其实,军事类的资讯,尤其是军事科技类的资讯很多普通人是看不懂的。但是就媒体传播而言这里面的需求市场就太大了,于是各种“嘴瓢”层出也就成了军事科技文章或视频的一大亮点,这东西远比韩乔生解说体育节目有意思的多。
例如今天上午看到的这段视频:
“此外,该雷达系统信号强度也是一大亮点,其信号覆盖范围广阔,强度超过6立方米,足以穿透各种复杂的电磁环境……”
W君就弱弱的问一句,信号强度啥时候用体积单位来衡量了?咱们就是把麦克斯韦从棺材里扽出来,每天鞭打其一万次,这位先贤也找不出来电磁波的强度怎么用体积单位衡量的公式吧?
试想,视频的作者有一天发烧去医院量体温,医生在作者腋下拿出体温计后瞟了一眼上面的数值,说到“这孩子烧得挺厉害的,都一米四二了,开点脑残片吃吧……”似乎就是这样的画风。
之所以W君的语言有那么一点辛辣,是因为这种事情太多了,真的是有点受不了了。
会出现在网上胡说八道的现象实际上是因为大多数军工科技往往不被普通的读者所理解。而一些军工学科的研究如果到了一定的层次深度,所研究的课题对于普通读者来说也像是天书了。往往会出现每一个字都认识,但就是不知道什么意思的现象。
例如:
《考虑推力陷阱的组合动力飞行器切换控制方法研究》
《基于缺陷地慢波传输线结构的液晶移相器设计》
《基于并行作战环的无人机集群协同作战能力评估方法》
《低空无线信道小尺度衰落特性研究》
《低开销的片上网络无关容错路由策略》
……
军工科技和普通读者之间的鸿沟并不是一篇两篇“科普”文章或视频可以弥平的。普通人的认知无非是能飞多快、能打多远、爆炸威力怎样、日内瓦公约禁止不禁止、我们领先不领先,到“量”上也就是多少钱、多少米、多少吨、多少马赫、多少秒……但凡出现了德拜、西门、赫兹、亨利、格瑞、拉塞福等单位的时候普通读者就会觉得——“或许是错别字吧”。
W君小时候父母都在“三线”工作,每年只有很少的假期时间有可能回到天津,记得当时回到天津后经常说的一句话——“我要回我们中国去!”,小孩的认知错误对吧?很可笑是吧?但现在看来,在很多人的军工的认知来说是常态。
虽然这种认知不影响大家自嗨,但在这种视频中出现了“厉害了我的国”这样的评论就有点搞笑了。
好了,每日闲聊时间结束。咱们开始甩干货。
既然是这段视频提到了反隐身雷达,那么咱们今天就说说,我国反隐身雷达的最新技术进展。
视频中提到的空军工程大学在2024年4月(也就是这个月)发布了一篇叫做《电磁超表面全息成像技术研究进展》的论文,其中讨论了电磁超表面技术和超材料。这批论文又和全息成像技术相互交联。
我们先说下全息成像。这是一项在激光技术发明之后逐渐产生的图像技术。
利用光的衍射原理在平面成像的基础上构建出物体的空间信息,这项技术的实质是记录了被拍摄物体所反射(或透射)的光波中的全部信息,包括振幅、相位、方向等等,因此这项技术叫做“全息成像”或者“全息摄影”,其中“全息”的概念是指——全部的信息。
如果想了解全息摄影的话,移步W君的天津老乡@大噶子 的账户,他是手搓全息摄影的。
全息摄影本质上是采用了模拟的技术在感光材料上记录光波信息。但我们要知道光是一种电磁波。光波所具有的特性其实在电磁波上基本上全具备。
同时,电磁波是周期性的,我们很简单的可以通过傅立叶变换的计算方法求出电磁波的解析解。因此就有了一个从非摄影的角度解决全息图像的方式叫做“计算全息”(Computer-Generated Holography)。
计算全息的方法实际上就是通过一定的掩模上的纹理在透过特定波长光源的照射下重新构建出全息图像的方式,这个计算就是计算生成掩模的纹理:
有了纹理后,再加上光源和透镜就可以实现这样的效果:
这项技术的主要应用是在VR和AR上,可以在空间中生成全息影像。
有别于传统的VR和AR,全息影像是采用“记录全部光波信息”的技术,因此从可视角度和清晰度上来说,全息都有着更大的优势。
任何新技术都可以发展为军事技术。全息的概念最早是用在全息瞄准器上的。
在瞄准镜上利用全息掩模板为射手构建出一个不随着视角改变方位的瞄准参考点。
后来这个技术又称为了战斗机HUD(抬头显示器)中的衍射显示器。
让飞行员在战斗机大过载飞行动作中虽然身体的位置被改变,但所看到的各种HUD基准信息永远锁定在正确的位置上。
但全息这件事情只是用来“看”吗?
记住——光路是可逆的,电磁波也是可逆的。现在要说的就是论文中提到的超材料的运用了。论文中提到的超材料是“电磁超表面材料”。
在20世纪60年代人类开始制造出电磁媒质,这个东西奠定了吸波材料和隐身涂层等一系列的军事技术。
在2010年,由于3D蚀刻技术的发展,人类可以生产出电磁超材料,这项技术对于高密度存储和相控阵雷达小型化作出了贡献。
自2020年以来,电磁超表面材料的研制取得了显著进展,这类材料以其超薄的二维结构,区别于传统的三维超材料。超表面材料因其低能量损耗和简化的生产过程而显示出广泛的应用潜力。与三维超材料相比,超表面技术不仅简化了电磁波的振幅和相位控制,还扩展到了极化调控、远场方向图调整以及近场能量分布控制等多方面。此外,超表面研究已经涵盖从微波到太赫兹,再到近红外及可见光频段,技术应用覆盖广泛。目前,从固定式超表面向可重构超表面(RMS)的转变正在开启更多层次和全方位的研究,使得超表面技术在多个科技领域展现出前所未有的应用前景和技术价值。
从正向来说,通过可重构超表面可以直接实现全息成像的基本面。
也就是替代掉光学掩模,而且可以快速的变化图像。如果从逆向来说远程的入射光线也可以被这层基本膜进行快速采集。
不仅仅是光线的采集,在这项技术框架内,从光线到微波再到太赫兹电磁波都可以进行全息采集和成像。
对于电磁波来说,由于新技术采集了无线电波的全部信息(相位、振幅、方向……)和之前的仅仅能够采集到的频率和强度信息相比,采集到的数据就更丰富了。这时候我们可以通过计算机技术对采集到的信息进行全新的建模。从数据中恢复出“到底是什么物体让接收到的电磁波携带了这些信息”从而可以构建出空中目标的真实形态——换句话说隐身飞机不仅仅不能隐身了,而且在雷达上也不再是一个简单的频率信号,而是具体的形态实体信息。
同样的,如果优化技术,缩小雷达系统的整体体积,使用微波进行探测,我们可以利用全息技术对建筑物后的物体进行扫描和成像——没错,这就是透视雷达。
这个技术现在也已经实现,只不过目前采用的是阵列接收单元得到一个不太清晰的图像。
说白了,还是频率和信号强度两个电磁波信息,因此得到的是下面的画面:
利用全息结束则可以做到这样:
不仅仅可以判断有没有人的问题,还可以更准确的判断出人的形态、装备等一系列的信息。
这时候再告诉大家一个概念,还是传递路线可逆,全息无线电波不仅仅是可以探测目标,还可以生成目标。
可以在适当的功率和方位上依靠全息电磁波投射一个雷达可以接受到的假目标。用以欺骗对方的防空系统和决策平台,使之在作战决策和作战行动上作出错误判断。
这些都是电磁超表面材料真正在雷达和电子战技术上可以做到的。