粒子束武器的发展现状

自从第一个加速器出现以来，已经历了半个多世纪，很多国家广泛利用它对基本粒子进行研究，并在许多领域中得到了应用。但是粒子束在武器应用方面的研究，则主要是在美苏两国进行。

1.美国粒子束武器发展现状

早在20 世纪50 年代，美国已经开始进行了粒子束武器技术的研究。1958年，国防高级研究规划局制订了代号为“See Saw”的粒子束武器计划，研究带电粒子束作为武器应用的可能性，由于整个计划规模十分庞大，耗费太高，该计划于1972 年结束。

1974 年，美国海军开始进行代号为“Chair Heritage”的带电粒子束武器计划，该计划旨在实现有限的电子束武器能力，用以保卫舰船，击毁机载导弹的进攻，着重于“点”防御而不是大面积的防御能力。由于该计划在执行中存在很多技术上难以解决的问题，从1977 年起，把研究重点从武器系统转向基本理论和技术问题。1979 年后此计划归国防高级研究规划局负责。

美国陆军代号为“Sipapu”计划研究中性粒子束武器，1981 年归国防高级研究规划局负责，改名为“White House”。

美国从1981 财年开始实施预算额为3.15 亿美元的5 年粒子束武器开发计划。1989 年7 月，美国用阿里斯火箭将束流能量为1 MeV 的射频四级场加速器（Radio Frequency Quadrupole，RFQ）发射到空中，对粒子束的空间传输特性等技术进行试验验证，图1-3 所示为美国天基粒子束武器试验系统实物照片，图1-4 所示为美国天基粒子束武器试验系统结构示意图。

图1-3　美国天基粒子束武器试验系统实物照片(www.xing528.com)

2.苏联（俄罗斯）粒子束武器发展现状

一般认为，对粒子束武器技术的研究，苏联是从1974 年大规模开始的。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，认为可能是发射带电粒子束造成的。1976 年，美国预警卫星探测到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。

图1-4　美国天基粒子束武器试验系统结构示意图

20 世纪70 年代中期以来，苏联在电离层和大气层外的宇宙系列卫星、载人飞船的礼炮号空间站上进行了8 次带电粒子束传输方法试验；在列宁格勒（今为圣彼得堡）地区进行过粒子束武器的地面试验，试验装置有线性电磁感应加速器、X 射线仪器、γ 射线仪器、磁力存储器和多频道超高压开关等，而且可能进行过带电粒子束对洲际弹道导弹、宇宙飞船以及固体燃料目标的照射试验等。1978 年，苏联在德国制造了0.5 MV、80 J、16 层7 列的粒子束产生装置。在以后的几年里，苏联在哈萨克斯坦阿兹古尔地区沙漠中的萨诺瓦导弹发射场和塞米巴拉金斯克的试验工厂，进行过粒子束脉冲发动机、高能加速器和大功率能源利用的系列试验。

进入21 世纪后，美俄对定向能系统领域的研究重点转向了激光定向能与微波定向能系统，对粒子束定向能系统资助额度较少，加之保密原因，粒子束武器的研究成果鲜有报道。自20 世纪80 年代起，我国对三大定向能开展了概念研究，经过理论分析与技术路径论证，当前得到优先发展的是高能化学激光、自由电子激光和高功率微波等定向能系统，粒子束技术相关研究则主要集中于空间自然环境下的高能粒子辐射效应防护研究等。

电子信息技术经过半个多世纪的高速发展，在现代化的电子信息系统中，半导体元器件得到了广泛的应用。在电子工程中，正是由于引入了半导体器件才完成了技术革命的大转变。这一技术变革首先是与创造出工作效率极高的数字计算装置、微波无线电工程设备（相控阵天线阵、微波信号传输线、振荡器、放大器和其他装置）、光电子装置和激光装置等紧密相连的。事实上，半导体器件和集成电路已经逐渐将传统的无线电真空器件从无线电工程装置中挤了出去，改变了无线电电子设备的整个面貌。现代电子信息系统中，半导体元器件的比重达到了80% 以上。由于半导体器件抗毁伤功率阈值比电真空器件低很多，加之高能粒子的强穿透性，未来研究高能粒子束对半导体器件、装置造成功能毁伤的可能性无论是从开发经济实用的粒子束武器，还是寻找有效的电子设备防护高能粒子功能毁伤方法都具有极大的现实意义。