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行业动态

中国量子技术逆天 “鬼成像”可让所有隐形战机成废铁?

2017-11-28 09:48:14 龙八国际登录 阅读

香港媒体《南华早报》历来有帮中国科技界“放卫星”的传统,比如曾说中国研制高超声速潜艇,半小时穿越太平洋.....不过,26日《南华早报》网站关于中国鬼成像卫星的报道听上去还真是靠谱。《南华早报》的报道称,量子鬼成像间谍卫星或许能在10年内成为中国军方的“游戏规则改变者”,基于鬼成像原理开发一种探测器可在夜间追踪隐身轰炸机。据称,已经有鬼成像设备开始部署在地面和空中平台上了。

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看空天将其编译如下,供有兴趣的读者参考。

物理专家说,现有的伪装技术,从用于隐藏战场上的坦克或士兵的简单烟雾弹到隐形飞机或军舰上的高科技吸波材料,对于鬼成像是不起作用的。量子鬼成像不仅可以检测到从昏暗目标中脱离出来的极少量的光线,还可以与周围环境中的其他光线相互作用来获得前所未有的灵敏度,从而获得比传统方法更多的信息。

据研究人员介绍,配备新量子传感器的卫星将能够识别和追踪目前空中隐身的目标,如在夜间起飞隐形轰炸机。

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鬼成像图像与光学成像对比。

美国的诺斯罗普·格鲁曼龙八国际登录B-2是世界上唯一隐身战略轰炸机。B-2大多在夜间掩护下飞行,部分原因是为了避开间谍卫星上的高清晰度光学相机。同时,他们有特殊的涂层和结构来偏转或吸收由天基合成孔径雷达产生的一定带宽的微波(看空天注:一般认为,其低可探测性主要是用于躲过地面和空中雷达而非天基合成孔径雷达),并拥有减小红外特征的红外抑制制技术。其继任者B-21正在进行改进,预计到2025年服役,但使用了类似的技术。

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中国科学院量子光学重点实验室研究室主任龚文林(音译)说,他们的技术被设计用来捕捉像B-2一样的“隐形物体”。他表示,在著名量子光学物理学家韩申生带领下,他的实验室将在2020年之前完成一个原型机,目标是在2025年之前在太空测试这项技术。他表示到2030年将会有一些大规模的应用。

鬼成像卫星将有两个摄像头,一个使用桶状的单像素传感器瞄准感兴趣的目标区域,而另一个摄像头测量环境中更宽区域的光场变化。几乎任何光源,如太阳,月亮,甚至荧光灯都可以照亮目标。另外一种方式是从卫星产生一对物理上“纠缠”或“相关”的激光束以照亮物体及其周围环境。科学家通过分析和合并两台摄像机接收的信号,以一套复杂的量子物理学算法制作出一个以前认为不可能的、极高分辨率的目标图像。而黑暗,云等影响能见度的因素将不再重要。

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鬼成像卫星将比最先进的雷达卫星显示更多的细节。因为量子成像可以从广泛的光谱中收集数据,所以对于人眼而言,它们产生的图像比基于窄带高频电磁波回波产生的黑白雷达图像看起来更“自然”。

根据龚的说法,鬼成像相机还可以识别目标的物理性质,甚至是化学成分。这意味着军方将能够区分诱饵,例如在机场展示的战斗机形状的诱饵或隐藏在伪装网下的导弹发射装置。

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鬼成像原理图

中国科学院光电科学研究院研究员、全国遥感技术标准化委员会秘书长唐凌丽(音译)说,已经有许多新的设备完成研制,在现场进行了测试,并准备装备在地面雷达站、飞机和飞艇上。她说:“卫星是下一步。”

唐说,鬼成像可以在量子或经典物理学中使用不同的方法来实现,并且与其他情报收集手段很好的融合,包括光学相机和合成孔径雷达。“每种检测方法都有其独特的优势。使用哪一种方式还是全都使用,要取决于任务的具体情况和环境。

鬼成像已经在地面系统上进行了测试,龚的实验室正在与包括美国陆军研究实验室在内的海外竞争者竞相推出世界上第一个鬼成像卫星。该团队在2011年通过地面实验展示了该技术的工程可行性。3年后,美军实验室宣布了类似的结果。“龙八国际登录在地面上击败了他们。龙八国际登录有信心在太空再次击败他们。”龚说。

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B-21的俯视图,从卫星上看大概应该是这样的。

北京师范大学研究量子光学的物理学教授熊军(音译)说,鬼成像可能成为军事行动的一个规则改变者。每年有200名量子光学科学家聚集在中国,分享他们的新发现和工程应用的最新进展。熊说,他已经看到地面雷达系统和间谍飞机使用的鬼成像技术,但卫星项目由于其敏感性而没有公开讨论。他说,要建造这样的卫星,必须克服许多工程上的挑战。

如果卫星使用自然光源,如太阳和月亮光,那么就需要有非常快速的传感器来检测光线的微小变化,甚至几十亿分之一秒的变化,然后捕捉量子物理现象。如果使用激光等人造光源,则需要功率非常强大,才能到达距离地面较远的目标。

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用成像卫星对哪怕是非隐身的飞机进行侦察、预警、跟踪、测速都是非常难的事情。

但熊指出,中国已经建成并运行了世界上第一颗、也是唯一的量子卫星,为其科学家提供了大量的实验数据和工程经验。他说卫星可以产生一对纠缠的激光脉冲,并将它们发送到地面上的不同位置,鬼成像卫星将使用类似的技术。“鬼成像理论已经确立和被理解。”熊说,“应用的速度很大程度上取决于政府愿意花多少钱。”

看空天认为:鬼成像卫星用来发现、跟踪飞机也比较困难。现在的光学卫星和合成孔径雷达卫星已经可以发现地面上的飞机,经过判读也能发现空中飞行的飞机,但是并未应用于对飞行中的飞机探测、跟踪和预警,因为飞行中的飞机是高动态的目标,卫星运行有一定轨迹,相机视角有限,实时检测地面背景下的飞机也很难,即便鬼成像卫星研制成功,其首要用途仍然是对地侦察,如果将其用于探测飞行中的隐身飞机,恐怕还要更多技术上的突破。