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誰(shuí)先掌握太赫茲技術(shù)，誰(shuí)就將占據(jù)未來(lái)軍事制高點(diǎn)——

太赫茲：第五維戰(zhàn)場(chǎng)“拓荒者”

■張乃千　謝　琦

為戰(zhàn)場(chǎng)做一次“CT”檢查——

復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下成像尋敵的理想技術(shù)

或許在不久的將來(lái)，一旦恐怖分子攜帶精心偽裝的爆炸裝置通過(guò)安檢儀，地面安檢人員就可以憑借儀器迅速識(shí)別爆炸裝置，將恐怖分子直接在地面圍剿。其中立下汗馬功勞的當(dāng)屬這款有別于現(xiàn)有安檢儀的太赫茲儀器。

太赫茲技術(shù)的核心是太赫茲波，一種頻率從0.1-10THZ、波長(zhǎng)從3毫米到30微米、介于毫米波與紅外光之間、頻譜范圍相當(dāng)寬廣的電磁波。太赫茲具有輻射小、透射性好、通信傳輸容量大等突出特點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)成像、雷達(dá)探測(cè)、電子對(duì)抗、電磁殺傷和通信技術(shù)等國(guó)防和民用領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

太赫茲波在電磁頻譜中占有特殊位置，具備微波和紅外輻射所不具有的獨(dú)特屬性。利用太赫茲頻率高、波長(zhǎng)短且在濃煙、沙塵等環(huán)境中傳輸損耗少等“獨(dú)門(mén)絕技”，可一眼“看透”墻體進(jìn)而對(duì)房屋內(nèi)部進(jìn)行掃描，是復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下成像尋敵的理想技術(shù)。尤其是太赫茲技術(shù)在塑料兇器、陶瓷手槍、塑膠炸彈、流體炸藥和人體炸彈等檢測(cè)識(shí)別上更加“精準(zhǔn)高效”，遂行相關(guān)任務(wù)的戰(zhàn)士不再需要靠近可疑地段或人員便可進(jìn)行檢查。

正是由于太赫茲技術(shù)巨大的應(yīng)用前景，美國(guó)、歐洲、俄羅斯、日本等在太赫茲技術(shù)研究上蜂擁而至，投入巨資。早在2004年，美國(guó)就將太赫茲技術(shù)列為改變世界的十大技術(shù)之一，啟動(dòng)太赫茲成像陣列技術(shù)研究，并在隨后啟動(dòng)了太赫茲電子學(xué)研究計(jì)劃，迅速推動(dòng)了基于太赫茲的半導(dǎo)體技術(shù)、太赫茲高分辨率成像技術(shù)等方面的研究發(fā)展。目前，美國(guó)已經(jīng)研制成功便攜式遠(yuǎn)距離太赫茲成像雷達(dá)和放大器集成電路，將在小孔徑通信、高分辨率成像、提高爆炸物探測(cè)能力等創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

對(duì)物體進(jìn)行三維立體成像——

特有的“指紋譜”可對(duì)各類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行精準(zhǔn)識(shí)別

時(shí)至今日，提起太赫茲，人們依舊能在無(wú)形中感受到它的神秘。處于電磁頻譜開(kāi)發(fā)“真空地帶”的太赫茲，無(wú)法運(yùn)用光學(xué)理論和微波理論合理解釋?zhuān)蚨谏鲜兰o(jì)90年代之前一度被人們“遺忘”。如今，隨著人們對(duì)太赫茲研究的不斷深入，太赫茲波獨(dú)具特色的性質(zhì)使得其在軍事和安全領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

太赫茲的一大神奇之處就是對(duì)爆炸物極其靈敏的“嗅覺(jué)”。通過(guò)太赫茲波獨(dú)特的吸收特性，可完成對(duì)爆炸物等危險(xiǎn)品的探測(cè)識(shí)別。2014年6月，德國(guó)研究人員利用太赫茲掃描儀幾秒鐘內(nèi)便可確定其內(nèi)部物質(zhì)的太赫茲“指紋譜”，經(jīng)過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)就能確定物品內(nèi)部的具體名稱(chēng)。

太赫茲技術(shù)還可對(duì)物體進(jìn)行三維立體成像，對(duì)各類(lèi)物體來(lái)個(gè)全身高精度寫(xiě)真。美國(guó)研究人員利用頻率為1太赫茲的電磁波對(duì)航天材料進(jìn)行安全體檢，可成功檢測(cè)出隱藏在材料內(nèi)部的缺陷，避免相關(guān)設(shè)備由于材料的微小瑕疵在飛入太空后功虧一簣。該技術(shù)將在戰(zhàn)略導(dǎo)彈、航空航天結(jié)構(gòu)材料監(jiān)測(cè)評(píng)估中發(fā)揮重要作用，美國(guó)甚至已經(jīng)利用太赫茲?rùn)z測(cè)系統(tǒng)來(lái)確保F-35戰(zhàn)斗機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。

除用于探測(cè)爆炸物外，利用太赫茲精確的“指紋譜”還可對(duì)各類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行分析識(shí)別。例如，利用太赫茲波可鑒別不同種類(lèi)的毒品，通過(guò)測(cè)定“炭疽熱”粉末等對(duì)太赫茲波的吸收情況，可有效防止生物恐怖襲擊。事實(shí)上，正是通過(guò)與一些新興前沿學(xué)科領(lǐng)域交叉融合，太赫茲才與生物醫(yī)學(xué)、微納米技術(shù)、材料科學(xué)、光電技術(shù)等學(xué)科發(fā)生了巧妙的“化學(xué)反應(yīng)”，這不僅為太赫茲技術(shù)研究提供了一大批新興技術(shù)手段，也為太赫茲世界描繪了更加寬廣的美好未來(lái)。

讓隱身無(wú)處遁形——

可實(shí)現(xiàn)全天候戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知

太赫茲技術(shù)目前在軍事通信領(lǐng)域方興未艾。在無(wú)線通信發(fā)展百余年后的今天，軍事通信領(lǐng)域500MHz-5GHz頻段資源日趨稀缺，太赫茲這一曾被“遺忘”的波段，聚集了微波通信與光通信的諸多優(yōu)勢(shì)，早已成為各軍事大國(guó)挖掘開(kāi)發(fā)的“寶藏”。太赫茲的頻段相比廣泛運(yùn)用的微波通信要高出4個(gè)數(shù)量級(jí)，可承載更大的數(shù)據(jù)傳輸量，進(jìn)而可輕松解決戰(zhàn)場(chǎng)信息傳輸受制于帶寬的問(wèn)題，滿(mǎn)足未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)大數(shù)據(jù)傳輸速率的通信要求。

未來(lái)，利用太赫茲無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸高清影像資料，只要瞬間即可完成，這將在戰(zhàn)場(chǎng)偵察過(guò)程中發(fā)揮重要作用。雖然太赫茲波在大氣中傳輸時(shí)易受各類(lèi)氣候條件影響，傳輸距離有限，但在某些特殊情況下，這一“短板”恰恰成為太赫茲通信的又一技術(shù)“專(zhuān)長(zhǎng)”。由于大氣衰減可使信號(hào)根本無(wú)法傳播到敵人的無(wú)線電監(jiān)聽(tīng)機(jī)構(gòu)中，因此可實(shí)現(xiàn)隱蔽的近距離通信。

同時(shí)，戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知也是太赫茲的一出“拿手好戲”。采用合成孔徑技術(shù)的太赫茲雷達(dá)所使用的太赫茲波長(zhǎng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于微波雷達(dá)所采用的電磁波，因此具有更高的分辨率和信噪比，可獲取比微波雷達(dá)更清晰的目標(biāo)外形特征，從而提高目標(biāo)圖像的分辨率。此外，太赫茲合成孔徑雷達(dá)還具有優(yōu)良的穿透沙塵煙霧的能力，可實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知，在軍事偵察、軍事測(cè)繪以及空間態(tài)勢(shì)感知等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景。

太赫茲還可讓隱身武器無(wú)處遁形。隱身技術(shù)主要靠形狀、吸波涂層、形成等離子云吸收或改變雷達(dá)波傳播方向等來(lái)實(shí)現(xiàn)隱身，這些絕招太赫茲幾乎全部免疫。太赫茲波波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于微波與毫米波的波長(zhǎng)，因而可用于探測(cè)更小目標(biāo)并實(shí)現(xiàn)更精確定位。同時(shí)，太赫茲波又包含了豐富的頻率和寬廣的帶寬，能以成千上萬(wàn)種頻率發(fā)射納秒級(jí)脈沖，進(jìn)而大大超出現(xiàn)有隱身技術(shù)的“屏蔽”范圍。

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，目前大功率太赫茲波輻射源和高靈敏度探測(cè)技術(shù)等相關(guān)研究都取得了突破性進(jìn)展，未來(lái)太赫茲技術(shù)將在軍事通信、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、精確制導(dǎo)、反隱身和電磁對(duì)抗等軍事領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。可以說(shuō)，誰(shuí)先掌握了太赫茲這一第五維戰(zhàn)場(chǎng)的重要頻段，誰(shuí)就將占據(jù)未來(lái)軍事制高點(diǎn)。來(lái)源：中國(guó)軍網(wǎng)綜合作者：張乃千　謝琦