关于量子雷达反隐身技术及其应用的研究

关于量子雷达反隐身技术及其应用的研究施剑波、孙健、桑多鹏、贺小红、魏飞、马庆庆单位：北方通用电子集团雷达部城市：陕西省西安市邮编：710100摘要：鉴于美军在21世纪初叶开始全面进入武器装备隐身时代的实际情况，中国科技界如何应对美军利用隐身类武器装备发动入侵战争，为解放军提供及时、有效地反制手段的探测雷达理应迅速提到中国国防科技界的议事日程上来。当前，美军武器装备隐身技术已经进入到快速发展的时期，而当今被世界各国广泛采用的以无线电探测手段所研制和生产的雷达技术显然已经到了“廉颇老矣，尚能饭乎”的末路境地。因此，针对美军当前武器装备隐身的现状，未来的反隐身作战已成保家卫国的必然之势。而目前适时出现的量子雷达所依托的反隐身技术，就是在未来战场上反制美军隐身武器装备的必由之路，这也是21世纪反隐身作战的唯一抉择，本文仅供参考。关键词：量子雷达“两打”光子的量子特性量子密钥加密极化错误率0引言21世纪其实就是全世界武器装备全面步入隐身时代的世纪，同时也是世界各国科技界为了各自国家安全和领土完整而全面追寻反隐身技术发展的新世纪。为了应对21世纪世界各国在反隐身作战的新态势和新情况，美军已投入重金开始研发最新型的反隐身雷达和最新型的隐身技术。众所周知，鉴于美军自始至终都占领着高新科技领域的最高端和制高点，因而美科学家已经开始试验用光子的量子特性对目标进行成像以创建可抗干扰的雷达信号，美科学家通过这项新技术就可以顺顺利利地探测到各种类型的雷达隐身物体，最终通过解码光子的量子特征来确保该信号的真实性，以达到最终发现隐身物体的目的。美科学家把这种采用光子的量子特性的探测雷达称之为：量子雷达。而当今全世界各国所采用基于无线电探测技术的雷达技术已经运用了将近80年了，而采用无线电探测技术谓之曰雷达的定义其实就是：无线电探测和测距。而采用无线电探测和测距技术的雷达，其先天性就存在着严重缺陷，其严重缺陷就是：1，采用箔条干扰形成的信号可以使雷达致盲；2.通过改变机体外形以达到降低雷达回波，也可以非常好地达到欺骗雷达的目的。而当前所有采用隐身技术的武器装备均采用了这项隐身技术。为了尽快淘汰无线电探测和测距这一古老和原始的雷达探测技术，中国科技界必须立即行动起来，立即组织力量去研发和研制、生产并最终将量子雷达列装解放军，以满足解放军打赢未来战争的需求。有鉴于此，本文将着重研究和讨论量子雷达在反隐身方面的作用，以及其如何应用在未来战争反隐身的作战。1.利用光子的量子特性研发反隐身雷达的战略考量2012年8月，美韩在中国的黄海海域附近进行了大规模的联合军演，在此次军演中，美军出动了其引以为傲的世界上最先进的隐身战机F-22A，当然出于未来反入侵战争的需要，解放军也在其军演的第一时间对美韩军演进行了全程严密的监控。但是，解放军全程监控美军F-22A隐身战机的效果却极其严重地差强人意，完全不能满足解放军今后的反隐身作战的需要，使解放军的相关部门大为震惊。为什么会出现这种令人不堪回首的尴尬局面呢？这是因为，美军的F-22A隐身战机早已不是当年在科索沃上空被击落的F-117隐身战机的隐身水平了，也早已经摆脱过去通过不断地喷涂隐形涂料来达到战机隐形效果的落后局面。现在美军列装的是最新的F-22A隐身战机，其隐身涂料已经通过新的制造技术，成为了复合材料，不会像F-117那样只要起飞并执行完成任务后，就需要及时回到机库进行喷涂隐身吸波材料，来保证F-117的隐身效果。在这种情况下，解放军在黄海要想全程监控美军的F-22A战机的效果差强人意也就在情理之中了。为了使解放军打赢未来反入侵战争，寻求新的探测以美国为首的西方国家隐身战机的新型雷达就使命般地落在了中国科技界的肩上了。那么，如何为解放军提供能极其有效和实时发现隐身战机呢？在当前反隐身作战如此严峻的形势和态势下，中国科技界更应该重点利用光子自身独有的量子特性，来研发被称之为量子雷达的新型探测雷达，以满足解放军今后反隐身作战的急需！这既是基于解放军“能打仗、打胜仗”的当前的“两打”战略的考量，也理所当然是中国国防科技界义不容辞的神圣使命。2量子雷达探测技术的探究被美科学家称之为量子雷达究竟在技术上有哪些独特之处呢？为什么光子的量子特性会具有独到的反隐身能力呢？怎么样去实现量子雷达探测隐身物体的技术上的可能性呢？究竟量子雷达需要哪些技术去支撑其完成对隐身物体的功能？只有通过对光子自身独具的量子特性的研究，才能为21世纪雷达探测技术的新发展奠定坚实的基础。正是由于光子自身带有量子特性这一与众不同的特性，使得如何更加广泛应用光子自身独特的量子特性，成为21世纪雷达探测隐身目标和反隐身技术领域独一无二的必杀技，也必将成为今后世界各国发展隐身和反隐身技术的首选手段。3量子雷达探测技术的实现虽然光子对于人们来说并不陌生，其频率在3.9～7.7×1014Hz之间。但是如果将光子直接应用于量子雷达去探测隐身物体，就这一方面的探测技术而言，对于穷极终身仍然加班加点埋头于无线电探测技术的人们来说，却是既陌生又不陌生。要在量子雷达探测技术上实现光子的可控性，就必然要在量子雷达的总体设计上要有新的突破，这对于许许多多专门从事无线电探测技术的人们来说，似乎也是不怎么难的。其主要原因不外乎取决于以下几方面：a.量子雷达所需的光子器件。首先因为光子自身固有其量子特性。众所周知，量子的特性是比较难以控制的，因而需要技术人员针对量子雷达探测的需要，去研发相应的光子器件，主要需要研制以下量子雷达的必备器件；例如，光子密钥加密器；光子密码解码器；光子极化错误率鉴相器；光子极化错误率相加器；光子调制器、电磁电荷耦合器件、光子成像器等等一系列量子雷达必不可少的光子器件。只有在上述光子器件的基础上，才能去开展量子雷达研发的前期工作。b.量子雷达的机械控制。因为量子雷达与以无线电探测技术为基础的雷达有着本质上的区别。因而量子雷达非常讲究控制上的敏捷性，使用上的高可靠性，架设和撤收上的快捷性，高效率的智能化自主可控性等等，所有这些都使得从事量子雷达研发和制造的技术人员需要拥有更加系统化、科学化、抽象化的技术设计能力和设计水平。当然，所有这些技术要求也是研发量子雷达的技术人员必备的能力和水准。c.量子雷达的信号控制量子雷达的信号控制主要取决于光子器件的研发和制造水平，通过下图来说明量子雷达在信号控制方面的问题。从图中，可以清清楚楚地看出，量子雷达的探测隐身物体的方式方法与无线电探测物体的方式几乎是一模一样的。但是，无线电探测主要是依靠电磁波来探测目标，也就是通过目标的回波来发现物体是否存在的。如果，此时人们通过一系列的欺骗手段，就可以轻而易举地欺骗基于无线电探测技术的雷达，就势必造成了采用这种落后和落伍探测技术的雷达对隐身物体探测的彻底失败。而量子雷达主要是基于光子，而光子先天性地具有量子的特性，光子这一量子特性其唯一的特点是，当量子雷达在进行物体探测过程中，如果某一隐身物体企图想方设法去阻止量子雷达发出的已经对光子先期进行了量子密钥加密的探测光子，并重新发送这些经过加密的探测光子来达到物体自身隐身的目的时，这些隐身物体将不可避免地会直接改变这些光子的量子特性，从而显示出经过加密的光子受到干扰痕迹，使隐身物体无法避免地犯了数据错误，从而欲盖弥彰地暴露了隐身物体自身的活动情况，将隐身物体的特征完完全全暴露在量子雷达的显示屏上。4光子的量子特性在反隐身技术方面的实际应用因为采用无线电探测技术的探测雷达，囿于无线电自身先天性的缺陷，因而也就造成了采用无线电探测技术而制造的探测雷达，对于美军先进的隐身战机F-22A图1量子雷达截获隐身目标示意图量子雷达的光子产生器被截获的隐身战机飞行中的隐身战机无法全程探测和跟踪的困境。当然，也就必然造成了采用无线电探测技术而制造的探测雷达，在发现采用先进隐身技术武器装备方面会出现的窘况：找不到、看不见、跟不上、打不着！但是，现在解放军装备的各类型探测雷达均为以无线电探测和测距为技术基础的雷达，其实其在21世纪再进行反隐身作战，其实早已经处于“廉颇老矣、尚能饭乎”的困境。如果，当前中国国防工业的相关部门仍旧还在继续下大气力和深功夫去挖掘无线电探测技术，让其去担当21世纪反击现代最高隐身技术的以美军F-22A隐身战机的重任，当然已经实属枉然了！现在在21世纪初叶，如果还在孜孜不倦地使用已经高达80岁高龄的无线电探测技术，去探测和发现采用先进的隐身技术进行隐身的武器装备，其实已经绝不可能使解放军做到“先敌发现、先敌开火、先敌摧毁”。因而，在未来反入侵战争中，解放军的反入侵和反隐身作战将可能会处于战场的劣势状态，就可能存在被入侵者彻底打败的可能性！当然，这绝不是危言耸听，而是解放军现在就必须实实在在面临和面对的严峻挑战。为了彻彻底底提升今后采用先进的探测技术雷达的反隐身技术，现在也只有在反隐身探测技术上全面采用具备光子的量子特性的探测技术的雷达，方能彻底破解以美军为首的西方国家军队隐身的武器装备入侵时，无法反击其隐身技术武器装备的窘况。为什么说必须采用光子来探测现代采用先进隐身技术的武器装备，才能取得未来战场上反隐身作战的全面胜利呢？这是因为其完全取决于量子雷达所产生的光子自身具备的量子特性。而光子的量子特性完完全全可以对目标进行成像以创立可抗干扰的雷达信号，而通过光子的这种独有的量子特性，就可以探测到各种类型的雷达信号隐身物体。只要采用先进的解码信号捕获和处理技术，就可以完完全全解码光子的量子特征确保该解码信号的真实性。而量子雷达在探测隐身战机的实际过程中，如果隐身战机通过阻拦光子并重新发送虚假信号以实现自身隐身的话，而具备光子的量子特性量子雷达就会实时通过测量反射信号的极化错误率，及时准确地发现隐身战机等等隐身的武器装备，使隐身战机等等的武器装备无法遁形。量子雷达反隐身战机的具体效能和效果可参见下面的对比图片。通过上面两张图片中B-2和老鹰之间的对比，就可以清楚地区分出B-2隐身轰炸机与老鹰的区别，也证明了量子雷达的实际反隐身的性能和效能是十分强悍的，且量子雷达自身还具备很好地抗干扰能力，使无线电测距时代雷达无法有效地抵御强干扰的时代已经一去不复返了。当然，通过上面量子雷达分别截获B-2和老鹰的两张图片的对比，其实已经可以非常清楚和一目了然地发现，正是由于光子自身所具备的量子特性，使原来采用无线电探测和测距的雷达立即相形见绌。通过上述的实际探测效果的比对，现在已经可以充分得出这样的无可辩驳的结论，那就是：量子雷达就是21世纪唯一能担当反隐身重任的最新型的探测雷达，也是能从根本上解决无线电探测技术无法逾越的技术鸿沟的21世纪的反隐身雷达！5量子雷达的总体设计与功能模块设计综上所述，量子雷达因其光子具备量子特性，因而对量子雷达进行总体设计，理应采取下面的设计思路，以达到量子雷达反隐身的目的。即量子雷达的总体设计和功能模块设计思路。首先要重点研发量子雷达的光子产生器，产生光子，并通过光子调制器和光子加密器的调制和加密后，经过特制的光子谐波定向天线a将光子发射出去。这些经过特殊调制的光子如果在空中、地面、海面及海平面以下的探测区域中遇到隐身目标后，由于隐身目标原来就被设计成为欺骗采用无线电探测和测光子耦合器件距技术的雷达，这样遇到量子雷达发射的光子后，隐身目标就会很自然地去改变光子的特性，也就是隐身目标会不由自主地去扭曲光子，当量子雷达发射的光子被错误地扭曲后，这个被扭曲后的并带有错误率的光子会继续向量子雷达的光子中频器进发，经过光子中频器调制后，并达到光子谐波定向天线b，因为此时的光子已经被隐身目标错误地扭曲，那么在量子雷达自身所拥有的光子谐波光子密码解码器进行还原解密时，同步在光子谐波光子密码解码器内部进行比对时，就会产生光子的错误率，此时，携带错误率的光子经过目标成像凸镜后，会被直接打在光子耦合器上，经过光子耦合器进一步解析后，就会在目标成像还原显示器上，产生隐身目标的原始轮廓图像，使采用隐身技术的武器装备原形毕露。6全面进入量子雷达的探测时代的重大意义通过上述对量子雷达其自身所具有的划时代探测技术的论述，中国国防科技界对此应该有所动