令人极度恐怖的武器——生化武器
人类的科学文明逐步向高级阶段发展,在给人类带来巨大福音的同时也给人类的生存带来了隐患。人类的头上始终笼罩着几朵黑云,这其中就包括令人极度恐怖的生化武器。
生化武器是生物化学武器的简称,与核武器一起被认为是对人类最具威胁性的武器。在当今世界,能制造核武器的国家并不多,而且核不扩散条约等较好地保证了核武器不会泛滥。但生化武器则不同,相对于核武器,它所需要的技术并不那么先进,而且所造成的破坏甚至比核武器还要大。这就是人们为什么对生化武器感到极度恐怖的原因。
化学武器是以毒剂来杀伤敌人的武器,毒剂被分散成蒸汽、液滴或者粉末等状态,使空气、地面水源和物体染毒,杀伤途径多,范围广。“弱点”是受气候、地形条件影响较大。它基本可分为神经性毒剂,糜烂性毒剂,窒息性毒剂,全身中毒性毒剂,刺激性毒剂以及光能性毒剂。
1997年底,美国某州的一位参议员应邀到美国广播公司接受采访。他带去了一包2千克重的糖果让人们分享,但他同时又表情严肃地对人们说:“同样重量的炭疽毒气”,足以消灭整个华盛顿地区的人口。事实确实如此,神经性毒气可以在不知不觉中致一个人于死地,而且所需要的量只是几毫克。
在美国电影《勇闯夺命岛》中,毒气导弹让整个美国政界大惊失色。现实生活中,1995年3月20日,日本奥姆真理教的教徒在东京地铁里施放了几小包的神经性毒气沙林,就造成12人死亡,5500人受伤,而这仅仅是他们“业余”制作的,真正的神经性毒气化学武器的杀伤力更大。事实上,如果是纯沙林,仅一滴即能致千人于死地。
生物武器比化学武器还要可怕,生物武器可以繁殖并且具有传染性!如果一个人被化学武器毒死,那就到此结束;如果一个人是感染生物武器而死,那即使是他的尸体也还可以致其他人于死地。例如,某种烈性的病毒在1周多的时间内就可以杀死90%的感染者。如果把这种病毒用于制造生物武器,可怕的结果可想而知。
另外,一种能引起腹股沟淋巴结鼠疫的细菌可以在20分之内分裂一次,那么1个这样的细菌就可以在10小时内繁殖出10亿个子细菌。这种病菌一旦传播开来,会出现什么样的结果呢?一位生物专家说,只要在曼哈顿上空撒5加仑的炭疽病菌,在2~3天后,就会有50万人死亡,其杀伤力比第二次世界大战中美国投掷到日本本土上的原子弹的杀伤力大4~5倍。
1994年4月,美国俄勒冈州的一个叫达利的小镇上,约有四千多人在餐馆就餐后生病。两年后的侦破结果表明,原来是一个叫希拉的罪犯在这个餐馆里的沙拉上投放了沙门氏菌。
生化武器的污染远超过核武器。第二次世界大战期间,英国曾在北非和格林纳达进行炭疽菌试验,10年后检验其污染依然严重;又过了15年,当派去的科学家对现场收集到的土壤进行化验时,发现其污染程度还足以伤人。科学家预测,污染状态还会维持50~100年。
更让人恐怖的是,最近有些国家和组织利用生物工程研制基因武器,其杀伤力更大。人体一旦接触这种基因,正常的基因就会发生病变,而且传染蔓延的速度十分惊人。基因武器可以大面积使用,威力比核武器大得多,成本只是核武器的百分之一。
生化武器的威力虽然很大,但人类的良知和爱好和平的意愿还是占了上风。我们相信人类最终能以正义战胜邪恶,能将生化武器全部销毁。
生物武器
生物武器,它那地狱般令人恐怖的伤人方式实在令人感到毛骨悚然。1859年在阿尔及利亚作战的1.5万名法军中,由于遭受敌方有意施放的传染病毒侵袭,结果竟有1.2万人患上了霍乱,法军不得不为此而撤出了战斗。
在此之前约5个世纪,1364年,鞑靼人围攻黑海附近的卡法要塞,连续3年无法攻克。最后有人向带兵的长官献上了一个损招:把死于鼠疫的人的尸体投入要塞,使鼠疫流行起来,迫使守军无条件投降。长官将信将疑地照办了,不曾想最后果然如计划所想,达到了目的。
1763年,英国殖民者为了瓦解印第安人的战斗力,便对印第安人假意示好,把天花患者用过的毛毯和手帕做为礼物送给印第安人的首领。不久,印第安人的部落内就爆发了天花,整个部落根本无力打仗。英国人达到了“不战而屈人之兵”的目的。
上述这些史实,可以说都是原始意义上的生物战,被用来传染病毒的物品,如尸体、衣物等便是原始意义上的生物武器。
生物武器是一种特殊的大规模杀伤性武器,它由生物战剂及其施放装置组成。战争中,用来杀伤人畜、毁坏农作物的致病微生物和细菌毒素叫做生物战剂;装有生物战剂的各种炸弹、导弹弹头以及布洒器等是现代意义上的生物武器。
如前所述,在19世纪末以前,人们在进行生物战时,主要还是以自然物为生物武器。如以上所说的那些人畜尸体和各种媒介物,它使敌方人员因受传染而得病。
然而,到了19世纪末、20世纪初,一些战争狂人开始大量培养各种会造成传染病与瘟疫的细菌和病毒,制成生物战剂,并应用于战争。
英国在1916年第一次世界大战中,就开始建立细菌武器试验场。
第二次世界大战开始前夕,德国纳粹就制造出了小型细菌弹。后来法西斯又在集中营里进行了一系列细菌武器的实验,屠杀无数无辜的犹太人和战俘,犯下了令人发指的罪行。更令人愤慨的是,在第二次世界大战侵华时期,日本侵略者使用了大量细菌武器来攻击抗日的军队和手无寸铁的中国百姓,还建立了专门研制生物武器的特种部队,如臭名昭著的“黑太阳”731特种部队,对中国人民进行了惨无人道的杀害。
生物武器发展到今天,已成为一个包括细菌类武器在内的庞大家族,共有6类29种。可以想像,如果任这些惨无人道的恶魔来威胁人们的生命,人类所面临的世界将是一个多么狰狞和恐怖的世界!
生物武器的种类很多,至少有160种。
目前,美国把下列病毒列为了标准生物战剂:碳蛆杆菌、土拉杆菌、布鲁氏杆菌、Q热立克次体、黄热病毒、委内瑞拉马脑炎病毒、肉毒杆菌毒素和葡萄球菌肠毒、英国疯牛病病毒等。
根据生物战剂对人体危害的程度,可将其分为致死性战剂和失能性战剂两类。
致死性战剂的病死率约在10%以上,甚至达到50%~90%。碳蛆杆菌、霍乱弧菌、野兔热杆菌、伤寒杆菌、天花病毒、黄热病毒、东方马脑炎病毒、西方马脑炎病毒、斑疹伤寒立克次体、肉毒杆菌毒素都属于致死性战剂。
病死率在10%以下的为失能性战剂,如布鲁氏杆菌、Q热立克次体、委内瑞拉马脑炎病毒等。
根据生物战剂有无传染性,可将其分为传染性生物战剂和非传染性生物战剂。
传染性生物战剂包括天花病毒、流感病毒、鼠疫杆菌和霍乱弧菌等,所致疾病能在人群中传播流行。
非传染性生物战剂有土拉杆菌、肉毒杆菌毒素等。
随着微生物学和有关科学技术的发展,新的致病微生物不断被发现,生物战剂的种类也将不断增加。
目前,为了挖掘新的生物战剂,有的国家从非洲等地搜集拉沙热病毒、伊波拉出血热病毒及马尔堡热病毒等致病性强的病毒,作为新的生物战剂。
除了刻意发现自然界现存的病毒以外,生物病毒专家们还利用微生物遗传学和遗传工程的研究成果,运用基因重组技术进行遗传物质重组,定向控制和改变微生物的性状,从而获得新的、符合生物战要求的、致病力更强的生物战剂。
上述生物战剂尽管林林总总,但其总体趋势是价格比较低廉,生产设备比较简单,投放也很方便,因此生物武器被认为是最便宜的大规模杀伤性武器。
据推算,与其他武器相比较而言,生产1吨核武器炸药(相当于400万吨的TNT炸药)需要100万美元,生产1吨沙林(神经性)化学毒剂需要1万美元,而生产1吨生物战剂仅需要几十美元。相差是多么的悬殊!
也正是因为这样的原因,迄今仍有许多军事大国还在“孜孜不倦”地进行生物武器的研究和制造,并或明或暗地把它们装备了部队。当然,有生物战就有反生物战,许多国家也十分重视反生物战的训练。
生物武器不同于通常的爆炸杀伤性武器。根据军事上的需要和战场上想要达到的目的,生物战剂可以使用火箭发射,飞机布撒,也可以通过带菌昆虫及特务投放;既可单独使用,也可混合使用,甚至可以与放射性物质、化学武器同时使用。
第一种方式是施放生物战剂气溶胶。这是现代生物武器的主要施放方式。
鉴于生物战剂的特点,在攻击目标的上方,可用飞机、军舰或其他运载工具装载的气溶胶发生器,直接喷洒形成生物战剂气溶胶。
气溶胶颗粒的大小,既要有利于顺风传播,保持稳定性,又要使人吸进后迅速吸收。形成气溶胶的方法大致有三种类型:投掷式发射、机械发生器和喷雾装置。
归纳起来,气溶胶这种生物战剂的施放方式,可分为以下三种:
一是线源施放。如由飞机连续喷洒形成空中线源;军舰喷洒形成地面线源;飞机连续投掷小型生物弹,也可连续形成地面线源。
二是用机械发生器,向单点施放。比如用生物战剂作为装药制成的弹头,可以瞄准一点进行射击,从而达到打击有限目标的目的。
三是多点源施放,用爆炸性生物弹造成,当风向不定时,许多点源可连成一片污染区。
另外一种生物战剂施放方式是散布带菌的媒介物。可以携带致病微生物的媒介物有:小昆虫,比如跳蚤、蚊、蝇、虱、螨、蜱、蜘蛛、黑跳虫等;小动物,如老鼠、青蛙、蛤蜊等;杂物,如树叶、羽毛、食品、玩具、棉花、纸片等。
其他生物战剂投放方式,如派遣特务潜入对方领地施放病毒,在战场上遗弃污染物品、尸体,释放感染病毒的战俘等。
近年来,随着科技的进步,基因工程、发酵工程、细胞工程和蛋白质工程新技术相继出现,微生物的致病力、对外界的耐受力和对各种药物的抵抗力都得到了增强,甚至还可能生产出传统方法所无法大量生产的致命微生物。
今后,生物武器发展的总趋势是什么呢?概括起来有三个方向:利用生物技术研制基因武器;寻找新的病原体用作生物战剂;继续完善已有的生物战剂。
化学武器
1915年4月22日,第一次世界大战的战场上,风很大,并且从德军方向吹向英法联军的阵地。一开始,德军向英法联军发动了第一次进攻,尽管攻势很猛,但在联军同仇敌忾的抵挡面前,德军未能前进一步。然而德军方面依然士气很高,因为他们“胸有成竹”。
但见得战场上片刻的寂静之后,忽然间,从德军阵地上飘出了阵阵无色的浓雾,雾借风势,向英法联军的阵地徐徐飘来。联军士兵不知就里,都呆在那里愣愣地看着。
他们殊不知,这正是德军施放的杀人武器——氯气。
当浓雾飘近以后,士兵们突然感到呼吸困难,头脑发晕,不一会儿许多士兵倒在阵地上了。就在这时,德军再次发起攻击,联军方面已无战斗力,德军乘机把战线推进了十多千米。
这便是现代战场上化学武器第一次大规模使用于战场的情景。当时的化学武器——氯气还是一种比较简单和原始的化学武器,然而其威力已经可见一斑了。
其实,所谓化学武器,就是利用各种毒剂对人员及其他生物不同的毒害作用,进行大规模杀伤的武器。装有毒剂的炮弹、航弹、火箭弹、导弹弹头、手榴弹、地雷、飞机布洒器以及其他容器等,统称为化学武器。
早在公元前5世纪,欧洲的斯巴达人就曾使用硫磺燃烧产生的有毒烟雾使敌方人员窒息。当时,斯巴达人把掺杂硫磺和蘸沥青的木片,在雅典军队所占据的城下燃烧。刹那间,雅军城内烟雾弥漫,众军士深受其苦。
不过,古代战争中使用的毒气数量不多,毒性也不很强,因而不能对战争的结果产生太大的影响。
到了近代,随着化学工业的迅速发展,人们发现了越来越多的有毒物质,一些国家开始有计划、有准备地研制、生产战争用的毒剂,其中尤以德国为甚。
20世纪初,随着各种先进技术广泛应用于战场上,化学武器作为一种全新的武器类别,也第一次出现在人类战争的舞台上。发展到今天,全世界用来作为化学武器的毒剂已达数千种之多。
可用来作为化学武器的毒剂有很多,但总而概之,常用的大概有六种。
第一种是窒息性毒剂,这种毒剂会对人体的肺组织造成损伤,使人感到呼吸困难、胸部压痛,直至昏迷,严重时会导致死亡。
这种窒息性毒剂对人的眼、鼻、喉等有不同程度的刺激作用。1956年5月6日,美军在朝鲜战争中曾用B-29轰炸机对北朝鲜南浦市地区投掷窒息性毒剂炸弹,造成了1127个老百姓中毒,其中480人窒息而死。
第二大“魔王”叫糜烂性毒剂,这种毒剂能对人体的呼吸道、肺组织以及神经系统产生巨大损伤,严重时会导致死亡。人的皮肤接触这种毒剂后会发生红肿、起泡、溃烂等现象,尤其当人眼沾染了以后,眼睛就会瞎掉。其中最出名的是芥子气,芥子气在第一次世界大战中曾被称为“毒剂之王”,直到现在人们也没找到它的解毒药。1984年3月,伊拉克军队曾用飞机向伊朗军队的阵地大量布洒芥子气,造成伊朗士兵大量中毒而被迫撤退,造成的伤亡人数达2700多。
第三种是中毒性毒剂,因为它主要是对人体的血液细胞产生破坏作用,因此也称血液中毒性毒剂。人体吸入这种毒剂以后,会由于血液细胞受损而导致全身性组织缺氧,特别是呼吸器官受到损伤,出现呼吸麻痹,严重时可致死。
第四种是刺激性毒剂,这类毒剂主要是刺激人的眼睛、鼻子、喉咙、皮肤等器官,人中毒后会出现流泪、咳嗽、恶心、胸痛、头痛以及皮肤灼痛等症状。不过在脱离接触后几分钟至几个小时后,这些症状便可消失。但是如果在短时间内大量吸入也会造成肺部损伤而死亡。
在越南战争中,美军曾多次使用一种叫CS的刺激性毒剂,攻克了用常规武器久攻不下的越军坚固的防御阵地。
令人感到恐怖的是,这种毒剂大都是芳香性固体,人会情不自禁地为其香味所吸引,然而它却让人在闻到香味的同时受到“阴险”的毒害。
第五种毒剂是失能性毒剂,人在遭受它的袭击后,会出现精神失常或躯体失去效能的情况,如出现幻觉,走路跌跌撞撞、辨不清方向或是全身瘫痪,暂时失明等症状,从而失去了战斗力。
第六种毒剂,也是最为“恶毒”的一种毒剂——“神经性毒剂”。其威力简直令人毛骨悚然,只要吸入或接触一小滴这种毒剂,立即能使人鼻子充血、全身出汗、恶心、呕吐、肌肉抽搐以至瘫痪窒息而死亡。目前,它已成为一些国家装备的主要化学武器。据估计,仅美国一家拥有的神经性毒剂,就足以杀死5000倍于目前全球人口的人数。而前苏联的储备量的杀伤力则远远超过这个数字。
可以说,人类正生活在一个巨大的化学武器库中,这种说法一点也不过分。
化学武器从诞生以来,历经数十载,已成为现代高技术武器中不可忽视的武器,与此同时,各种化学毒剂也披上了各种形式的外衣,其施放方式也是千差万别。为了增大杀伤威力,化学毒剂甚至被装进了导弹弹头里面。
在第二次世界大战末期,德军首次在战场上使用导弹,一度曾使伦敦军民诚惶诚恐。英国首相丘吉尔决定动用化学武器进行报复。
其实,在导弹刚问世的时候,化学军事家就在动脑筋:如果把它作为一种毒剂发射工具,能否倍增其威力?于是专家们开始着手研制这样一种化学导弹。
把化学毒剂和导弹弹头结合起来的过程相当复杂,但不久以后,专家们还是如愿以偿了。最初的化学导弹弹头是设计成整体型的,即导弹弹头里整体罐装毒剂,在目标上空数百米处通过引信和装药使弹头炸开,毒剂被分散成液滴沉降至目标区,构成大面积毒污染。
后来又研制了子母弹型化学弹头。这种导弹的母弹里装有许多子弹,子弹由弹体、毒剂、炸药、引信及翼片等组成。子弹被散布到目标区着地爆炸,毒剂分散成蒸汽、气溶胶或液滴,构成空气、地面、物体表面的毒污染,从而扩大了化学导弹的杀伤范围。
伊拉克曾向前苏联购买了“飞毛腿—B”导弹,经过改装后,也可以发射化学弹头。萨达姆曾经威胁多国部队,将利用化学武器进行报复,“西方的任何进攻都将横尸遍野!”
这种威胁确实在多国部队引起了一阵恐慌。一位美国军官说:“我宁愿去十次巴拿马,也不愿去一次伊拉克,因为伊拉克会向我们扔毒气弹。”一位英军高级指挥官也说:“伊拉克的化学武器也是一种巨大的精神武器。”
海湾战争原来计划对伊拉克空袭10天,而实际却持续了38天,就是因为轰炸两周后,美军发现伊军仍未丧失化学战的能力,多国部队不敢贸然进攻,只好继续对伊拉克制造化学武器的工厂和化学武器库进行轰炸,直至确信伊军无力发动化学战为止。
当时在以色列、沙特阿拉伯两国,人们对伊拉克的导弹一直惶恐不安,只要一有导弹炸落,人们首先就得戴防毒面具,生怕导弹里面装的是毒剂。可见其威慑力有多大!
二元化学武器
二元化学武器是化学武器的一种新构型。它与传统化学武器的区别是:弹头里面装的不是毒剂,而是可以合成毒剂的两种或两种以上低毒的化学物质。这种化学物质称二元组分或毒剂前体。
二元化学武器可以是液体,也可以是固体,分装在弹体的几个装料筒内。第一装料筒的前部有一活塞,后部有一膜片;第二装料筒有一喷射装置与第一装料筒相连。
在发射或投掷过程中,炸药产生的气体压力作用于活塞上,活塞推动第一组分冲破膜片进入喷管,从喷孔中高速喷出,与第二种组分充分混合,发生反应,生成毒剂。
二元化学武器改善了毒剂和化学武器在生产、装填、储存及运输过程中的安全条件;避免了化学弹药泄漏的危险和过期毒剂销毁处理的困难,扩大了毒剂来源,使某些储存性质不稳定的化合物有可能以二元方式用作毒剂;增强了生产的隐蔽性,使之易于和民品生产相结合。
二元化学武器主要包括二元化学炮弹、二元化学航弹和二元布洒器。
二元化学炮弹与一般炮弹在结构上有所区别,主要是组分结构和装填程序的不同。在储存中,组分容器可分别存于弹外,也可装于弹内,只在装备使用时,才将其装入弹体。二元化学炮弹结构的重要部件是组分混合装置,这种装置上有受惯性力作用或受阻冲击时而活动的活塞,用以保证组分的混合。
用来生产含有大量炭疽热病毒浆液的巨型培养甄二元化学航弹结构较为复杂,它由弹体、稳定器和流线型弹头组成。它的二元组分之一是粉末状的,装填在航弹中置有搅拌器的室内。而另一组分是液体的,装填在航弹的主室中,这两种不同组分用一层很薄的金属板隔开。
使用时,驾驶员按动专门按钮,引燃火药,隔板将粉末压入液体组分中。同时电动机启动,使搅拌器急速转动,加速毒剂的合成反应。
二元布洒器像二元化学航弹一样,它是将二元组分分别装在飞机布洒器的两个格子里,在第三个格子里装有搅拌器。使用时,驾驶员按动开关,将组分室中的两种组分喷入混合室,并进行搅拌,毒剂合成后通过飞机布洒器的喷口在目标上方喷洒。
世界上两个最大的“化学武器库”
第二次世界大战后,各国继续研究、开发和生产化学战剂。特别是近几十年来,化学武器更是急剧发展。据美国的资料,截至1984年1月1日美、前苏联化学战能力如下:
化学战防护人员前苏联85000人;
美国7000人;
除消车辆、侦察装置等
前苏联20000辆;
美国1000辆;
化学兵学校前苏联4所;
美国1所;
化学战教育、训练课程前苏联5年;
美国6个月;
拥有化学战剂种类前苏联12种以上;
美国3种;
投射化学战剂的炮弹数量,前苏联为美国80倍,另外,前苏联还有美国所没有的多管装火箭(BM-21),战术/战区导弹(SS-21、SS-22、SS-23),空对地火箭、集束炸弹等投射工具。
这个西方提供的资料是在1982年里根总统发表解除化学武器单方面冻结的两年之后提出的,大概提供了化学武器方面美国和前苏联之间的情况。
1915年伊普尔之战时,只要打开毒气筒,就完成了施放工作。而当今的化学战却有各种投射工具。
前苏联的120毫米口径以上的火炮,均可发射化学炮弹,其全部炮弹的百分之二十到三十可能是化学弹;另外还有火箭,导弹、炸弹、地雷、喷毒器、散毒器等。另外还传说前苏联在战略导弹中装载化学战剂。此外,最近出现了复合弹体,就是将两种化学剂分别装在同一炮弹壳内,单独的化学剂本身毒性不高,但混合之后产生剧烈毒性。借发射时冲击的力量,除去两种化学剂中的隔板,在炮弹飞行中进行混合。如此一来,平时易于保存和运输,发射前的安全性也高。
美国的标准化学战剂,致死量41000公克(推测)关于生物武器,大概也在一些国家悄悄地发展和生产。据有关资料介绍,1979年前苏联斯弗罗夫斯克(在乌拉尔山区内)的细菌工厂漏出碳病菌,感染3000名以上的居民,其中1000名死亡。这是1972年签订禁止细菌、毒素条约的7年后发生的事件。
一般来讲,细菌武器因为无法大量生产,保存和运输也极为困难,又不容易施放,无法抵抗紫外线等因素,很难成为实用的武器。
但最近生物工程技术逐渐发展,将培养出完全新的细菌武器,可能以特殊方式扰乱敌人后方。
新型生物武器——基因武器
在非洲的一个神秘小岛上,正在流行一种神秘的怪病。不幸的小岛人患病之后,两天之内就会命归黄泉。最让人不可思议的是,怪病只侵犯一个特定的少数民族;其他民族的男女老幼,即使和病人天天在一起,也不会受到传染。为了解开“神秘岛怪病”的奥秘,几位科学家冒险登上“神秘岛”。然而,尽管研究非常深入、全面,科学家们仍然一无所获,只能留下几声惊叹:怪!实在是怪!
2002年8月23日,《俄罗斯报》发表了特约撰稿人——波格丹诺夫的一篇文章。在文章中,波格丹诺夫大胆提出怀疑:在非洲这个“神秘岛”上,有人正在秘密试验一种新型生物武器,这就是被称为“种族炸弹”的“基因武器”。
在此之前不久,英国医学协会发布了一个名为《生物工程技术——人类武器》的专题报告。医学家们预测说:一种杀伤力空前的“种族武器”即将问世,最晚不会超过2010年。这意味着,前不久还只存在于科幻作品中的基因武器,正逐渐走近人类的现实生活。根据基因武器的特殊性能可以预计,一旦基因武器运用于战争,将使未来战争发生巨大变化。“潘多拉匣子”眼看着就要被再次打开,但谁能预料到会出现什么样的可怕后果,又有谁能阻止灾难的发生呢?
2000年6月26日,美国总统克林顿与英国首相布莱尔通过卫星传送,联合宣布了“人类历史上第一个基因组草图绘制完成”的消息。这在全世界造成了巨大的震动。然而,各国在庆贺这个“有史以来最大的科学成就”时,却普遍表现出了审慎的态度:原子物理学也曾经让整个世界为之兴奋,然而它带来了原子弹和日本抹不去的创伤。这个最大的科学成就会不会也用于战争,会不会带来更大的灾难?
参加这次研究的美国塞莱拉基因组公司董事长克雷洛·文特尔警告说:“人类掌握了能够对自身进行重新设计的基因草图以后,人类也就走到了自身命运的最后边界。”这句话并非危言耸听。基因既能造福人类,也有可能制成基因武器,给人类带来灭顶之灾。
当科学家掌握了基因的秘密之后,就能对基因加以重组和改造,使人类向更好的方向发展。这当然是一件很有意义的事情。但是,当基因技术被野心家利用,制造出基因武器之后,它就从“天使”变成了“恶魔”。
一些本来无害的细菌和病毒,成了可以致人死命的“凶手”;本来可以预防和医治的疾病,也成了不治之症。而这还不是基因武器最可怕的地方。
我们主要通过眼睛来区分人和人之间的众多差异。而且正如我们已经知道的,这些差异中最基本的,还是黄种人、白种人、黑种人和棕种人之间的不同。此外,我们还可以根据身材的高矮、头发的颜色、鼻梁的高低,甚至单双眼皮,把人类归到很多类型里去。
可怕的是基因武器也能做到这一点。虽然它没有“眼睛”,也没有其他感觉器官,却可以通过基因获得更可靠的信息。于是,有的基因武器只杀黑色头发的人,有的只杀秃顶的人,有的只对矮个子的人管用,有的却专门对付高个子的人……
这样下去,总有一天,黑色头发的人、秃顶的人,甚至具有某一共同特征的任意一类人,都会全部从地球上消失。基因武器因此成为灭绝人种的武器。它可以“只对敌方具有残酷杀伤力,而对己方毫无影响”,也可以进入人体发生作用,而不显露出明显的症状。而且即使基因武器被发现了,受害者也难以破解遗传密码,实行有效的控制,这才是真正的不治之症。
早在1997年,一个为美国政府提供技术建议的科学家小组,就对基因武器的破坏潜力进行了研究。随着基因组学的进展,改进生物武器将变得更为容易。科学家已经掌握了肺结核、麻风病、霍乱等病菌的完整基因序列,鼠疫杆菌的秘密也将很快被发现。一些研究人员对此非常担心,因为这些基因数据很可能被滥用。
2000年,联合国武器检查员凯利也警告说,他已经找到了一些伊拉克进行“骆驼痘”研究的证据,这种武器可以专杀死北美人或欧洲人。此外,也有报导说:以色列正在研制基因武器对付阿拉伯人。而南非的武器科学家巴森,正在研究如何用病毒对付黑人。
不管这些报导是否真实,我们都应该保持极高的警惕。美国著名的病毒学家弗莱克·扬格正在四处奔走,倡议成立一个“反恐怖基因工程”组织,破译细菌及病毒的基因密码,从而为防止基因武器创造条件。如果一切顺利,专家们将有可能在短时间内,鉴别出哪些人群的遗传基因具有攻击性,并可能被用来研制基因武器。确定了这一点后,医药学家在培养疫苗时就更有针对性,因而也更加有效。美国政府似乎对这个计划比较感兴趣,2002年它拨了20亿美元用于生物工程的研究。
基因武器的危害性从另一个角度来说,恰恰就是它的各种优越性造成的。
基因武器最明显的优势之一,就是杀伤力强。根据国外有关卫生组织测算,对完全没有防护的人群进行袭击时,一架战略轰炸机造成的杀伤面积是100平方公里,10吨生物战剂的杀伤面积,可以达到10万平方公里;而基因武器的杀伤力更大,远远超过了生物战剂的十倍,甚至上百倍。
英国布拉德福德大学的教授马尔科姆·丹多在《生物技术武器与人类》一书中提到:只要用多个罐子把100千克的炭疽芽胞散播在一个大城市,300万市民就会立即感染毙命。
我们知道,细胞中的脱氧核糖核酸具有生物催化作用。美国就曾经利用这一性质,把一种病毒的DNA分离出来,使它与另一种病毒的DNA结合,从而生成具有剧毒的“热毒素”基因毒剂。这种毒剂的万分之一毫克就能毒死100只猫;20克就可以使全球60亿人死于一旦。如果将埃博拉病毒、艾滋病毒、O157病毒制作成基因武器,这些“生物原子弹”足以悄无声息地毁灭整个地球。难怪世人又把基因武器称为“世界末日武器”。
与造价昂贵的大规模杀伤性武器相比,基因武器的另一个优势是成本很低。有人估算,用5000万美元建造的基因武器库的杀伤效能,将远远超过50亿美元建造的核武器库的破坏能力。
基因武器使用起来非常简单,而且难以防治。只要把基因细菌或病毒喷洒到空气中,或者倒入饮用水里,就可以让成千上万的人毙命。而被毒杀的人至死都不会知道事情的真相,其他人也以为是流行病在作怪。
有了基因武器,各个国家就再也不用兴师动众,上演兵力大挪移了。他们只需要通过人工或利用普通火炮、军舰、飞机、气球、导弹等物介,就能把基因武器投到敌方的前线、后方、江河湖泊、城市和交通要道。到时,基因武器里携带的致病微生物就会跑出来,自动扩散并大量繁殖,使敌军在短时间内患上某种无法治疗的疾病,彻底丧失战斗能力。
虽然1972年时,联合国就通过了“禁止试制、生产及销毁细菌(生物)和毒剂武器公约”,并在1975年再次通过决议,“禁止使用生物化学武器”,但仍然有少数国家明知故犯,一天也没有停止过发展生物武器的步伐。
毁灭一切的绝对武器——核武器
核武器,就是用核聚变或核裂变产生巨大的能量的大规模杀伤性武器,一般包括原子弹、氢弹和中子弹。第一颗原子弹是1944年美国在墨西哥州的荒漠上爆炸的;中国也在1964年10月成功试爆第一颗原子弹,到现在为止,至少有8个国家拥有核武器。
核武器的巨大杀伤力使之成为“绝对武器”,即一种不能使用的武器。核武器只能作为威慑之用。真正将核武器用于战争仅有一次,那就是美国在第二次世界大战期间向日本的广岛和长崎分别投下的两颗原子弹。当时的原子弹当量只有20万~30万吨当量,但也造成十几万人死亡,城市一片废墟。核爆炸产生的辐射的影响至今还存在,日本人民因此而深受其害。第二次世界大战结束以来,核武器的发展日新月异,爆炸当量达到几千万吨级。据统计,当今世界的核武器的总当量达到几十亿吨甚至上百亿吨,相当于平均每个人可分配到2吨TNT炸药。因此,一旦爆发核战争,就意味着人类大部分死亡或整个人类的灭亡。
严格地说,核武器不仅指核爆炸装备,还应该加上运载系统。单纯的核爆炸并不能杀伤敌人,只有将核装置投放到敌国领土上爆炸时才可大规模有效地造成伤亡。
通常的核运载工具有两种:导弹和飞机。飞机必须飞临敌国领空投放核弹头,才能达到杀伤的目的。在这一过程中如遭到敌方导弹或攻击机的攻击,则出现不能有效完成核攻击的情况,因此导弹成为运载核武器的最佳方式。
导弹是一种由计算机控制飞行的“飞弹”,它的原型是第二次世界大战中德军使用的V-2火箭。导弹可以分为弹道导弹和巡航导弹。弹道导弹如同子弹一样,在强大火箭液体燃料产生的动力推动下,弹体做抛物线运动,在火箭燃烧完后将弹头溅落在目标区内。整个弹体运动的轨道同子弹的运动轨道一样。
巡航导弹更先进,可以像飞机一样在空中飞行,甚至可以上下做规避动作以躲避打击,可直接将弹头送到目标区。美国的“战斧式”巡航导弹有两片弹翼,能超低空飞行。装备了地形匹配器的“战斧式”巡航导弹,能根据地形的不同而上下翻飞,尽可能地贴地飞行以躲过敌方雷达的跟踪。
如果导弹装载的燃料足够多,导弹飞行超过1万千米,那么这种导弹就称为“远程导弹”,如果弹头是核弹头的话,那么就叫做“远程核导弹”。
远程核导弹可以从本土发射,从而降低了飞机运载核弹空投时可能遭遇的危险,人们把它叫做“核威慑之王”。远程核导弹中最厉害的要算洲际弹道导弹。这种导弹在本土发射,经过几万千米的飞行,将核弹头投到敌国领土上。如美国的民兵Ⅱ、民兵Ⅲ和大力神Ⅱ,前苏联的SS-25洲际弹道导弹。美国的洲际导弹可以历经25~30分的飞行,跨越北极,穿过大气层直接打击莫斯科。
远程制导的核武器可以采用多种发射方式,如井下发射、卡车移动式发射、潜艇海下发射等,同时可以采用多弹头来提高打击精度。例如,美国核战略部队接到攻击指令后,在不到15分的时间内,就可以通过在海面的舰艇和海底的核潜艇发射总共大约一千枚核弹头,俄罗斯的几艘弹道导弹潜艇也可发射300~400枚核弹头。这种攻击方式,目前根本就没有办法防范。远程核导弹的强大威力也不全是坏事,它使核大国谁也不敢“轻举妄动”。
“小男孩”震惊了世界——原子弹
“小男孩”它是世界上第一颗用于实战的原子弹。
第二次世界大战末期,为了加速战争进程,尽早结束战争,美国总统决定动用第一代原子武器“小男孩”。
1945年8月6日,重约5吨的“小男孩”被秘密装上了B-29轰炸机。
8时许,机长贝茨上校认真观察了作战的气象条件,立即毫不犹豫地下达了攻击命令。灾难向日本的广岛降临了。8时16分,“小男孩”在离地600米的空中爆炸,发出了令人目眩的强烈的白色闪光,紧接着爆发出山崩地裂般的轰响,巨大的蘑菇云陡然升起。
“小男孩”以相当于2万吨TNT炸药的威力,残暴地吞噬了广岛,广岛顿时化为一片焦土。在这次爆炸中,广岛有78150人当场丧生,负伤和失踪者51408人,摧毁房屋48000幢。当时,在爆炸中心1千米内的所有建筑物瞬间腾起了烈火。炽热的狂风席卷全城,翻滚的浓烟笼罩了全市。
爆炸产生的几亿度高温以每小时几十千米的高速迅速扩散,涤荡一切。所到之处,但见钢筋水泥建筑顷刻间崩塌,城中心区那些稠密拥挤的木板房全被大火吞没、荡平,较远地区的建筑物则被烧成残骸,凄然立于灰烬之间。
在爆炸中心,再也没有什么人和物的痕迹了,后来人们只能在地上发现一些似乎是勾勒出来的影子一样的人体外形,因为尸首早已汽化。
在离爆炸中心远一点的地方,被烧焦的尸体都保持着死亡前那一刹那间的姿势。在电车的残骸里,挤满了把着扶手的尸体。
许多人在劫后清醒过来时,在他们眼前出现的是一片难以令人置信的景象:城市被夷为平地,地下到处是冒着浓烟的动物和人的尸体……
一座几十万人口的城市顷刻间变成了一座废墟。广岛所有的钟表都在8时15分的位置上停住了。
整个世界为之震惊,为之哗然,为之颦然而色动。
3天后,美国的另一架B-29轰炸机又在日本的长崎投下了一枚叫“胖子”的原子弹,伤亡近10万人。
8月15日,日本宣布无条件投降。
“人造太阳”——氢弹
原子弹的威力已经够大了,可是随着科学技术的发展,人们又发现了另外一种更大的能量释放方式。
原子弹的能量释放方式是根据原子核的分裂能释放出大量能量的原理而制成的。而氢弹的原理恰恰与原子弹相反,它是靠原子核聚合时能释放出大量能量的原理制成的,这种反应方式称为核聚变。由于迄今为止,人们所知道的能发生核聚变的只有某些氢的原子核,因此人们把利用核聚变原理制造出来的武器称为氢弹。
其实,早在一个多世纪以前,当人们还没发现核裂变原理时,科学家们就证实了太阳之所以能在长达几十亿年的时间里不停地燃烧,辐射出能量,是因为在太阳这个恒星上一直持续不断地发生着核聚变。
于是,科学家们就想,能不能用人工方法制造出一个“太阳”来呢?但局限于当时的条件,人们实在想像不出地球上有什么物质能产生这样的高温,人们虽然羡慕太阳上那些几乎取之不尽的能量,但思维的极限终究被阻隔在“人造太阳”这个意念之外了。
当世界上第一朵蘑菇云冉冉升起的时候,原子弹散发出“比一千个太阳还亮”的高温高热,这极大地启发了科学家们的智慧,他们立即投入了氢弹的研制之中。他们要用原子弹作为“导火线”,来研制另一种威力更大的核弹。
当原子弹诞生7年之后,美国就成功地研制成功世界上第一颗氢弹。
1952年11月1日,一个巨大的“太阳”从太平洋的一个小岛上升起,这个“太阳”的直径达6千米,巨大的蘑菇云直冲云霄,升到4万米的高空,照亮了浩瀚的太平洋。刹那间,这个面积足有几十平方千米的小岛便从太平洋上永远地消失了,巨大的冲击波还引发了海啸,数千千米以外的人们都感受到了大地的轻微震动。
这一颗氢弹,相当于500多颗投在广岛和长崎上的那种原子弹,可见这种“人造太阳”有多么的可怕!
氢弹也许是至今为止人类发明的威力最巨大的武器了。
“干净炸弹”——中子弹
无论是原子弹和氢弹,即使是威力再小,当它用于战场时,对人类而言都将是一场灾难。更令人头疼的是,武器本身是不长眼睛的,使用核弹的一方在杀伤敌人的同时也可能会祸及自身,况且爆炸过后将是寸草不生、满目疮痍的废墟,整个人类的生存环境都将受到巨大的破坏,这样的战争即使胜利了又有什么意义?
为此,有人便想,能否制造一种能大量杀伤敌方人员而又不会对物体产生破坏作用的新式武器?
有这样的武器吗?
有,它就是第三代核武器——中子弹。中子弹是一种以高能中子为主要杀伤因素,相对减弱冲击波和光辐射效应的具有特殊作战效能的小型氢弹,亦称增强辐射弹。
中子弹其实是一种威力较小的氢弹,但是它爆炸产生的效果与普通氢弹不同。它爆炸以后不会产生巨大的冲击波、光辐射和放射性污染等破坏力量,而是产生一股高速密集的中子流,中子弹美国在南太平洋进行的原子弹爆炸试验也因此得名。
中子弹产生的中子流有三个特点。
一是产生的中子数量多,例如一个相当于1000吨TNT的中子弹,在它爆炸时可产生的中子数,差不多全世界每个人都可以分到200万亿个。你不妨想一想,一眨眼的工夫就有这么多高速的中子如暴雨倾泻似的飞出来,将会对人体产生多大的伤害。
二是中子的能量高,穿透力强,是对付集群装甲目标的有效武器,再厚的装甲也挡不住中子的射入。在以中子辐射对敌坦克乘员进行致命性杀伤的同时,能尽量减少非直接攻击目标的连带毁伤。
三是中子流被空气吸收的速度很快,因而杀伤距离很有限,一颗中子弹对人员的有效杀伤距离大约有800米。其好处是在近距离作战时也可使用中子弹,从而不必担心对己方部队产生什么威胁。由此它又得了个“干净炸弹”的美名。
中子弹的制造技术比较复杂,目前只有美国拥有中子弹,不过许多国家正在加紧研制。美国的中子弹武器主要有两种:一种是装在导弹弹头上的;另一种是可供榴弹炮发射的中子弹。
由于中子弹对人体的杀伤力太大,是一种极不人道的杀伤武器,另外加上其使用成本过高,所以至今它也没有在战争中亮过相。但是在未来的战争中,会不会使用,人们很难断定。
琳琅满目的世界核武库
随着核裂变和核聚变的研究和发现,四十年代开始,核武器的研究工作在一些国家相继开始,特别是美国和前苏联对原子弹和氢弹的开发成功,把世界推向了核武器的舞台!现在除了中国以外,世界上还有英国和法国,另有一些国家也开始了核武器的研究开发。各国在不断增加核武器贮备的同时,都致力于增加核武器的品种,提高武器的性能,早期的核武器都很笨重,经过不断改进,到20世纪六七十年代,各国核武器不同程度地实现了小型化,以后朝着更安全、长寿命的现代化方向发展。
现代的核武器品种已大有发展,从核航弹扩大到了导弹核弹头、核地雷、核鱼雷、核水雷和核深水炸弹等等,从结构原理上有原子弹、加强原子弹、氢弹、中子弹及冲击波弹等等。这些核武器可组成战略的和战区的两大类:战略核武器一般是指威力较大,能打击敌战略目标的核武器(主要是洲际弹道导弹、潜地弹道导弹和远程轰炸机携带的核弹);战区核武器或称战术核武器指在某一战区内或某战役中使用的核武器,一般威力较小,射程较近,多为中、小型核武器。对于战略和战区核武器的各种载体本章不作重点介绍,主要研究其致命的核弹本身,也就是各种核武器的“铁拳”。
呱呱落地的核弹初生“婴儿”
目前世界上一枚小型核弹的威力相当于一百数十吨炸药(T、N、T)而大型氢弹的强大威力达到或超过了二百万吨炸药(T、N、T)。很自然人们很想知道人类最早的核弹是怎样产生的?
1938年末,德国物理学家证实了以高速中子撞击铀原子,可以引起原子核分裂,同时放出巨大的能量。根据这个发现,美、英、德各国开始研究原子弹。第二次世界大战爆发后,英国于1941年10月以“筒合金计划”为名,正式进行原子弹开发工作。同年12月美国总统罗斯福批准了“曼哈顿计划”从此肯定了制造原子弹的可行性,1943年1月以后,美国一方面将有关原子弹的全部情报都列入最高机密,另一方面则加快其开发工作,终于在1945年完成历史上最早的两枚原子弹——MK1“小男孩”和MK3“胖子”。
其中MK1于1945年8月6日投掷在日本的广岛市,成为人类历史上第一次战略核攻击,也加速了第二次世界大战的结束;MK3是在7月16日做了第一次核试爆(在美国新墨西哥州阿拉莫多),而第2枚MK3则在8月9日投在日本的长崎市。
投在日本广岛和长崎的原子弹,其爆炸威力如换算成TNT炸药,则MK1相当于12000到14000吨,MK3则为23000吨。强大的破坏力造成了两座城市的毁灭!其中90%的建筑物被摧毁,70%以上的市民伤亡!“小男孩”和“胖子”这两枚原子弹的婴孩,竟具有人类历史上所有武器的最大破坏力。这两枚威力惊人的原子弹,就是现在世界上一切核武器的祖先。
探索核弹的奥秘,使人大开眼界
装在核航弹,核导弹、核炮弹、核鱼雷、核深弹和核水雷等等核武器上的战斗部——即核弹,其基本原理都是用天然铀经浓缩,加工而成铀235,或钚239等元素。当质量达到一定量(临界量)以上时,会产生连锁核分裂而释放巨大的能量;或是利用氘、氚等氢的同位素,使其进行核融合反应生成较重的元素,同时也释放出巨大的能量就是爆炸力。
核反应的原料是铀235或钚239,其中铀235是天然铀分离后,再浓缩成含量在90%以上的浓缩铀;而钚239是核反应器内由铀235燃料在反应时所放出的中子被周围的铀238吸收,生成分裂性的钚239和非分裂性的钚240,经过分离后,即可得到钚239.
要使这些核分裂物质爆炸,需要在瞬间达到临界量(即核分裂物质的质量增加到会呈现不安定状态,若有中子撞击便能引发核分裂进行连锁反应时的最低量)。这可以使用炮管型的圆筒,利用火药(TNT等)将分离在两端的核分裂物质推到中央,使其撞击;另外一种是将核分裂物质分隔成几处,以火药的爆炸力推至中央反应室。
三米长的“小男孩”。美国就是用它的“惊世一爆”结束了二战采取前一种方式的核弹称为炮管型,而后一种则称为爆缩型。投在广岛的MK1原子弹是属于铀235的炮管型;投在长崎的MK3则是钚239的爆缩型。至于铀235的临界量大约是20至25公斤,而钚239则为7至8公斤。两种方式均能发挥约等于2万吨TNT炸药的爆炸力。
以上概要地说明了原子弹的基本原理,这里再介绍一下比原子弹更加“凶狠”的氢弹!它是利用原子弹产生高达数亿度的超高温,使氢元素进行热熔合反应并放出比原子弹更巨大的能量作为爆炸力。
美国于1952年11月1日在安尼威吐克环礁进行第一次氢弹试爆,其目的是向前苏联夸耀核武器的优势,但这次试爆将氘和氚在原子弹的超高温下熔合生成氦元素,使用的是大型湿式氢弹,其弹体只能算是设在地面上的核爆炸装置。
第二次世界大战后不久,美国和前苏联就开始了核武器竞赛。1949年8月20日,前苏联第一次原子弹试爆成功,打破了美国独占的局面。至于氢弹的开发,前苏联动员其国力,于1953年8月12日试爆成功。
前苏联的氢弹是使用较容易处理的氧化锂为融合反应材料,是属于乾式氢弹无论在体积或重量方面,都接近了实用的阶段。到这时期,美国和前苏联之间的核武器几乎没有什么差距了。
美国因而感到了惊慌,但随后便在1954年3月1日在太平洋比基尼环礁进行首次乾式氢弹试爆,结果是远远超出预期的爆炸力,甚至使距试验现场150公里以外的日本渔船第五福龙丸号,也遭到辐射尘埃的破坏。其威力约等于1400万吨TNT炸药,是投在广岛或长崎20000吨级原子弹爆炸威力的700倍!
这个氢弹在1954年末,命名为MK17核炸弹,到1957年为止,一直装备在美国洲际战略轰炸机部队。1955年11月23日,前苏联也使用轰炸机投掷氢弹,夸耀其氢弹的技术。
凡是核爆炸所释放的能量都有热能、爆风及辐射线三种破坏力。核炸弹或核弹头在爆炸瞬间的效果,小者相当于一百数十吨TNT炸药,大者可超过200万吨TNT炸药所产生的巨大能量。这些能量在爆炸时,聚集着数百万度的高温和数百万大气压的气体火球。这个火球产生的第一种效果就是“高热能”;第二种效果是发射出“α射线”“β射线”及足以使人致命的“γ射线”、“中子射线”等辐射线。随后气体火球急速地膨胀,形成强大的压力波在空中及地表面传播,造成巨大的空气冲击波,也就是第三种效果——“爆风”。此外,由于核爆炸使空气急速移动,瞬间在爆炸中心点附近形成低压中心,吸引周围空气向中心移动,因而造成强风与爆风一起造成双重的破坏效果。
上述的火球消失后出现蘑菇云,云中带有核反应产生的辐射物质,到处随风飘散,落下的就是“辐射尘埃”,也就是核爆炸后更广宽的地区被残留辐射污染的原因。
原子弹在空中爆炸后、能量的50%形成“爆风”、35%形成“热能”、5%为“初期辐射”,剩下的10%是“残留辐射线”;而氢弹空中爆炸后的能量则30%为“爆风”,20%为“热能”,初期辐射线达50%,至于残留辐射线的百分比极低,这是氢弹的结构特性。
前面提到的美国在比基尼环礁试爆的MK17氢弹,是以原子弹为“枪机”,其外层是氘化锂,最外层则以天然铀为外壳组成。爆炸时先引爆原子弹,产生了超高温使氘化锂熔合,再利用此熔合能引发最外层的天然铀发生核反应。经这三步,产生了相当于1400万吨TNT炸药的大爆炸,一般称为3F炸弹。但这种方式因最后引发最外层天然铀的核分裂会产生大量辐射尘,故称为“肮脏的氢弹”,现今的核武器已不再采用这种方式了。这种炸弹的特点是当“枪机”用起爆的原子弹和外壳的天然铀所产生重核分裂反应,故比原子弹有更大的初期辐射线和辐射性残留物质;但1400万吨级的巨大爆炸力和全重20吨的大型炸弹,不适合于实际使用。从军事观点上看,MK17氢弹是不能运用的武器。因此美国、前苏联以及英、法等核武器国家都设法使原子弹和氢弹小型化,使核武器更为实用。
电子战的焦点——雷达
雷达探测目标的基本原理是:发出电波脉冲,然后测出它从目标反射回来的时间,据此算出离目标的距离。至于目标的方位,则由雷达天线所面对的方向来确定。但它有一个致命的弱点,那就是容易受到干扰。第二次世界大战时,德国三艘巡洋舰从英吉利海峡突围就是利用英国雷达受干扰的这一弱点才取得成功的。
现代战争中,能用来警戒和制导导弹、火炮的雷达,已成为电子战中侦察、干扰和袭击的主要对象,可以说是电子战的焦点。
很长时期以来,科技人员千方百计不断改进,解决了测量空中目标的高度问题,并提高了它的抗干扰能力。
单脉冲技术
单脉冲雷达技术,开始是为飞机上的雷达而开发出来的。雷达之所以能够知道目标方位,是根据天线的方向。而在三维空间移动的飞机上所装置的雷达,在圆锥空间内转动天线,是根据能够获得最强反射讯号的方向,而得知目标的方位,称谓圆锥扫描式雷达。但是如果使用与雷达圆锥扫描频率相同的频率的电波对准雷达发射,那么这种圆锥扫描方法在目标方位的测定上容易受到混淆。也就是说,受到电子干扰所蒙骗。因此,单脉冲雷达就应运而生了。
这是一种具备多个接收通道的雷达,它能利用几个通道捕捉反射回来的信号,逐一比较其脉冲,区别假信号与从真正目标反射回来的信号,并将天线朝向正确的目标。这项技术于20世纪60年代即达到实用化。今天的战斗机用雷达,几乎都已经是单脉冲型,并普及到导弹、火炮以及舰艇上。
捷变频技术
为了对抗电子干扰,最近的雷达多为能够一面高速度变换工作频率,一面进行探测的“捷变频雷达”(注:雷达在工作过程中不间断地快速变更频率,是对付电子干扰的一种手段)。
频率的变换是以不规律的方式进行。这样敌人就很难对雷达实施干扰了,同时也就提高了捕捉目标的能力。
数字信号处理技术
直到不久前,雷达反射信号的处理,全部采取模拟方式。其方法是:以电的方式将这些反射信号的强度加以增幅,然后将所要的(来自目标的)信号与不要的信号分开,并显示于荧光屏上。此种方式在处理过程中,信号的品值很可能会降低。
随着数字式电脑的普及,可以将雷达反射信号的模拟“原始”数据转变为数字信号而加以处理。模拟信号的5伏,在处理过程中,可能降为2伏,甚至0.5伏;而数字信号的5则永远都是5.因此其显示方法,也不是“原始”数据的显示,而是将所需要的情报(高度、速度、方位等)以符号显示出来。
而且,数字信号由于其品质不会降低,使远距离数据通信易于实施。来自空中早期预警机的数字数据,可以在不降低品质的情况下传送到地面电台及飞行中的战斗机或航行中的舰船,并能够共有相同的情报,而且可以不经人手而加以判析、记忆以及再传送,这是模拟方式所无法做到的。
相控阵天线
一提起雷达,一般人总会想起那种网状天线旋转不停的样子。其实最近多已逐渐采用平板状的雷达天线,甚至有的雷达天线完全不动即能发挥其功能。
过去那种使用网状天线的雷达,有如手电筒一般,从一个光源(电波发射装置)发出的光,在反射镜上被反射而形成光束。
天线由于各种形状不同,能够根据雷达的主要目的而形成最适当的波束;(但是,现在有些雷达能够利用装在天线支持结构部的“抗流板”设备,在某种程度的范围内,使天线的形状造成变化,而产生数种不同的波束。使天线做功能性旋转,可以获得波束的指向)而当跟踪多种目标时,则将每次旋转所获得的数据加以贮存并显示出来。
与此相对,相控阵天线是由许多称为“移相器”的单元所形成。其各个构成要素都是一个小雷达,能发射波束的一小部分。但是,由于其电波的相位是一点一点加以错开,因此全体形成的波束在形状及指向方面,可以随心所欲。
由于相位的控制是利用电子方式,所以波束的形状与移动(我们称为扫描)能在瞬时完成。其时间是以微秒为单位计算。因此,天线不用旋转就能在相当的范围内利用波束的移动进行搜索;而且在实用上几乎可以同时跟踪多个目标。甚至,现在只需一种雷达就能包括过去所需的各种不同雷达的功能。
这种雷达的发明正好实现了雷达技术人员的梦想。例如,日本航空自卫队用来接替“胜利女神”J型地空导弹的“爱国者”防空导弹所使用的MPQ-53相控阵雷达,只要一部就能担任目标的搜索、捕捉、跟踪、识别,以及“爱国者”导弹的引导;而且只用一部雷达就能控制8坐导弹发射系统。如果是“胜利女神”系统的话,至少需要4种以上的雷达。
此外,相控阵雷达尚具有能够同时测定高度的三坐标功能,以及善于对付电子干扰等多项优点。但是另一方面,天线的设计相当不易,费用比传统型雷达高出4至10倍,这些缺点也是事实。
雷达的新技术还有:脉冲压缩技术、脉冲多卜勒技术等等。
合成孔径雷达
雷达的波束宽度由频率及天线的大小所决定。为提高清晰度,必须加大天线的尺寸。但不必在纵横两个坐标方向加大,只要左右加大就可以了。但是这种天线在飞机机头部分并不妥当,因此装在侧面,能够以高清晰度“看”飞行沿线的地面。这就是“侧视雷达(SLR)”。其代表性的产品有美国摩托罗拉公司所开发而悬挂在OV-1“莫霍克”观测/侦察机之机身下的APS-94.此种雷达使用I/J波段。
另外,固特异公司所开发的UPD-4及UPD-6两种侧视雷达,配置在美国空军的RF-4C“鬼怪”式飞机上,以及西德空军和日本航空自卫队的RF-4E飞机上。雷达所获得的影像可以记录在宽度241毫米的摄影底片上,侧视雷达所使用的频率越高,或是天线的尺寸越大,其清晰度也越好。但是由於天线的尺寸不可能任意加大,因此就转而使用“合成孔径雷达(SAR)”这种方法。
其方法是:将一定时间内侧视雷达所获得的信号加以贮存,并利用电脑处理,则其所获得的效果,等于拥有与该时间内飞机所飞行的长度相当的天线尺寸。清晰度依使用频率而定,在I/J波段中大约是3米左右。使用最低频率——例如合成孔径雷达使用波段为J波段的话,则能够穿过森林或伪装物而“看见”目的物。频率低,也就是波长长的话,电波就能绕射而穿过树叶或小树枝,因而此种雷达称为“穿叶雷达”。在70年代末期已经证实其可行性,但是仍有测定费时的缺点。
毫米波雷达
相反地,将频率变高,使用毫米级的短波长的方法,最近逐渐多见。毫米波雷达由于在杂波环境内的目标捕捉能力甚高,能够减小波束的宽度,而且侧漏电波非常之少,因此几乎不会产生与电视重影现象具有相同原理的多路径电波反射现象。这是它的优点。因此,适合于对贴近海面飞来的反舰导弹的警戒及跟踪之用,目前正使用于英国的“海狼”防空导弹用的911型雷达等数种近程防御系统。
由于短的波长能够精密地捕捉目标的状况,因此地面部队可用来贯穿烟或雾以捕捉目标。
另外,将这种毫米波雷达小型化,而当作导弹的导引装置使用的研究工作,已达到实用化。具有这种引导装置的导弹,与过去的雷达不同,并非将目标当作一个“点”,而是当作“形”来加以捕捉。
三坐标雷达
雷达在基本上是判明目标的距离与方位的二维型,如果用来捕捉海上或陆上的目标,这已足够;但是对于空中的目标,尚需有关高度的情报。由于这个缘故,过去一向将专用于测定高度的雷达与二坐标搜索雷达同时使用。这种测高雷达,将天线上下摆动,亦将波束上下移动,就能从当时天线的角度算出目标高度。
测高雷达与搜索水平方向的雷达保持连动,但是在波束碰到目标再反射回来之前,如果不将天线停住的话,就无法作高度的测定,因此天线须作步进式的移动,由于像是摆头姿态,因此亦称之为“摆头雷达”。
但是,由于必须使用两种雷达,占地广而且耗费多,最好是只用一种就能解决问题。因此,便着手开发能够测定三个坐标的雷达。
测高的方法有三:第一是一种称为堆积波束的方式。顾名思义,是将数条波束上下“重叠”而加以发射,水平方向则与二坐标雷达相同,使天线面作机械式的旋转而进行搜索。因此重叠的波束随着天线的旋转而移动。这些波束在空间内各自以固定的角度发射出去。所以,飞过来的飞机首先穿过由下面所射出的波束,然后逐一穿过上面的波束,从时间与波束的位置关系,就可以算出飞机的高度。
第二种称为频率扫描方式。这种方式是从直线型阵列的间隙放出雷达的能量,并经反射器反射而形成的波束,然后在阵列的一端到另一端之间使频率变化,从而转动波束的方向。在某一频率时如果能获得目标的反射波,由于已经知道其波束所面向的角度,因此也就能够得知目标的高度。
最后一种称为相位扫描方式,利用与频率扫描相同的原理,使相位发生变化而移动波束。频率扫描与相位扫描两种方式,其波束都能指向360度的任何一个方向。但是使用反射器方式的雷达,位于目标与反射器之间的阵列,有时会对波束产生干扰。另外,由于雷达能量会成为侧漏电波而从反射器的两端逃逸出去,因而产生错误信号,影响目标位置的测定,也容易被敌方钻空子干扰欺骗。由于这个缘故,没有这种缺点的相控阵雷达开始受到欢迎,成为一种被大量使用的三坐标雷达。
军舰为实施水平搜索与高度测定,必须配置两种雷达,可是舰艇容积有限难以安排装置的场所。三坐标雷达的出现,正好解决了这个问题,因而开始普及起来,并且逐渐作为地面防空用的雷达。
目前,三坐标雷达在远程弹道导弹的早期警戒、弹道导弹测试监视、战术防空警戒等方面,均被广泛地使用。
超视距雷达
上述种种雷达,无论如何努力,依然有一个最大缺点,就是无法看到地平线下的另一边。这是由于电波直线传播所造成的结果。但是如果利用无线电短波可以到达极远处的特性,或许可以看到地平线下的另一边,因此有人开始进行研究。
短波(2至30兆赫)之所以能达到远处,是由于被电离层反射的缘故。这个事实在20年代的初期就已经为人们所知了。利用这个波段,使电波在地球表面与电离层之间一面反射一面飞达远方,飞机等目标一旦穿过波束,就会造成波束的混乱。利用这个原理以进行侦测工作的就叫“超视距雷达”,在20世纪60年代至70年代初期,各国都纷纷开展研究开发工作。例如英国在本土东岸的欧福德尼斯设置发射台,而在数十公里外的地中海塞浦路斯岛设置接收台,进行试验。美国超视距雷达在日本也设置了接收台,但是由于信号处理技术未臻成熟,而在20世纪70年代初期停止使用并拆除了。另一方面,这也是由于早期预警卫星已相当发展所造成的结果。
进入20世纪80年代之后,由于计算机技术的飞跃性发展,使得信号处理技术相当稳定可靠,超视距雷达也因而再度受到瞩目。只是20世纪60年代的超视距雷达是使电波射向前方的“前向散射”型,而新型的设计则是捕捉从电离层反射到地面后再次循相反的路线反射回来的电波,称为“后向散射”型。
在双基或多基雷达面前,隐行飞机就会显露原形发射台与接收台相距150至200公里。前者将高度14至30米的偶级天线配置在1106米宽的地面,使用12部发射机,发射功率最高达100兆瓦。接收台的天线则用140余个高15米的扇型单极天线排列在1594米宽的地面上。雷达的发射天线波束宽度是7.5度,接收天线的波束宽度是2.7度。雷达的工作频率是5-28兆赫内的6个频段。
超视距雷达根据这个原理,在电波碰到电离层再回到地球表面之前的这一段距离内,是无法“看到”目标的,这段距离大致从发射台算起,前方约740-800公里。因此,雷达的有效搜索范围是800-3000公里。
这种后向散射的超视距雷达,除了作为美国本土的早期警戒之用的设置在三个地点之外,还设置在阿留申群岛及关岛。日本也打算在西南各岛或小笠原安装这种雷达。
无源雷达“塔玛拉”
2001年6月15日,美国ABC电台发表了一条重要新闻,报导一些国家正在加紧研制一种新型的雷达系统——“塔玛拉”。这种系统将使隐形飞机难以隐形。如果“塔玛拉”研制成功,美国花400亿美元研制的天空“独行侠”——B-2隐形轰炸机,将面临空前的劫难。因此对美军来说,这则消息无疑是一个惊天霹雳。而作为旁观者的我们却更想知道,“塔玛拉”究竟有何种神奇。
F-117A坠落未解之谜
1999年3月27日,科索沃战争还在继续。美军的一架F-117A“夜鹰”隐形战斗轰炸机,在贝尔格莱德西北面的一个小村庄附近被击落,从此结束了“夜鹰”不可战胜的神话。
“夜鹰”是被谁击落的呢?这个问题似乎比坠落本身更有吸引力。有人猜测是故障坠毁,有人说是被炮火击落,有人不同意这种观点,认为是被导弹击落的。当种种说法都被否决之后,有人想起了“塔玛拉”。真的是“塔玛拉”吗?为了消除心中的疑惑,北约派人赶到捷克,找到了“塔玛拉”技术的发明者——弗·佩赫。
佩赫告诉他们,“塔玛拉”确实能够发现隐形战机。他解释说:“我可以打个比方来说明。隐形飞机就像是要在夜间偷东西、而又担心被人发现的小偷,他穿着深色衣服,并把脸涂得黑黑的。但为了找路,小偷偶尔要用手电筒照一下。这时他就可能被发现。同样,隐形飞机反射的雷达信号本来几乎是捕捉不到的。但是,如果飞行员自以为很安全,就会放松戒备,经常使用机载雷达进行观察和校正航线。而在这一瞬间,‘塔玛拉’就有可能发现它们。”
“塔玛拉”有何神奇
物理学家告诉我们:雷达并不神奇,它实际上就是借助电磁波来达到捕获目标的目的。传统雷达自身会产生辐射,形成定向的电磁波。形象地说,传统雷达就像是举着一个超亮的“探照灯”,在空中搜寻目标。由于这种特性,人们又把传统雷达叫做有源雷达。
而“塔玛拉”是一种无源雷达,它自身不辐射电磁波,主要借助外部辐射源的电磁波,进行探测和定位。
由于无源雷达没有明显的辐射症状,与传统雷达很不同,因而又被称作“沉默的哨兵”或“空防暗哨”。
无源雷达利用的外部辐射源,具体说来有两大类:一是被观测目标自身携带的辐射源,如雷达、通信、应答机、有源干扰机、导航等电子设备;二是被观测地区已有的辐射源,包括地面广播电台、电视台、通信台站、直播电视卫星(DBS)、导航与定位卫星(GPS),以及各种平台上的有源雷达等。
正因为无源雷达有很多暗中的“助手”,当飞行员粗心大意,启动了其中任意一种外部辐射源时,就会露出尾巴,被“塔玛拉”探测到。
“塔玛拉”的发展历程
无源雷达作为一种隐秘又有效的侦察武器,早已引起了各国军方的注意。
美国从1983年开始研制无源雷达系统。1998年10月12日,代号为“沉默哨兵”的无源雷达系统,第一次在华盛顿公开亮相,并造成了很大的轰动效应。
这个“哨兵”利用的外部辐射源,包括商用无线电台、调频广播台和地面电视台三种。它能精确掌握这些辐射源的位置、频率范围和信号特征。不仅如此,这个系统还具有很强的实战性,并能在很短的时间内部署完毕。由于具有如此优良的性能,“沉默哨兵”马上得到了实际应用。
俄罗斯对无源雷达系统的关注也由来已久。现已实用化的“卡尔秋塔”就是一个成功的典范。它可以接受到机载、舰载和陆基电子设备的辐射信号,并加以分析与识别。“爱国者”等地空导弹系统,E-2和E-3预警机上的雷达,远程预警雷达,多功能火控雷达等,都能被“卡尔秋塔”监测到。
一些欧洲国家,如英国、法国、德国、芬兰、捷克等,都在加紧研制无源雷达的实用化系统,并利用这种技术对以前的系统加以改进。中国也对无源雷达技术进行了研究,并取得了一些进展。