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核定向武器三连其三——为啥核激励激光不靠谱

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潜水了这么长时间,还是要发贴。
前段时间突然看到有人提及“核定向能武器”,“核自锻破片战斗部”和核泵浦激光,我就来解释一下为啥相对于前两者,核激光显得很鸡肋的原因
首先明确概念
核激励X射线激光的最初概念是由Edward Teller(爱德华·泰勒,美国氢弹之父)提出的,并被命名为“神剑计划(Prject Excalibur)”。Teller的“神剑”后来被推翻了,但基本的想法却被保留了下来。

X射线或伽马射线激光器的问题在于,激光介质必须被“泵浦”,或是说要有合适的激光“增益介质”。这不是红外线或可见光激光器要考虑的问题,因为遗憾的是,没有多少合适的材料做X射线和伽马射线源。唯一好的来源是引爆核装置,不过它具有使激光器汽化的“副作用”。于是一个大胆的想法是使激光器在被核武器气化的几微秒之前就发射出一束X射线激光,然后就被爆炸摧毁,正所谓“一次性”激光器。(在理论上,铪-178m2也是一个很好的伽玛射线,但是却有很大的问题,这个我们暂时不讲)


IP属地:湖北1楼2018-03-27 21:37回复
    “神剑”单元是一个插满了一百多个X射线激光棒的核装置。当大批邪恶的苏联核导弹进入视野时,所有一百个激光器都锁定在不同的目标上,然后核弹就被引爆了。按John Schilling的说法,由于效率低下,每一个激光发射脉冲只有5×10^ 6焦耳的能量,但他们的射程可达一百公里。

    (每个X射线激光棒都需要专用的目标跟踪望远镜。 在实际设计中,将会有大约50个X射线激光棒。图源《Beam Weapons: the next arms race by Jeff Hecht 》(1984))
    不幸的是,Schilling博士没有提到根据他的估计这个装置的体积有多大。关于“神剑”的非保密文献是模糊的,只是说泵浦核装置的当量小于一般的核弹头,而这意味着基本上什么都没说。据笔者猜测是广岛原子弹的当量,即15~20千吨TNT当量左右的。


    IP属地:湖北2楼2018-03-27 21:41
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      根据《空间定向能导弹防御》,一个百万吨级的核装置释放约四十亿兆焦耳的能量(4.184×10^ 15 J),但只有百分之几将用在X射线激光上。由于其固有的低效率,假设共约1亿焦耳(1×1014 J)被用在X射线激光(有效率2.5%)。不幸的是,他们没有指定有多少激光棒。根据对非保密文献的分析,我们假设有50根激光棒,然后每一根将分到2×10^ 12焦耳。

      核弹泵浦的激光器不使用镜头或镜子(因为没有X光镜之类的东西)
      (不过Brian Smith Winsemius轻轻指出,作者并不知道自己在说什么,因为他每一天的工作都接触到了X射线反射镜)。Winsemius:“我碰巧在研究EUV光刻工具(13.5nm波长)的原型。所以当我读到“核弹泵浦激光器不使用镜头或镜子(“因为没有X光镜之类的东西”),我不得不停下来纠正一句。我工作的工具,必须采用多层镜,因为没有已知的透镜能在13.5nm的X射线下高效工作。例如,钱德拉X射线天文台使用集光镜组件,它类似于我们的收集器光学系统。”)


      IP属地:湖北3楼2018-03-27 21:44
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        根据星球大战的争议:“国际安全”的读者(由Steven E. Miller和Stephen Van Evera主编,1986),为了计算一个炸弹的光束发散角泵浦激光器,
        有:θ= 2 *(W / L)
        这里有:θ=光束发散角(弧度)
        W =激光棒的宽度(米)
        l=激光棒的长度(米)

        单个激光棒的实际最大长度不超过五米。越长的激光棒可以使发散角降低,但这样做是有限的,就像在传统的激光器。激光棒过长,衍射会使发散角实际变大。宽度限制是:
        1.22 *L/I=2*w/l
        这里有:
        L=激光束的波长(米)
        W =激光棒的宽度(米)
        l=激光棒的长度(米)
        最优设计对应杆宽为0.06毫米、长度为5米的X射线激光棒。光束发散角将20微弧度。
        这种相对较大的发散角进一步降低了激光器的性能。我们的1亿兆焦耳现在稀释成20微弧度锥。如果所有的能量来自一个单一的激光棒,打击10000公里处的目标,它将扩散到宽200米,照度约300 kJ / cm^2。然而我们还要将能量分散在大概50个“神剑”激光棒上,一个200米宽的目标表面上只能受到6KJ/cm^2。然而这还不够,拦截敌人ICBM需要10 kJ/cm^2。


        IP属地:湖北4楼2018-03-27 21:48
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          注意没有X光反射镜的后果:每个激光棒都会从杆的两端各发射一束激光。大部分的光束将从杆的末端离开核爆炸。也就是说激光棒两端都会产生相等的光束。(so,每个方向上又有50%的能量被浪费掉了,除非两个敌人完美的位于你的激光棒指向的两端
          一个更大的问题是,激光炮需要瞄准系统,“神剑”需要为每一个激光棒准备瞄准系统。而这样的系统并不便宜。
          还有一个小问题——“炸弹微动”。
          许多类型的裂变装置使用常规炸药挤成一个临界质量的核心。虽然核爆炸太快,以至于无法将激光棒从目标上推走,但是常规爆炸物并非如此。他们可能会导致X射线激光棒脱靶,因此,当核爆炸触发X射线时,光束可能会偏离目标。不过这个问题可以使用激光惯性聚变装置来避免。


          IP属地:湖北5楼2018-03-27 21:54
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            原文链接:http://www.projectrho.com/public_html/rocket/spacegunconvent.php
            详见Laser Cannon—Bomb-Pumped Lasers词条


            IP属地:湖北6楼2018-03-27 22:00
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              @abc518448 原文


              IP属地:湖北来自Android客户端7楼2018-03-28 02:48
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                突然觉得用LZ之前的东西搞一个太空版EVA的屋岛作战什么的在配合上猎户座计划的核弹推进太空战舰画面太美,何等的原子朋克,何等的辐射,何等的……黄金年代科幻话说LZ还没介绍为啥铪不能用来着?我等着看能不能用到辐射工兵的科学化设定来着呢


                IP属地:甘肃来自Android客户端8楼2018-03-28 21:49
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                  那么X射线激光棒用什么做的呢?


                  IP属地:江西9楼2018-03-29 10:00
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                    其实问题还是产生光子的效率,反物质弹就不用考虑这个问题


                    IP属地:澳大利亚10楼2018-08-26 11:29
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                      现在不用那么复杂了,ICS听说过吗?用爆磁效应制造强大的EMP脉冲作用于电子上,电子被加速到很大的速度(同磁轨炮,但是电子的加速很容易,因为电子的质量相当低)


                      IP属地:辽宁来自手机贴吧11楼2025-01-06 10:04
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                        然后再用EUV辐射经过这些高能电子,引发ICS过程,EUV被转化为极硬X射线,而且由于ICS还具有方向性,形成的最终辐射的威力甚至比神剑计划还要强!


                        IP属地:辽宁来自手机贴吧12楼2025-01-06 10:05
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                          用EUV辐射而不用X射线辐射,使用ICS效应增益电子,是核泵浦激光的最佳代替


                          IP属地:辽宁来自手机贴吧13楼2025-01-06 10:06
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