美國國家點火裝置實現核聚變淨能量增益,有評論形容這一突破是「里程碑」,能幫助解決當前的全球能源短缺。不過,分析指出,離商用還很遙遠,其根本目的是研究核武器相關的物理問題,用以保持美國的核威懾力。
美國能源部宣布,國家點火裝置首次實現核聚變淨能量增益。AP圖片
美國能源部13日宣布,美國勞倫斯▪利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的國家點火裝置取得了重大突破——首次實現了「能量淨增益」,即核聚變反應產生的能量超過輸入的能量。
美國國家點火裝置。AP圖片
什麼是「美國國家點火裝置」?簡單而言,它是世界上最大的鐳射裝置,造價高達35億美元,有3個足球場那麼大,可以動用近200台雷射器產生的高能鐳射集中轟擊一個微小的核聚變材料靶標,以啟動核聚變反應。國家點火裝置於1997年開工建造,即便經歷了2008年的經濟危機,美國政府也咬牙把這個「吞金大戶」堅持下來,並在2009年完工。
但美國政府如此重視國家點火裝置的根本原因是什麼?
美國國家點火裝置由美國能源部下屬管理核武器的國家核安全局負責運行,它的主要任務是實現能產生高能量的聚變反應,並為美國核武器儲備的維護提供指導。
換句話說,國家點火裝置的「本職工作」並非是為全人類發展清潔的核聚變能源,而是為美國核武庫服務的——它的最初設計目標就是為通過類比爆炸來測試核武器。
《紐約時報》報導稱,除了在能源領域,首次核聚變點火成功的成果還將體現在軍事方面,用以保持美國的核威懾力。本次鐳射核聚變點火成功意味著人類首次實現了在實驗室內點燃熱核燃料。在此次核聚變反應發生的瞬間,輸出的能量功率達30000萬億瓦,接近於一個核武器爆炸輸出的能量功率。由於美國自1992年便停止地下核子試驗,核聚變實驗將為美國核武器研究提供更多資料。
中國核子物理學家、工程院院士杜祥琬也明確指出:「美國此次開展的鐳射能可控核聚變,根本目的是研究核武器相關的物理問題。」
事實上,在美國宣布這次「重大突破」後,不少業內專家也注意到它對於美國發展新型核武器的重大意義——這可以幫助美國繞過因《全面禁止核子試驗條約》而停止的地下核子試驗,轉而以較小的規模進行核反應實驗,並從中收集資料。LLNL的武器物理和設計項目主任馬克•赫爾曼表示,該實驗本身就創造了非常極端的環境,更加接近於核武器爆炸。雖然核反應在十億分之一秒內就結束了,但這段時間足以為研究核武器的科學家提供重要資料。
另一方面,美國國家點火裝置實現重大突破,的確在科技上是很大成就,但要說能夠解決能源危機,就「講大咗」。
在12月5日的實驗中,美國國家點火裝置用192束高能鐳射,將2.05兆焦的鐳射聚焦到核聚變材料上,產生了3.15兆焦的能量,能量增益首次大於1,達到了「點火」標準。實現「能量淨增益」被視為證明商業核聚變電站可行的關鍵一步,國家點火裝置的這次成功就證明了這一點。
但它距離真正意義上的實用化核聚變,還有非常遠的路要走。
《紐約時報》分析指出,該鐳射點火裝置建造於幾十年前,設計用途是「基礎科學」實驗,而非發電。因此,它平均每週只能發射約10次,而一個鐳射核聚變發電廠必須做到每秒發射約10次,才能提供合理的電力輸出。
英國《金融時報》稱,雖然該實驗產生的能量比雷射器輸入的能量高,誕生光是雷射器運行就需要約300兆焦的能量,就整個系統而言,這次核聚變產生的能量仍微不足道。此外,從聚變熱能轉化為電力的過程中還會有能量損失,「因此可以說,國家點火設施的實驗結果是一項科學上的成功,但離提供可用的、充足的清潔能源還有很長一段路要走。」
業內通常認為,核聚變商業化前景更好的並非是國家點火裝置所代表的高功率鐳射作為驅動器的慣性約束核聚變,而是另一條技術路線——利用磁約束的托卡馬克裝置。其中位於法國南部的「國際熱核聚變實驗堆(ITER)」是可與美國國家點火裝置相提並論的超級可控核聚變實驗裝置。
中國的「東方超環」。
值得一提的是,中國是這項計劃的重要參與國。此外中國還在合肥、成都建造有自己的托卡馬克裝置,承擔的就是開展獲取可控核聚變能源的實驗。例如中科院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所的EAST全超導托卡馬克裝置(「東方超環」)2021年成功實現1056秒的長脈衝高參數等離子體運行,成為世界上托卡馬克裝置實現的最長時間高溫等離子體運行,打破世界紀錄。
可見,在核聚變方面的研究並非美國一家獨大,中國在可控核聚變方面同樣走在世界前列。
止戈堂
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如同印巴空戰後,印度頻繁展示其國產「光輝」戰鬥機、「阿斯特拉」空對空導彈以提振民間士氣一般。在中日空軍戰機對峙中受挫的日本航空自衛隊,也採取了類似舉措,12月9日組織了共計12架日本國產F-2A/B戰機,編成三個四機編隊,滿載ASM-2反艦導彈、AAM-2空對空導彈,氣勢洶洶地模擬對遼寧艦發起蜂群突擊。整個行動乍看之下聲勢十足,但從裝備性能與作戰體系角度審視,其展示意味大於實戰效益。
日本防衛省公開示意圖,標示中國航母「遼寧艦」於釣魚島周邊海域活動路線,成為日方演習假想目標之一。
中國軍事專家傅前哨表示,日本此番「作秀」,本質上是以20世紀80年代的戰術思維,強行融入21世紀的戰場情境。且看日本航空自衛隊這場「模擬攻擊」的核心配置:主角為12架F-2戰鬥機,配角是48枚ASM-2反艦導彈。然而,將這兩件核心裝備置於現代海空戰體系之中,其顯而易見的缺陷便暴露無遺。日本自衛隊所使用的F-2戰機,這款號稱「美國F-16魔改款」的機型,如今已明顯跟不上時代的步伐,三大硬傷使其淪為「空中活靶」:
日本航空自衛隊F-2戰機掛載多枚導彈起飛畫面,為是次模擬反航母演習的主力機型。
首先F-2戰機的非隱身設計宛如黑夜舉燈:在北部戰區遼寧艦編隊的遠程預警體系面前,非隱身的F-2猶如在漆黑的操場上舉著探照燈奔跑,尚未接近航母編隊,在幾百公里外就會被鎖定。這哪裡算得上突擊,分明是提前暴露位置「求攔截」。態勢感知能力滯後,宛如用老人機玩手機遊戲:儘管配備了早期有源相控陣雷達,但三十年前的技術應用於當下,就好比手持僅能接打電話的老人機,與具備5G、AI輔助功能的智能手機進行遊戲競技。中國殲-15T艦載機的感測器融合與資料鏈能力,能夠將F-2的戰場感知能力遠遠拋在身後。
F-2戰機以雙機編隊方式飛行,非隱身外形在現代遠程預警與感測體系下易於被提前發現。
與此同時,F-2自身的航程並不突出。為掛載反艦導彈和自衛彈,還不得不犧牲速度與機動性。想要突破現代高強度防空圈?這無異於「赤膊闖雷區」,大概率在尚未發射導彈時就會被擊落。
多架F-2戰機於基地滑行及待命,掛彈狀態下航程與機動性均受限制。
再來看看日本人配套使用的ASM-2反艦導彈,其150公里的射程簡直就是「送上門挨打」。中國航母編隊的防空圈早已構建起「超遠程防禦網」,艦載機加上紅旗-9系列導彈,週邊防禦半徑輕鬆超過200公里。F-2若想發射導彈,得先闖過霹靂-15空對空導彈的「射程包圍圈」,這哪裡是去攻擊,分明是主動給解放軍當「空中靶機」。
F-2戰機低空掠海飛行示意,搭配亞音速反艦導彈,突防效率受限。
另外亞音速飛行無異於「慢悠悠的活靶子」。在055型驅逐艦的多層防空體系面前,亞音速導彈宛如慢悠悠飄來的氣球,近防炮系統隨意一掃便能將其攔截。48枚導彈看似數量可觀,實際上僅夠中國艦艇多演練四五輪攔截戰術,連「飽和攻擊」的標準都達不到。
倘若說過往的海空戰宛如「街頭鬥毆」,比拼的是出拳的速度與力道,那麼當下的海空戰則是「遠程狙擊 + 體系團戰」,遵循的是「誰先發現、誰打得遠、誰能聯動」的全新規則。然而,日本此次演習完全是依照舊劇本演繹新戲,犯了三個致命的「認知錯誤」。
F-2戰機完成訓練後降落並開啟減速傘,顯示演習屬既定流程內的展示性行動。
第一,錯將「數量」視為「實力」:認為堆砌48枚導彈便是「飽和攻擊」,卻未意識到現代防空早已不是「多彈難防」的局面。這就如同用機關槍射擊無人機,即便子彈數量眾多,也難以抵禦對方在自身射程之外就將其鎖定。這並非「飽和攻擊」,而是「集體送人頭」。
第二,錯把「老平臺」當作「新戰力」:F-2和ASM-2的組合,放在30年前或許尚有一定威懾力,但如今看來,就如同拿著老式算盤去挑戰量子電腦。中國的鷹擊-21高超音速反艦導彈射程超1000公里,長劍-20巡航導彈能夠精準打擊遠程目標,日本的武器連「進場參賽」的資格都不具備,還何談「反航母」。
中國航母甲板上多型艦載機進行整備作業,反映體系化協同作戰能力。
第三,錯把「單打獨鬥」當成「體系作戰」:
真正的飽和攻擊,是偵察、預警、電子戰、多平臺協同的「全方位聯動」,恰似一支配合默契的足球隊,有前鋒突破、中場傳球、後衛防守。然而,日本的F-2機群進行的是「孤勇者式突擊」,缺乏體系支撐,就像沒有傳球、沒有掩護的前鋒,剛過半場就被對方圍堵,純粹是「送分題」。
遼寧艦航母編隊在海上航行,多艦協同構成完整防空與反制體系。
日本這場看似轟轟烈烈的「模擬攻擊」,不僅未能起到威懾之效,反倒將自身的短板暴露無遺,具體表現為:缺乏遠程突防平臺、反艦武器性能滯後、體系作戰能力欠佳。在當今現代海空戰體系差距猶如天塹的背景下,用非隱身戰機搭配亞音速導彈去挑戰完備的航母防禦圈,恰似手持玩具槍與正規軍隊對抗。在體系化偵察、預警與遠程打擊能力差距下,相關演習更像是展示性操作,難以轉化為對航母編隊的有效威懾;其裝備與戰術短板亦因此被集中暴露。