于无声处显神威——微波武器

第一节　于无声处显神威——微波武器

人类所生活的世界，是一个充满着未知的世界。每一天，人类都在不断地认识和改造着这个世界。人类通过自己艰苦的研究和辛勤的探索，都能有所收获，发现能造福于人类的东西。微波也正是人类在长期的发展过程中，逐步地被发现并加以利用的。从日常生活到军事领域，我们都可以发现微波的使用价值，特别是微波武器，发挥着巨大作用。

一、微波武器的概念

微波是一种高频电磁波，其频率在300～30000兆赫兹，波长范围在0.01毫米～1米之间。在电磁波谱中，它的低频端同普通无线电波的超短波相连接，其高频端接近远红外。微波可以用特殊的天线汇聚成方向性极强、能量极高的波束，在空中以光速沿直线传播。可在不良导体中传输，在金属之类的导体上会被反射。微波技术是现代无线电子学的一个重要分支，也是现代通讯的重要手段。部队中使用的雷达、日常生活中使用的微波炉，以及微波通讯等，都是利用微波原理来工作的。有些军事科学家已将此技术用于制造一种新型武器——微波武器。

所谓微波武器，指的是用微波束的能量直接杀伤、破坏目标或使目标丧失作战效能的一种定向能武器。微波武器又被称为射频武器。

安装在“悍马”军车上的美军“主动拒止系统”

早在19世纪，著名的物理学家赫兹和特斯拉等人就认为，电磁波束可作为一种动力源，并做了大量有意义的实验。第二次世界大战前，有人提出了用电波击毁飞机的大胆设想。大战期间，在军事需要的推动下，日本等国曾进行过这方面的研究。70年代以来，随着高能电子学的发展，大功率微波技术有了长足进展:首先是发现了当电子束以光速或接近光速通过等离子体时，可产生很强的定向微波辐射;其次是相控阵等大型天线的性能日益提高;另外，利用微波往地球输送空间太阳能电站的电力，以及用微波束能给发射机提供动力的研究，不断取得突破。这些都为微波武器的发展提供了必要的条件。

二、微波武器的原理和特点

高功率微波武器一般由能源、高功率微波发生器、大型天线和其他配套设备组成。其运行原理是:初级能源(电能或化学能)经过能量转换装置(强流加速器或爆炸磁压缩换能器等)转变为高功率强流脉冲相对论电子束。在特殊设计的高功率微波器件内，与电磁场相互作用，将能量交给场，产生高功率的电磁波。这种电磁波经低衰减定向装置变成高功率微波束发射，到达目标表面后，经过“前门”(如天线、传感器等)或“后门”(如小孔、缝隙等)耦合入目标的内部，干扰或烧坏电子传感器，或使其控制线路失效(如烧坏保险丝)，亦可能毁坏其结构(如使目标物内弹药过早爆炸)。

由上述原理可知，高功率微波武器系统主要由下列关键组件构成:脉冲功率源、高功率微波源、定向辐射天线。现逐一简介如下:

1．脉冲功率源:这是一种将电能或化学能转换成高功率电能脉冲，并再转换为强流电子束流能量的能量转换装置，主要由高脉冲重复频率储能系统和脉冲形成网络(如电感储能系统相电容储能系统)及强流加速器或爆炸磁压缩换能器等组成。通过能量储存设备向脉冲形成的网络中放电，将能量压缩成功率高得多的(例如从l兆兆瓦提高到1000兆兆瓦)窄脉冲，然后将高功率电脉冲输送到强流脉冲型加速器加速运转转换成强流电子束流。这类加速器除强流脉冲加速器之外，也可使用射频加速器或感应加速器。

2．高功率微波源:这是高功率微波武器的关键组件，其作用是通过电磁波和电子束流的特殊相互作用(波——粒相互作用)将强流电子束流的能量转换成高功率微波辐射能量。目前正在研制的高功率微波源主要有相对论磁控管、相对论返波管、相对论调速管、虚阴极微波振荡器、自由电子激光器等装置。

3．定向辐射天线:这是将高功率微波波源产生的高功率微波定向发射出去的装置。作为高功率微波源和自由空间的界面，定向辐射天线与常规天线不同，它具有两个基本特征:一是高功率，二是窄脉冲。为满足作为武器的需要，这种天线应符合下列要求:很强的方向性，很大的功率容量，带宽较宽，适当的旁瓣电平和波束快速扫描能力，同时重量、尺寸能满足机动性要求。从原理和结构上看，微波武器虽与雷达有些相似，但它所辐射的微波能量要比雷达高百倍以至万倍。与常规武器相比，它可在不破坏目标实体的情况下，严重削弱其战斗力;与同属一脉的粒子束和激光武器相比，它的波束较宽，且能量衰减慢。因而照射的目标区大，作用距离远，杀伤范围更为广阔。另外，它受天气影响小，能在各种环境下作战，尤其是可随时改变微波频率，使相应的对抗措施复杂化，令对手防不胜防。目前，微波武器的神奇威力已略见一斑。

无影无踪的微波武器

微波武器是发展之中的新一代定向能束武器;它能直接利用强微波波束的能量杀伤人员或破坏武器装备;根据高功率微波武器的概念及其杀伤机理，一般认为高功率微波武器在作战使用方面具有一系列特点或优点:

第一，近于全天候运用的能力(频率在10吉赫以上时稍差一些)。

第二，为对付电子设备而设计的波束似乎不会损害人的健康。

第三，波束比较宽，一般能淹没目标，因此对波束瞄准没有太高的要求，并且有可能同时杀伤多个目标。

第四，单价、使用和维护费用预计比较低。

第五，在许多应用中，唯一的消耗器材是常规发电机/交流发电机的燃料。因此，“弹仓”就是燃料箱。

第六，因为射频武器类似于雷达系统，只不过具有更高的功率，因此有可能设计一种系统，首先探测和跟踪目标，然后提高功率杀伤目标，并且全部以光的速度进行。

第七，因为军事人员熟悉雷达系统，并且许多后勤问题已经得到解决，所以高功率微波武器的实现可以利用现有的基础设施。

第八，因为效应是完全看不见的(使电路翻转，损坏系统内部的半导体部件)，并且装置可以做得很小而且考虑很周到，所以这项技术非常适合于隐蔽作用。

第九，适用于非致命性交战。

第十，覆盖频率范围宽，既可研制出宽带高功率微波定向能武器，也可研制出窄带高功率微波定向能武器。

三、微波武器的作战功效

微波武器就好比一朵盛开的罂粟花一样，外表虽然十分娇艳动人，貌似“人道”，似乎十分“洁净”、“高效”和“全能”。但是，在它美丽、温柔的外表之下，却暗藏着凶狠的杀机。微波武器既能进行软打击，又能进行硬毁伤;既能“点穴”，进行精确打击，又能“全面瘫痪”，进行大面积毁伤;既能杀伤战斗人员，又能摧毁、破坏武器装备。正是由于微波武器具有许多其他常规武器装备所不具有的神奇功能，才使其将成为未来战场上的一个超级杀手。

装甲车上的美军士兵操纵微波武器对准目标(https://www.daowen.com)

1．微波武器对人员的杀伤。

20世纪80年代初，美因俄勒冈州的居民在一段时间内纷纷向当地政府反映，他们那里的大气中有一种奇怪的东西，这种东西可使人产生一种奇异的感觉，引起头痛、喉干、抑郁、暴怒、失眠等反应。他们强烈要求当地政府调查这些症状的起因，并设法帮助当地的居民消除这些不良的反应。

当地的政府十分重视，立即着手调查这些症状的起因，并把情况上报给华盛顿。俄勒冈州居民的症状引起美国政府的高度重视，立即派出了最著名的环境专家、医学专家赶赴俄勒冈州协助进行调查。

派往俄勒冈州的环境专家和医学专家到处进行取样。对大气、水源、土壤、植被、动物等等，都进行了充分地取样。样品很快被送到了美国一些最著名的研究所。经过科学家们综合的分析检验，结果发现，所有样品几乎都是正常的，调查一无所获。

然而，令人奇怪的是，就在专家们找到症状的起因之前，俄勒冈州居民的奇异感觉突然消失了。人们又恢复了往日正常的生活。但是，引起这种奇怪感觉的原因，对于许多人来说仍然还是一个需要解开的谜。

若干年之后，人们才从美军解密的一份报告中得知:当年，美国俄勒冈州居民的奇异感觉与前苏联进行的微波武器试验有关。前苏联进行微波武器试验，结果引起美国俄勒冈州居民的强烈反应，微波武器能对人产生危害吗?它的作用距离真的有这么远吗?……

武器专家的回答是肯定的。虽然微波自从被人们发现以来，几乎一直是与人类“和平共处”于同一个空间里的，但不可否认的是，微波是携带着一定能量的无线电波，以往它之所以能与人类“和平共处”，是因为它所携带的能量还不够大。

假如，把能量升高到一定程度是会对物体造成伤害的。微波肯定是能够对人员进行杀伤，而且它还是一位杀人不见血的高手。各种各样的电磁波早就存在于人类生存的空间，虽然被人类广泛利用的无线电波是人们100多年前才开始认识、了解的，但它已经不知不觉地存在于人们的周围。

目前，随着人们对无线电波利用的增多，在我们所生活的空间里，无线电波是越来越多，而且越来越强。电视信号、广播信号、电报信号、手机信号，等等，虽然这些信号并没有引起我们任何的身体不适反应，但随着它们能量的不断增加，人们已经逐渐地感觉到它们的存在了。

科学家们并没有被无线电波与人类相安无事的假象所迷惑，他们一直想弄清楚，生物体在电磁波的作用下究竟会产生什么反应呢?特别是随着人类技术的不断进步，电磁波所携带的能量日益提高，电磁波对生物体的作用及其研究，在近年来越来越引起许多物理学家、生物学家和医务工作者们的重视。

经过多年的研究和试验，科学家们终于了解到电磁波能引起生物体的许多反应。作为一种武器，微波武器号称“看不见的杀手”，它对人员的杀伤作用分为“非热效应”和“热效应”两种。

(1)　“非热效应”指的是当微波强度较低时，可使人产生烦躁、头痛、神经错乱、记忆力减退等现象。当物体的缝隙大于微波的波长，它就可以经过这些缝隙进入目标内部，还可以通过玻璃或纤维等不良导体进入，杀伤里面的人员。如果把这种效应作用于炮手、坦克和飞机驾驶员以及其他重要武器系统的操作人员，会使他们功能紊乱而丧失战斗力。低功率微波长时间辐射人体，也会使人体产生损伤。前苏联曾长时间地对美国驻苏大使馆进行微波侦察，结果使美国大使馆的一些人员得了微波病，精神萎靡、烦躁不安、血压下降、消化不良、内分泌功能紊乱。

(2)　“热效应”指的是在强微波的照射下，使人皮肤灼热，患白内障，皮肤及内部组织严重烧伤甚至致死。高功率微波对人体的损伤，主要是在人体内部产生热效应。高功率微波作用于人体时，能破坏人体的热平衡，引起局部或全身温度增高，内脏充血、出血和水肿，内分泌发生障碍。严重时，甚至可以使体温急剧上升，达到43℃以上，把人活活烧死。当这种武器辐射的微波能量密度达到每平方厘米3～13毫瓦时，会使作战人员产生神经混乱、行为错误甚至致盲或心力衰竭等;当能量密度达到每平方厘米0.5瓦时可造成皮肤轻度烧伤;当能量密度达到每平方厘米20～80瓦时，作战人员只需被照射1秒钟便可致死。前苏联的研究人员曾把山羊当作活“靶”，进行了强微波的照射试验，结果1000米以外的山羊瞬间“饮弹身亡”;2000米以外的山羊顷刻丧失活动功能，瘫痪倒地。从这一点上来讲，把微波用作一种武器，对人员进行杀伤，其能力是毋庸置疑的。

2．微波武器对电子武器的毁伤。微波武器另外一个称号是“电子武器的克星”，它的第二种破坏作用是破坏各种武器装备的电子设备，使其丧失作战效能。

电子战的打击目标既不是人，也不是一般的武器装备，而是构成了现代军队“核心”的电子设备。为什么这样说呢?因为，电子设备构成了现代军队的“耳朵”、“眼睛”、“心脏”和“大脑”，离开了电子设备的现代军队，就如同没有了感觉器官、没有了心脏和大脑的人一样，现代军队就会陷入“看不见”、“听不到”、“动不了”的境地，没有任何的作为。实现了作战指挥自动化的C4ISR系统，集指挥、控制、通信和情报等功能于一身，是现代战场上指挥官离不了的工具，它实质上就是以电子计算机为核心的各种电子设备组成的电子系统。飞机、舰艇的探测、通信、导航系统都是由电子设备构成的;导弹的“心脏”——制导、控制系统也是电子设备组成的;各种雷达、传感器等就是电子设备。难怪前苏军元帅索科洛夫斯基曾这样评论道:“没有电子设备，甚至导弹和核武器都不能使用。”

然而，“凡事有一利，必有一害”，电子设备在增强了作战指挥的能力，提高了武器装备的战术技术性能的同时，也成为战场上军事打击的自选目标。随着电子设备不断充斥于现代战场，电磁战场已经成为与地面、海洋、空间作战相并列的第4维战场。电子战受到了各国军队的重视。

进行电子战的手段主要有两大方面:一是实体摧毁，二是电子干扰和电子压制。

实体摧毁是使用各种精确制导导弹打击、炮兵火力打击、特种作战行动，摧毁敌方的电子设备。这种方法干净利落，敌方的电子设备一旦遭到打击，实体便消灭。但是，这种方法实施难度大，打击目标有限，效率不高。

俄罗斯仪表制造设计局最新研制的“红土地—M2”制导炮弹

电子干扰和电子压制主要是通过发射专用的电磁波信号，干扰和破坏敌方电子系统的正常工作，这种方法作用面广、使用灵活、容易实施。但是，它对敌方的电子设备不能进行永久的破坏，一旦停止干扰和压制，敌方的电子设备便能迅速恢复功能，因而效果也不理想。

因此，寻找一种既简便易行，又高效实用的电子战武器，一直是武器专家们梦寐以求的事情。

微波武器正好顺应了这样的需求。这是因为，电子设备一旦受到微波武器的攻击，就会遭到不同程度的损坏。微波武器发射的是高能微波，当微波所携带的高能量进入到电子设备的内部之后，就会引起电子设备中小尺寸半导体器件的温度上升，而造成电子设备中的半导体器件被熔融，使电子设备被破坏。试验表明:

0.01～1微瓦/平方厘米能量密度的较弱微波，即可使工作在相应频段的雷达和通信设备受到干扰，无法进行正常工作。这种情况与电子干扰机对雷达和通信设备的干扰效果相似。

0.01～1瓦/平方厘米的微波能量辐射，可直接使通信、雷达、导航等系统的微波电子器件失效或烧毁。10～100瓦/平方厘米的强微波辐射形成的瞬变间磁场，可使各种金属目标的表面产生感应电流和电荷，感应电流能通过各种入口(如天线、导线、电缆和密封差的部位)，进入武器装备内部电路。当感应电流较小时，会使电路功能产生混乱，如出现误码、抹掉记忆信息等现象，从而使武器装备完全丧失作战效能。由于强微波的这种效应类似于核爆炸时产生的强电磁脉冲对电子设备的影响，所以又称其为“非核电磁脉冲效应”。

1000～10000瓦/平方厘米的超强微波能量，可在极短的照射时间内加热破坏目标。试验中，微波发射机产生的这一范围的能量，可使14米远的铝燃烧;能点燃距离76米处的铝片和气体混合物，而在260米处的闪光灯泡瞬间就被点燃。如果微波的能量再强一点，波束更窄一些，则有可能引爆远距离的弹药库或核武器。

由此可见，微波武器可攻击的目标非常之多，从太空中遨游的军事卫星到跨洲越洋的洲际弹道导弹;从巡航导弹、飞机到坦克、军舰，从雷达、计算机到通信器材和其他光电器件，只要使用了电子设备，处于强微波的作用范围之内，都将遭受毁灭性的打击。

3．微波武器是隐形武器的天敌。80年代新崛起的隐形武器，能攻善防，适用于陆、海、空战场，具有重要战略意义，世界上许多军事强国竞相研制和发展。

1989年12月20日凌晨，在巴拿马城以西120千米的里奥哈托机场的军营里，巴拿马的士兵们在狂欢了一天之后，正沉睡在梦乡里。机场防空雷达不停地转动，警惕地巡视着夜空。一切正常，没有发现任何的异常情况。突然，军营里爆发出一阵阵巨响，几百名正在熟睡的士兵在稀里糊涂之中就已经踏上了黄泉路，机场被炸、飞机被毁，整个军营被包围在滚滚浓烟、冲灭火光之中。

几百名丧生的巴拿马士兵也许会死不瞑目，因为他们至此也不明白，为什么他们机场上先进的防空警戒雷达会对美军的空袭飞机“视而不见”呢?

美国国防部发言人随后发布的新闻道出了其中的隐情。美军在这次入侵巴拿马的行动中，使用了先进的F-117A隐形飞机躲过了巴拿马从国外引进的先进的防空雷达的监视，一举炸毁了巴拿马两个重要的军营。巴拿马人丧失了对美军随后的空降行动进行抵抗的力量，使美军第82空降师在没有遭到任何抵抗的情况下降落到巴拿马的里奥阿托机场。美军的F-117A隐形战斗轰炸机在这次入侵巴拿弓的行动中立下了头功，也首次向人们展示了隐形飞机的巨大威力。

隐形武器为何能隐形?原来，它除通过气动外形的独特设计外，主要是广泛采用了各种隐形材料。在近几次局部战争中，美国的F-l17A战斗机就出尽了风头。隐形武器之所以能够隐形，除了有独特的气动外形设计减少雷达的反射波以外，主要是在材料上下工夫。从B-2隐形飞机来看，首先是采用了能吸收雷达微波的材料作为机架;其次是在机体表面涂上一层能吸收雷达微波的涂料，能大量吸收雷达的探测信号，使之有来无回。由于雷达发射的微波能量微乎其微，因此隐形飞机能安然无恙。但是，遇到强微波武器的高能波束，它就遭了殃，轻者瞬间被加热，进而导致机毁人亡，重者即刻熔化，变成一缕青烟。现有的飞机(除隐形飞机)主要由金属材料构成，它们对微波能量吸收较少，故微波武器摧毁隐形飞机，要比摧毁现有其他飞机所需能量小得多，因而更易实现。由此可见，微波武器一旦问世，必将成为隐形武器的天敌。