当然是美苏星球大战期间出现的，「天基中性粒子束武器」了，如下图所示 (大雾

美国网友PS的：罗纳德-射(zui)线(pao)枪（『射线枪』和『里根』谐音）

真巧，我前不久才回答了一个关于「粒子束武器」的问题。人类产生电离辐射的装置中，应用最为广泛的，除了核反应堆，就要数粒子加速器了。下面我就聊一下公开资料中，鹰酱在粒子束武器上的探索，以及这种「武器」在实战化时所要面临的问题。

从目前我所知道的，公开的资料来看[1]，鹰酱曾在1989年7月13日，进行了代号为「熊」(BEAR)的粒子束太空试验。BEAR的全称为「BEAM Experiment Aboard Rocket」，也就是粒子束上箭试验。在此次试验中，探空火箭所搭载的加速器，在海拔200公里的外层空间，进行了低能中性氢原子束的「试射」。

研究人员与装载有小型直线加速器的探空火箭合影

在本次试验中，初始能量约为30keV的负氢离子，在经过射频四极场加速后，达到1MeV的动能。之后经由氙气室剥离电子，成为1MeV动能的中性氢原子束，进入外层空间。此次试验的结果，证明了其中的加速器技术可以适应外太空的环境。试验过程中并未发现意料之外的物理现象，低能中性粒子束在试验期间的表现 (比如真空中的束流发散)，也验证了理论的推断。

火箭内部载荷示意图

彼时的美国媒体，对此次试验报道的标题写得非常直接：《「星球大战」粒子束武器成功进行太空试验》(『Star Wars』 Beam Weapon Has Successful Space Test) 。

当年洛杉矶时报的文章

下图是我在1990年的公开资料里找到的，鹰酱「星球大战计划」中，某款天基中性粒子束武器提案。可以看到，其中的技术及设计方案，正是BEAR太空试验上所验证的。仅有的两个区别，是加装了转向用磁铁装置，以及进一步提高束流能量的直线加速器 (Drift-Tube Linac)。这样一来，就可以有效地增加直线加速部分的长度，从而提高粒子束流能量至50MeV。

「星球大战计划」中，某款中性粒子束武器提案

虽说从粒子的能量来看，并无法与GeV及TeV级别的超高能粒子相比。但其所用的直线加速器系统，作为一种强流低能粒子加速装置，其束流强度确实是有保证的。鹰酱后来所展示的，地面试验时所「击穿」的铝板，也证实了这一点。

BEAR试验中，地面束流试验所「击毁」的铝板

然而不久之后，苏联便解体了。当竞争对手消失的时候，这种还处于概念阶段的武器，其命运可想而知。关于BEAR试验中，那套装置最新的消息，是在2006年时，它被人们从Los Alamos转移到了华盛顿特区的美国国家航空航天博物馆。

BEAR试验的小型加速器部分

不过，就在今年三月份的一篇文章中[2]提到，五角大楼计划继续天基中性粒子束武器的研发，并计划在2023年进行轨道测试：

The U.S. Department of Defense wants to test a directed energy weapon in space, one that it hopes will someday destroy ballistic missiles moments after launch. The weapon, a so-called neutral particle beam, would be boosted into space and tested from orbit in 2023.

显然，随著新对手的出现，粒子束武器再次进入了鹰酱的视野。我们需要对此保持关注，坚持摸著鹰酱过河的优良传统。

「星球大战计划」里的中性粒子束武器提案

下面说一下「粒子束武器」实战化过程中，所要面临的几个问题：

  1. 粒子束流在大气中传输时的能量损失。
  2. 粒子束流在传输过程中的扩散问题。
  3. 天基粒子束武器，如何做到高能粒子加速器的小型化。

通过对上面这三个问题的回答，大家大概可以了解到，为什么鹰酱开发的，是「天基中性粒子束武器」。

陆基粒子束武器：

与外太空的环境不同，地表的大气层是很致密的存在。这将使得粒子束会在输送的过程中，损失很大的能量。以高能质子为例，目前经人类加速后达到的最高能量质子，为欧洲核子中心 (CERN)的大型强子对撞机 (LHC)中的7TeV的质子。我在回答某位知友提问时，曾经用蒙卡模拟，估算出了这种能量的质子，在大气中能「走多远」。

粒子对撞机中接近光速的质子及电子脱离设备后在空气中能穿透多远？?

www.zhihu.com图标

7TeV质子在空气中的能损分布

可以看到，这7TeV质子所含的能量，相当一部分在前10公里内，就已经消耗掉了。模拟中，只有部分次级粒子携带著所剩不多的能量，穿透80公里长的空气柱。而如果是低于这种能量的质子，其在空气中运动的距离会更短。以放疗中普遍使用的，最高能量可达250MeV的质子为例，其在空气中只「走」350米，就会消耗完了所有能量。

250 MeV质子束在空气中的能损分布

当然，模拟和实际情况还是有较大的差别的。在上面的模拟中，质子是一粒一粒地从加速器中射出的。而实际情况中，粒子是以一簇簇的束流 (脉冲)的形式，从加速器中输出的。所以人们会猜测，高流强的粒子束能否驱散传输过程中遇到的空气分子，在宏观上「轰出」一条通道来。就如同闪电所形成的等离子通道附近，因为空气膨胀而产生的冲击波（见下图）。比如，高流强短脉冲粒子束就会引起周边空气的膨胀，产生冲击波。只是在远距离传输时，这能否显著降低能量损失，依旧是个大问题。

闪电的等离子体通道周边，气压变化

另外，在《Effects of Directed Energy Weapons[3]》一书中，作者Philip E. Nielsen对带电粒子束流，与空气发生反应后，产生「电中和」的现象 (束流中和)进行了介绍（见下图）。当带电粒子束被（与空气相互作用）产生的异电荷粒子包围时，会有效约束粒子束的宽度，减少带电粒子束的扩散问题。然而，这一现象的持续时间和粒子束本身的性质有很大的关系，如何在大气中稳定地传输带电粒子，始终是陆基粒子束武器所要解决的一大难题。

带电粒子在空气中的「电中和」过程

天基粒子束武器：

与大气层内的情况不同，外太空近似真空的环境，使得粒子束传输过程中的能量损耗可以忽略。也正因如此，天基粒子束武器成为了较为可靠的设想。在高能物理实验中，带电粒子束流可以通过磁约束，在接近真空的管道内有效地传输。但如果是粒子束武器的话，在带电粒子束流脱离加速器的那一刻起，同性粒子间排斥所引起的束流扩散，将会变得无法避免。也正因此，目前主流的天基粒子束武器概念，都采用了中性粒子束。不过，需要说明的是：中性粒子束武器内的粒子，一开始是带电荷的，比如说氢负离子 (H-)。在通过电位差加速结束后，再经由「中性剂」 (比如氙气)来剥离掉额外的电子，成为电中性粒子。

带电粒子束流半径随时间的变化

但是，天基粒子束武器却也面临这另一个大问题：如何在确保粒子能量足够高的情况下，降低粒子加速器的重量和尺寸？以技术先进，却始终在路上的国际直线对撞机 (ILC)[4]为例，其直线加速器部分，长度约为370米。其中设备，包括磁约束所需的超导磁铁在内，重量更是相当可观。这使得此种超高能加速器 (TeV Level)，很难作为天基粒子束武器被送上天。

国际直线对撞机示意图

当然，能量较低的加速器，尺寸确实不大。以医用质子加速器为例[5]：IBA的质子加速器，质子束能量在几十个MeV，加速器直径可以减小到2.5米，重量可以缩减到45吨。这么看来，SpaceX的猎鹰重型运载火箭，一次就可以把它打上天。只是这种加速器的束流强度，很难作为武器应用在实战中。

IBA的医用质子加速器

因此，MeV级别的低能强流中性粒子束，成为了天基粒子束武器较为可靠的候选对象。目前来看，运载火箭的能力，对此类武器的部署，也起著至关重要的作用。而这，也正是我们未来一段时间，所要面临的问题。

参考

  1. ^A LINEAR ACCELERATOR IN SPACE https://www.thedrive.com/the-war-zone/27039/budget-docs-show-pentagon-aims-to-loft-particle-beam-anti-missile-weapon-into-space-in-four-years
  2. ^The Pentagon Wants to Test a Space-Based Particle Beam by 2023 https://www.popularmechanics.com/military/weapons/a26858944/pentagon-particle-beam-space-2023/
  3. ^Effects of Directed Energy Weapons http://xueshu.baidu.com/usercenter/paper/show?paperid=bbb94e187c5dad0001d9fc7adca13871site=xueshu_se
  4. ^International Linear Collider https://en.wikipedia.org/wiki/International_Linear_Collider
  5. ^Proton therapy goes slimline https://physicsworld.com/a/proton-therapy-goes-slimline/

核弹只是核辐射，辐射中的一种而已。

辐射还有电磁辐射，武器上的所有无线电波应用全部可以归结为电磁辐射:

比如雷达

比如导航

比如通信

比如电子战

比如导弹的各种无线电制导

比如各种弹药起爆要用到的无线电引信

辐射还有热辐射，也就是人们常说的红外辐射

比如一切红外制导的弹药导引头都是利用目标红外辐射导引飞行。

还有各种夜视仪，热像仪，包括对某些导弹尾焰的探测，也是利用红外特征完成的相应的功能

辐射还有光辐射，武器应用如电视制导，激光武器什么的

除此之外还有很多辐射种类，不再一一列举了。

如果只是考虑辐射的话，除了核弹之外有很多，毕竟电磁辐射也算辐射。但是我明白，你们这么问，一定是想听一些劲爆的，够猛的，能毫不绵软直接让对方完蛋的，最好是涉核专业的。

那就让我们来点儿给力的吧。

其他答案里边提到了雷达。雷达主要依靠发射脉冲电磁波并探测目标产生的回波对目标进行定位，这就要求在比较短的时间内把能量以电磁波的方式发射出去。这种研究将储存的能量进行快速发射的工程学科，叫做脉冲功率技术。

雷达是上世纪四十年代脉冲功率技术在先进武器中的典型应用。对于高功率的脉冲功率系统，典型的方法是采用电容储存能量，然后通过马克斯脉冲发生器或者磁发生器，产生高压脉冲，然后通过成形线对脉冲进行整形（很常用的Blumlein成形线，其发明者Allan Blumlein，1942年殁于哈利法克斯轰炸机试验机载雷达的坠机事故…），形成短脉冲，高流强的强脉冲，驱动负载。这类负载，可以是高功率微波等电磁脉冲武器，也可以是产生离子束和电子束的各类发射装置。在几十年前，这类强脉冲束已经可以做到轰击材料的表面，引发的冲击波足以使金属靶的背面产生崩落。虽然根据 @赵东东 的论述，这类装置直接作为武器尚在发展阶段，但是这类强脉冲束可以模拟某些强辐射环境下材料的辐照响应，是某些武器系统开发中的重要研究内容。

俄罗斯科学院西伯利亚分院Budker核物理研究所用强脉冲电子束轰击钨表面产生的烧蚀变形。用更强的短脉冲束轰击材料，有可能在背面产生破裂，类似于破甲弹的效果。

对于强激光这类脉冲辐射，是武器的热门选择。前边有人提到了美帝的天基离子束武器，那么不谈苏修是不合适的。

尤里·弗拉基米洛维奇·安德罗波夫（Юрий Владимирович Андропов），苏联老人政治的代表，稳健的改革家。

苏联在采用先进技术进行武器研发方面向来不遗余力，激光技术上也是如此。1983年，苏修克格勃头子安德罗波夫慑于世界和平力量的增长（大误），一度宣布暂停太空激光武器研究。

米哈伊尔·谢尔盖耶维奇·戈尔巴乔夫（Михаил Сергеевич Горбачёв）：不气盛那叫年轻人吗？

然而，随著美帝好战分子里根大肆鼓吹星球大战计划，向社会主义阵营发动肆无忌惮的猖狂进攻，苏联穷兵黩武的情绪受到激发，他们决定要让资本主义在苏维埃璀璨的光芒里毁灭。年轻的苏共总书记戈尔巴乔夫决定要给美帝国主义分子亮个腕儿。由于苏联激光系统体型庞大，只能通过威力巨大到空前绝后的能源号火箭进行发射。1987年5月15日，前苏联在拜科努尔进行能源号火箭的首射，载荷为礼炮（Салют）设计局代号极顶（Полюс）的Skif-DM（Скиф-ДМ）天基激光武器。

请欣赏社会主义力量的荣光：

在厂房里装配的极顶系统，还没被涂成著名的「黑箭」。

与能源号火箭结合的天基激光武器，巨大的火箭上驮载的「黑箭」就是极顶战斗系统。

秉承苏联一贯大就是好的风格指导，全系统重达77吨，37米长，直径4.1米，使用功率100 kW的二氧化碳激光器，预测用于摧毁敌方的洲际导弹和卫星。即便如此，据说能源火箭仍旧没有卯足了劲儿打。由此可见，今天的马斯克之流资本主义牛鬼蛇神吹逼的东西相当程度上无非红色苏联的冷战思路。发射这样的载荷，对于三十二年后现在的绝大多数国家仍是极有挑战性的任务。据说伟人有言，连个土豆都发射不到天上去，也能算大国？现在形势的变化是，连个像样的东西都发射不到天上去，照样不能算大国。

不论躺著还是站著，都充满著力量，侧面醒目的ПОЛЮС，预示著灌顶而来的无情打击。

讽刺的是正面写的俄文МИР貌似是和平的意思。

整个战斗系统预计在轨至2011年，预计进行多达十项战斗测试任务。能源火箭不负众望，发射后460秒，战斗系统与火箭分离。但由于电路故障，激光武器系统未进入预定轨道，以致最终坠入太平洋。即便如此，俄国人报告宣称80 %的实验已经得到开展。而且对于苏联，一次不行就再来一次。列宁同志有言，死亡不属于工人阶级。N1那大家伙，不就发射了好几次么？

如果极顶没有入轨失败，那么在稳定之后，就可以发动光束攻击，对敌人的卫星挨个点名。隔著屏幕仿佛都能感到敌人的卫星像小学生一样颤抖……

而且强悍的是，极顶系统可以和飞船及太空梭对接，补充工作介质之后，对敌人发起一波又一波源源不断的进攻。

虽然极顶发射失败，但是能源号火箭的功效得到了验证。一次不能解决的，就再来一次呗。

然后能源火箭于1988年再发神威，第二次发射成功进行了大名鼎鼎的暴风雪号（Буран）太空梭无人试飞任务。

然后就再也没有任何然后了。

2002年，存放暴风雪号太空梭和能源火箭的库房因为年久失修倒塌，火箭和太空梭均被砸毁。强大的能源号火箭，仅仅发射了两次，即成绝响。

虽然能源火箭采用的RD170发动机在商业项目中获得新生，为经济拮据的了俄罗斯换取了大量外汇。原本为毁灭帝国主义而生，反而从帝国主义那里获得了活下来的钱，不能不说是有点讽刺的意味。

现在白雪皑皑的西伯利亚叶卡捷琳堡、新西伯利亚、托木斯克茂密的森林里，仍然有大量脉冲在隐蔽在地下的研究装置里爆发，但是他们在也没能产生出让敌人震慑的力量。因为他们丢掉了曾经最有力的东西，那就是「列宁的党，人民的力量」。

本文主要参考俄文维基百科相关词条

LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

先来看下辐射的定义：

辐射在物理学上指的是能量以波或是次原子粒子移动的型态，在真空或介质中传送。包含:

  • 电磁波: 微波、可见光、X射线、γ射线(γ)
  • 粒子辐射: α射线（α）、β射线（β）、中子辐射
  • 声辐射: 超声波、声波、地震波
  • 引力波

so，除了使用电磁辐射的EMP和定向微波武器。从广义上来说，闪光弹、激光武器、声波武器和未来多半会出现的粒子武器也算辐射武器化的一种形式。

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