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近日,浙江大學(xué)一位教授在接受采訪時說,在光學(xué)隱身領(lǐng)域,中國已經(jīng)趕上了該領(lǐng)域的傳統(tǒng)強(qiáng)國,比如美國和歐洲國家。他說:“我覺得我們有大約40%的機(jī)會生產(chǎn)出世界上第一件隱身斗篷!遍L期以來,防御性的發(fā)展一直受到各國軍方的高度關(guān)注。那么,其相關(guān)技術(shù)發(fā)展動向如何?請看科技日報特約專稿——從科幻世界走向戰(zhàn)爭前沿
在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中,為了更有效地“保存自己,消滅敵人”,隱形技術(shù)得到長足發(fā)展——被廣泛應(yīng)用于研制隱形飛機(jī)、隱形導(dǎo)彈、隱形坦克、隱形戰(zhàn)艦等各類隱形武器之中。正是基于軍事領(lǐng)域的強(qiáng)大需求牽引,隱形材料技術(shù)才得以從作家筆下的科幻王國中走出來,逐步進(jìn)入現(xiàn)實世界的殿堂,并很可能憑借其潛在的軍事應(yīng)用價值,成為未來戰(zhàn)爭中各國軍方的技術(shù)寵兒。
科幻作家筆下的隱形技術(shù)
隱形技術(shù)又被稱作隱身技術(shù)或“低可探測技術(shù)”,從傳統(tǒng)的原理方面來看,它是通過降低武器裝備或作戰(zhàn)人員等戰(zhàn)場目標(biāo)的信號特征,使敵方探測系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤和攻擊,或使敵方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)、識別、跟蹤和攻擊的距離縮短的綜合性防御技術(shù)。
長久以來,由隱形材料制成的兵器在古代文學(xué)作品中頻頻出現(xiàn)。如在我國著名的神魔小說《封神演義》當(dāng)中,身懷各式遁形法寶的神仙異士在武王伐紂的戰(zhàn)爭中就大顯身手;而在古希臘神話中出現(xiàn)的哈德斯,則憑借頭戴一頂隱形帽,就可以形如鬼魅般的決定戰(zhàn)斗的勝負(fù);魔幻小說《哈利·波特》中的“魔法斗篷”,就更是大家耳熟能詳?shù)碾[形神器了。
科幻永遠(yuǎn)走在現(xiàn)實之前,正如法國著名科幻作家凡爾納撰寫《從地球到月球》時難以預(yù)料到百年后阿姆斯特朗的登月壯舉一樣,在小說《隱形人》中構(gòu)想出隱形衣的英國科幻作家威爾斯也一定沒有想到,同樣是在百年后的今天,來自英國和美國的兩個研究小組就提出了使用特殊材料屏蔽可見光、紅外線、微波和聲波探測儀的視覺隱形技術(shù)原理。而就在去年年底,加拿大超隱形生物科技公司則宣稱,他們已經(jīng)研制出了一種新型的量子隱形材料,從而徹底將科幻作家筆下的“無形物”,轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實世界中的“隱形衣”。如今,美國軍方也開始重點關(guān)注現(xiàn)代量子隱形技術(shù)的發(fā)展,這或許預(yù)示著傳統(tǒng)隱形技術(shù)發(fā)展又走到了一個新的十字路口。
五大隱形技術(shù)異軍突起
現(xiàn)代隱形技術(shù)是偽裝技術(shù)走向高技術(shù)化的延伸。通常,我們可以將隱形技術(shù)分為:雷達(dá)隱形技術(shù)、紅外隱形技術(shù)、電子隱形技術(shù)、可見光隱形技術(shù)和聲波隱形技術(shù)。
雷達(dá)隱形技術(shù),主要是從影響雷達(dá)散射面積的目標(biāo)結(jié)構(gòu)外形出發(fā),采用隱形化外形設(shè)計來減小雷達(dá)散射面積的技術(shù),或是指通過采用隱形材料和雷達(dá)波消除技術(shù)等,來減弱回波信號強(qiáng)度的隱形技術(shù)。由于在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中雷達(dá)是進(jìn)行軍事偵察與探測活動的主要裝備,因此,雷達(dá)隱形技術(shù)也自然就成為世界各國軍方重點研究發(fā)展的隱形技術(shù)。
紅外隱形技術(shù)是伴隨著紅外偵察、紅外制導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展而興起的一種防御性軍事技術(shù)。它是指抑制目標(biāo)在敵紅外探測系統(tǒng)方向上的紅外輻射,以降低敵方探測系統(tǒng)對目標(biāo)的探測概率的一種技術(shù)。該技術(shù)的原理大致可概括為改變紅外輻射的波段、降低紅外輻射的強(qiáng)度和調(diào)節(jié)紅外輻射的傳輸過程三類。
電子隱形技術(shù)的關(guān)鍵在于抑制武器裝備等目標(biāo)自身的電磁輻射。與之相比,可見光隱形技術(shù)則重點在于通過減少目標(biāo)與背景之間的亮度、色度和運動對比特征,達(dá)到對目標(biāo)視覺信號的控制,以使目標(biāo)在可見光探測中得以隱形。而聲波隱形技術(shù)則是減弱目標(biāo)的噪聲傳播,從而實現(xiàn)在敵對方聲探測設(shè)備面前的“逃遁”。
傳統(tǒng)隱形技術(shù)的軟肋
傳統(tǒng)隱形技術(shù)都是通過改變己方武器裝備等目標(biāo)的可探測信息特征,達(dá)到最大程度降低對方探測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)概率的綜合性技術(shù)。作為偽裝技術(shù)的延伸,傳統(tǒng)隱形技術(shù)的發(fā)展雖然取得了長足進(jìn)步,但也存在一些固有的缺陷:一是無法依托單項技術(shù)達(dá)到隱形效果,隱形的實現(xiàn)需要規(guī)避雷達(dá)、紅外、光電、聲音等諸多因素,因此需要一個復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)支撐;二是無法在可見光下達(dá)到隱形,也就是我們通常說的視距內(nèi)隱形;三是隱形的成本已越來越高。
以隱形戰(zhàn)斗機(jī)為例,雖然在綜合運用了多種隱形技術(shù)之后,美軍的一些尖端軍用飛機(jī)實現(xiàn)了全方位、多功能隱形,但進(jìn)一步發(fā)展也越來越面臨著一些掣肘。如在美軍的F-117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)和B-2隱形戰(zhàn)斗機(jī)上廣泛使用的吸波材料和吸波涂料都十分昂貴,從而推升了該類隱形戰(zhàn)斗機(jī)的價格,F(xiàn)-117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)的單價達(dá)1.1億美元,而B-2隱形轟炸機(jī)的單價則超過5億美元。這些就嚴(yán)重制約了隱形技術(shù)向機(jī)場、機(jī)庫、各類通信系統(tǒng)和偵察系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。
量子隱形材料的問世,可以克服傳統(tǒng)隱形技術(shù)的固有缺陷。它僅依托量子級的光波折射材料技術(shù),利用光波折射原理,通過使材料覆蓋區(qū)域折射出與周圍環(huán)境類似甚至相同的可見光,來達(dá)到隱形目的。因此,量子隱形技術(shù)不但能夠不依賴任何電子設(shè)備和電能獨立達(dá)成“隱形”效果,并且能夠?qū)崿F(xiàn)視距內(nèi)隱形。
備受關(guān)注的量子隱形材料
由于獨特的隱形原理和卓越的隱形效能,量子隱形材料可能對隱形技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生顛覆性影響。正因如此,美國軍方一直以積極的態(tài)度對量子隱形材料的研發(fā)給予支持。加拿大超隱形生物科技公司在研發(fā)量子隱身材料后聲稱:“出于安全方面的考慮,我們將不會向外界透露‘量子隱形’材料的技術(shù)細(xì)節(jié),而只會把它展示給那些‘應(yīng)該知道’的人!边@說明其一直是在軍方的支持和委托下進(jìn)行該項技術(shù)研發(fā)。
該公司CEO蓋伊·克萊默聲稱,該項隱形技術(shù)在未來戰(zhàn)場上用處極為廣泛,比如,當(dāng)一名戰(zhàn)斗機(jī)駕駛員在敵方領(lǐng)空飛行遇險被迫跳機(jī)逃生后,該隱形技術(shù)可以幫助其逃避敵軍抓捕。而特種部隊的士兵則可以借助這一隱形技術(shù),在白天執(zhí)行戰(zhàn)斗任務(wù)。此外,該項隱形技術(shù)還可用來制造下一代“隱形飛機(jī)”,這種名副其實的“隱形飛機(jī)”不僅能對雷達(dá)隱形,甚至連肉眼也無法看到它。它甚至能讓一艘“隱形潛艇”在敵軍軍艦附近浮出水面時,依然不被人發(fā)現(xiàn)。
加拿大和美國軍方長期而持續(xù)地關(guān)注這項技術(shù),也從一個側(cè)面說明了其在軍事領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景。可以設(shè)想,由量子隱形材料制成的隱形衣,將會在未來戰(zhàn)場上幫助士兵完成高難度的作戰(zhàn)任務(wù),特別是作為特種兵敵后突襲作戰(zhàn)的一大助益。同時,量子隱形材料使得所有作戰(zhàn)單元都具備隱形的可能性,這對部隊的戰(zhàn)場感知能力是一個極大的挑戰(zhàn),勢必帶來偵察預(yù)警領(lǐng)域的變革,以及相應(yīng)作戰(zhàn)方式的重大調(diào)整。
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量子隱身衣
□ 張 煌
2006年,一項顛覆傳統(tǒng)隱形技術(shù)的關(guān)鍵性進(jìn)展出現(xiàn)。倫敦帝國理工學(xué)院和北卡羅來納州的杜克大學(xué)的研究者成功挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的光學(xué)概念,使用超材料讓一個物體在微波射線下隱形。通過視覺隱形的技術(shù)原理研究,英美兩國的科學(xué)家得出結(jié)論,要制造扭曲光波的超級材料,關(guān)鍵在于材料的晶格結(jié)構(gòu)特性,而不在于其物質(zhì)構(gòu)成。有鑒于此,他們從麥克斯韋方程出發(fā),推導(dǎo)出決定材料晶格結(jié)構(gòu)的一套方程式,并藉此來制造隱形材料。
科學(xué)理論層面的進(jìn)展無疑是實踐的先導(dǎo)。時隔6年之后,真正具有實用價值的隱身衣終于誕生。加拿大超隱形生物科技公司首次宣布了他們這一令人難以置信的發(fā)明。該公司的CEO蓋伊·克萊默聲稱,“隱形外衣”的正式名稱為“量子隱形偽裝面料”,是該公司經(jīng)過多年秘密研究后的高科技成果。這種神奇面料能使周圍光線彎曲,從而使被它覆蓋的人處于完全隱身狀態(tài)。從公司官方網(wǎng)站上公布的“模擬效果圖”可以看出,這一“隱形面料”帶來了類似科幻電影的隱身效果。當(dāng)一名女子披著“隱形面料”分別站在走廊墻壁、灌木前時,它的表面就變成墻壁和灌木圖案,從而和周圍融為一體。
量子隱身衣的橫空出世,從原理層面顛覆了固有的隱形技術(shù),從而使其具備了傳統(tǒng)隱形無可比擬的優(yōu)勢。眾所周知,人之所以能夠看到物體,正是因為物體能夠?qū)⒄丈涞奖砻娴墓饩分散開,并反射到人的雙眼中。因為通常情況下光線是直的,所以人們看不到不透明物體后面的東西。量子隱形的基本原理,就是采取特殊的手段使得光線變?yōu)閺澢,從而得以繞開被隱形材料包裹的物體,實現(xiàn)真正意義上的視距內(nèi)隱身。由于量子隱身衣不依賴任何電子設(shè)備就能達(dá)成隱形效果,所以它也可謂是名副其實的獨立隱形。除此之外,這種量子隱形材料還可以逃過紅外望遠(yuǎn)鏡和熱力學(xué)設(shè)備的追蹤。
(作者單位:國防科技大學(xué))