(1)如按武器系统所在的位置不同,可将正在研制的粒子束武器分为三种,即陆基、舰载和空间粒子束武器。
陆基粒子束武器,是设置在地面的粒子束武器。主要用于拦截进入大气层的洲际弹道导弹等目标。担负保护战略导弹基地等重要战略目标的任务。
舰载粒子束武器,是设置在大型舰船上的粒子束武器,主要用于保卫舰船,使之免受反舰导弹的袭击。
空间粒子束武器,是设置在空间飞行器上的粒子束武器,主要用于对在大气层外飞行的导弹或其他空间飞行器进行拦截。
(2)如果按粒子束的性质来分,又可分为带电粒子束武器和中性粒子束武器两类。
带电粒子束包括电子束、质子束和离子束等,它们适合于在大气层内使用。
中性粒子束是各种不带电的粒子束,如中子束等,它与带电粒子束相反,只能在大气层外使用。
(3)粒子束武器还可以按射程的大小划分为以下几种:
近程粒子束武器,其射程约1千米,在稠密大气层内使用,对武器系统的要求是体积小、重量轻、反应速度快,主要任务是自卫防空。
中程粒子束武器,其射程约为5千米,要求粒子束聚焦好,并有较精密的瞄准和跟踪系统,主要是用于区域性防卫。
远程粒子束武器,其射程约10千米,对这种武器的要求是束流强,具有更精确的瞄准和跟踪系统。其任务也是用于区域性防卫。
超远程粒子束武器,其射程为几百千米以上,要求具有极其强大的功率和非常精密的瞄准与跟踪系统。其主要任务是用于大气层外的空间作战,以摧毁洲际导弹和各种航天器,是一种太空武器。
粒子束武器还有其他的分类方法,譬如,可按所使用的加速器类型来划分,还可按其能源类型来划分等,这里就不一一列举。
二、粒子束武器的特点
粒子束武器与一般射束武器相比,具有以下几方面特点:一是穿透能力强,高能粒子束能穿透各种不同结构和材料支撑的来袭导弹,比激光武器的破坏力还要大。二是反应快,因为它能以接近光的速度传播,所以能对敌人目标进行突然袭击,几乎不需要预警时间,也不用考虑提前量。从发射到命中目标,最多为几十毫秒。三是粒子射束可以穿过雨、雪、云、雾等,因而其威力不受恶劣气候条件的影响,是一种全天候作战武器。这一点也比激光武器优越。四是拦截目标的距离短,而且高度低。它的缺点是,粒子带电时易受地球磁场影响。
粒子束武器是一种崭新的武器系统,它具有能量高度集中、束流穿透力强、反应速度快、具有全天候作战能力等突出特点。
1.能量高度集中
粒子束武器是通过聚焦的办法使得单位面积上通过的能量达到相当大。高能加速器每秒钟大约能发射600万亿个粒子,这些高速运动的粒子通过聚焦后所形成的粒子束射向目标,具有相当大的威力。大功率的粒子束武器能够击毁洲际导弹、卫星和宇宙飞船等。
普通炸弹或核弹爆炸后,其能量是从爆心向四面八方传播,不能将巨大的能量集中到一个方向上,因此只能作为一种杀伤面状目标的武器。而粒子束武器是将巨大的能量以狭窄的束流形式高度集中到一小块面积上。因此说,粒子束武器是一种杀伤点状目标的武器。由于高能粒子和目标材料的分子发生猛烈碰撞,因而所产生的高温和热应力就会使目标材料熔化、损坏,从而导致弹体断裂。另外,当高能粒子击穿飞行器的金属蒙皮后,还能继续破坏其内部的机件和电子设备,使导弹失去控制。此外也可以引起导弹战斗部提前起爆。
2.效能高
一般的常规武器,是在其弹丸爆炸后再通过飞速运动的碎片去毁伤目标。而粒子束武器是以电子脉冲的形式在极短的时间内发射出来,并同目标直接发生作用(这一点同激光武器是一样的),它除了像激光武器那样以热爆炸波来毁伤目标外,还由于粒子束同目标材料直接作用时其“耦合系数”较高,这样就对目标具有更大的毁伤作用。比如,要烧穿5毫米厚的银合金材料,在使用激光武器时每平方厘米需要输入1兆焦的激光能量,而使用粒子束武器每平方厘米只需要输入0.03兆焦的能量。
3.束流穿透力强
粒子束比激光武器更具穿透力,高能粒子束是通过极高动能的粒子盲接撞击来破坏目标的,可以深穿到目标体内,很难对其采取有效的加固防护措施。比如,要抵御能量在100~400兆电子伏特的氩原子束的轰击,需要4~41厘米厚的铝屏蔽层。
4.反应速度快
粒子束武器与激光武器一样,基本无惯性,通过“磁镜”(即利用磁场来使带电粒子改变运动方向的装置)可以随时改变粒子束的发射方向,使用起来极为方便灵活。可以多次、灵活、方便地改变发射方向,能在极短的时间内对付多批目标的大规模袭击,这在对付敌方的大规模袭击时尤为有利。
另外,粒子束的运动速度接近光速(3×108米/秒),而洲际导弹的速度为7千米/秒左右,因此在用粒子束武器来“反导”时,不但无需考虑“提前量”,而且还有更多的富裕时间来对真假目标进行识别并实施多次拦截,这样就能在防御上做到万无一失。使用粒子束武器可以在不到1秒的时间内摧毁1000千米以外的目标。粒子束武器是非常理想的反导弹反卫星武器。
5.具有全天候作战能力
粒子束在穿过大气时,会产生三种效应:①电离效应。在粒子束通过的路径上,空气会产生电离,于是在紧挨着粒子束的周围形成一个相反的电荷圈,这样一来就可以使带电粒子之间的排斥力减小。空气电离后就变成了导电的气体,这样就在大气中打开了一条“通道”,于是所有与带电粒子束带有相同电荷的粒子,都能够畅行无阻地沿着这条“通道”射向目标。因此粒子束武器不受天气条件的影响,具有穿云透雾的能力。②升温效应。使“通道”上空气温度急剧上升,形成一个“亚真空通道”。这样一来,下一个电子脉冲通过时损失的能量就比较少。③磁效应。带电粒子流自身所产生的磁场可以克服粒子之间的部分排斥力。这也是粒子束武器不受天气条件影响的原因之一。
基于以上原因,粒子束武器基本不受气象条件的影响,从而具备了全天候作战的能力,不论在什么天气情况下,粒子束武器都可以对付大气层中的各种飞行器。
上述特点使得粒子束武器成为打击空间飞行器、洲际导弹和其他高速运动点状目标的理想武器。由于粒子束武器系统都必须由坚固的部件构成,比如用来聚焦的磁铁和加速器,相对而言不易被摧毁,也不易受到高强度辐射的影响,在单位立体弧度内,粒子束向目标输送的能量比激光大,而且粒子束能穿透到目标深处。从长远来讲,粒子束武器比激光武器更为优越。
三、粒子束武器的研究情况
自1975年以来,美国预警卫星多次发现大气层上有大量带有氚的气体氢,美国认为这可能是发射带电粒子束造成的。在1976年,美国预警卫星探测到前苏联在哈萨克斯坦的沙漠地带进行了产生带电粒子束的核聚变型脉冲电磁流体发动机的试验。根据有关资料表明,从1974年开始,前苏联就开始了对粒子束武器的研究,美国则是从1978年开始的,20世纪80年代中期开始在实验室进行理论验证。