比导弹便宜1万倍！激光武器发射一次仅$10，却有个致命缺陷

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撰稿：焦述铭

审核：方少波

图1：激光武器艺术效果图丨由豆包AI生成

导读

2025年九三阅兵中，激光武器惊艳亮相，展现了我国在这一军事科技领域的最新前沿成果，备受瞩目。通过发射一束威力无比的光，瞬间摧毁敌人，这样一个炫酷的设想其实由来已久，不仅频繁现身在自媒体短视频中，还经常成为科幻小说和电影中的精彩元素，也被设定为即时战略电脑游戏中的虚拟武器，那么大众想象中的激光武器和现实中的激光武器又有哪些相同和差异呢？

图2：激光武器的3D打印模型丨作者拍摄

激光武器是21世纪全新的概念？

激光发明于20世纪60年代，但在这之前的很多年，用光作为武器的想法就不断被提出。

想象一下： 早在公元前2世纪的古希腊，传说数学家阿基米德曾利用大规模的镜面阵列，将阳光聚焦于海上的敌军战船，通过引燃船体来抵御罗马人的进攻[1]。

由于年代久远，这一传说的真伪已难考证。虽然众所周知，在烈日下利用放大镜聚焦阳光点燃纸张完全可行，但若要通过增加镜面数量和面积来点燃一艘战舰，其可行性究竟如何？

美国著名科普节目《流言终结者》曾多次尝试复现这一实验，大多以失败告终。2006年，节目组与麻省理工学院（MIT）团队合作再次发起挑战，虽勉强取得成功，但条件极其苛刻：需要烈日当空的完美天气、数百面反射镜协同工作、且目标木船必须在近距离内保持静止数分钟。即便如此，最终也仅致船体局部冒烟起火，并未造成大面积烧毁。由此可见，传说中阿基米德的战术在实战中的可行性并不高。

在二战前，英国空军曾悬赏100英镑，希望有人可以制造并演示利用“射线武器”杀死百米之外的一只羊，但同样难以实现[1]。真正让光武器变成一个靠谱的想法，还是要依靠激光的这项伟大发明。如果把一束光中的每个光子看作一位士兵，普通的阳光和灯光是由松散的士兵杂乱无章聚集在一起，而激光则是整整齐齐排列，迈着统一步伐前进的士兵队列，具有普通光所不具备的极高亮度，将能量紧密聚焦在单一的方向上，这源于激光的生成方式——受激辐射。

激光发射器中包含特定的增益介质（气体、液体、固体等不同类型），吸收输入的能量被激发后，使得其中大量原子处于高能级，当其中一个原子跃迁到低能级，可以释放出一个特定波长的光子，光子在谐振腔中来回振荡（比如两面反射镜之间来回反射），激发其他原子也从高能级跃迁到低能级，释放出更多完全相同的光子，随着光子数量的指数级增长，它们共同组成一束能量越来越强，方向性越来越好的激光束，最终发射出去。1960年世界上首台激光器在美国诞生后，激光武器在最近几十年也得到了飞速发展，被认为有望改变未来战争游戏规则。美国科普作家杰夫·赫克特（Jeff Hecht）所创作的《激光武器：从科幻走进现实》一书[1]，就生动翔实地介绍了激光武器在最近几十年的发展历史。

图3 ：《激光武器：从科幻走进现实》一书丨作者拍摄

现代激光武器的发展

近年来，世界各国加快了对激光武器研发的步伐。美国陆军部署的“定向能机动近程防空系统”采用50千瓦级光纤激光器，集成在装甲车上，可用于击落无人机。德国莱茵金属公司研发的50千瓦级激光防空系统，曾在15秒内连续击落5架无人机。沙特部署的“寂静狩猎”激光武器系统则创下单日拦截13架无人机的纪录。以色列“铁束”系统采用100千瓦级光纤激光器，有效射程达10千米。英国“龙火”激光武器系统在2024年初的测试中，成功摧毁了3.2千米外的无人机目标。此外，韩国、俄罗斯、日本、法国、印度等国也都在将激光武器纳入防御体系中[2]。

激光武器可以让

一个庞然大物化为灰烬？

那么最近几十年世界各国军方开发的激光武器，真的可以实现这样的效果吗？

首先，激光武器杀伤力在于将很高的能量集中在很小的面积上，单位面积的能量密度极其高。作为分母，照射到目标表面的激光光斑直径大小通常只有几厘米至一二十厘米；作为分子，照射激光的功率自然要足够大，外加激光长距离传输的巨大能量损耗，激光武器所需的发射功率需要达到几十到几百千瓦的量级。作为对比，平常使用的幻灯片翻页笔的激光器功率只有几毫瓦。

不同功率的激光器制造难度也大不相同，高功率激光器所需的体积和重量往往非常大。在二十世纪六七十年代，美国军方曾选择使用二氧化碳气体激光器和化学氧碘激光器，利用流动的气体作为增益介质，在巨大的谐振腔中产生激光。为了达到武器级别的功率，能量守恒定律决定了需要输送给激光器足够的能量，不可避免地会消耗大量燃料，还要考虑到很大一部分输入能量没有转化为光能而是以热量散发，散热管道系统必不可少，整套激光器系统极其庞大笨重，甚至需要一整架波音747客机来装载，“激光器占据了驾驶员后面1/3的机舱空间，电源和燃料又占据了1/3的舱内空间，剩下1/3是老式计算机和控制系统”[1]。

后来新型光纤激光器的出现[3,4]，有助于显著降低激光武器的体积和重量。光纤激光器利用掺稀土元素的玻璃光纤作为增益介质，由通电的激光二极管提供泵浦光，可以通过电力替代化学燃料驱动。由于每根光纤柔软可卷曲，激光可以在较小空间内来回传输很长距离，而且因为表面积和体积的比例较大，冷却散热也更方便，并且还可以将多个光纤激光器模块集成为输出功率大、光束质量高的单个激光器。

尽管研究者不断尝试将激光武器变得越来越小型化，例如2009年IPG 公司推出的10 千瓦光纤激光器，外形尺寸1.5m×1.5m×0.8m，大小如两台电冰箱[1]。但现实中的激光武器大多数时候还是装载在重型卡车，装甲车，运输机和军舰上，而不是以放在背包或手提箱中那样简易携带的形式。

图4：装载于一辆卡车上的反无人机激光武器[3]

因此现实中的激光武器往往自身是个庞然大物，然而攻击的目标却是像无人机这样的小型物体，难以一下子摧毁大型目标，能做的只是在上面烧出一个洞，难以达到瞬间彻底毁灭的效果。

如果利用激光武器防御大型目标，由于只能毁坏上面的一小块区域，就需要“打蛇打七寸”击中要害，才能完成拦截任务。比如激光武器若用于防御弹道导弹，激光束需要专门针对导弹燃料箱或光电导航系统这样的薄弱部位来攻击。2015年，美国洛克希德·马丁公司研制的“雅典娜（ATHENA）”激光武器系统被用于测试攻击一辆1.6公里以外的小型卡车，虽然无法让整辆车化为灰烬，但可以射穿汽车引擎盖并摧毁了汽车发动机系统，使这辆车瘫痪，外表看起来车身上被烧出了一个大洞[1]。

激光武器要发挥最佳的作用，需要寻找到合适的“刚需”应用场景，近年来小型无人机在战争中的广泛使用，使得激光武器有了用武之地，得到了迅速发展。当然广义的激光武器包含更多类型，不一定以击毁敌方为目标，比如为常规武器提供激光瞄准的辅助功能，或者仅仅是将敌方士兵眼睛或光电传感器致盲，此时所需的功率就没有以上提到那么高的量级了。

激光武器可以光速发动袭击？

光在空气中的传播速度接近30万公里每秒，可以在几乎瞬间精准地照射到目标位置，这一点让导弹和炮弹等常规武器望尘莫及，它们无论飞得多快，也远远达不到这样的速度，这也是激光武器的优势之一。

然而，并不能说激光武器在任何方面都更快。一枚导弹经过千辛万苦的漫漫征途，到达目标附近之后，携带的弹药发生爆炸，可以在极短时间内产生杀伤。但激光束照射到目标（比如无人机）表面后，会发生复杂的物理化学反应，包括加热、升温、膨胀、熔融、汽化、击穿、飞散、喷溅、破裂、剥落、热爆炸等，使得目标的材料特性和结构状态发生变化，通过被照射区域吸收能量的积累，逐渐升高温度而产生热毁伤，这常常需要几秒甚至更长的时间，杀伤并不是在瞬间立刻完成的[5]。激光武器发出的光束需要聚焦在目标物体上的某个位置，并持续一小段时间，如果目标是快速移动的，比如像飞行的无人机，那么激光束也需要跟着目标移动。

在现实中，当激光武器和目标相互快速移动时，通过目标智能识别与追踪定位和光束调控等方式，激光武器依然还是可以工作的。

此外，导弹等武器可以通过特定曲线运动轨迹，发动出其不意的攻击，激光光束则通常“直来直去”，没有那么灵活，也可以看作激光武器的一个劣势。

而激光武器一个优势是成本低廉，在战争中，面对火箭弹和小型无人机这样低成本的目标，如果动辄使用昂贵的导弹攻击拦截，会在经济上严重亏本。据估算，一枚导弹的成本可以超过10万美元，而激光武器发射一次的成本可以在10美元以下[3]。而且激光武器不是一次性的，只要供给激光器的电量没有耗尽，激光武器可以一次又一次地开火，反复发射。

激光武器要选个好天气使用？

激光武器对于传输介质有很大的依赖，当天气恶劣，比如遇到雨雪，云雾，尘埃的时候，激光武器的威力确实会大打折扣[6]。例如在一项模拟仿真研究[7]中，在天气良好，能见度达到10～20 km情况下，激光武器对无人机蜂群的有效毁伤距离为1547米；在天气中等，能见度为4～10 km情况下，激光武器对无人机蜂群的有效毁伤距离就断崖式下降为1160米；如果天气更恶劣，有效毁伤距离还会进一步变短。当然以上数值仅仅是这一特定仿真模型在特定参数设置下的结果，未必与实际完全相符，不过天气情况对于激光武器攻击距离的显著影响还是可见一斑。为了让激光武器更好地发挥威力，有必要选个晴空万里的好天气。

但即使在这样的好天气里，激光光束在空气中传输时，也不可避免地有相当比例能量“出师未捷身先死”，消耗在半路，最终到达目标的激光能量只是发射能量的一部分。首先空气中的气体分子（如水蒸气和二氧化碳）和气溶胶颗粒会吸收一部分激光的能量，还会使得激光朝四面八方散射而损耗。其次，大气湍流使得折射率起起伏伏，分布不均，也会阻碍激光束奔向目标，使其来回摇摆。此外，激光束向前传播时，会将穿过的空气加热升温，膨胀的热空气密度低，折射率变低，而周围冷空气折射率较高。如果参照光纤的工作原理，光纤内部纤芯为高折射率介质（光传播速度更慢），外部包层为低折射率介质（光传播速度更快），光会趋向于从低折射率介质偏折回高折射率介质，这样的三明治或者夹心巧克力饼干结构，可以把光信号困在纤芯不外逸，应用于光通信领域。而激光束却面临着与光纤相反的作用，内部的光束趋向于往四周偏折，加剧了光束的发散，使得光束难以集中会聚能量，称为“热晕效应”[6]。

图5：光在光纤中的传播（上）与激光武器的激光束在空气中传播产生的“热晕效应”（下）：前者使光的能量保持在纤芯内，后者相反作用促使光束更加向四周发散丨作者绘制

为了提升能耗效率和攻击距离，激光武器发射端通过自适应光学器件和相控阵等技术，优化发射的激光束波形，以预先补偿抵消这些干扰。

太空与水下环境

想象一下：经典科幻电影《星球大战》里，太空中双方宇宙飞船之间使用激光武器对战时，空中一束束亮光来回飞舞。这个片段一直以来被“死理性派”所吐槽，因为即使所使用的激光波长属于可见光波段，由于太空真空环境中，几乎没有粒子的散射，“明亮的光束”也不可能被看到。在地表空气中，烟雾尘埃等各种微粒聚集，它们的散射作用才会让一束激光从侧面真的被明显看到。这个例子同时也说明，太空是激光传输的一个比较理想的介质，作为接近真空的环境，几乎不会受到散射等效应干扰，激光武器可以“尽情发挥”。在二十世纪八十年代冷战期间，美国政府实施了与这部电影同名的“星球大战”计划，也曾经认真考虑过怎样将激光武器搬上太空，用于未来的军事战争。

图6：想象中在太空中使用激光武器对战的场景（不过从侧面可以看到一道明亮的激光束，在科学上是不合理的）丨Light科普坊/veer

而相比于空气，一个更加恶劣的传输介质就是水下了，激光武器几乎毫无发挥的空间。在《三体》《流浪地球》《独行月球》等影视作品出现的四十多年前，曾有一部早期国产科幻电影《珊瑚岛上的死光》，片中一位博士利用发明的激光武器，发射出激光束在水下击毁了敌人的潜艇。从科学角度来说，这并不是一个好想法，激光束在水下会遭遇比空气中严重得多的吸收和散射，能量会很快衰减，难以用于攻击对方。

长距离发射激光束还可以用于做什么？

既然激光束可以远距离携带大量能量，除了用于击毁无人机，如果把功率调节到适当大小，给无人机提供能源也是个不错的想法[8]。目前无人机携带的电池往往电量有限，导致续航时间短，用激光束进行无线充电有望帮助解决这个难题，当地面发射的激光束照射到无人机表面时，无人机所携带的光伏电池板可以将光能转换为电能。

激光束除了可以用于传递能量，还可以用于传递信息。不同的是，进行通信时，不需要像激光武器那样高的功率，接收端只需要接收到微弱的光信号，也有可能解码还原出发送的信息。不仅无人机和地面之间可以使用激光通信[9]，距离更遥远的卫星与卫星之间，卫星与地面之间，也可以使用激光通信，有望应用于下一代6G通信的空天地海一体化网络。即使在很不利于激光传播的水下环境中，已可以实现超过100米的激光通信。

结语

现实中的激光武器或许没有想象中的那样所向披靡，相比于传统武器也并不是降维打击和碾压式的存在，但激光武器具有光速到达目标，精度高，成本低等独特优势，在对付无人机这样的特定用途中可以大显身手，但也面临着激光强度在传播中不断衰减，能量聚焦面积小，击毁目标需持续时间，受天气条件制约，能量转化效率低，重量和体积大等挑战。

参考文献

[1]激光武器：从科幻走进现实，[美]杰夫·赫克特（Jeff Hecht）著，国防工业出版社 (2023)

[2]激光武器——“光之利刃”走向战场，中国军网-解放军报，http://www.81.cn/yw_208727/16396373.html

[3]A. Extance, Laser weapons get real: long a staple of science fiction, laser weapons are edging closer to the battlefield--thanks to optical fibres, Nature, 521(7553): 408-411 (2015).

[4]任国光，伊炜伟，屈长虹，高功率光纤激光器及其在战术激光武器中的应用，激光与红外，45(10): 1145-1151 (2015)

[5]周德元，李杰，李立功，反无人激光武器毁伤效能研究，激光与红外，55(4): 546-553 (2025)

[6]何奇毅，宗思光，大气对舰载激光武器效能影响的研究，指挥控制与仿真，41 (2): 57-60 (2019)

[7]王柏雄，宗思光，张鑫，舰载激光武器打击无人机蜂群毁伤特性研究，激光与红外，54(2): 256-261 (2024)

[8]X. LI, G. Huang, Z. Wang, B. Zhao. Optics-driven drone. Sci China Inf Sci 67(2): 124201 (2024)

[9]韩笑天, 聂文超, 李鹏, 李广英, 常畅, 张鹏飞, 廖佩璇, 谢琛华, 李慧, 汪伟, 谢小平. 水下无线光通信的研究现状与发展趋势分析（特邀），光学学报, 45(13): 1306016 (2025).

编辑：赵阳

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