神捕捉潛艦蹤影 陸打造近光速幽靈雷達

美國維吉尼亞級（Virginia-class）核動力攻擊潛艦「密蘇里」號（USS Missouri，SSN 780）的資料照。（美聯社/美國海軍提供）

中方研究人員運用都卜勒（Doppler）效應，成功利用高能微波合成技術，在空中創造了無線電發射源，在潛艦偵測上獲得重大突破。

《南華早報》（South China Morning Post）報導，研究人員說，這虛擬信號源能在接近光速的情況下，持續發射電磁波。對地球上的觀測者來說，這些電磁波由高速前進的源頭髮出，波長將顯著增長。而這將導致信號頻率降低，類似某些遙遠星體的紅移（Redshift），也就是向電磁譜的紅端移動。

而這些極低頻（ELF）電磁波具有穿透海水的能力，得以偵測隱藏在數以百計米深海下的潛艦。中國科學院空天信息創新研究院微波成像全國重點實驗室研究員李道京領導研究團隊，11月25日在中國學術期刊《現代雷達》上發表的論文中說，這是種「顛覆性技術」。核潛艦面對頻率低至100赫茲的信號時，在海水中的雷達截面（RCS）可高達88平方米。李道京團隊寫道，這意味着只要用「普通磁檢器」就能偵測水下目標。

他們並說，藉由在無人機上安裝這些小型探測器，「可以在整個區域對目標進行梯度偵測（gradient detection）」。而以往認爲，這隻存在科幻小說中。極低頻信號波長超過100米，因此天線發射單元間需要有相當大的距離。傳統上，產生低頻信號需要龐大的天線；例如，位於中國中部山區的極低頻設施，就有長度超過100公里發射天線。

然而，李道京團隊已將發射陣列長度縮減爲僅約100米。他們說，這些天線可以輕易安裝在中國海軍艦艇上。這些天線發射的高頻、高功率電磁波可在天空中匯聚，形成虛擬無線電發射源。當一個源消失時，另一個源就隨即產生，不斷髮射連續的低頻信號。團隊在論文中寫道：「我們採用陣列結構，逐步在空間中以近似高速運動的都卜勒信號，使等效近光速運動成爲可能。」

所謂都卜勒效應是一種現象，當波源和觀察者有相對運動時，觀測者接收到的波頻率與波源的頻率並不相同。當波源和觀測者互相靠近時，觀測到的頻率增加；當雙方彼此遠離時，觀測到的頻率就降低。

這項技術還可能應用在水面艦和潛艦間的通訊上，據李道京團隊計算，其有效範圍可達6,000公里。如今地面技術驗證已完成，李道京說，下一步是進一步將發射陣列長度縮減到約30米，以進行更靈活的應用。