中国光学隐身赶上美欧强国 量子隐形备受关注(1)
2013-12-17 14:46:06 科技日报

隐形材料应用测试，未来前景广泛。（资料图）
    隐形技术从科幻世界走向战争前沿
    石海明 刘峻滔 贾珍珍
    近日，浙江大学一位教授在接受采访时说，在光学隐身领域，中国已经赶上了该领域的传统强国，比如美国和欧洲国家。他说：“我觉得我们有大约40%的机会生产出世界上第一件隐身斗篷。”长期以来，防御性的发展一直受到各国军方的高度关注。那么，其相关技术发展动向如何？请看科技日报特约专稿——从科幻世界走向战争前沿
    在现代战争中，为了更有效地“保存自己，消灭敌人”，隐形技术得到长足发展——被广泛应用于研制隐形飞机、隐形导弹、隐形坦克、隐形战舰等各类隐形武器之中。正是基于军事领域的强大需求牵引，隐形材料技术才得以从作家笔下的科幻王国中走出来，逐步进入现实世界的殿堂，并很可能凭借其潜在的军事应用价值，成为未来战争中各国军方的技术宠儿。
    科幻作家笔下的隐形技术
    隐形技术又被称作隐身技术或“低可探测技术”，从传统的原理方面来看，它是通过降低武器装备或作战人员等战场目标的信号特征，使敌方探测系统难以发现、识别、跟踪和攻击，或使敌方探测系统发现、识别、跟踪和攻击的距离缩短的综合性防御技术。
    长久以来，由隐形材料制成的兵器在古代文学作品中频频出现。如在我国著名的神魔小说《封神演义》当中，身怀各式遁形法宝的神仙异士在武王伐纣的战争中就大显身手；而在古希腊神话中出现的哈德斯，则凭借头戴一顶隐形帽，就可以形如鬼魅般的决定战斗的胜负；魔幻小说《哈利·波特》中的“魔法斗篷”，就更是大家耳熟能详的隐形神器了。
    科幻永远走在现实之前，正如法国著名科幻作家凡尔纳撰写《从地球到月球》时难以预料到百年后阿姆斯特朗的登月壮举一样，在小说《隐形人》中构想出隐形衣的英国科幻作家威尔斯也一定没有想到，同样是在百年后的今天，来自英国和美国的两个研究小组就提出了使用特殊材料屏蔽可见光、红外线、微波和声波探测仪的视觉隐形技术原理。而就在去年年底，加拿大超隐形生物科技公司则宣称，他们已经研制出了一种新型的量子隐形材料，从而彻底将科幻作家笔下的“无形物”，转化为现实世界中的“隐形衣”。如今，美国军方也开始重点关注现代量子隐形技术的发展，这或许预示着传统隐形技术发展又走到了一个新的十字路口。

    五大隐形技术异军突起
    现代隐形技术是伪装技术走向高技术化的延伸。通常，我们可以将隐形技术分为：雷达隐形技术、红外隐形技术、电子隐形技术、可见光隐形技术和声波隐形技术。

    雷达隐形技术，主要是从影响雷达散射面积的目标结构外形出发，采用隐形化外形设计来减小雷达散射面积的技术，或是指通过采用隐形材料和雷达波消除技术等，来减弱回波信号强度的隐形技术。由于在现代战争中雷达是进行军事侦察与探测活动的主要装备，因此，雷达隐形技术也自然就成为世界各国军方重点研究发展的隐形技术。
    红外隐形技术是伴随着红外侦察、红外制导技术的发展而兴起的一种防御性军事技术。它是指抑制目标在敌红外探测系统方向上的红外辐射，以降低敌方探测系统对目标的探测概率的一种技术。该技术的原理大致可概括为改变红外辐射的波段、降低红外辐射的强度和调节红外辐射的传输过程三类。
    电子隐形技术的关键在于抑制武器装备等目标自身的电磁辐射。与之相比，可见光隐形技术则重点在于通过减少目标与背景之间的亮度、色度和运动对比特征，达到对目标视觉信号的控制，以使目标在可见光探测中得以隐形。而声波隐形技术则是减弱目标的噪声传播，从而实现在敌对方声探测设备面前的“逃遁”。

    传统隐形技术的软肋
    传统隐形技术都是通过改变己方武器装备等目标的可探测信息特征，达到最大程度降低对方探测系统发现概率的综合性技术。作为伪装技术的延伸，传统隐形技术的发展虽然取得了长足进步，但也存在一些固有的缺陷：一是无法依托单项技术达到隐形效果，隐形的实现需要规避雷达、红外、光电、声音等诸多因素，因此需要一个复杂的技术系统支撑；二是无法在可见光下达到隐形，也就是我们通常说的视距内隐形；三是隐形的成本已越来越高。
    以隐形战斗机为例，虽然在综合运用了多种隐形技术之后，美军的一些尖端军用飞机实现了全方位、多功能隐形，但进一步发展也越来越面临着一些掣肘。如在美军的F-117A隐形战斗机和B-2隐形战斗机上广泛使用的吸波材料和吸波涂料都十分昂贵，从而推升了该类隐形战斗机的价格，F-117A隐形战斗机的单价达1.1亿美元，而B-2隐形轰炸机的单价则超过5亿美元。这些就严重制约了隐形技术向机场、机库、各类通信系统和侦察系统的推广应用。

    量子隐形材料的问世，可以克服传统隐形技术的固有缺陷。它仅依托量子级的光波折射材料技术，利用光波折射原理，通过使材料覆盖区域折射出与周围环境类似甚至相同的可见光，来达到隐形目的。因此，量子隐形技术不但能够不依赖任何电子设备和电能独立达成“隐形”效果，并且能够实现视距内隐形。
    备受关注的量子隐形材料
    由于独特的隐形原理和卓越的隐形效能，量子隐形材料可能对隐形技术领域的发展产生颠覆性影响。正因如此，美国军方一直以积极的态度对量子隐形材料的研发给予支持。加拿大超隐形生物科技公司在研发量子隐身材料后声称：“出于安全方面的考虑，我们将不会向外界透露‘量子隐形’材料的技术细节，而只会把它展示给那些‘应该知道’的人。”这说明其一直是在军方的支持和委托下进行该项技术研发。
    该公司CEO盖伊·克莱默声称，该项隐形技术在未来战场上用处极为广泛，比如，当一名战斗机驾驶员在敌方领空飞行遇险被迫跳机逃生后，该隐形技术可以帮助其逃避敌军抓捕。而特种部队的士兵则可以借助这一隐形技术，在白天执行战斗任务。此外，该项隐形技术还可用来制造下一代“隐形飞机”，这种名副其实的“隐形飞机”不仅能对雷达隐形，甚至连肉眼也无法看到它。它甚至能让一艘“隐形潜艇”在敌军军舰附近浮出水面时，依然不被人发现。
    加拿大和美国军方长期而持续地关注这项技术，也从一个侧面说明了其在军事领域的广阔应用前景。可以设想，由量子隐形材料制成的隐形衣，将会在未来战场上帮助士兵完成高难度的作战任务，特别是作为特种兵敌后突袭作战的一大助益。同时，量子隐形材料使得所有作战单元都具备隐形的可能性，这对部队的战场感知能力是一个极大的挑战，势必带来侦察预警领域的变革，以及相应作战方式的重大调整。
    相关链接
    量子隐身衣
    张煌
    2006年，一项颠覆传统隐形技术的关键性进展出现。伦敦帝国理工学院和北卡罗来纳州的杜克大学的研究者成功挑战传统的光学概念，使用超材料让一个物体在微波射线下隐形。通过视觉隐形的技术原理研究，英美两国的科学家得出结论，要制造扭曲光波的超级材料，关键在于材料的晶格结构特性，而不在于其物质构成。有鉴于此，他们从麦克斯韦方程出发，推导出决定材料晶格结构的一套方程式，并藉此来制造隐形材料。

    科学理论层面的进展无疑是实践的先导。时隔6年之后，真正具有实用价值的隐身衣终于诞生。加拿大超隐形生物科技公司首次宣布了他们这一令人难以置信的发明。该公司的CEO盖伊·克莱默声称，“隐形外衣”的正式名称为“量子隐形伪装面料”，是该公司经过多年秘密研究后的高科技成果。这种神奇面料能使周围光线弯曲，从而使被它覆盖的人处于完全隐身状态。从公司官方网站上公布的“模拟效果图”可以看出，这一“隐形面料”带来了类似科幻电影的隐身效果。当一名女子披着“隐形面料”分别站在走廊墙壁、灌木前时，它的表面就变成墙壁和灌木图案，从而和周围融为一体。
    量子隐身衣的横空出世，从原理层面颠覆了固有的隐形技术，从而使其具备了传统隐形无可比拟的优势。众所周知，人之所以能够看到物体，正是因为物体能够将照射到表面的光线分散开，并反射到人的双眼中。因为通常情况下光线是直的，所以人们看不到不透明物体后面的东西。量子隐形的基本原理，就是采取特殊的手段使得光线变为弯曲，从而得以绕开被隐形材料包裹的物体，实现真正意义上的视距内隐身。由于量子隐身衣不依赖任何电子设备就能达成隐形效果，所以它也可谓是名副其实的独立隐形。除此之外，这种量子隐形材料还可以逃过红外望远镜和热力学设备的追踪。
    （作者单位：国防科技大学）