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说起中国的超级工程,很多人会想到大桥、高铁、水电站。可有一类工程,藏在实验室里,外人很少见到,它的名字叫神光。
我们想说的是,这类工程真正的分量,不在于它能马上变成什么武器,而在于它让中国在最前沿的科学上,有了自己说话的底气。
神光,是中国一系列高功率激光装置的名字。它干的事,说起来很玄:用好多束极强的激光,同时打在一个小小的燃料靶丸上,让里面的氢的同位素在极高的温度和压力下发生聚变。
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这就是常说的激光惯性约束聚变。太阳之所以能发光发热,靠的就是核聚变。人类要是能在地面上把这团火点着,再管住它,能源问题就会迎来一次大变样。这个想法,最早是一位中国科学家提出来的。
1964年,物理学家王淦昌独立提出了用激光实现核聚变的设想。那一年,中国刚刚爆响了第一颗原子弹,激光技术在世界上也才刚起步没几年。
王淦昌是中国核武器研制的元勋之一,参加过原子弹、氢弹的研制工作,后来被授予两弹一星功勋奖章。他提出的这个设想,在当时听起来近乎天方夜谭。
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可这个想法很快有了回应。上海光机所的激光专家接过了这个题目,从1965年开始研究高功率激光器。一个是核物理的大家,一个是激光的行家,中国的激光聚变研究,就这么起步了。起步容易,走下去难。
那时候的中国,工业底子薄,很多元件和材料都得自己从头摸索。整整二十来年,科研人员一边啃理论,一边造设备,一块镜片、一根激光棒地往前推。
到了1986年,一台叫激光12号的实验装置在上海建成,被正式命名为神光,也就是后来说的神光I。它只有两束激光,基频最大输出能量1.6千焦,放到今天看并不大,可它证明了中国人能在这个领域站住脚。
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神光I服役了八年,做了大量实验,也暴露出不少短板。功率不够,光束不够多,离真正点着聚变还差得远。于是,就有了神光II。神光II有八路激光,后来又加了第九路。
2000年以后,它开展了大量打靶实验,很长一段时间里,都是国内投入正式运行的规模最大的高功率钕玻璃激光装置。
更难得的是,神光II的很多核心部件实现了国产。激光器、光学元件、控制系统,一样一样自己造。这一步,比什么都要紧。再往后,是神光III。它建在中国工程物理研究院,2015年完成建设。
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据报道,它是世界上投入运行的第二大激光驱动器,也是亚洲最大的高功率激光装置。从两束激光到几十路激光,从千焦级往上一个台阶一个台阶地爬,中国在这条路上走了半个多世纪。
那么,排在第一的是谁?是美国的国家点火装置。这个装置在加利福尼亚,有192束激光。
2022年12月5日,它在一次实验里,往靶丸里打进了大约2.05兆焦的激光能量,聚变产出了大约3.15兆焦的能量,头一回实现了产出比投入多。这在全世界都是轰动的新闻。
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虽然离真正发电还很远,可它说明,这条路是走得通的。
美国人后来又往前推了一步。去年4月7日,国家点火装置再做实验,往靶上打进大约2.08兆焦的能量,聚变产出达到8.6兆焦左右,产出是投入的四倍多,创下了新纪录。不过,这里头有个账要算清楚。
打到靶上的能量是两兆焦出头,可为了让这套激光系统转起来,从电网里吸走的电要多得多,有报道说光一次实验就得耗掉三百兆焦上下。所以,离靠它发电,还隔着很长一段路。
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这些说法来自外国分析人士,中方没有公开回应。不管外面怎么猜,有一点是清楚的:在激光聚变这条赛道上,中国已经是最主要的参与者之一。激光聚变之外,中国在另一条聚变路线上也跑得很快。
安徽合肥的全超导托卡马克装置,也就是常说的人造太阳,去年1月实现了上亿摄氏度、1066秒的高约束模等离子体运行,创下了世界纪录。一条路用激光去压,一条路用磁场去管,两条路一起往前走,中国在聚变能源上下的是长功夫。
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很多人会问,这跟军队有什么关系?关系在于,高功率激光是一门基础技术,用途很广。能源要用它,基础物理研究要用它,国防也要用它。神光这类装置,本身是做科研的大装置,不能直接拉上战场。
可在研制它的过程中,中国攒下了一整套本事:怎么造大口径的光学元件,怎么让几十束激光同时精准到达,怎么控制光束的质量。这些本事,正是激光武器要用到的核心技术。
打个比方,神光这样的大装置,像是一所练兵的学校。它本身不上战场,可在这里练出来的工艺、元件和人才,会一批一批流到别的地方去,有的进了工厂,有的进了别的科研项目,有的就进了国防领域。
激光武器,这些年已经从科幻走进了现实。去年9月3日,北京举行纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵。
在受阅装备里,一款叫LY-1的激光武器第一次公开亮相,由加长的军车搭载着驶过天安门。据报道,它是舰载激光武器,阅兵时用的是车载版本。官方解说称它有精准毁伤、持续打击的优势。
后来有外国媒体报道,在南海的一艘两栖舰上看到了类似的装置,用来对付无人机。激光武器的好处,说起来很实在。它的光束以光速前进,从发射到命中几乎没有时间差。
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只要电够,就能一直打下去,不用担心弹药打光。每打一次的成本,跟一枚导弹比起来低得多。这几年的局部冲突里,无人机满天飞,便宜的小飞机,常常要用昂贵的导弹去拦,账怎么算都不划算。
激光武器拦小目标,正好对上了这个短板。当然,激光武器也有它的局限。
遇上雨雾沙尘,光束会衰减;功率要上去,就得配上大电源和散热系统;打远处的大目标,现在还力不从心,所以,它更像是现有防空体系的一块补充,不能包打天下。美国、以色列、英国这些国家,也都在加紧研发激光武器。
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这是一场世界范围的技术赛跑,谁也不敢掉以轻心。在这场赛跑里,比的不光是哪个国家先拿出样机,更比谁的产业链完整,谁能把元件做得又好又便宜,谁能把装备真正批量造出来、用起来。
回头看神光这条路,最打动人的,是那一代科学家的坚持。1986年3月,王淦昌和另外三位科学家联名写信,建议国家跟踪世界高技术的发展。
很快,国家就启动了高技术研究发展计划,也就是后来大家熟悉的863计划,激光技术就是其中的重要领域之一。从一个设想,到一项国家计划,再到一代又一代的大装置,这中间凝结的,是几代人的心血。
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有人说,神光一旦全面完成,中国军队就会站上世界的顶峰。我们觉得,话不必说得这么满。军队强不强,看的是整体实力,是人、装备、体制和训练一起说话。一项技术再先进,也只是其中的一环。
可有一点可以肯定:基础科学走得越深,国防的底子就越厚。激光聚变这样的大科学工程,今天看是在实验室里点火,明天就可能变成发电厂里的能源,变成保卫国家的利器。
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中国坚持走和平发展道路,发展国防力量,为的是保卫自己,从来没想过去欺负别人。手里有了过硬的本事,别人才不敢轻易来犯。
从1964年的一个念头,到今天亚洲最大的激光装置,神光走了六十多年。这条路,还会继续往前延伸,下一个突破在哪里,值得我们耐心等待和期待。
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