原標題:量子技術(shù)再獲突破:鬼成像衛(wèi)星助中國追蹤B2
[環(huán)球時報特約記者 張亦馳]中國在量子科學領(lǐng)域取得的成就舉世矚目:量子通信衛(wèi)星、量子計算機……如今又多了一個量子成像(鬼成像)技術(shù)。據(jù)香港《南華早報》網(wǎng)站26日報道,鬼成像間諜衛(wèi)星或許將在10年內(nèi)成為中國軍方的“游戲規(guī)則改變者”,基于鬼成像原理開發(fā)的探測器可在夜間追蹤隱形轟炸機。
鬼成像衛(wèi)星可識別隱形戰(zhàn)機
報道稱,現(xiàn)有的偽裝技術(shù),無論是隱藏戰(zhàn)場上坦克或士兵的簡單煙幕彈,還是隱形戰(zhàn)機或隱形軍艦上的高科技雷達吸收材料,對于鬼成像探測器都不起作用。物理學家說,鬼成像技術(shù)不僅可以檢測到從昏暗目標中脫離出來的極少量光線,還可通過與周圍環(huán)境中的其他光線相互作用,獲得前所未有的靈敏度,從而獲得比傳統(tǒng)方法更多的信息。據(jù)研究人員介紹,配備新量子傳感器的衛(wèi)星將能識別和追蹤空中的隱形目標,例如在夜間起飛的隱形轟炸機。
報道特別提到美國的B-2轟炸機,它是世界唯一一種隱形戰(zhàn)略轟炸機。B-2大多在夜間掩護下飛行,部分原因是為避開間諜衛(wèi)星上的高清晰度光學相機。同時該機有特殊的涂層和結(jié)構(gòu)來偏轉(zhuǎn)或吸收由天基合成孔徑雷達產(chǎn)生的一定帶寬的微波,并擁有減小紅外特征的紅外抑制技術(shù)。它的繼任者B-21也使用了類似的技術(shù),并進行了改進,預計將在2025年服役。
《南華早報》稱,中國科學院量子光學重點實驗室研究主任龔文林說,他們正在研究的技術(shù)被設(shè)計用來捕捉像B-2一樣的“隱形物體”。他表示,在著名量子光學物理學家韓申生帶領(lǐng)下,實驗室將在2020年之前完成一臺原型機,目標是在2025年之前在太空測試這項技術(shù)。他表示,到2030年將會有一些大規(guī)模的應用。
鬼成像技術(shù)優(yōu)勢巨大
接受《環(huán)球時報》采訪的中國專家表示,鬼成像又稱雙光子成像或關(guān)聯(lián)成像,是利用量子糾纏的特性,或光場的強度關(guān)聯(lián)特性,以獲取物體信息的新成像方式。鬼成像衛(wèi)星擁有兩個攝像頭,一個使用桶狀的單像素傳感器瞄準感興趣的目標區(qū)域,而另一個攝像頭測量環(huán)境中更寬區(qū)域的光場變化。幾乎任何光源,如太陽、月亮甚至熒光燈都可以照亮目標。另外一種方式是從衛(wèi)星產(chǎn)生一對物理上“糾纏”或“相關(guān)”的激光束以照亮物體及其周圍環(huán)境?茖W家通過分析和合并兩個攝像頭接收的信號,以一套復雜的量子物理學算法制作出一個以前認為不可能的、極高分辨率的目標圖像。而黑暗、云層等影響能見度的因素將不再重要。
據(jù)稱,鬼成像衛(wèi)星比最先進的雷達衛(wèi)星更能揭示目標的更多細節(jié)。因為量子成像可以從廣泛的光譜中收集數(shù)據(jù),對于人眼而言,它們產(chǎn)生的圖像比黑白雷達圖像看起來更“自然”。據(jù)稱,鬼成像相機還可以識別目標的物理性質(zhì),甚至是化學成分。這意味著軍方將能夠區(qū)分誘餌,例如在機場展示的戰(zhàn)斗機形狀的誘餌或隱藏在偽裝網(wǎng)下的導彈發(fā)射裝置。
報道稱,中國科學院光電科學研究院研究員、全國遙感技術(shù)標準化委員會秘書長唐伶俐說,目前中國已有許多新設(shè)備完成研制,并準備安裝在地面雷達站、飛機和飛艇上。她還透露:“衛(wèi)星是下一步的目標!
仍然面臨許多工程挑戰(zhàn)
中國并非唯一一個在努力推進鬼成像技術(shù)的國家。美國陸軍研究實驗室從2003年就開始在此方面努力。不過中國團隊于2011年在全球率先通過地面實驗展示該技術(shù)的工程可行性。3年后,美軍實驗室才宣布類似結(jié)果。龔文林表示,“我們在地面上擊敗了他們,我們有信心在太空再次擊敗他們”。據(jù)稱,龔文林的實驗室正在與包括美國陸軍研究實驗室在內(nèi)的海外競爭者就盡快推出世界上第一顆鬼成像衛(wèi)星展開競爭。
報道稱,鬼成像技術(shù)可能成為軍事行動的“游戲規(guī)則改變者”!懊磕暧200名量子光學科學家聚集在中國,分享他們的新發(fā)現(xiàn)和工程應用的最新進展”。不過報道也承認,要建造鬼成像衛(wèi)星,必須克服許多工程上的挑戰(zhàn)。
據(jù)介紹,如果衛(wèi)星使用自然光源,如太陽和月亮光,那么就需要有非常快速的傳感器來檢測光線的微小變化,甚至需要能探測到幾十億分之一秒的變化,并捕捉其中量子物理現(xiàn)象。如果使用激光等人造光源,則需要非常強大的功率,才能到達距離地面較遠的目標。
鬼成像技術(shù)的一個挑戰(zhàn)仍然是遠距離成像。另外,鬼成像衛(wèi)星用來發(fā)現(xiàn)跟蹤飛行目標也比較困難,F(xiàn)在的光學衛(wèi)星和合成孔徑雷達衛(wèi)星已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn)地面上的飛機,但是并未應用于對飛行中的飛機進行探測、跟蹤和預警,因為飛行中的飛機是高動態(tài)目標,衛(wèi)星運行有一定軌跡,相機視角有限,實時檢測地面背景下的飛機也很難,即便鬼成像衛(wèi)星研制成功,將其用于探測飛行中的隱形飛機,可能還要多研究。
相關(guān)專家表示,中國已經(jīng)建成并運行了世界上第一顆、也是唯一的量子衛(wèi)星,為中國科學家提供了大量的實驗數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗。報道稱,“鬼成像理論已經(jīng)確立和被理解,未來應用的速度很大程度上取決于政府愿意花多少錢!
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