论文部分内容阅读
潜艇藏在水下，可以前往世界任何海岸而不被发现，其隐蔽性让许多国家惴惴不安。“道高一尺，魔高一丈”，自潜艇出现的那一天起，世界各国就纷纷投入巨额资金研究反潜技术，让潜艇“死”在侦测技术手下。目前较为可行的是声呐探测。
声呐：
只要发出声音，就无法逃脱
在电影《猎杀红色十月》中，有这样一个场景：名为“红色十月”的核潜艇正在遭受鱼雷的攻击，为了避免击中，艇长命令向岩石的方向驶去。艇长一直专心地算着潜艇发出的声音和回声的间隔时间，当间隔时间基本为零时，潜艇绕过岩石，鱼雷只能击中岩石，潜艇得以逃脱。
这个场景充分展示了声音在水中的重要性。在海底，光线极弱，能见度基本为零，无线电波的传播速度也减慢，唯有声音在水中传播的速度比在空气中快，因此声呐成为查找潜艇的唯一辦法。
声呐又分为主动声呐和被动声呐。主动声呐通过自身发射声波，声波击中物体产生回波，声呐通过接收回波的数量以及声波的间隔时间，判断物体的各类参数如距离、大小等；被动声呐不像主动声呐，它更像一个声音接收器，不会主动发射声波，只接收来自海底的各类声波，通过处理接收到的声波获取目标各项参数。
只通过声音来判断物体的具体形象，难免会产生偏差。比如被动声呐在接收信号时，因为自身极为灵敏，容易将各种海洋生物发出的声音也“收入囊中”，因此被它认为是一艘潜艇的物体，很可能只是路过的一种无辜海洋生物。
武装潜艇，
给潜艇“保驾护航”
为了对付声呐，不让潜艇被声呐发现，各国的潜艇开发者为如何制造一艘“安静”的潜艇可以说是费尽心思。
潜艇在水中行驶时，和水摩擦会产生噪音，因此开发者将潜艇设计成流线型，潜艇就可以像海豚一样在海洋里遨游，有效减少摩擦，降低噪音分贝；潜艇的内部还选用可以“吸声”的橡胶材料，这些材料里分布着成千上万个微小的空腔，声波在里面来回反射，无法逃出橡胶的“手掌心”，潜艇内部的声音无法逃逸；高速旋转的螺旋桨周围会因压力下降产生大量气泡，这些气泡破裂时会发出声音，开发者尝试提高周围压力，减少气泡产生，降低噪音；潜艇在接近目标时，改为电力推进或通过核反应堆提供前进动力，这比机械推进的噪音要小得多。
潜艇“杀手”新成员
即使对潜艇做了这么多的降噪措施，真正地“隐形”仍然是无法做到的，因为它们总会留下磁场证据。
那么这些磁场证据是怎么被发现的呢？潜艇的外壳大多是由铁金属制成，因此具有磁性。这个磁性的金属外壳会影响地球磁场，使磁场发生弯曲，磁力仪就是通过监控、分析潜艇外壳对地球磁场造成的变化，然后利用计算机算法解码数据，最终得出潜艇位置。
但潜艇对地球磁场的影响很微弱，距离越大，产生的变化越无法捕捉，因此普通磁力仪对潜艇的探测距离十分有限。而且，除了潜艇可以对地球磁场造成影响之外，太阳风暴等其他活动也会对地球磁场造成波动，普通磁力仪的探测精度也会因此降低。
在科学家们的不懈努力下，中国研制出了第一个超导材料制成的新型磁力仪。这类磁力仪非常灵敏，可以检测到地球磁场的微弱变化，探测距离也比普通磁力仪大很多。科学家还给新型磁力仪设计了一套更加复杂的算法，这套算法可以过滤掉杂音，可以更加准确地判断潜艇的位置。
目前中国已经建立了较为成熟的反潜系统，称为“水下长城”，包括声呐、水听器等设备，一般的潜艇根本无法躲过它的“法眼”。而新型磁力仪技术的研发更是让“水下长城”的反潜能力更上一层。虽然目前这个技术还未成熟，但如果能在反潜系统里真正地部署新型磁力仪，那么即便是真正的无声潜艇也无法靠近中国海岸。
声呐：
只要发出声音，就无法逃脱
在电影《猎杀红色十月》中，有这样一个场景：名为“红色十月”的核潜艇正在遭受鱼雷的攻击，为了避免击中，艇长命令向岩石的方向驶去。艇长一直专心地算着潜艇发出的声音和回声的间隔时间，当间隔时间基本为零时，潜艇绕过岩石，鱼雷只能击中岩石，潜艇得以逃脱。
这个场景充分展示了声音在水中的重要性。在海底，光线极弱，能见度基本为零，无线电波的传播速度也减慢，唯有声音在水中传播的速度比在空气中快，因此声呐成为查找潜艇的唯一辦法。
声呐又分为主动声呐和被动声呐。主动声呐通过自身发射声波，声波击中物体产生回波，声呐通过接收回波的数量以及声波的间隔时间，判断物体的各类参数如距离、大小等；被动声呐不像主动声呐，它更像一个声音接收器，不会主动发射声波，只接收来自海底的各类声波，通过处理接收到的声波获取目标各项参数。
只通过声音来判断物体的具体形象，难免会产生偏差。比如被动声呐在接收信号时，因为自身极为灵敏，容易将各种海洋生物发出的声音也“收入囊中”，因此被它认为是一艘潜艇的物体，很可能只是路过的一种无辜海洋生物。
武装潜艇，
给潜艇“保驾护航”
为了对付声呐，不让潜艇被声呐发现，各国的潜艇开发者为如何制造一艘“安静”的潜艇可以说是费尽心思。
潜艇在水中行驶时，和水摩擦会产生噪音，因此开发者将潜艇设计成流线型，潜艇就可以像海豚一样在海洋里遨游，有效减少摩擦，降低噪音分贝；潜艇的内部还选用可以“吸声”的橡胶材料，这些材料里分布着成千上万个微小的空腔，声波在里面来回反射，无法逃出橡胶的“手掌心”，潜艇内部的声音无法逃逸；高速旋转的螺旋桨周围会因压力下降产生大量气泡，这些气泡破裂时会发出声音，开发者尝试提高周围压力，减少气泡产生，降低噪音；潜艇在接近目标时，改为电力推进或通过核反应堆提供前进动力，这比机械推进的噪音要小得多。
潜艇“杀手”新成员
即使对潜艇做了这么多的降噪措施，真正地“隐形”仍然是无法做到的，因为它们总会留下磁场证据。
那么这些磁场证据是怎么被发现的呢？潜艇的外壳大多是由铁金属制成，因此具有磁性。这个磁性的金属外壳会影响地球磁场，使磁场发生弯曲，磁力仪就是通过监控、分析潜艇外壳对地球磁场造成的变化，然后利用计算机算法解码数据，最终得出潜艇位置。
但潜艇对地球磁场的影响很微弱，距离越大，产生的变化越无法捕捉，因此普通磁力仪对潜艇的探测距离十分有限。而且，除了潜艇可以对地球磁场造成影响之外，太阳风暴等其他活动也会对地球磁场造成波动，普通磁力仪的探测精度也会因此降低。
在科学家们的不懈努力下，中国研制出了第一个超导材料制成的新型磁力仪。这类磁力仪非常灵敏，可以检测到地球磁场的微弱变化，探测距离也比普通磁力仪大很多。科学家还给新型磁力仪设计了一套更加复杂的算法，这套算法可以过滤掉杂音，可以更加准确地判断潜艇的位置。
目前中国已经建立了较为成熟的反潜系统，称为“水下长城”，包括声呐、水听器等设备，一般的潜艇根本无法躲过它的“法眼”。而新型磁力仪技术的研发更是让“水下长城”的反潜能力更上一层。虽然目前这个技术还未成熟，但如果能在反潜系统里真正地部署新型磁力仪，那么即便是真正的无声潜艇也无法靠近中国海岸。