激光防御系统和高空飞艇技术方案

一种根据本发明专利技术实施例的天基激光防御系统，包括高空飞艇(HAA)。高空飞艇(HAA)包括填充有升气体的气球，以及将来自高空飞艇外部的激光束聚焦在目标处的聚焦光学器件。激光束可以从保持在地球同步轨道中的天基激光器(SBL)到达高空飞艇。采用本申请的技术方案，HAA可以保持靠近发射目标导弹的已知发射场或潜艇。因此，HAA可以确定地拦截并摧毁目标导弹。

【技术实现步骤摘要】
激光防御系统和高空飞艇
本专利技术涉及激光防御系统和高空飞艇。
技术介绍
已经考虑在未来的弹道导弹防御系统中使用天基激光器(SBL)。使用高能激光(HEL)定向能量武器(DEW)去摧毁最大飞行速度接近20马赫的弹道导弹的一大优点是，在光速下激光束比其他任何东西传播的都快。另一个优点是，激光束可以在空间中传播几百公里，因为激光束不会被吸收或散射。SBL防御系统910的常规概念示出在图16中。SBL防御系统910包括SBL902a和SBL902b。SBL902a产生聚焦于弹道导弹911的激光束L901。SBL902a和SBL902b在近地轨道(LEO)中保持在大约500km的高度以便在弹道导弹911的助推阶段将其拦截并摧毁。弹道导弹911来自通常位于海洋900附近的敌方领域901。已经考虑使用振荡在大约2.7um的氟化氢(HF)化学激光器作为SBL的主要候选激光器，因为HF激光是无需大的电力供应就可以运转的化学激光器。此外，已经证明，HF激光器产生兆瓦级的大功率激光输出。为了实现全球覆盖，估计总共需要大约20个SBL。SBL防御系统的另一个概念包括地基激光(GBL)和中继镜卫星(RMS)。在下文中，该系统被称为GBL和RMS防御系统。如图17所示，在GBL和RMS防御系统920中，将从GBL921中提取的激光束L902传播到RMS922a。RMS922a反射该入射激光束L902，并将其作为激光束L903聚焦于弹道导弹911。GBL和RMS防御系统920的优点是在GMS和RMS防御系统920中仅采用单个GBL921就足够了。这是因为非常大规模且重型的极高功率激光器难以在地球上开发并建造。此外，与SBL防御系统的上述常规概念的情况相比，回收化学物质和/或激光器的维护是容易的。在文献中解释了空间防御系统的这些概念，例如：JimF.Riker,“天基激光器计划概述”，国际光学工程协会会议记录，4632卷，181-186页，2002年(JimF.Riker,“AnOverviewoftheSpace-basedLaser(SBL)Program”,ProceedingsofSPIE，Vol.4632,pp.181-186(2002))；MichaelJ.Stephens,“驾驭光：激光器/卫星中继镜系统与2035年的威慑”，空军战争学院，空军大学，2010年(MichaelJ.Stephens,“HarnessingLight:Laser/SatelliteRelayMirrorSystemsandDeterrencein2035”,AirWarCollege,AirUniversity(2010))；以及CharlesB.Stevens,“开端：第一个天基防御”，EIR，15卷，11号，三月十一日，1998年(CharlesB.Stevens,“Alpha:thefirstspace-baseddefense,”，Vol.15,No.11,March11(1988))。
技术实现思路
常规SBL防御系统的主要问题是，需要很多SBL来摧毁甚至于来自已经预测到的发射场的弹道导弹，因为SBL需要始终环绕地球运行。因此，即使潜在的敌国很小，也需要许多SBL去拦截来自那里的弹道导弹。另一方面，GBL和RMS防御系统的主要问题仅仅是由于使用GBL造成的。也就是说，由于从GBL提取的激光束通过空气传播，所以激光束受到吸收、散射和热晕的影响。因此，不仅激光功率降低，而且还需要提供可以在所有RMS中校正光束的变形波前的适配反射镜。因此，整个系统变得复杂。此外，GBL应当优选地位于专门限定的空气总是晴朗的地方。本专利技术涉及一种包括高空飞艇(HAA)的激光防御系统。高空飞艇包括填充有提升气体的气球，以及将来自高空飞艇外部的激光束聚焦在目标上的聚焦光学器件。本专利技术还涉及一种高空飞艇，包括：气球，填充有提升气体，以及聚焦光学器件，其将来自所述高空飞艇的激光束聚焦到目标处。HAA可以保持靠近发射目标导弹的已知发射场或潜艇。因此，HAA可以确定地拦截并摧毁目标导弹。在以下文献中解释了HAA，例如：LewisJamison等人,“未来部队武装的高空飞艇”，兰德公司出版，2005年(“LewisJamison,etal.“High-AltitudeAirshipsfortheFutureForceArmy”,PublishedbyRANDCorporation(2005))。根据下文给出的详细描述及附图将更加充分地理解本专利技术的上述及其他目的、特征和优点，下文给出的详细描述及附图仅仅以实例说明给出，因而并不能认为是限制本专利技术。附图说明图1是天基激光防御系统1的概念图；图2是示出了空气气压与高度之间的关系的图；图3是示出了计算出的目标导弹的光斑直径的表格；图4是用于解释通过球形凹面镜来聚焦激光束的透视图；图5示出了HAA105中的聚焦镜的侧视图和仰视图；图6是HAA105中的弯曲镜107的透视图；图7是用于HAA105的聚焦光学器件的剖面侧视图；图8是用于HAA105的聚焦光学器件的剖面侧视图；图9是通常的CW化学激光器的剖面侧视图；图10是通常的脉冲化学激光器的剖面侧视图；图11是通常的冲化学激光器的剖面侧视图；图12是通常的脉冲化学激光器的剖面侧视图；图13是脉冲化学激光器的剖面侧视图；图14是脉冲化学激光器的剖面侧视图；图15是天基防御系统2的概念图；图16是常规SBL防御系统910的概念图；以及图17是常规GBL和RMS防御系统920的概念图。具体实施方式参照附图解释本专利技术的示例性实施例。下述示例性实施例仅是本专利技术的示例，本专利技术不限于这些示例性实施例。注意到，说明书和附图中相同附图标号表示的部件表明相同的组件。第一实施例下文中，基于图1来描述根据本专利技术的第一实施例。图1是天基激光防御系统1的概念图。SBL防御系统1包括SBL(天基激光器)100和HAA(高空飞机)105。SBL100具有脉冲化学氧碘激光器(COIL，chemicaloxygen-iodinelaser)101、光束扩展器102和转向镜(steeringmirror)103。SBL100以35786km的高度保持在GEO中。脉冲COIL101具有振荡器和放大器(在图1中未示出)。脉冲COIL101具有广泛用于多种激光器的MOPA(主控振荡器与功率放大器)系统，以便产生高质量、大功率的激光束。因此，脉冲COIL101产生衍射受限的高质量1.315um波长的激光束。光束扩展器102将提取出的激光束L1扩展至大约6m直径的光束。扩展的激光束L1被转向镜103反射，并且朝HAA105传播。HAA105通过大气球106来漂浮。光电太阳能电池(未示出)可以安装在该气球106上。大气球106用诸如氢气的提升气体来填充。HAA105保持在大约23km的高度。HAA105保持在比SBL100的高度低的高度。HAA105保持在比喷射气流的高度高的高度。HAA105是无人飞艇，因此通过无线通信从远程地面站进行控制。在该实施例中，由于HAA105位于38度的纬度处，并且位于与SBL100的经度一样的经度处，因此，从SBL100到HAA105的距离大约为36000km。因此，HAA105处的激光束L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光防御系统，包括高空飞艇，所述高空飞艇包括：气球，填充有提升气体，以及聚焦光学器件，其将来自所述高空飞艇外部的激光束聚焦在目标处。

【技术特征摘要】
1.一种激光防御系统，包括高空飞艇，所述高空飞艇包括：气球，填充有提升气体，以及聚焦光学器件，其将来自所述高空飞艇外部的激光束聚焦在目标处。2.根据权利要求1所述的激光防御系统，其中，所述聚焦光学器件包括镜子，所述镜子由受到重力而形变的板制成。3.根据权利要求2所述的激光防御系统，其中，所述镜子的后表面由多个可调节柱支撑。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的激光防御系统，还包括天基激光器，所述天基激光器保持在地球同步轨道中并向所述高空飞艇输出激光束。5.根据权利要求4所述的激光防御系统，其中，所述天基激光器是使用至少一种气体的脉冲化学激光器，所述气体在激光振荡期间保持在所述脉冲化学激光器中。6.根据权利要求5所述的激光防御系统，其中，所述脉冲化学激光器是脉冲CO...

【专利技术属性】
技术研发人员：武久究，
申请(专利权)人：武久究，
类型：发明
国别省市：日本,JP