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反潜侦听的,中国水下

2019年9月4日 - 环球军事

  出品:科普中国

  英国《简氏防务周刊》网站在5月17日的报道中将其称为“水下长城”,认为其能大大削弱美国和俄罗斯核潜艇所垄断的水下作战优势。美国“国家利益”网站则认为,中国构筑水下观测系统的雄心,将适用于触及中国国家利益的所有海洋,包括“近海、深远海、边远海岛、战略通道”等。

如今1年过去了,在本月初的中国国际国防电子展上,中国电科第23所罕见的展出了光纤水听器岸基阵列的实物图片,这让我得以一窥中国反潜大网中看不见的“千里眼”。那么,水下固定阵列对反潜有何重要性?今天,北国防务就来说说这事。

  “无声”战场呼唤灵敏的“耳朵”

  光纤水听器如此优越,已成为世界反潜探测技术的一大热点,2003年美国和英国首先联合完成了一个数千个水下光纤水听器阵列的布置。

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  声波不仅是目前人类唯一知道的能在水中远距离传播的物质,当在水中遇到物体时,还会被反射回来。不同频率的声波,在水中被吸收和反射的程度也不同,人们于是根据声波这一特性发明了声呐。近年来各类“悄无声息”的先进潜艇先后加入现役,利用传统声呐装置进行侦听的难度大大增加。反潜作战这个“无声”战场也成为各国海军公认的难题之一。

  曹卫东认为,如果在出入南海的巴士、巴林塘及巴布延等各海峡布设这种先进高效的水听器阵列,即使是美国最先进的弗吉尼亚级核潜艇也不敢保证能“神不知鬼不觉”溜进南海中央深海区,能够有力保障中国战略核潜艇和航母编队的行动安全与自由。(钱江晚报)

而不同阵列如何关连出同一个目标呢?这就要靠
“低频分析与记录”:以频率为横轴,时间为纵轴,用绘图机画出声纳频谱的时间变化,不同船只的持续噪音会在自己的频率上留下明显的线条,则分析人员就可锁定特定船只的频率,调阅各地阵列的纪录来分析其位置。

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  中国海底观测网使用光纤水听器美国静音核潜艇将无法在南海隐匿行踪

潜艇就像水下的“隐身战机”,打击它的一大突出难点还是如何发现它。中国的反潜建设除了我们可见的反潜舰艇、飞机,另一大成果应该就是建设水下预警探测网络,解决发现难问题。

  策划:白璐

  钱报智库、海军军事学术研究院的曹卫东研究员接受本报连线时表示,这套海底观测系统体现了军民融合发展的精神,适合在南海和渤海湾大面积布设,我国将能有效掌控周边国家潜艇在这两个区域的活动,大大提高了中国海军舰艇和民船的行动自由度,甚至成为中国的反潜“主场”。

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  光纤水听器不仅可用于反潜作战和水下武器试验,成为水下反潜侦听的“钢铁长城”,在民用领域也是一位“多面手”。此前美国研究人员就与英国防卫研究局成功开发出一套海洋陆地钻孔成像系统,这个系统依托全光光纤水听器,可用于地下石油或天然气勘探。检查海洋平台、水下储油罐、海底电缆、海底输油管线等设施是否出现故障,光纤水听器也能大显身手。此外,光纤水听器还可用于海洋地震波检测和海洋环境检测,必将在军民用领域发挥日益重要的作用。(以上图片来源于网络)

  与飞机、军舰使用的舰体声呐、拖曳式声呐、吊放式声呐及声呐浮标“从上往下”的探测不同的是,海底固定监听阵列是“从下往上”地“仰望”潜艇。据曹卫东介绍,由于海洋中各类温度、密度跃变层大多靠近海面,后者比前者受水体折射的影响要小得多,因此对低速航行的安静型潜艇有更高的捕获概率。

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  早在1937年,研究人员就发现了深海中存在着一个能让声波传输到更远距离的“深海通道”。在“深海通道”和反潜技术发展的基础上,美国海军研究实验室于1977年发表了光纤水听器的首篇论文,开启了属于光纤水听器的水下侦听新时代。此后,美国海军研究实验室开始执行光纤传感器系统计划,光纤水听器是该实验系统的重要内容之一。

  “声波会对光传输造成干扰,被干扰后的光信号被接收后,经过调制解调变成数字信号,通过分析光波传导变化,就能得知声波的状态,从而探测到潜艇等水下航行物。”据张明透露,与采用压电水听器的传统被动声呐相比,光纤水听器最大的优点是灵敏度非常高,在海洋背景噪声条件下分辨目标的能力非常突出,对低频信号特别敏感,因此可以探测到现代化安静型潜艇。

由于水下声纳阵列的外观类似电缆,在海底绵延上百公里远,会让有些人误以为像是防盗的压力警报器,只能探测到从上面通过的舰船。但其实不是,水下声纳阵列是利用
“深海声道”原理的远程探测器,这是美国科学家于1937年在大西洋观测到的现象:当炸药在约5千米深的海床引爆时,其低频声波传递比预期的远,似乎除了海面与海底的多重反射外,低频声波在深海有个隐密通道可以更低的损失率传递到更远的距离。

  作者:瑷敏工作室

  “在海水里,雷达、红外、光学等陆地上的探测手段统统失效,而空气中传不远的声音,在水中传播却特别快、特别远。因此,声呐几乎是探测潜航状态潜艇的唯一有效手段。”

在二战中,深海通道被当作紧急求救管道:飞行员落海后丢入特定深度引爆的小型炸弹,就可被数千公里外的水下听音器探测到,并以三角定位法标定位置,因此这种技术又被称为
“声波标定与测距”。

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