想象一架被“斗篷”笼罩的战斗机,能够在天空中快速飞行,可靠地保护自己不被敌人发现。今年早些时候,中国浙江大学的科学家们宣布他们创造了这样的东西:一种用于飞机的“水陆两栖隐形斗篷”——类似于你在《星际迷航》中可能看到的那样。现在,中国军方希望将这种新的隐形技术应用于其不断增长的无人机机队。
飞机在反射来自雷达系统的入射波时被发现。但隐形斗篷是用特别设计的材料制作的,旨在欺骗雷达系统,使这些波绕过飞机,就像它们穿过一个平面一样。目标是操控电磁波谱中的波,包括人眼可见和不可见的部分。
世界各地的军队已经努力了几十年,使得像战斗机这样的武器平台对雷达系统不可探测。但这种隐身技术远非完美,这些武器仍然可以通过合适的雷达被发现。现在,浙江大学的团队表示他们可以缩小隐形差距,使飞机完全不可察觉。但这一切是否真的太美好而不真实?
在隐形斗篷之前, 隐形飞机是最先进的选择。这些飞机的外部采用特殊的复合材料制造,其中含有石墨烯和碳纤维等物质,可以吸收某些类型的雷达波,而不是将其反射回去。隐形飞机 如美国的F-35(如上图所示)、F-22猛禽和B-2幽灵也设计成平坦的表面,以尽量减少雷达波的反射,而是看起来像是在天空中飞行的蝙蝠或鸟。类似的设计在潜艇上使这些钢铁巨兽对声纳操作员不可探测。
美国军方在隐形飞机方面最初处于领先地位。在1970年代,美国国防部开始开发这项技术,直到1980年的五角大楼新闻发布会才公开宣布。随后,该国的第一架隐形飞机于1989年投入战斗。从那时起,美国的对手(甚至一些盟友)开始开发对策,以探测和击落五角大楼的新型隐形飞机。
这些国家已经开发出针对隐形飞机的对策,例如更复杂类型的雷达,可以捕捉更广泛的频率范围。
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俄罗斯声称其车载Nebo-M雷达可以在1000公里(约620英里)外探测弹道导弹和隐形飞机,如美国的F-22和F-35。
今天,俄罗斯使用在相对低频段上运行的系统,包括Nebo-M雷达。该系统发出长波长,这使得隐形飞机更难避开雷达脉冲。例如,美国的隐形飞机可以被Nebo-M雷达发现,因为它们的设计是为了逃避较短的雷达波长。
中国与此同时声称已开发出一种新雷达系统,该系统利用国家的北斗卫星星座来探测经过的隐形飞机的微小折射。 “使用简单的接收天线,该雷达具有成本效益,可以几乎在地球上的任何地方部署,并且不会发出可能暴露其位置的信号,” 根据 南华早报。
结合先进的雷达系统,来自浙江大学的新隐形斗篷技术可能为中国提供无与伦比的优势,超越其竞争对手。
中国在先进的超材料的帮助下,寻求真正的隐形 已经超过十年。被称为“中国的埃隆·马斯克”的企业家刘若鹏,研究这些工程合成材料近二十年。
到2011年,中国广汽先进技术研究院的科学家们已经开始大规模生产专用超材料,以便在中国正在进行的第五代战斗机项目中使用(J-35和J-20“强龙”是其两款第五代战斗机)。
两年后,德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家宣布他们也创造了一种隐形斗篷。但这只是为了保护飞机免受微波光的影响。然后在2016年,英国的科学家宣布了一种“表面波斗篷”,可以使曲面在接触来自多个频率的电磁波时看起来平坦,从而防止它们散射并警告雷达。
几年后,美国和加拿大的科学家取得了 在超材料生产方面的重大突破:一种创新的新型金属透镜,这是一种利用纳米结构操控光的平面表面。与过去的隐形设计不同,这种金属透镜通过巧妙地弯曲整个可见光谱的波,使物体变得不可见。表面布满了钛纳米鳍片,可以灵活地引导入射光波,无论波长如何,通过以外科手术般的精确度弯曲波的超材料。而且由于金属透镜相对较薄,它比过去的设计更易于使用和生产。
与此同时,中国军方努力将隐形斗篷从实验室带入云端。到2018年,广汽先进技术研究院据称每年生产超过100,000平方英尺的电磁材料。这些材料是为中国的第五代战斗机——成都J-20“猛龙”而创造的,根据 国防分析师杰弗里·林和P.W.辛格的说法。
浙江大学研究团队 设计 他们的隐形斗篷,以适应快速移动的无人机,因此他们必须确保它能够在任何天气和任何环境中隐蔽一个大型移动物体,无论是空气、水还是陆地。
科学家们必须克服过去隐形斗篷实验面临的重大障碍。首先,以前设计中使用的超材料在将电磁波一致地弯曲到一个点以保持隐形方面存在困难。因此,研究人员开发了一种新的三维超材料,以操控入射波并确保斗篷在任何情况下保持隐形。
在人工智能的帮助下,隐身斗篷像变色龙一样适应变化的条件:机载传感器测量来袭雷达波的频率和角速度等因素,然后人工智能处理这些信息并指挥无人机操控超材料表面上的微小结构以引导波。研究人员表示,与其他隐身概念不同,这个智能系统理论上可以在没有人类干预的情况下实时工作。
在模拟陆地、海洋和空中环境的室内测试中,隐形无人机的电场强度平均约为其背景的90%。这表明它的隐蔽性明显优于没有隐形斗篷的无人机,后者的电场强度与背景环境的相似度仅为45%。
浙江大学的新隐形技术尚未应用于中国战机,因为它的初衷是用于中国庞大且不断增长的无人机机队。为无人机或一群无人机提供真正的隐形将为中国在与美国或其在印太地区的盟友的任何可能冲突中提供决定性的优势。
那个目标可能仍然遥不可及——隐形斗篷仍面临几个挑战。例如,隐形斗篷难以精确引导来自广泛频率的入射雷达波。
但世界各地的研究人员仍在不断完善这些设备,目标是可靠的隐形斗篷,可以在战斗环境中遮蔽车辆、设备甚至人。即使在十年前,中国政府也在资助超过40个关于隐形斗篷的不同研究项目。
这些隐形无人机可能会彻底改写现代战争的规则。如果,北京对邻近的台湾采取行动,大多数专家认为,无人机群将在中国对该岛的战略中发挥关键作用。现在,将这些无人机群与隐形斗篷的力量结合起来,中国的军队可以在踏上岛屿之前,彻底摧毁台湾的大部分防御。
如果中国完全实现隐形,美国及其盟友将会在字面上对潜在的中国攻击视而不见。