等离子隐身技术:一个现实的幻想

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  传统的隐身技术大致分为外形隐身和加涂吸波涂料隐身两种,无论是哪一种;都不可能使肉眼看不见武器,而只能让雷达探测不到。典型的武器就是P-117和B-2、以及刚刚役的F/A-22。F-117第一次参战<也可以说是公开亮相)是1991年的海湾战争,它的出现改变了战争的进程,它所攻击的目标大多为伊军防守严密的军事禁区,不但有。众多的高炮而且还有“飞机杀手”——“萨姆”地空导弹以及“护卫”战斗机。这些用普通飞机根本无法靠近的高价值军事目标,却屡屡被F-117攻破。要知道F-117本身根本就没有自卫武器,凭借着优良的隐身能力,它出动2100多架次,成功地攻击了伊军90%以上的高价值目标。真是名副其实的“隐身”杀手。
  如果F-117被称为“杀手”的话,那B-2就是“魔鬼”的代名词,B-2首次参战是1999年的科索沃战争,南联盟的空军在欧洲也是很有名气的,他们有着优秀的驾驶技术和顽强的战斗决心以及先进的米格-29战斗机和严谨的空防系统。但是面对以美国为首的北约空军,南联盟的空军却无法施展其能力,尤其是对B-2和F-117,因为他们的雷达根本就看不见这些战机,更要命的是有一次B-2攻击后使一个机场彻底瘫痪,这对南联盟为数不为数的机场来说,简直就是噩梦。
  隐身技术不但在各国空军广泛使用,而且在其他军种也得到了大力的发展,尤其是海军,新世纪的海洋舰船的一项重要指标就是它的隐身性能。像瑞典“维斯比”隐身护卫舰、法国“拉斐特”隐身护卫舰等是比较典型的隐形护卫舰。
  无论怎么隐身,它们的核心还是外形和涂料两种,其根本就是降低被雷达探测到的概率,但比起等离子隐身技术,传统的隐身技能可就不值一提了。
  
  等离子隐身
  
  披上一件隐身衣,谁电看不见,多年来人类对此充满着狂热与梦幻。在风靡全球的电影《哈里·波特》中多次有这样的场景,当波特身临险境时,都是一件可以将他隐身的东西救了他的命。在电影《择日再死》中也不例外,詹姆斯·邦德的那辆隐形车多次让他从险境中逃生。也许有人会想,要是自己也能像电影里一样,变戏法般消失,该有多神奇。今天,这或许并不再是一个遥不可及的梦想。
  日前一项在《自然》杂志上发表的“等离子隐形罩”研究成果称:一种等离子体外壳将可以把物体反射和散射的光线降低到极小,这样谁也就看不到它发出的光线,谁也就不知道它的存在。
  当然,这一概念目前还停留在设想阶段,不过科学家称,它显然并不违背任何物理定律,理论上是可行的。
  伦敦帝国理工大学的物理学家IohnPendry说:“这有着重要钓应用潜力。在隐形技术和伪装方面,它可能有用武之地。”
  
  隐身的梦想:从“保护色”到“等离子”
  
  据不久前出版的《自然》杂志报道,美国费城宾夕法尼亚大学的两名电子工程师安德雷·阿鲁和纳德·因格希塔宣称,他们正在研究一种神奇的“等离子隐形罩”设备,如果将这一隐形设备罩在某个物体上,这一物体将立即从人们眼前“消失”。
  利用等离子体实现隐身的技术是在前苏联解体以后,从一些材料中透露出来的前苏联专家的一种设想,这一领域随即成为军事、材料科学研究的热点。当然,这一概念目前还停留在设想阶段,不过科学家称,它显然并不违背任何物理定律,理论上是可行的。
  一直以来,科学家们一直为能够“隐身”而孜孜不倦地探索着,其中一种技术是以保护色原理为基础,通过改变物体的色彩,让它的颜色和周围的背景相同,物体就可以安然隐身在伪装里不被发现。美国发明家罗伊·阿尔登的“隐身”方法,是用一台监视仪拍摄周围背景,用投影仪把监视仪中的图像投射到要隐藏的物体表面。
  日本东京大学的田智前教授曾经展示了一种“延伸现实”的隐身衣。它可以将衣服后面的场景拍摄下来,然后将。影像转换到衣服前面的投影机,再将影像投射到由特殊材料制成的衣料上。这样,就能让穿衣者看起来是透明的。但这种方法只对处于特定位置的观察者有效,如果变换一定角度的话,是完全没有隐身效果的。
  等离子体是一种特殊的滤波器,俄罗斯最早把其用在军事隐身中,因为当雷达频率低于等离子体频率时,雷达波被全反射。
  “等离子体是继固体、液体、气体之后的第四种物质形态,因而也被称为物质第四态。等离子休之所以具有隐形功能是因为它对无线电波具有折射与吸收作用。”中国中科院合肥等离子体物理研究所应用等离子研究室的沈克明说。
  据沈克明介绍,俄罗斯最早把其用在军事隐身中,因为当雷达频率低于等离子体频率时,等离子休能以电磁波反射体的形式对雷达进行电子干扰。当雷达频率高于等离子体频率时,雷达波能被等离子体吸收,从而使雷达接收到的攻击武器的信号大为减弱。
  
  等离子的奥秘:遁形于“光天化日”
  
  将球形或圆柱形物体用等离子振子材料覆盖后,它散射光的能力非常低。以合适波长的光照射时,物体就会显得极小,基本上看不见。
  这一“隐形罩”的发明原理是通过“化解”光线在物体表面的反射达到隐身效果,我们平时之所以能看清某一物体,是因为光线在该物体表面产生了反射,而“隐形罩”就是能够阻止物体表面光线反射,从而让其无法被肉眼观测到。
  研究人员说,金属材料表面的电子有规律地运动时,会产生电子密度波,称为等离子体振子。以等离子体振子材料制成的外壳,在入射光频率与等离子体振子共振频率接近时,几乎不散射光线。
  要使物体在可见光下隐形,大自然已经提供了合适的等离子体振子材料:金和银。
  正在研究的“等离子罩”就由金、银等金属合成打造而成,它能够吸收掉大多数射到物体表面的“可见光”。因为当可见光线照此合成金属时,金属产生的电子波或等离子波的频率与可见光波的相等,两者产生“共振”,波的频率将互相抵消。在这样的状况下,该金属物体表面将不会反射任何一丝可见光,从而实现真正的“隐形”,此时,无论从哪个方向和角度观察这一“隐形”物体,它都不会露出“马脚”。
  
  无奈的现实:目前只能拥抱幻想
  
  能够应付所有可见光波长——从红光到紫光的“万能隐形罩”,目前还无法发明出来
  伦敦帝国大学物理学家约翰·潘德里教授称,“隐形罩”的研究还有很长的路要走,由于光线的波长不同,因此,一个特定的隐形罩可能只在特定波长的光线下起作用。
  像安德雷‘阿鲁和纳德·因格希塔设计的隐身外套只能让大小和所隐身的光线波长比较接近的物体隐身,那么对于波长不到1微米的可见光来说,只有极小的物体是可以隐身的。同样,人如果用这种方法隐身的话,波长一两米的雷达肯定无法发现人类的踪迹,但是在阳光下是显而易见的。
  “等离子属于超材料,从超材料科学的角度说,研发让物体可以隐身的新材料,在理论上是可行的。当然,可能还有一段漫长的道路要走。”清华大学材料科学与工程系周济教授说。
  据他介绍,“超材料”是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过对材料的关键物理尺度上的结构有序设计,可以突破某些表观自然规律的限制,从而获得超出自然界普通性质的超常材料功能。
  或许将来有一天,真的会有一种特殊材料出现,利用它,我们可以随心所欲地让自己或别的物体在关键时刻“隐身”。当然,在此之前,我们还只能拥抱着美妙的幻想。
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