長久以來,隱身戰(zhàn)機(jī)被視作空中幽靈,神出鬼沒,難以捉摸,讓防御系統(tǒng)很被動。但隨著量子雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展,這一局面或?qū)⒈粡氐着まD(zhuǎn)。
隱身戰(zhàn)機(jī),主要針對雷達(dá)施展障眼法。傳統(tǒng)雷達(dá)的工作原理,是發(fā)射電磁波,當(dāng)電磁波遇到目標(biāo)后反射回來,雷達(dá)接收反射信號,從而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。
而隱身戰(zhàn)機(jī)為突破傳統(tǒng)雷達(dá)探測,采取了三種方式以應(yīng)對雷達(dá)探測。隱身戰(zhàn)機(jī)各個平面和角度經(jīng)過精密計算,機(jī)身線條沒有多余的凸起和垂直面,能將雷達(dá)波反射到太空或地面等非雷達(dá)接收方向,使得雷達(dá)站難以接收到反射信號,極大降低被發(fā)現(xiàn)的幾率。美國的F-22戰(zhàn)機(jī),其棱角分明的外形設(shè)計就是為了實現(xiàn)這一目的,讓雷達(dá)波像打在光滑的鏡子上一樣,偏離雷達(dá)的接收范圍。
同時,隱身戰(zhàn)機(jī)采用先進(jìn)的吸波涂層。機(jī)身上覆蓋的特殊材料,能吸收部分雷達(dá)波,并將其轉(zhuǎn)化為熱量消散,有效削弱反射信號的強(qiáng)度。
另外,隱身戰(zhàn)機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時,會關(guān)閉自身雷達(dá)和信號裝置,避免主動暴露行蹤。這讓隱身戰(zhàn)機(jī)在傳統(tǒng)雷達(dá)面前具備了極高的隱蔽性,在過去的空戰(zhàn)中占據(jù)了極大的優(yōu)勢。
量子雷達(dá)的出現(xiàn),讓隱身戰(zhàn)機(jī)不再隱身。量子雷達(dá)的技術(shù)原理,是將傳統(tǒng)雷達(dá)技術(shù)與量子信息技術(shù)相結(jié)合,利用電磁波的波粒二象性,通過對電磁場的微觀量子和量子態(tài)操作與控制,實現(xiàn)物體探測、測量和成像。
簡單來講,量子雷達(dá)發(fā)射的每個光子都擁有獨特的量子態(tài),恰似專屬二維碼。當(dāng)這些光子與隱身戰(zhàn)機(jī)相遇,無論被反射到何處,其量子態(tài)都會留下痕跡,量子雷達(dá)能順著這些痕跡追蹤鎖定目標(biāo)。
而且,量子具備不可克隆的特性,敵方即便試圖發(fā)送假信號干擾,也無濟(jì)于事,因為假信號無法復(fù)制原始量子態(tài)的獨特性,一檢測便會原形畢露。
量子雷達(dá)系統(tǒng)靈敏度極高,噪聲基底極低,能夠有效解決傳統(tǒng)雷達(dá)在低可見目標(biāo)檢測方面的難題,大大增強(qiáng)了對削弱回波信號的解析能力。量子雷達(dá)還利用電磁場的高階關(guān)聯(lián)信息,突破了傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)的衍射極限,獲得的物體圖像信息更清晰。
在全球量子雷達(dá)的研發(fā)競賽中,中國成績斐然。2016年8月,中國電科首部基于單光子檢測的量子雷達(dá)系統(tǒng)研制成功,達(dá)到國際先進(jìn)水平。在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國電科27所以及南京大學(xué)等協(xié)作單位的共同努力下,完成了量子探測機(jī)理、目標(biāo)散射特性研究以及量子探測原理的實驗驗證,并在外場完成真實大氣環(huán)境下目標(biāo)探測試驗,獲得百公里級探測威力,探測靈敏度極大提高,指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期效果。
2018年8月,基于單光子檢測的量子雷達(dá)系統(tǒng)再次取得突破,完成遠(yuǎn)程探測試驗,進(jìn)一步彰顯了中國在量子雷達(dá)領(lǐng)域的技術(shù)實力。
更可喜的是,今年4月,我國自主研發(fā)的新一代量子雷達(dá)系統(tǒng)在西北某試驗基地完成實戰(zhàn)化測試,采用單光子探測和量子糾纏技術(shù),可在復(fù)雜電磁環(huán)境下精準(zhǔn)鎖定F-35、B-2等隱身戰(zhàn)機(jī),探測距離較傳統(tǒng)雷達(dá)提升3倍以上,目前已進(jìn)入小批量生產(chǎn)階段。
不僅如此,中國量子雷達(dá)還實現(xiàn)了超視距探測的新突破,借助低軌衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程操控,對隱身目標(biāo)的探測距離突破了800公里,甚至能直接通過偵測飛行器表面對光子量子態(tài)的擾動,破解傳統(tǒng)吸波材料的隱身機(jī)制,讓隱身戰(zhàn)機(jī)無處遁形。
盡管量子雷達(dá)優(yōu)勢顯著,但要實現(xiàn)廣泛普及,仍面臨很多的挑戰(zhàn)。目前的量子雷達(dá)樣機(jī)體積龐大,若要裝備在戰(zhàn)斗機(jī)、驅(qū)逐艦等對空間和載荷要求嚴(yán)苛的平臺上,需將體積壓縮一半以上,這對研發(fā)團(tuán)隊來說是巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。
另外,量子態(tài)的穩(wěn)定性易受極端環(huán)境影響,在暴雨、強(qiáng)電磁干擾等惡劣天氣下,量子態(tài)就像脆弱的玻璃,容易受到破壞,導(dǎo)致雷達(dá)性能下降甚至失效。
不過,值得欣慰的是,中國科研人員仍在不斷測試不斷鉆研,力爭在此領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,研究也向著更實用的方向發(fā)展。
隱身戰(zhàn)機(jī)的技術(shù)也在不斷升級,新型吸波材料、自適應(yīng)外形設(shè)計等技術(shù)的出現(xiàn),給量子雷達(dá)的研發(fā)帶來了不小的壓力。但這場技術(shù)競賽不會就此止步,正是這種不斷博弈、不斷突破的過程,讓軍事科技得以持續(xù)進(jìn)步。
此外,量子雷達(dá)的應(yīng)用前景極為廣闊,不僅能在軍事領(lǐng)域守護(hù)國家安全,在民用領(lǐng)域同樣潛力無限。在航空管制中,它能更精準(zhǔn)地監(jiān)測飛行器,保障空中交通的安全與順暢。在氣象監(jiān)測方面,有助于更準(zhǔn)確地預(yù)測天氣變化。在潛艇探測中,或許能為海洋安全提供更強(qiáng)大的保障。
未來,隨著量子技術(shù)、電子技術(shù)的不斷進(jìn)步,量子雷達(dá)有望在更多領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用,不僅為國防安全提供更堅實的保障,也將為人類的生活帶來深遠(yuǎn)影響。
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