东风41导弹，可以在12000公里外精准打击，打击误差甚至不超过100米。因此洲际导弹的打击原理，相比于地对空导弹、反坦克导弹而言就更为简单。而卫星信号一旦受到干扰，不仅会暴露导弹的飞行轨迹，还会导致弹道偏移。至此中国才正式开展对于激光陀螺仪的研究。自此中国正式成为继美法俄之后，世界上第四个能够独立研制激光陀螺的国家。现如今，中国的军用高端激光陀螺仪，已经实现完全国产化，并且技术丝毫不亚于美国。
东风41导弹，可以在12000公里外精准打击，打击误差甚至不超过100米。那如此精准的打击，是如何实现弹道追踪遥控的呢？难道只是依靠卫星？可卫星的信号极容易被环境干扰，且信号传输速度还会有延迟。因此用卫星遥控远程洲际导弹的话，其打击的精准度肯定难以掌控。而我国的东风41导弹，对地面打击之所以如此精准，归根结底还是因为我们的惯性制导系统更加优良。而惯性制导系统最核心部件就是“激光陀螺仪”！
那么问题来了
惯性制导是什么原理？
激光陀螺仪又有什么奥秘？
最重要的是，我国在这一方面的发展是什么水平？
本期就来为你详细揭秘一下，这颗小小的“陀螺”，是如何帮助中国“东风震宵小，长征踏九霄”的！
洲际导弹飞行与惯性制导作为如今人类攻击射程最远的战略级武器，洲际导弹的打击目标基本都是一些重要城市、兵工场所以及能源储存开采地点等等。而这些场所有一个很重要的共同点，那就是不能进行短时间的快速移动，也就是我们俗称的“地面静止目标”。因此洲际导弹的打击原理，相比于地对空导弹、反坦克导弹而言就更为简单。确定好目标的准确坐标后，导弹点火升空，然后按照规划好的弹道进行飞行，期间不断修正弹道，最终实现目标打击！而这个过程就叫做惯性制导！
所谓惯性制导方式，简单来说就是单纯依靠计算好的弹道，利用自由落体命中对方的一种制导手段。只要坐标定位够精确，弹道飞行够精准，打击的精度就会极高！说到这可能有些朋友会认为，惯性制导是一种极为落后的制导方式。的确，相比于如今更为先进的卫星制导、红外制导、激光制导等新型制导方式而言，惯性制导在技术原理上相对落后。但即使落后，当前的洲际导弹、火箭、潜艇等国之重器，采用的制导系统都是以更为传统的惯性制导为主，再结合以其他制导手段进行辅助。那为何如此落后的惯性制导技术，在军工和航天方面还如此受欢迎呢？其实答案很简单，因为惯性制导更可靠！
虽然说惯性制导并不像卫星制导那样极度精准，其摇控性也没有那么灵活。但是，惯性制导有一个很重要的特点，那就是工作方式完全自主，整个飞行期间几乎不需要和外界发生任何联系。这就导致惯性制导的抗干扰性和隐蔽性，远胜于其他制导技术。例如我们生活中最常见的卫星制导。因为在工作时，制导目标需要长时间和卫星保持联系，来确定自身的位置以及进行轨道的修正。但卫星信号极容易受到干扰，毕竟就连我们日常的通讯信号，都有可能受到太阳活动的影响。更不用说，当前各国已经研究出了专门用于电磁干扰的反辐射导弹和电子干扰吊舱等强电磁场装备。
而卫星信号一旦受到干扰，不仅会暴露导弹的飞行轨迹，还会导致弹道偏移。更有甚者，导弹还会被敌方信号入侵。设想一下，如果洲际导弹在飞行时遥控信号被入侵夺取，然后掉转头飞回来，落在了自己的国土上，岂不是搬起石头砸了自己的脚！因此对于洲际导弹这种国之重器而言，可靠性要远远重于精确性。并且一定是绝对的可靠，容不得半点马虎。正是基于这样的考虑，像洲际导弹、火箭、潜艇一类的设备，其制导系统才必须以惯性制导为主。
并且惯性制导虽然原理相对落后，但并不意味着简单。尤其是按照预定弹道进行飞行这一环节，因为温度、湿度、大气压力等自然环境的影响，导弹在飞行过程中角度以及速度，难免会产生一定程度的偏移。而此时导弹自身的计算系统就需要根据导弹的偏移角度，来迅速进行模拟、计算、修正，使之进入正确的弹道，才能保证最终的打击精度足够准确。而此时，导弹激光陀螺仪的精度，就决定了导弹在飞行过程中的修正精度。
激光陀螺仪有何奥秘小时候抽过陀螺的朋友应该有印象，就是陀螺一旦旋转起来，就会保持平衡不会倾倒。而产生这种现象的原因，就是因为旋转中的陀螺拥有定轴性。简单来说，当一个物体以高速进行旋转时，物体的旋转轴在惯性的作用下，指向会保持稳定不变，即指向一个固定的方向。且旋转的方向越快，惯性的稳定性就越好，同时这股惯性，还会反抗任何改变旋转轴向的力量。而人类就根据这一原理，学会了用旋转的陀螺进行指向。接着又在陀螺外部添加上了灵活转动抗干扰的万向支架，最终组成了能指示方向的陀螺仪。
当然，这样的陀螺仪只是最为简单的机械式陀螺仪，它的灵敏度和精度并不高。因此当光学技术发展起来以后，人们又结合光学原理，造出了更为精准的激光陀螺仪！它利用环形激光器在惯性空间转动时，正反两束光随转动而产生频率差的效应，来测量物体相对于惯性空间的角速度或转角，进而推测出导弹或火箭的偏移角度。
激光陀螺仪与传统的机械陀螺仪相比，最大的特点就是不需要转动部件，所以耐冲击力强，更加的坚固可靠。并且由于接通电源就能产生激光，所以不存在怠速反应，启动时间短，而且运行稳定性更好，抗干扰能力也更强。在地下，水下，乃至太空中都可以使用。最重要的一点，就是激光陀螺能够直接输出数字化控制信号，与计算机系统相连。这对于实现自动化或智能化控制非常重要。因此当前在火箭、导弹、军舰、潜艇领域，采用的基本都是激光陀螺仪。毫不夸张的说，谁的激光陀螺仪技术更先进，谁的远距离打击水平就更精准。其重要性可见一斑。
高伯龙和中国激光陀螺仪血泪史虽然说激光陀螺的结构十分简单，但是其难度却非常高。它集成了光、电、机、材料等诸多领域的尖端技术，堪称人类工业和科技的皇冠明珠。因此，在激光陀螺仪发展初期，世界上仅有美国、俄罗斯、法国掌握了全套技术，并且严格禁止对外出口。尤其是对中国，更是牢牢把控。甚至当时的中国科学家，仅仅知道激光陀螺一词，对于其原理却一无所知。直到1971年，钱学森将两张写着激光陀螺仪大致原理的稿纸交给国防科大，才让我国科学家第一次真正了解到激光陀螺。至此中国才正式开展对于激光陀螺仪的研究。
也正是这一时期，中国“激光陀螺”之父高伯龙开始展露头角。在当时，因为国内的理论基础和科研条件都较差，因此大多数专家都认为，我们应该专攻国外流行的“二频机械抖动式”激光陀螺仪。但进入该领域还不到一年的高伯龙却特立独行，率先提出了更为先进“四频差动式”激光陀螺。而他这样做的理由也很简单，以当时我国的工业水平，如果效仿外国，也许几十年后都无法赶上别人的脚步。所以中国要想成功，必须有胆量走出一条自己的路！就这样，固执己见的高伯龙，独自率领着中国科大的研究团队坚持了近20年，终于在1994年，全内腔四频差动激光陀螺工程样机，通过鉴定，其水平一举达到世界前列！自此中国正式成为继美法俄之后，世界上第四个能够独立研制激光陀螺的国家。也正是在这样的基础之下，中国的激光陀螺技术蓬勃发展。
现如今，中国的军用高端激光陀螺仪，已经实现完全国产化，并且技术丝毫不亚于美国。就像我们的视频开头说的东风41导弹，之所以打击精度能达到全球领先，就是因为我们的激光陀螺仪足够先进。除此之外像我们长征系列火箭，之所以能九天揽月，星河壮阔，其中很大一部分也是依靠我们的激光陀螺仪。不过尴尬的是，中国虽然在高端激光陀螺仪领域，突破不断。但是在民用方面一直没有实现产业化，如今仍然依赖进口。所以在激光陀螺领域，中国虽然成绩喜人，但并非天下无敌。我们仍然还有很长的一段路要走。不过幸运的是，这次我们有了保证我们能稳定发展的军事力量和技术储备。相信用不了多久，民用激光陀螺仪的国产替代就能完成。
那视频的最后还有一个问题：你知道中国东风导弹，还有什么世界领先的技术吗？评论区留言一波。好了，我是大东，一个硬核爱较真的科普作者，如果喜欢我的科普，不要忘了点赞加关注，我们下期见！
