杀手无形|毒是无形的杀手
军用隐形设备曾是战场上的楚留香,能在敌方眼皮子底下来去自如,但当它克敌制胜的秘密被一一揭晓后,曾经的优势就变成了“小辫子”,揪住这些“小辫子”,反隐形设备就可以轻松让隐身杀手们乖乖现形。
就像微软系统的漏洞,要找总会有,再牛的隐形杀手也会留下很多“小辫子”,而且永远抓不完。高高在上的天基雷达总能照到头顶的“软肋”,躲过了厘米波?还有米波和毫米波等着……甚至,信息社会的手机和电视,都能组成一张抓住隐形设备的大网!道高一尺,魔高一丈,隐形和反隐形其实就是一枚硬币的两面,甭管正面反面,只要你扔下去,谁在谁上面还真不好说。
尽量往高处藏
当初设计隐形飞机的人可能根本没想到,雷达有一天居然会上天。在为隐形飞机设计外型时,首先伪装的是“脑袋”和“肚子”,发射到这两个部位的电磁波大部分都会被弹到其他地方去;两侧伪装得也还马马虎虎,但“顶上”就相当凑合,几乎没做过什么隐形处理。如果雷达从隐形飞机的上空朝下发射电磁波,隐形飞机基本会和普通飞机一样,在雷达眼里原形毕现。排气孔之类比较热、比较容易被红外探测器发现的部分,也都隐藏在这里――总之,这些都是空中隐形设备的“命门”,当预警飞机背着雷达上天后,“命门”就暴露在雷达的眼皮子底下了。大名鼎鼎的隐形战斗机F-117A,一般在6千米左右的空中飞行,而美军的主力预警飞机“鹰眼”E-2C和“望楼"E-3A,通常在9千米左右的高空飞行,能把F-117A“赤裸裸”的“背脊”尽收眼底,F-117A的继任者F-22汲取教训,赶紧把最高飞行高度提到18000千米。
这就能逃脱了?未必,要比高,谁都不是卫星的对手,都出大气层了。侦查卫星们和地面的距离在15万米-70万米之间,隐形飞机再怎么提升飞行高度也越不过大气层这道坎儿,何况这些侦查卫星们还是些“工作狂”。预警飞机“望楼”E-gA能一气儿飞上十来个小时,但终究还是得吃“饭”休息,但侦查卫星就没这么多事儿,它们揣着雷达和红外探测仪,以每秒钟29公里的速度终日绕着地球转悠。
不过,“高”的代价就是贵,一架预警飞机价格最低也得上亿,还是美元,侦查卫星就更贵了,动辄就是数十亿、数百亿美元。有没有便宜点儿的能把雷达弄上天的办法?其实说出来也很简单,用气球驮着雷达上天也挺管用。目前一套大型气球雷达系统的造价只有预警机的1/6,却能干70部地面雷达干的活儿,而且还不容易坏,因为气球内充的是氮气,压力很低,就算它被火力击中,只要破洞不大,氦气会泄露得很慢,不会立刻坠毁,等落下来再修补也很容易,而且它也不需要什么动力,一年绝大部分时间都可以呆在空中。算是物美价廉了。当然如果要装更大型的雷达上天,就得动用飞艇了,它的造价也不高,力气比气球大,一部飞艇可以装载40吨货物,而且飞艇表面基本不反射电磁波,噪音和电磁波都很少,算是“隐形”的“反隐形装备”。
60个臭皮匠顶一个诸葛亮
从前应对那些从自己正前方左右45度、上下30度方向来的雷达波,隐形飞机和舰艇都能轻松搞定,把它们弹到除了发射方向外的其他任何方向,这招曾经百试不爽,因为一般来说,雷达总要有个基地,哪儿发射的就得呆在哪儿接收。
可谁说雷达的接收器和发射器非得呆在一块儿呢?一旦接收设备挪个窝,在其他能接收到雷达反射波的地方等着,隐身术就失灵了。双基地雷达说的就是它们,不过难度也不小,想要接收到反弹的电磁波,总得先知道它会被弹向什么方向,但这就是隐身设备的最高机密,往往只有极少人知晓,想搞点间谍工作都不知道从何处下手。那就只有一个笨办法了:多搞几个接收设备,在每个可能的方向都装一个,这就是“多基地雷达”。当然,想要探测到远方的隐形飞机,那么接收设备们围的圈要够大。比如,想探测100米以内的范围,最牛的反隐形设备就是你的手机,确切地说,是你所用的移动网络――谁要是因为它有这个功能而去试图毁灭设备,那无异于宣告与整个人类的文明为敌。
想要探测公里远的隐形目标,这个圈的直径至少得有200公里长,周长大约有600公里,如果每隔10公里装一个接收器,至少得装60个。
当然,如果天上的雷达能助上一臂之力,效率自然会更高。隐形装备通常喜欢把电磁波往天上弹,因为以前的天空没有雷达,很安全。如果让预警飞机或装着雷达的气球、飞艇也作为这个多基地雷达的一部分,则接到反射雷达波的可能性会高很多。隐形飞机的软肋就是不能在各个方向上都隐身,只要联合起来包抄它,效果肯定比单干要好。
你的手机也能抓隐形
如果战争进行中你打了个电话,恭喜你,说不,定本次揪出隐身杀手的功臣算你一个!今天,军事反隐形已经开始利用人们使用手机通话、收听调频广播,或者看电视的过程,靠民众聚集的力量,形成独特的反隐形系统。
手机、电视、广播电台发射的电磁信号遍布天空,交织成了一张密集的电磁大网,当飞机、导弹飞过天空时,不可避免地会穿过这些电磁波,那一瞬间等于“拦截”了这些电磁波,改变它们原本的方向,使得电磁信号发生异样。
比如,当飞机从两个移动电话基站之间飞过时,信号传输的图像上就会出现一块“空洞”。军事科学家们利用这种现象成功地研究出一种新的反隐形技术――无源雷达,它能够让信息社会帮助追寻隐形设备的踪迹。
其中最著名的是美国的“无声哨兵”(silentSentry)系统。“无声哨兵”本身并不发射电磁信号,只是默默地接收广播电视信号。通过分析这些信号中的异样来找出隐形飞机和舰艇。它虽然没有自己的发射器,但能够利用全美的移动通信网络,把全球所有的无线电发射机的位置和频率记录在案。
到2008年3月,全球商业调频电台、电视台数量超过5万个,也就是说,这种没有发射设备的雷达,实际上拥有数不胜数、覆盖全球的发射器。
隐形武器的“皮肤”
除了改变形状,隐形的秘诀就是通过在表面覆上吸波涂层来吸收电磁。吸波涂层功效强大,F-22的隐身能力能达到前辈F-117A的100倍。就得部分归功于它的新型吸波涂层。但作为绝对的军事机密,F-22和F-117A等隐形飞机的隐形涂层确切是什么,我们无从知晓。据说仅在F-117A的表面,就涂有6种不同的能够吸收电磁波的涂层。不过,目前技术最成熟、使用最广泛的吸波材料大致有6种:导电炭黑、羰基铁、铁氧体、金属氧化物超细粉末、多晶铁纤维,纳米吸波材料是研究的热门领域。不用多说,纳米涂层肯定薄够轻。由于纳米个头小,即使是毫米波,也能轻松透过它。而且,在同样的面积里,纳米材料的原子数量更大,能和电磁波相互作用的原子个数更多,能消耗的电磁波也就更多。美国已经研制出一种叫做“超墨粉”的纳米吸波材 料,它对雷达波的吸收率高达99%。“等离隐身术”也是能让吸波层“薄轻宽强”,利用“等离子隐身术”,可以在物体表面形成一层等离子云,而等离子云可以吸收电磁波。有实验表明,通过等离子隐身技术,雷达获取的回波能只有原成本的1%,吸收电磁波的能力巨强无比。由于“等离子云”可以被看作一种气体,所以绝对够轻薄,有实验表明,等离子隐身技术不但不会影响飞行器的飞行性能,还可以减少30%以上的飞行阻力。中国新型PGZ95式自行高炮系统,已经集成了雷达和光学跟踪/瞄准系统。
更妙的是,无源雷达的发射器是难以摧毁的――试想一下,如果要除掉手机发射的电磁信号,就得搞定整个移动通信网络,首先从技术和经济上就难以实现。即便搞定了,不仅政府不答应,世界人民的口水也会把破坏者淹死。而且,除了手机网络外,还有电视、电台……想干掉这些。简直就是与人类文明为敌。那毁灭接收装置总可以吧?问题是,由于接收装置不发射电磁波,而且部分接收装置只有手提包大小,所以也很“隐形”。
当然,无源雷达并非完美无缺,手机、电视等电磁信号的波长比雷达波长很多,好处是这些电磁波不会被隐形飞机的吸波涂层吸掉,但坏处是不够精准,要依靠它们来测算飞机、舰艇的位置、速度,差距常常以公里计算,不仅无法给导弹制导,也谈不上对隐形设备进行攻击。看来,隐形飞机、导弹和舰艇们还没到被逼上绝路的那一天,但如果科技能够让无源雷达和更精准的雷达联手的话,这些家伙们的末日恐怕就不远了。
洗心革面,重新登场
普通雷达发射的电磁波是厘米波,隐形设备们“见招拆招”,吸波涂层吸收的也是厘米波。所以,破解吸波涂层隐身术最简单的办法是:不发射厘米波,改为发射分米波、毫米波,或者允米波、厘米波,毫米波一起发。
分米波雷达早在半个世纪前就有了,比普通厘米波雷达出现得还要早。但技术老不等于没有用,采用分米波雷达或者波长更长的雷达,是反隐形最直接有效的办法,因为对于分米波,吸波涂层和材料根本不起作用。与预警飞机、侦查卫星等动辄费用过亿的反隐身设备相比,分米波雷达构造简单,成本低廉,即使坏了几个部件。也还能照常工作,修起来也很容易,总之两个字:皮实。
既然分米波雷达这么好,当年它怎么会被厘米波雷达取代?因为它的准确性实在是太差了,测目标的位置时,出几十米、上百米的误差很正常。好在这个缺点现在被科技的发展补救了一下,目前的航空隐身技术对于常规雷达比较有效,但在相控阵雷达面前就要大打折扣了。面对未来空中越来越多的隐身目标,新型战机只有自身也具备反隐身能力,才能获取战场主动权。美国研制的APG-77机载相控阵雷达(图2),中国新型三坐标远程相控阵雷达(图1),都具有一定的反隐身能力。德国某空中监控系统,雷达管制员负责监控屏幕上的异常,通过无线电话和网络,及时调动各级系统进行必要防御和主动攻击(图3)。
2006年3月,美国启动安装在夏威夷的海基雷达系统,它是国家导弹防御系统的一部分。当然,如果海基雷达和预警飞机,或装着雷达的气球、飞艇一起联手,探测到隐形设备的可能性会高很多。英国皇家空军部署在约克郡的“主宰天际”雷达系统,被反战人士称为“星球大战基地”,并且已多次遭到和平人士的游行抗议和示威。
最新面世的超视距雷达就既有分米波雷达反隐形的优点,又足够准确,这种特殊的分米波雷达虽然呆在地面上,却也可以“俯视”隐形飞机。对它来说,天空中的电离层就像一面巨大的镜子,把电磁波射向天空后,会被电离层向下反射出去。对于隐形飞机来说,超视距雷达的电磁波和预警飞机发出的一样,都是“从天而降”的。隐形飞机一旦被照射到,也就暴露了。事实也证明,超视距雷达的确管用。美国第一代超视距雷达就能探测和跟踪到3000公里以外的隐形导弹,澳大利亚的超视距雷达“金达莱”也曾成功探测到2000公里外的隐形轰炸机。
毫米波雷达也能探测出隐形飞机,隐形设备追求外型的平滑、流畅,因此不够平滑的地方会反射电磁波,进而泄露行踪。但在毫米波的照射下,即使只有一点缝隙或凸起,产生的反射也会很强烈,很容易暴露行踪。
能不能把隐身飞机的外型做得足够光滑?
隐形涂层真是让人哭笑不得,正是它保证了飞机、舰艇、导弹在雷达眼皮底下消失,可要是换成高功率微波雷达――专门吸收其发射的能量,甚至能把自己给“烧熟”了。
毫米波波长短、频率高,所以不仅测量准确,而且也绝不会出现分米波那样的误差,而且信号稳定,很难受到干扰。但毫米波雷达的前途并不明朗,从目前看来,隐形飞机的吸波涂层几乎不吸收毫米波,但未来隐形设备可能会大量采取的纳米吸波涂层,却有利于毫米波雷达发力。纳米粒子的直径比毫米波的波长还要短,所以,毫米波能很容易地进入纳米吸波涂层,并在与数量巨大的纳米微粒碰撞、摩擦、亲密接触的过程中,被截留下来转化成热能。
南斯拉夫军队的专冢在检歪被击落的F-117A“隐形”飞机的残骸时,发现F-117A外形很奇特,类似半个菱形,它的外壳全由小块平面构成,没有任何曲线。这些小平面的角度都经过了精确的计算,能改变尽可能多的雷达波的反弹方向。但是,在F-117A刚造出来那会儿,计算机能力低下,只能算出雷达在平坦造型上的影响,随着雷达和计算机性能的提升,F-117A神话的破灭就成了必然。
“真的”隐形存在吗?
不管军用隐形设备有多神奇,在我们心里,能在我们眼皮子底下隐形才叫真的隐形。可见光其实跟雷达波一样,也是一种电磁波,只不过波长不同而已。所以,如果隐形飞机能在雷达眼里隐形,那么物体就可能在我们眼里隐形。因而要做的,就是把射到这个物体上的可见光截留住,并让被该物体挡住的光线射进我们的眼睛里。可行的办法是通过摄像机,拍摄某物体背后的图像,再把画面投射到想要“隐身”的部分。英国正在试验的能让坦克在人眼中“隐身”的技术,就是用了这种“拍摄――投影”技术,让坦克和周围景色融为一体。日本研制的“隐形衣”,能让人产生错觉,认为穿上该隐身衣的人几乎是半透明的,也是利用了这种技术。可如果要实现360。的“隐身”,就得使用大量的摄像机和投影机,这个难度就高了。关于“隐身”最完美,也最优美的畅想,是利用某种材料,比如说“隐身衣”,让光线如流水一般,绕开“隐身”的物体,在其身后汇聚。
更绝的方法是,甭管什么波,统统放在一块儿发射。比如,能“红烧”隐形飞机的高能微波雷达,它发射的电磁波频段就很广,既包括了分米波,还包括厘米波、毫米波。包含的频段宽,好处显而易见:包含分米波,就能探测到隐形飞机;包含厘米波,就能让隐形飞机变热;包含毫米波,对隐形飞机的定位就更准确。宽广的频段就像一个多功能工具包, 总能在其中找到合适的一款。
除了一拥而上,让各频段的电磁波轮番上阵效果也不错。
谐波雷达就是个典型案例。当电磁波波长和飞机一样长,或者和机翼一样宽时,会出现最特殊的情况:谐振。通常的分米波雷达,波长都在10-50米之间。而大部分军用飞机的尺寸也都在10-50米之间。比如大名鼎鼎的隐形飞机B-2,就长21.03米,机翼宽52.73米,如果分米波波长正好等于飞机的长度或机翼的宽度,隐形飞机就会“疯狂”地反射回3倍多的电磁波,就像在黑屋子里忽然开了灯一样,想不注意到它都难。但在通常情况下,我们并不知道来的是哪种飞机,当然也就弄不清用哪种波段合适。解决办法是,一个波段一个波段地发射,总能找到那个让飞机“震颤”的。
微波炉的另一种用途
“发现”,只是万里长征走完了第一步,接下来得破坏隐形装备,才是最终目标。
当隐形飞机的原理和材料的秘密被揭开后,人们惊喜地发现,一种最常用的东西居然能给它致命的打击,这就是微波。通俗地说,微波不仅能烧菜,还能用来“烧飞机”,尤其是隐形飞机!隐形飞机引以自豪的是其身上的吸波涂层和吸波材料,但这东西有个缺点,就是能把电磁波转化成热能――如果用高功率微波雷达照射它,用来隐形的吸波涂层就会因为吸收了过多电磁波而发热,轻则烧毁飞机、舰艇或导弹里的电子仪器,引起失控、定位失败;重则能直接导致飞机、舰艇被烧毁,导弹被引爆!
就算它跑得够快,躲过了高温,也逃脱不了被高能微波“骚扰”的命运,现代隐形设备无论是行进还是攻击,都极其依赖计算机,如果计算机受到强电磁波干扰,就很容易失灵。更糟糕的是,为了更好地隐形,飞机会减少可能反射电磁波的部件,有的甚至连水平尾翼和垂直尾翼都不要了。没尾翼的飞机不够稳定,必须使用电传操作系统来操纵飞机,这样一来,隐形飞机则比一般飞机更依赖电子设备,也更害怕电磁波骚扰。不幸的是,高功率微波雷达的骚扰能力很强,不仅能干扰飞机上和“电”有关的仪器设备,还能让飞机上的人员行动异常,甚至引爆飞机上的炸药。
高功率微波雷达算是隐形设备最头疼的克星了,因为它不但颇具攻击性,还防护得很严密,如果受到反辐射导弹攻击,它能向导弹发射高能微波,烧坏其电路系统,让导弹找不准方向,或者直接将它烧毁。
选自“千龙军事科技”
