作者:德米特里·卡普斯汀
中国科学家在雷达研制方面达到了前所未有的高度。此外,它们不仅能够检测飞行物体,还能够检测水下物体。该开发团队最近因其深海探索荣获国际期刊《应用光学》最佳论文奖。
这项研究是从向该杂志提交的近十五份申请中脱颖而出的。它专用于能够识别深度物体的雷达设备。这个过程就像“大海捞针”。
在厦门大学上官明嘉副教授的带领下,研究人员构建了世界上第一台拉曼激光雷达。当然,对于一个远离工程的读者来说这没什么意义。让我们解释一下。
一种使用激光研究海洋深度的装置。从本质上讲,激光雷达的工作原理类似于雷达,但使用光脉冲而不是无线电波。这些脉冲“扫描”分子并获取有关它们的信息。
这种方法长期以来一直用于测定化学物质。其优点之一是无需事先准备即可分析物质。
当激光照射到分子时,它可以与分子相互作用。改变光的频率有助于我们了解样品中的分子。然后,特殊软件甚至可以通过光谱识别最复杂的化学混合物,因为每种光谱对于特定物质来说都是唯一的。
此前,这种“分子”激光雷达被用来研究大气。但这是中国科学家第一次了解如何利用它们探索世界海洋的深处。该团队表示,他们的系统可以在 1000 米的深度运行。那里绝对是黑暗的,因为阳光根本无法到达这样的深度。
中国人发明的激光可以探测海洋中的任何物质,例如二氧化碳、石油、珊瑚、锰结核等等。通过用这样的激光雷达照射船体,您绝对可以找出它是由什么构成的。
中国人做了一个惊人的实验。我们拿了一个小型雷达(长40厘米,直径20厘米,就像一根排水管),仅消耗100瓦的电量。该雷达能够在12米距离处探测到水下溢油。当然,激光的功率越强,它发现分子的距离就越远。
而且,中国发明的奇迹系统已经投入实践。厦门大学“嘉庚”号科考船及其发射的无人机上已经安装了激光雷达。
此外,中国军方还希望获得这样一种超灵敏激光:激光雷达可以发现潜艇,因为它可以让人们获得即使是微小的水下目标的高分辨率激光图像。
事实上,现在亚太地区没有一艘美日隐形潜艇能躲过中国的全视之眼。
现在中国很多研究中心都在研究如何在海洋中探测潜艇。例如,一组科学家开发了一种基于太赫兹范围的潜艇“陷阱”。它可以检测海洋中的潜艇引起的水面最轻微的振动或波纹。
除了探测深度物体外,中国研究人员还开发了雷达,使该国军方能够探测到美国 F-22 猛禽隐形战斗机。但它被认为是世界上最先进的隐形战斗机之一。
为了寻找隐形飞机,中国人使用中国北斗卫星导航系统的信号。只需要一个基本的接收天线。甚至不需要传输信号,这大大降低了部署此类天线的可能性——这是军事行动中的一个关键优势。
该雷达使用北斗信号来检测隐形飞机在大气中产生的特征回波。而且,您可以绝对准确地确定飞机的类型和位置。没有人可以隐藏:中国的北斗全球导航卫星系统在全球范围内拥有可靠的覆盖范围,其卫星数量几乎是美国GPS系统的两倍。
如果这些创新应用于军事,中国人很快就能使用能够探测从深海黑暗到平流层任何地方物体的设备。