谁先掌握太赫兹技术,谁就将占据未来军事制高点
2017-03-31 15:35:07
    随着信息化战争和多样化军事斗争的加速来临,现代战争已经远离了刺刀见红、铁甲洪流的大战争场景,路边炸弹、自杀式袭击、细菌邮件和化武包裹造成的突然袭击令人防不胜防,城市争夺、反恐作战以及各类巧妙伪装的武器和敌人如同阵阵迷雾,大有渐欲迷人眼之势。能够有效破解这场战争迷雾的,当属太赫兹技术。

太赫兹技术的核心就是太赫兹波,具有辐射小、透射性好、通信传输容量大等突出特点,在军事通信、战场侦察、精确制导、反隐身和电磁对抗等军事领域将发挥重要作用。一个属于太赫兹的时代,正在加速向我们走来。

请看今天出版的《解放军报》报道——

\

谁先掌握太赫兹技术,谁就将占据未来军事制高点——

太赫兹:第五维战场“拓荒者”

■张乃千 谢 琦

为战场做一次“CT”检查——

复杂战场环境下成像寻敌的理想技术

或许在不久的将来,一旦恐怖分子携带精心伪装的爆炸装置通过安检仪,地面安检人员就可以凭借仪器迅速识别爆炸装置,将恐怖分子直接在地面围剿。其中立下汗马功劳的当属这款有别于现有安检仪的太赫兹仪器。

太赫兹技术的核心是太赫兹波,一种频率从0.1-10THZ、波长从3毫米到30微米、介于毫米波与红外光之间、频谱范围相当宽广的电磁波。太赫兹具有辐射小、透射性好、通信传输容量大等突出特点,在医学成像、雷达探测、电子对抗、电磁杀伤和通信技术等国防和民用领域具有广泛的应用前景。

太赫兹波在电磁频谱中占有特殊位置,具备微波和红外辐射所不具有的独特属性。利用太赫兹频率高、波长短且在浓烟、沙尘等环境中传输损耗少等“独门绝技”,可一眼“看透”墙体进而对房屋内部进行扫描,是复杂战场环境下成像寻敌的理想技术。尤其是太赫兹技术在塑料凶器、陶瓷手枪、塑胶炸弹、流体炸药和人体炸弹等检测识别上更加“精准高效”,遂行相关任务的战士不再需要靠近可疑地段或人员便可进行检查。

正是由于太赫兹技术巨大的应用前景,美国、欧洲、俄罗斯、日本等在太赫兹技术研究上蜂拥而至,投入巨资。早在2004年,美国就将太赫兹技术列为改变世界的十大技术之一,启动太赫兹成像阵列技术研究,并在随后启动了太赫兹电子学研究计划,迅速推动了基于太赫兹的半导体技术、太赫兹高分辨率成像技术等方面的研究发展。目前,美国已经研制成功便携式远距离太赫兹成像雷达和放大器集成电路,将在小孔径通信、高分辨率成像、提高爆炸物探测能力等创新应用领域发挥重要作用。

对物体进行三维立体成像——

特有的“指纹谱”可对各类物质进行精准识别

时至今日,提起太赫兹,人们依旧能在无形中感受到它的神秘。处于电磁频谱开发“真空地带”的太赫兹,无法运用光学理论和微波理论合理解释,因而在上世纪90年代之前一度被人们“遗忘”。如今,随着人们对太赫兹研究的不断深入,太赫兹波独具特色的性质使得其在军事和安全领域有着广泛的应用前景。

太赫兹的一大神奇之处就是对爆炸物极其灵敏的“嗅觉”。通过太赫兹波独特的吸收特性,可完成对爆炸物等危险品的探测识别。2014年6月,德国研究人员利用太赫兹扫描仪几秒钟内便可确定其内部物质的太赫兹“指纹谱”,经过与数据库的比对就能确定物品内部的具体名称。

太赫兹技术还可对物体进行三维立体成像,对各类物体来个全身高精度写真。美国研究人员利用频率为1太赫兹的电磁波对航天材料进行安全体检,可成功检测出隐藏在材料内部的缺陷,避免相关设备由于材料的微小瑕疵在飞入太空后功亏一篑。该技术将在战略导弹、航空航天结构材料监测评估中发挥重要作用,美国甚至已经利用太赫兹检测系统来确保F-35战斗机的生产质量。

除用于探测爆炸物外,利用太赫兹精确的“指纹谱”还可对各类物质进行分析识别。例如,利用太赫兹波可鉴别不同种类的毒品,通过测定“炭疽热”粉末等对太赫兹波的吸收情况,可有效防止生物恐怖袭击。事实上,正是通过与一些新兴前沿学科领域交叉融合,太赫兹才与生物医学、微纳米技术、材料科学、光电技术等学科发生了巧妙的“化学反应”,这不仅为太赫兹技术研究提供了一大批新兴技术手段,也为太赫兹世界描绘了更加宽广的美好未来。

让隐身无处遁形——

可实现全天候战场态势感知

太赫兹技术目前在军事通信领域方兴未艾。在无线通信发展百余年后的今天,军事通信领域500MHz-5GHz频段资源日趋稀缺,太赫兹这一曾被“遗忘”的波段,聚集了微波通信与光通信的诸多优势,早已成为各军事大国挖掘开发的“宝藏”。太赫兹的频段相比广泛运用的微波通信要高出4个数量级,可承载更大的数据传输量,进而可轻松解决战场信息传输受制于带宽的问题,满足未来战争大数据传输速率的通信要求。

未来,利用太赫兹无线网络传输高清影像资料,只要瞬间即可完成,这将在战场侦察过程中发挥重要作用。虽然太赫兹波在大气中传输时易受各类气候条件影响,传输距离有限,但在某些特殊情况下,这一“短板”恰恰成为太赫兹通信的又一技术“专长”。由于大气衰减可使信号根本无法传播到敌人的无线电监听机构中,因此可实现隐蔽的近距离通信。

同时,战场态势感知也是太赫兹的一出“拿手好戏”。采用合成孔径技术的太赫兹雷达所使用的太赫兹波长要远远小于微波雷达所采用的电磁波,因此具有更高的分辨率和信噪比,可获取比微波雷达更清晰的目标外形特征,从而提高目标图像的分辨率。此外,太赫兹合成孔径雷达还具有优良的穿透沙尘烟雾的能力,可实现全天时、全天候战场态势感知,在军事侦察、军事测绘以及空间态势感知等领域中有着广阔的应用前景。

太赫兹还可让隐身武器无处遁形。隐身技术主要靠形状、吸波涂层、形成等离子云吸收或改变雷达波传播方向等来实现隐身,这些绝招太赫兹几乎全部免疫。太赫兹波波长远小于微波与毫米波的波长,因而可用于探测更小目标并实现更精确定位。同时,太赫兹波又包含了丰富的频率和宽广的带宽,能以成千上万种频率发射纳秒级脉冲,进而大大超出现有隐身技术的“屏蔽”范围。

 

经过20多年的发展,目前大功率太赫兹波辐射源和高灵敏度探测技术等相关研究都取得了突破性进展,未来太赫兹技术将在军事通信、战场侦察、精确制导、反隐身和电磁对抗等军事领域发挥重要作用。可以说,谁先掌握了太赫兹这一第五维战场的重要频段,谁就将占据未来军事制高点。来源:中国军网综合作者:张乃千 谢琦

相关文章