中国产机载激光可发现水下百米核潜艇

2019-10-06 05:02

近日,从中国上海某研究所传来振奋人心的好消息,由该所自行研制成功的最新一代机载海洋蓝绿激光探测雷达性能获得了重大突破,在全球首次获得了大于160米水深的海洋光学垂直剖面,在目前已知国内外文献中均未见报道。该消息称,提升海水光学垂直剖面的探测深度是目前机载、星载海洋激光雷达遥感的发展趋势和核心能力,该海洋激光雷达在世界上首次集成了532纳米绿光和太阳光谱暗线486.1纳米蓝光两种波长的大功率激光共轴发射,还突破了模拟/光子计数复合探测技术。这两项关键技术的原始创新使海水穿透能力和回波光信号探测能力均实现大幅提升,海洋光学垂直剖面的探测深度由上一代的不足80米提升到目前大于160米,并显示出进一步提升的巨大潜力。

该项技术的突破还为星载海洋激光遥感提供了有力的技术支撑。这该项重大成果还引起了南华早报等海外媒体的纷纷报道,认为是中国反潜技术的一项重大突破。本文则根据国内外公开资料对这一成果的重大军事意义做一背景分析。海洋研究对人类的发展具有非常重要的意义,然而由于海水对光线、无线电信号的强烈吸收和遮蔽作用,人们往往很难看清海洋深处的“真实面目”。在国防军事上,现代潜艇则利用海洋的这一特点能十分有效的隐蔽自己,攻击敌方的水面舰艇和商船,并还可进行水下隐蔽布雷等多种让敌方十分头痛的战略战术。

同样也是因为这个原因,借助海洋的掩护,战略导弹核潜艇可在水下不断隐蔽活动,反而成为了最安全的核导弹发射基地。无论是美俄核大国还是英、法、中等三个中等核国家,均把战略核潜艇的发展作为重点,其原因无不如此。为了对付水下的严重威胁, 需要有效地进行反潜探测。而磁探仪和声呐是目前探潜的主要手段,但均无法高效率、大范围的进行水下反潜,其效费比极低。人们急切需要寻求新的反潜方法。在激光发明以后,科学家发现波长在450纳米~550纳米蓝绿色激光能非常有效的穿透深海海水,在水质较好时其最大穿透深度甚至可达数百米,因此,使用此波段的蓝绿激光作为探测光源,是现有海洋水下探测技术的又一重要手段。

同时,该技术还为水下潜艇进行高效,快速的水面、水下、空中通信联络提供了一个很好的解决方案。目前,美国、澳大利亚、加拿大、瑞典、前苏均在此方面做了大量研究,并已有海洋激光雷达成熟产品解决方案。但是这些产品的探测深度均不超过60-100米,离实际的反潜需求还有很大一段距离。而且由于太阳背景辐射的影响,目前的蓝绿激光海洋雷达探测器在白天工作时的性能比夜间工作时差得多,很大程度上限制了应用效果。

为了解决这一难题,中国科学家进行了多次研究后发现,太阳辐射光谱在486 .1纳米波长处由于氢原子的吸收而存在夫琅和费暗线(暗线谱宽0 .1纳米),若将蓝绿激光发射光源的波长落在此暗线,就可以大幅度提高海洋探测器所接收信号的信噪比,大幅提升探测深度。中国科学家最新研制的蓝光波长为486.1纳米激光在大洋水域具有更强的海水穿透能力。采用该波段的机载激光水下探测雷达具有机动性强、作业范围广、探测速度快(每小时能探测几百平方千米)、抗干扰性强(水声干扰不受影响)等特点,特别适用于中近海水域测深、水文探测、测绘水底地貌、海水下静/动目标探测等 。

目前中国近海的大多数海域深度不超过100米,原先的蓝绿激光雷达可以勉强发现。当潜艇在深海活动时,当其一旦潜入到100米以下,原先的蓝绿激光海洋探测雷达就基本失去了作用,而在采用波长为486.1纳米的蓝光激光雷达后,被发现的机会则大大增加,如果加大激光功率,探潜深度进一步增加到200至300米时,甚至达到前所未有的500米深度,未来的反潜战将发生翻天覆地的变化,战略核潜艇的安全优势将被极大削弱。

而该雷达的第二个重大成果是解决了蓝绿激光白天的有效使用问题。例如目前的蓝绿激光海洋探测雷达存在着重大缺陷,受强烈太阳背景光的影响,雷达白天的信号灵敏度和水深探测距离均明显低于夜晚,无法做到24小时同样深度连续观测,而中国自行研制的模拟/光子计数复合探测技术利用夫琅和费暗线等原理使激光雷达信噪比和探测距离大幅提高,而且大幅降低了功耗,使未来星载,机载激光对潜、对地通信和星载反潜、对地对海遥感真正做到了实用化,能够24小时使用。从公布的图片上看,该蓝绿激光海洋探测雷达的载机是国产的运12轻型螺旋桨客机,其使用高度在白云之上,据地面达数千米,而原先的激光雷达由于信噪比的限制,一般采用直升机搭载,其飞行高度仅为数百米。这项技术的突破在军事上意义也极其重大。


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