳感器要求的材料、工藝和設備。
光學材料和設備。開發光學材料、組件及系統；參與開發人眼安全高能雷射器，紅外雷射器，有源、無源紅外光纖，輕量多波段光學器等。
光子技術。開展光纖和固態雷射器研究，高功率光纖放大器，相控陣光子控制，微波光子學等。
光學應用。開展情監偵、紅外基礎應用研究，具體包括全光譜有源無源智能傳感器，雷射技術與集成，先進圖像信號處理算法，可與多平台集成的傳感器。
光學技術。研發應用於磁場系統、船體傳感器系統的光纖干涉傳感器，分布式光纖傳感器，雷射傳感器等。
2、美海軍海上系統司令部（N SWC）
（1 ）海軍水面戰中心
美海軍水面戰中心下設十個處，其中，達爾格倫處（N SWCDD）、休尼姆港處（N SWCPHD）涉及定向能武器及技術的研發。
達爾格倫處為美海軍設計、開發和集成先進技術作戰系統，在所有與先進技術作戰系統相關的領域開展高級研究，其中包括定向能、物理等學科研究；該處還設有海軍雷射安全項目，根據軍事需要，開展識別和控制雷射輻射研究，促進美海軍和海軍陸戰隊安全、及時、經濟高效的部署使用雷射武器系統。「光學眩目攔截器」（ ODIN ）是達爾格倫處研發的30 千瓦級雷射眩目武器系統，2020年2月，美海軍「杜威號」（DEWEY）驅逐艦在維修期間首次配裝了該系統，未來三年內，還將有7 套「光學眩目攔截器」安裝在其他艦船上，以測試相同技術在不同船上的適用性。
休尼姆港處是美海軍試驗設備設施及環境的聚集地，集合了飛彈裝配設施、白沙飛彈靶場、水面作戰工程設施、試驗艦船、航行補給測試站等設備設施，可為美海軍水面戰及武器系統（包括定向能武器）提供試驗、評估服務；該處是美海軍在役工程服務中心，可為任務系統提供全生命周期工程和維護服務，包括在艦船上的安裝任務系統，並按照設計要求進行系統認證，對運行和維護系統的工作人員進行培訓和資格認證；在系統安裝完成後，還需提供相應的後勤支持；提高已安裝系統的可靠性、可維護性、安全性和效能，對系統升級、改進進行試驗和評估，並驗證與其他系統的兼容性。2 020年5 月啟動建設的美海軍「定向能系統集成試驗室」（DESIL ）是美海軍唯一的定向能實驗室，休尼姆港處負責該實驗室的試驗鑑定管理和開展，該實驗室預計於2 021年啟用，屆時將有助於美海軍加速定向能武器系統交付。
（2 ）海軍電動艦船辦公室（ESO）
2007年，為促進新技術與艦船平台、動力系統的高度集成，確定未來的技術發展範圍，「海軍艦船項目辦公室」（ PEO）中設立「海軍電動艦船辦公室」。目前，電動艦船辦公室負責開發海軍電力和能源系統，其任務是為所有海軍平台開發尺寸更小、構造更簡單、成本更低、功能更強大的電力系統；重點是定向能和其他高功率任務系統與電力系統的集成，並提升這些組件和系統的效能；面臨的挑戰是既要滿足武器對可用電功率和脈衝功率不斷增長的需求，又要滿足平台上其他組件對電力質量的需求。解決問題的方式是通過與工業界合作，共同開發和引入創新技術，利用高效的電能管理實現海軍分布式殺傷概念。
「海軍電動艦船辦公室」引入的與定向能武器相關、支持定向能武器發展的技術包括：
固態雷射器。利用高能雷射束摧毀目標，可為海軍提供近距防禦能力；
電磁導軌炮。射程遠，發射速度快，可為海軍提供遠程、精確射擊能力；
「能源倉庫」（ EM）。模塊化、可擴展的能源系統，可支持現有艦船上的多種任務系統。
「綜合電力與能源系統」（ IPES）。多用途分布式能源存儲系統架構，可支持包括未來水面艦船在內的多個水面平台。
3、美海軍陸戰隊系統司令部
美海軍陸戰隊系統司令部下設陸上系統項目辦公室（P EO-LS），該項目辦公室開展的「地面防空」 （GBAD ）項目涉及定向能武器的使用。「地面防空」 （GBAD ）項目旨在利用地面防空系統、一體化防空未來武器系統使美海軍陸戰隊具備高效、可持續對抗無人機威脅的能力。
「緊湊型雷射武器系統」（CLaWS ），重約272 千克，功率2～10千瓦，是一種模塊化的高能雷射反無人機武器，也是美國防部批准的第一款供地面戰鬥人員使用的地面雷射武器。2018年，美海軍陸戰隊系統司令部陸上系統項目辦公室運行的「 地面防空」 項目，通過當時的國防部軍械技術聯盟（DOTC ）快速採辦了「緊湊型雷射武器系統」原型，從簽訂合同、集成、測試、培訓，到準備部署，僅用時一年。
「緊湊型雷射武器系統」（美國波音公司圖片）
二、陸軍部
美陸軍部定向能武器技術研發與採辦工作主要服務於美陸軍。陸軍研究實驗室主要負責基礎研究，將相關技術過渡到技術成熟度4 ；陸軍快速能力和關鍵技術辦公室主要負責將科學技術成果轉化為戰鬥力原型；陸軍空間與飛彈防禦司令部技術中心主要負責武器原型開發、試驗。
陸軍部定向能武器技術研究與採辦機構
註：由於各機構所處層級不一致，表格中僅列示重要層級機構。
1、美陸軍空間與飛彈防禦司令部（U SASMDC）
美陸軍空間與飛彈防禦司令部下設技術中心，該中心通過提供科學、技術、試驗和評估方面的專業知識，使作戰人員在當今和未來戰場占據主導地位。技術中心成立的定向能處，負責為美陸軍和聯合作戰人員提供定向能武器。定向能處主要的定向能武器包括：
「高能雷射戰術車輛樣機」（ HEL TVD）。該樣機是一種堅固、機動的預原型固態雷射系統，其子系統包括1 00千瓦級雷射、光束指向器（孔徑大於3 0厘米）、電源、熱管理系統、戰鬥管理系統、指控系統、通信和情報系統。該雷射系統殺傷成本低，每次射擊成本約3 0美元。「高能雷射戰術車輛樣機」預計於 2022財年開展演示驗證。
「高能雷射戰術車輛樣機」預原型系統，用於滿足美陸軍「間接火力防禦能力增量 2-攔截2」（IFPC 2-I Blk 2）的要求（美陸軍太空與飛彈防禦司令部圖片）
「機動實驗高能雷射器」（ MEHEL）。該雷射器集成了固態雷射器、光束控制器、Ku 波段雷達、雷射輔助子系統。經過發展，已由最初的2千瓦雷射器發展成10千瓦以上的雷射器。
「多任務高能雷射器」（ MMHEL）。該雷射器的最終體現是美陸軍的「機動近距防空系統」 （ M-SHORAD ），一種可集成到「斯崔克」（ Stryker ）輪式裝甲車上的50千瓦級雷射器，可為前線部隊抵禦無人機、旋翼機、火箭彈、火炮、迫擊炮等空中威脅。2020年，兩套「機動近距防空系統」原型已在阿拉巴馬州亨茨維爾進行集成，並計劃於 2021 年春季，對兩套原型進行射擊試驗，於2022 年完成四套「機動近距防空系統」的作戰部署。這說明「機動近距防空系統」雷射技術已臨近成熟。
「固態雷射試驗台」（ SSLT）。該試驗台是高能雷射數據收集和演示驗證設備，位於新墨西哥州白沙飛彈靶場。美陸軍空間與飛彈防禦司令部已將聯合高能固態雷射器與戰術高能雷射指向器跟蹤子系統集成在試驗台中，可開展機動目標（火箭、迫擊炮、無人機等）試驗；採購5 0千瓦雷射器，支持高能雷射數據收集。
「固態雷射試驗台」（美陸軍太空與飛彈防禦司令部圖片）
2、美陸軍快速能力和關鍵技術辦公室（R CCTO）
陸軍快速能力和關鍵技術辦公室下設的定向能項目辦公室致力於將定向能科學技術成果轉化為戰鬥力原型。
目前，該機構正在「機動近距防空系統」 的研製基礎上，開發 300千瓦級的雷射器原型，在美國空軍研究實驗室定向能源局研發的「戰術高功率作戰響應器」（ THOR ）基礎上，開發高功率微波原型，並將兩種技術結合，實現「間接火力防禦能力」快速原型設計，預計於 2024年部署。
3、美陸軍未來司令部（A FC）
美陸軍未來司令部下設的美陸軍作戰能力發展司令部（D EVCOM）由八個主要領域機構組成。其中，陸軍研究實驗室（A RL）的傳感器與電子設備部、武器與材料研究部涉及定向能武器技術的研究。
（1 ）傳感器與電子設備部
傳感器與電子設備部是美陸軍在定向能、電子戰等方面進行基礎研究的組織機構。該部門促進美陸軍研究實驗室、美陸軍作戰能力發展司令部、美陸軍及其他行業機構的相關技術過渡到技術成熟度4，以充分利用基礎應用研究成果。
（2 ）武器與材料研究部
武器與材料研究部的目標是為美陸軍提供前瞻技術。該部門的核心能力包括定向能、威脅探測與防護研究。
三、空軍部
美國空軍部的定向能武器技術研究部門主要集中在美空軍裝備司令部，其下設的空軍研究實驗室負責定向能技術研究，空軍試驗中心負責為定向能技術開發提供試驗與鑑定支持；美空軍特種作戰司令部主要研發A C-130J武裝運輸機載高能雷射武器。
美空軍裝備司令部定向能武器技術研究機構
註：由於各機構所處層級不一致，表格中僅列示重要層級機構。
1、美空軍裝備司令部（A FMC）
（1 ）美空軍研究實驗室（AFRL ）
美空軍研究實驗室下設定向能部，該部門總部位於科特蘭空軍基地，分四個處負責技術的研發和轉化，具體包括：
高功率電磁處。負責高功率電磁技術研發，如高功率微波系統及相應的微波源研究，緊湊型脈衝電源，防禦高功率微波攻擊的強化套件。
美空軍研究實驗室物理學家在進行試驗，該實驗室可幫助研究人員測量高功率電磁源的輻射方向（美空軍研究實驗室圖片）
雷射處。負責研究先進高能雷射源、光束指向技術，雷射建模與仿真，雷射效能測試，對雷射武器系統進行集成與試驗。
空間光電子處。負責改進光學和成像系統，以提升空間觀測能力；研究雷射導星適應光學、光束控制和空間物體識別技術等，使美空軍在空間態勢感知領域保持領先。
任務規劃支持處。負責對美空軍定向能相關的概念、任務和作戰模型進行研發、分析及評估。
定向能部負責的項目主要包括：高功率電磁系統增材製造，空軍毛伊光學系統，「自衛高能雷射演示樣機」（ SHiELD），「戰術高能作戰響應器」（ THOR ）等。其中，「自衛高能雷射演示樣機」是由定向能部主導研製的一種機載雷射武器系統，可為戰鬥機提供對抗敵機或地空飛彈的手段，其三個重要組件（波音公司吊艙、洛馬公司雷射器、諾格公司光束控制系統）中的吊艙已於 2021年2 月底交付，其餘兩個組件預計於2021年7 月前交付，預計於2024年開展整個系統的試驗；「戰術高能作戰響應器」是定向能部研發的反無人機群武器，也是美空軍的第一個高功率微波武器， 2020 年，美空軍戰略發展計劃與試驗辦公室（SDPE）開始對該系統開展為期12 個月的外場評估工作。
（2 ）美空軍試驗中心（A FTC）
美空軍試驗中心下設的阿諾德工程發展中心（AEDC）柯特蘭空軍基地第704 試驗大隊（704 TG/OL-AA）, 為定向能項目試驗提供概念、計劃、方法、程序和技術，促進定向能技術快速從研發系統過渡到採辦項目。柯特蘭空軍基地第704 試驗大隊與美空軍研究實驗室定向能部位於同一地點，因此可以為美空軍定向能技術開發提供同地試驗與鑑定支持。
特蘭空軍基地第704 試驗大隊定向能試驗場景（美空軍阿諾德工程發展中心圖片）
2、美空軍特種作戰司令部（AFSOC）
美空軍特種作戰司令部聯合美海軍水面戰中心達爾格倫處，正在研發AC-130J武裝運輸機載高能雷射器。該雷射器研製初期，美空軍特種司令部以早期美海軍研究辦公室研究用的4 千瓦轉塔式固態雷射器為基礎進行改進，以降低成本；現已對完整的雷射系統進行評估；預計2022 年在AC-130J武裝運輸機上開展60 千瓦及以上雷射原型機的射擊試驗。
四、國防部研究與工程副部長辦公室
1、國防高級研究計劃局（D ARPA）
美國防高級研究計劃局下設微系統技術辦公室（M TO），負責開發高性能智能微系統和下一代元器件，以支持美國在C4ISR、電磁戰、定向能領域處於領先地位。近期計劃開展的項目如：2 021年2 月26日發布「靈巧波形射頻定向能」 (WARDEN) 項目的招標書，將開發高功率微波寬頻行波管放大器、電磁響應快速評估與數值生成模型、靈巧波形，以攻克高功率微波技術當前的技術難題，項目總投資達5 100萬美元。
2、飛彈防禦局（M DA）
美飛彈防禦局下設定向能研究項目辦公室。該辦公室位於新墨西哥州阿爾伯克基，主要研發的項目如「機載雷射試驗台」 （ALTB ）。