向全球宣布中国研发颠覆性雷达600公里外锁定20马赫高超弹

2024-08-04 12:14:30

　　米兰体育平台众所周知，中国是全球唯一一个拥有陆基、海基、空基高超音速导弹的国家，那么拥有最强的矛，自然也需要有最强的盾，中国已经掌握了多项拦截高超音速导弹的技术。中国也是目前全球唯一掌握拦截高超弹技术的国家，这也就意味着，连高超音速导弹都没有掌握的美国，已经彻底落后。

　　根据港媒的报道，清华大学研发团队，研发出来了一种颠覆性雷达技术，能够以前所未有的精度跟踪10枚20马赫的来袭高超音速导弹，并且还可以识别虚假目标，这也意味着中国在全球范围内首次成功解决了在极高超音速环境下对目标进行精确探测的技术难题。

　　在不久前，美方也对中国的高超音速导弹进行了测试。尽管测试结果尚未公布，但中国已经成功开发出了能够探测此类武器的雷达系统。印度媒体认为，这可能是中国对美国测试高超音速武器的一种回应。

　　这是什么样的超级雷达呢？这是一种光子雷达，雷达作为一种重要的电子监测与探测技术，在军事、通信、导航等领域有着广泛的应用。传统雷达通过发射并接收微波信号，通过对返回信号的分析来实现目标检测与跟踪。然而，传统雷达面临着频率受限、带宽窄、动态范围限制等问题。为了克服这些问题，微波光子雷达应运而生。

　　微波光子雷达的信号生成主要依赖于光学和微波混合技术。光学技术可以将微波信号转换为光信号，而微波混合技术则可以将多个光子频率合并为一个微波信号。因此，光学和微波混合技术成为了微波光子雷达信号生成的核心技术。

　　微波光子学期间具备大数据传输和处理的能力和高度集成的特点，从而便于构建大天线阵列，增大雷达功率，提升探测能力；此外，微波光子雷达采用的相关技术，可以克服传统相控阵雷达的天生缺陷，实现大角度覆盖。

　　微波光子雷达的光电振荡器的相噪最优值具有高稳定的特性，可使改善因子和信噪比显著提升，大大改善雷达对地杂波中微弱信号的检测能力和发现概率，从而大大增强雷达的超低空探测能力。

　　微波光子的任意波形产生的信号宽带可大于30GHz，而目前应用的较好的电子器件普遍只能达到2GHz。因此，应用微波光子学技术的雷达在理论上有能力大大提高微观散射特性的测量性能，可实现超高分辨成像与目标的细节识别。更为重要的，选择特殊宽带信号波形对反隐身也有重要作用。

　　微波光子雷达所使用的光子系统具备重量轻、体积小、高度集成的特点，可以使整个雷达系统的重量降低数倍，甚至是数十倍，这有助于大大减轻飞机、卫星、舰艇等平台的载荷。

　　总结来说，微波光子雷达将会是未来雷达发展的一个新趋势，要知道，就算是数字雷达， 也仍然是以以电子为载体实现信号的产生和处理,分辨率和处理速度因电子器件的带宽限制而存在提升瓶颈，而微波光子雷达,以光子为信息载体,利用丰富的光谱资源和灵活的光子技术,能够更好、更快地产生和处理雷达宽带信号,具有快速成像、高分辨率和清晰辨识目标的能力。

　　举个形象的例子，就好像芯片一样，无论你制程多先进，都仍然是硅材料，而新一代芯片，拿出新的材料取代硅，那是不是会具有划时代的意义。

　　未来的战争将是地、海、空、天一体化的空间立体战，不但有水下、水面、空中、地面硬杀伤兵器在有形空间展开的火力战，还有信息获取传感器与软杀伤兵器在无形空间展开的信息战。导弹等精确制导武器的大量使用改变了以往战争中的攻防结构，扩大了交战的空间，交战双方相距很远时，就可以用导弹相互实施攻击，先知先觉成为有效攻击和防御的首要任务。

　　而传统雷达，即使是氮化镓有源相控阵雷达，甚至是中国最为先进的数字雷达也很难做到既能搜索远距离目标，又能发现近距离目标；既能探测中空、高空目标，又能指示低空目标；既能进行多目标搜索、跟踪，又能进行制导和导航；既能轻松识别强目标，又能有效探测到低、慢、快、小、隐等低可观测目标，甚至还能够实现发现高超音速目标，同时还要能担负着战场环境感知（成像、气象观测）、警戒、电子反制、敌我识别等多种任务。而且具有具有高频率、大宽带、低损耗、小型化、抗电磁干扰强等优势。

　　举个简单的例子，目前隐身飞机只是对部分电子雷达隐身，不能做到光学隐身，也就无法在微波光子雷达面前发挥出隐身性能，在微波光子雷达的照射下，只能是被看光，而且还浑然不觉。

　　众所周知，俄乌战争，俄罗斯的雷达系统就对于低、慢、快、小、隐等低可观测目标难以发觉，导致乌克兰的无人机总是可以精确打击俄罗斯的本土重要军事目标。而高超音速导弹的探测与锁定，更是当前雷达系统难以实现的，因为速度太快了。

　　早在清华大学研究团队之前，中国就已经是第一个成功研制出微波光子雷达样机的国家，而且是在2017年，

　　并且在场外成功实现对多个不同机型进行了不同距离、不同视觉的探测和快速成像，获得了国内第一幅微波光子雷达成像图样，在图像分辨率上比国际水平高出一个数量级。而且早在2017年的时候，微波光子雷达就成功实现了对空中随机目标--波音 737 飞机的快速成像。图像成图快、分辨率高,从中可以辨识如发动机、尾翼、襟翼导轨及其数量等飞机细节,充分展示了微波光子雷达的优势。

　　而清华大学的研究团队研制的微波光子雷达，这种雷达能够同时跟踪多达10个目标，探测速度高达20马赫以上，并且对7千米/秒速度目标的探测误差仅为±0.28米，速度探测准确率高达99.7%。此外，这种雷达体积小巧，重量轻，甚至可以安装在战斗机或防空导弹上。

　　高速运动目标面临的挑战之一是雷达屏幕上出现幻影图像，虚假目标的数量往往超过真实目标。清华大学的团队解决了这个问题，通过使用 激光技术 以同时发送三个不同波段的微波，提高了检测精度。据媒体报道，他们还开发了一种算法，通过比较不同频率的信号来消除虚假目标干扰。

　　可以说，在美国还没有研发出高超音速导弹的情况下，中国就已经构建了专门针对高超音速导弹的感知网络。那么拥有如此颠覆性的雷达技术，可以实现跟踪高超音速目标，那么如何拦截呢？

　　众所周知，当前的拦截弹一般都为长程弹道导弹，陆基拦截弹（GBI）是陆基中段反导拦截系统（GMD）中的拦截弹，是美国当前拦截洲际弹道导弹的主要武器系统，有效射程达5000公里以上，射高达2000公里，搭载的是大气层外动能，末段速度可达20倍声速。美国目前已部署的GBI数量为数十枚，部署在阿拉斯加和加利福尼亚州，而2018年的消息显示美国国会希望继续增加GBI的部署数量并且加快部署速度。根据统计，美国在20次中段反导拦截试验中就失败了9次，拦截成功的几率低于50%。目前，中国的中段反导拦截试验成功率为100%，而使用的拦截弹未知，但无论是哪种，肯定不能拦截高超音速导弹。

　　实际上，中国早已经想出来了办法，高超音速导弹不仅快，而且飞行轨迹非常特殊，使用轨迹固定的长程弹道导弹进行拦截，面对高超音速导弹非常复杂的轨迹，再加上高超音速导弹的速度，长程弹道导弹可以说有心无力。而高超音速无人机就不一样了，高超音速无人机可以根据高超音速导弹飞行轨迹的改变及时作出调整，

　　中国科研团队采用新算法，解决高超音速无人机拦截高超音速导弹的理论难题 。新算法主要解决两方面难题:一是高超音速无人机控制算法问题，二是超高音速导弹拦截线路问题。根据发表的研究论文，高超音速无人机以五倍以上音速远距离飞行，在距离目标导弹威胁6.8公里内，释放携带的”动能武器”摧毁目标导弹。

　　这样的无人机还可以反复挂弹，多次使用！这种“黑科技”武器，用大白话来说，就是一种能高超音速飞行的无人机或者轰炸机，能迅速升空，然后发射武器拦截敌方高超音速武器；也能迅速飞回地面“加油挂弹”，再次迅速升空，执行新一波的拦截

　　这也就意味着即使中国面对美国大规模的高超音速导弹火力打击，依靠高超音速无人机的机动性，可以拒敌于千里之外。

　　而且，据媒体报道，中国已经知悉部分关于美国导弹防御系统的信息，如雷达站、发射地点、推进剂，甚至拦截导弹使用的火箭发动机型号，这也就意味着中国已经掌握了美国在拦截高超音速导弹上的研发路线。但我们不知道拦截导弹与目标交战时使用的数学模型，因此张雪松教授的团队提出了一种方法基于多模型自适应估计（MMAE），这是一种统计算法，通常用于控制系统工程，用于在观测不完整或不准确时进行估计。MMAE已经存在了几十年，并被用于各种应用，包括导弹防御。

　　中国科学家可以根据他们发明的算法可以在敌方拦截弹发射后10分钟内确定其模型和某些秘密设计参数，并以约5米的精度估计出其轨迹。

　　而现在拥有了如此颠覆性的雷达技术，在600公里之外发现了美军的高超音速导弹情况下，可以立即通过算法确定其轨迹，从而实现在百公里外摧毁美军的高超音速导弹。

　　从这里，我们就可以发现，中国已经构建了一套非常完善的高超音速导弹拦截网络，这其中，清华大学可以说做出了卓越的贡献。

　　清华大学是中国研究微波量子雷达的佼佼者，围绕“微波光子雷达”这一国家需求中的功能模块级联损耗过大、分布式探测时频同步要求高的难题，清华大学研究团队探索了诸功能单元的全光功能集成技术，设计实现了波形产生发射机与光控波束成形网络(OBFN)、OBFN与光子模数转换接收机的光功能集成，并提出了基于光纤时频同步网的分布式相参雷达系统架构。搭建了多种宽带微波光子成像雷达实验系统，获得了多个具有“首次”性质的实验结果：首个厘米级分辨率X、W波段宽带微波光子雷达成像，首个双频段相参雷达成像，首个动目标/静目标3D成像，基于光学时频同步网的分布式相参宽带微波光子成像雷达实验系统等。