美國正在研製超材料,未來戰機不僅對雷達隱身,連肉眼也將看不見

2020-11-25 騰訊網

能夠在雷達上探測到飛機是一回事,能夠聽到飛機的聲音是另一回事,但能從視覺上看到飛機仍是目前軍事航空的一大缺陷。即使現有被譽為「空中幽靈」的隱身機,其所謂的來無影去無蹤也只是體現在雷達上,就純視覺而言,並沒有「隱身」。近日有美國媒體透露,美軍從二戰起,已著手研究真正的「視覺隱身」技術達75年,據推測,已在秘密研製可短距離近身襲擊的戰機。一旦成功面世,這種讓人毫無防備,逼近眼前才發現的武器則將極其令人恐懼!

現代戰爭越來越複雜嚴峻,為了獲得高質量的情報,偵察機需要具有穿透性和持久性執行偵察任務,要直接越過或非常接近目標,與此同時,偵察機也很容易受到敵方各種形式的偵察,特別是視覺觀測。對於打算在敵方領空長時間飛行的隱形偵察機來說,面臨的威脅是長時間的。

而且,偵察機普遍是亞音速的,不具備像戰鬥機那樣奔跑的能力,也不具備一旦被發現就通過硬機動躲避敵人攻擊的能力。由於這些獨特的挑戰,這些深穿透飛機,包括仍未公開的RQ-180、即將推出的多用途的B-21突襲機和RQ-170,以及美國空軍神秘的無人機,都將需要視覺隱身技術的加持。隨著集成防空網絡技術日益先進,避免或延遲視覺探測的能力仍然是戰略航空航天技術的重中之重。

當前,一般說隱身是指飛機躲開雷達系統、紅外傳感器和其他傳感器,通常是通過塗上偽裝塗料、反照明技術等讓飛機融入周圍環境而實現隱身。或者如F-22「猛禽」戰鬥機,在雷達、紅外、聲學和視覺等方面產生儘可能少的信號。儘管已有如此多的隱身方案,但超材料可能才是使飛機真正隱形的關鍵。

早在1997年,美國一雜誌報導過美軍在秘密測試一種更先進的隱身系統,稱51區的兩架隱形飛機在測試神秘外殼。這種外殼是由一種具有吸收雷達電磁波的導電聚苯胺複合材料,是光學透明的,很像筆記本電腦使用的液晶顯示屏。

這種新材料吸引人的地方在於它可以瞬間改變亮度和顏色。安裝在飛機四周的感光器可以識別周圍的光線和天空、地面的顏色。機載計算機根據飛機上方的天空或下方的地形調整皮膚的亮度、色調和紋理。

在這篇報導發表20年後,美軍51區試驗場出現了類似系統的示例。2008年時,有媒體報導,小型無人機上使用電致發光面板,證實飛機外殼上的傳感器可以精確地測量空氣的亮度。在2015年,有科技公司測試可通過顯示與周圍天空相似的顏色和亮度來主動偽裝小型無人機。

同年,洛克希德·馬丁公司的一份新聞稿描述了與F-35閃電II相關的視覺隱身技術的進展,未明確是否採用了這種系統。但據透露,美國羅切斯特大學和勞倫斯伯克利國家實驗室能製造出可伸縮的隱身裝置,利用超材料或特殊工程材料使三維物體隱形,而這些材料的特性是天然材料所沒有的。

2008年時,美國國防部向超材料研究投資了3500萬美元。在《2018財年國防授權法案》中,美國空軍僅為材料應用研究就申請了1.24億美元。美國空軍的預算文件顯示,這種材料的研究涉及「納米級材料、超材料」和「用於航空航天的量子材料」。

2010年,美國一份名為《隱形鬥篷:理論和實驗》的國防情報研究報告顯示,儘管在實驗室裡可以製造出濾掉特定波長光線的超材料,但這些材料在掩蓋物體、使其脫離整個可見光譜方面基本上仍然是無效的。演示的微波隱身裝置只適用於特定頻率(波長)的微波輻射,而擬議的光學隱身裝置也只適用於一個頻率;也就是說,只有一種顏色。所以,要想看到東西在隱形裝置中消失,就應該戴上所需顏色的有色眼鏡,這當然完全違背了目的。不過,該報告也提出,將隱形從一個想法變成一個可行的設備的最大挑戰不是技術,而是想像力。

完美的隱身裝置是不可能的,因為需要光速接近無窮大的材料。對於電磁微波,隱身裝置絕對是目前技術所能及的範圍。光譜可見範圍內的隱身是否會成為現實,目前還不完全清楚。很可能,這將更多地依賴於新的理論研究,而不是新材料的進步,以及數學智能、直覺和想像力的應用。美國空軍研究實驗室在2011年至2016年期間資助的其他研究,透露出美軍和科學家之間的合作細節,他們在試驗各種超材料和「轉換光學」的方法,甚至是「隱形鬥篷」的結構。

美國空軍研究實驗室在2013年資助的一份報告稱,「超材料研究的最新進展,已經通過轉換光學將隱身的可能性轉移到了這個新領域,創造出一種外殼,通過轉移周圍的電磁輻射,有效地遮蔽外殼內部的空間。」只是報告的數據顯示和期望的還有很大差距。

不過,也有科學家獲得了一定的成功。如模仿烏賊和其他頭足類動物的皮膚,研製「可以包裹物體來調節其視覺外觀的薄片」,像烏賊一樣改變皮膚的顏色來匹配他們的環境。也就是說,這並不一定是要讓一架飛機完全或幾乎完全隱形,而是要從整體上減少它的視覺特徵,以縮短飛機被直觀觀測到的距離。

由於綜合防禦網絡的能力不斷增強,任何需要做滲透任務的戰機、軍車都需要具備避開視覺探測的能力,才能在敵方領域生存下來。據美國空軍特種作戰司令部(AFSOC)的一份報告透露,AFSOC已在探索下一代特種作戰飛機的低可觀測性技術,特別是運輸和短距起降(STOL)飛機。該報告中提到了基於碳納米管的塗層、通過雷射表面結構形成的吸光皮膚以及超材料。從理論上講,所有這些都可以減少或改變飛機在視覺光譜中的外觀,並使敵人更難在遠處甚至在白天識別飛機。

出於高端軍事航空航天研發的機密性,隱形技術的進步仍然過於敏感,以至大量保密技術無法披露,但通過各種材料報告,可以推測其中一些技術可能已經在使用了。一旦B-21在不久的將來被發現,或者一架像RQ-180的存在於陰影中的飛機出現在陽光下,也許是已經藏在空中了很久。有專家分析,這種隱身技術可能會出現在飛得更低、也非常可怕的武器平臺上,比如小型無人機。

全文完。

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