YAL-1機載雷射系統

**波音 YAL-1**（英語：**Boeing YAL-1 Airborne Laser**）是一個裝設於改裝的波音 747-400F、脈衝功率達兆瓦級的氧碘化學雷射器（chemical oxygen iodine laser）武器系統，可以攔截戰術彈道飛彈。**YAL-1A** 設計於 2004 年由美國國防部開始研發。最早機載雷射有過低能量雷射的原型機裝置在波音 NKC-135A 機上，並於 1980 年代實驗中「擊落」許多飛彈。但由於未達到預期效果該機型研發計劃於 2011 年取消，並於 2012 年 2 月 14 日飛往位於亞利桑納州土桑戴維斯－蒙森空軍基地（Davis–Monthan AFB）旁的飛機墓地封存。

## 概觀

機載雷射（ABL）並不能貫穿或擊碎目標，而是加熱正處於上升段的飛彈尤其是其燃料艙外殼，使其在高速飛行的壓力下無法承受而自行瓦解。而對於已進入中、末段飛行的彈頭，因彈頭均有抵抗再入大氣時的高溫的能力，則無明顯效果。如果驗證成功，第一批就有七架 ABL 747 將建造，並且派往兩個潛在威脅區。

最初預定 2008 就要服役，但是技術問題和成本問題拖慢計畫。目前的原型機期望在 2009 完成測試。測試中收集的資料將助於最終設計計畫，並希望幾年後投入實戰現役。

計畫中由 MDA 和空軍聯手打造兩架原型機，之後空軍接手後序研發。

在 1980 年代實驗中擊落許多飛彈，包括有：擊落掛在鋼絲滑索上以 60 公里時速「飛行」的飛彈模型；聚焦於一枚 10 公里處灌滿燃料停留在地上的「大力神」飛彈的燃料艙段將其擊落；2000 年後聚焦系統終於有所發展，可以在迫擊炮彈高拋飛行至最高點時的數秒內對其跟蹤照射並將其引爆。

### 對抗 ICBM 或 TBM

ABL 原始設計是對抗戰區彈道飛彈（TBM），戰區彈道飛彈飛行速度和距離都小於洲際彈道飛彈（ICBM）。但 MDA 最近建議 ABL 但 MDA 最近建議 ABL 可能可以對抗 ICBM 於它的發射上升時期。前提是必須更靠近 ICBM 飛彈至距其發射場 300 公里至 600 公里，而且不能飛行在防空炮火區域。對於射程動輒上萬公里，多部署於內陸並嚴加防範地區的 ICBM，顯然不切實際。液體燃料的 ICBM 外殼更薄而且推升時段比 TBM 更長，也許更容易摧毀。

也許 ABL 達成了設計目標，可以在 600 公里外摧毀液體燃料的 ICBM。但是不幸的是根據 2003 年美國物理協會發表於國家飛彈防禦系統的報告，多數情況下對 ICBM 的攻擊難以超過 300km。且前提是必須更靠近 ICBM 飛彈至距其發射場 300 公里至 600 公里，而且不能飛行在防空炮火區域。對於射程動輒上萬公里，多部署於內陸並嚴加防範地區的 ICBM，顯然不切實際。

### 攔截過程

ABL 使用紅外線感測器展開對飛彈的探索，在發現目標之後三道低功率追蹤雷射會用來協助計算飛彈的航向、速度、瞄準點以及大氣擾動。因為大氣擾動會使雷射光速偏斜，ABL 有光學適應性透過補償元件來抵銷大氣擾動。主雷射炮設在機頭的多向炮塔內，可以發射 3 到 5 秒持續破壞到飛彈內部。ABL 設計上不能攔截飛彈於終端、下降段、飛行段，因為雷射必須在目標數百公里內才有威力。所以發射機會只有 8 到 12 秒，勉強有兩次射擊機會。

### 實戰操作方式

ABL 使用類似火箭的化學燃料產生雷射能量。目前每架可以攜帶發射 20 發的燃料，低能量發射對付小飛彈時可以發射 40 發，一定要降落時才能補充燃料不能用空中加油。計畫中每次出擊還要有戰機和電子干擾機護航。ABL 是一種防禦性武器所以必須以 8 字型繞圈飛行儘量滯留於空中靠近敵軍飛彈可能上升之處。飛機燃料可以用空中加油儘量延長滯空時間。

### 飛彈之外的目標

理論上，ABL 可以對付飛機，巡弋飛彈，低軌道衛星（參見反衛星武器）。然而，這不是設計中的考量，能否成功還是未知。ABL 的紅外線瞄準儀是設計瞄準上升段的彈道飛彈排出的熱訊號。衛星和戰鬥機的熱訊號太小能否鎖定是有問題的。 科學家關切協會分析 ABL 潛力時表示可能可以攔截低軌道衛星只要目標鎖定系統可行的話。

### COIL 氧碘化學雷射器

本系統最重要的就是 COIL 雷射，共分成六個模組，每個都和一部 SUV 一樣大。每個約重 6,500 磅（3,000 公斤）。開火時，五秒鐘所發出的能量等於一個美國家庭一小時的用電量。

## 研發情形

本專案 1996 年由空軍開始 為了降低研發風險而和波音 ABL 小組合作。2001，專案轉為 MDA 和武獲案，宣告以實戰為研發目的。

系統研發已經完成於波音整體防衛系統公司提供的飛機上，波音負責專案管理和系統整合。諾斯洛普・格魯門公司 支援研發 COIL 部分，洛克希德 支援研發機鼻炮塔和火控系統。

2001 年一架退役的印度航空 747-200 被美國空軍買下，而且卸下機翼後從 Mojave 機場運到愛德華空軍基地 在基地的飛行測試中心系統整合實驗室（SIL）重組完成，用於測試各種元件。SIL 建造了第一個 COIL 於類比高度環境中測試，把計畫帶到一個新階段，雷射進行了 50 次測試，完成了耐久性測試。由於結果完全合格所以裝入飛機。完成全套測試後，實驗室把它拆下，之後這架 747-200 也被報廢。

波音 2002 年改裝了一架 747-400F，2002 年 7 月 18 日在波音堪薩斯州的威奇托廠首飛。之後 COIL 雷射在 2004 年進行地面試射成功。YAL-1 被編入愛德華空軍基地 417 飛行測試中隊「空中雷射綜合測試軍」。

除了 COIL，本系統還包含了兩千瓦級目標鎖定照明雷射，供瞄準用。2007 年 3 月 15 日，YAL-1 成功於飛行中發射照明雷射，擊中目標。目標是一架 NC-135E「大牛」（Big Crow）測試機；該機特別被畫上了標靶圖案供射擊。本測試證明系統有能力擊落空中目標並抵銷大氣層扭曲現象。

下一階段測試稱為 "替換高能雷射"（SHEL），將換上真正 COIL，從用照明雷射變成用攻擊雷射射擊。2007 年，COIL 已經裝上 YAL-1 開始本階段測試。

## 實用價值

雷射反導原本是時任美國總統雷根宣稱的星際大戰計劃中的主要部分，試圖通過在地面和太空部署大功率雷射武器，並通過反射鏡衛星將射程延至數千公里以外，從而對洲際飛彈的整個上升、中段、再入大氣各步形成全面威脅。但建成的最大功率兆瓦級雷射器實用中仍顯功率不足，只能通過選擇薄弱目標、延長照射時間，才得以在 80 年代實驗中「擊落許多飛彈」。同時雷射的遠端聚焦和反射鏡精度也存在難以解決的問題，實驗多在數公里至數十公里對低速和靜止目標進行。

而另一方面，雷根對尚未成功的星際大戰計劃反覆高調宣傳，使蘇聯展開對類似武器的開發，並投入巨資，製造出如 1MW 級的 Polyus\_(spacecraft)「極地 - 斯泰基」天基雷射飛船（試製品因 1987 年 5 月 13 日的發射失敗摧毀，整個計劃因蘇聯解體而終止）。有認為使蘇聯陷入對此類武器的競賽，並耗費大量資源，最終拖垮經濟，才是星際大戰計劃的目的。

## 參考文獻

### 參照

### 來源

* F. Tarsha-Kurdi, T. Landes, P. Grussenmeyer, E. Smigiel, "New approach for automatic detection of buildings in airborne laser scanner data using first echo only". Workshop of the ISPRS. Com III, Photogrammetric computer vision PCV '06 Bonn. Germany 20 – 22 September 2006.

## 外部連結

* Boeing Airborne Laser web page
* YAL-1A USAF fact sheet
* Airborne Laser MDA fact sheet
* ABL page on fas.org （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* YAL-1 ABL page （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* ABL and National Missile Defense （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Pentagon Demotes Airborne Laser
* Airborne Laser Laboratory （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* An animation depicting the laser interception of a ballistic missile。（AVI format）

## 參見

* 國家導彈防禦系統
* 國家點火設施
* 波音 747
* 波音 747-400