洞察汪洋的“智慧之眼”，堪稱水下反潛偵聽(tīng)的“鋼鐵長(zhǎng)城”

在今年5月初舉辦的中國(guó)國(guó)際國(guó)防電子展上，我國(guó)研究人員公開(kāi)展示了光纖水聽(tīng)器岸基陣列的實(shí)物圖片。光纖水聽(tīng)器是一種建立在光纖傳感和光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號(hào)探測(cè)器。主要利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)，把水聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，進(jìn)而對(duì)汪洋大海中的各種聲響進(jìn)行高靈敏度偵聽(tīng)。隨著光纖水聽(tīng)器工程應(yīng)用的日漸成熟，這雙洞察汪洋的“智慧之眼”，堪稱水下反潛偵聽(tīng)的“鋼鐵長(zhǎng)城”。

“無(wú)聲”戰(zhàn)場(chǎng)呼喚靈敏的“耳朵”看似祥和的大海，其實(shí)從來(lái)都不平靜。游蕩在水下的潛艇仿佛水中的“隱身戰(zhàn)機(jī)”，對(duì)水下聲信號(hào)的偵聽(tīng)提出了越來(lái)越高的要求。2009年2月，英國(guó)“前衛(wèi)”號(hào)核潛艇與法國(guó)“凱旋”號(hào)核潛艇在大西洋深海上演了“深情一吻”。當(dāng)時(shí)兩艘潛艇均在水下航行，碰撞發(fā)生時(shí)潛艇上共有約250名乘員，可就是沒(méi)有一個(gè)人利用聲吶裝置發(fā)現(xiàn)對(duì)方。

聲波不僅是目前人類唯一知道的能在水中遠(yuǎn)距離傳播的物質(zhì)，當(dāng)在水中遇到物體時(shí)，還會(huì)被反射回來(lái)。不同頻率的聲波，在水中被吸收和反射的程度也不同，人們于是根據(jù)聲波這一特性發(fā)明了聲吶。近年來(lái)各類“悄無(wú)聲息”的先進(jìn)潛艇先后加入現(xiàn)役，利用傳統(tǒng)聲吶裝置進(jìn)行偵聽(tīng)的難度大大增加。反潛作戰(zhàn)這個(gè)“無(wú)聲”戰(zhàn)場(chǎng)也成為各國(guó)海軍公認(rèn)的難題之一。光纖水聽(tīng)器是一種建立在光纖傳感和光電子技術(shù)基礎(chǔ)上的水下聲信號(hào)探測(cè)器。它通過(guò)高靈敏度的光纖相干檢測(cè)技術(shù)，如同魔術(shù)師一般直接把水聲信號(hào)變換成光信號(hào)，并通過(guò)光纖傳輸至信號(hào)處理系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)后續(xù)處理，我們就能從看似寧?kù)o的信號(hào)中提取出海洋中“不速之客”的獨(dú)有聲響。

“光纖水聽(tīng)器時(shí)代”已經(jīng)到來(lái)早在1937年，研究人員就發(fā)現(xiàn)了深海中存在著一個(gè)能讓聲波傳輸?shù)礁h(yuǎn)距離的“深海通道”。在“深海通道”和反潛技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室于1977年發(fā)表了光纖水聽(tīng)器的首篇論文，開(kāi)啟了屬于光纖水聽(tīng)器的水下偵聽(tīng)新時(shí)代。此后，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始執(zhí)行光纖傳感器系統(tǒng)計(jì)劃，光纖水聽(tīng)器是該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的重要內(nèi)容之一。

美國(guó)海軍在“流動(dòng)噪聲駁船”系統(tǒng)上對(duì)塑料芯軸光纖水聽(tīng)器進(jìn)行了第一次海上實(shí)驗(yàn)，并于1983年7月在巴哈馬群島成功部署。其后，美國(guó)海軍相繼進(jìn)行了多次拖曳式光纖水聽(tīng)器陣列的海上實(shí)驗(yàn)，并取得了重大成功。伴隨著美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室正式制訂潛艇用“光纖水聽(tīng)器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)”，光纖水聽(tīng)器也開(kāi)始了向?qū)嵱梦淦飨到y(tǒng)的巨大邁步。

作為未來(lái)水下偵聽(tīng)系統(tǒng)的重要發(fā)展方向，英國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)也相繼開(kāi)展光纖水聽(tīng)器領(lǐng)域的研究。光纖水聽(tīng)器能有效克服傳統(tǒng)聲吶需要大量水下電子元件、價(jià)格高、重量大、密封性不好等問(wèn)題，能有效提高水聲信號(hào)的偵聽(tīng)精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定度。這也難怪有研究人員曾自豪地說(shuō)：“屬于光纖水聽(tīng)器技術(shù)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)！”英國(guó)海軍主要聚焦利用陣列進(jìn)行淺海監(jiān)視和海岸線監(jiān)控技術(shù)，已經(jīng)成功研制出光纖海底陣系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離組建的光纖水聽(tīng)器陣列技術(shù)具有巨大的應(yīng)用前景。法國(guó)、意大利與挪威合作執(zhí)行全光纖光纖水聽(tīng)器線陣計(jì)劃，旨在發(fā)展靜態(tài)光纖水聽(tīng)器陣列，后來(lái)繼續(xù)發(fā)展成為歐洲長(zhǎng)期防衛(wèi)聯(lián)盟項(xiàng)目的一部分。

立體反潛“水聽(tīng)網(wǎng)”呼之欲出與傳統(tǒng)水聽(tīng)器相比，光纖水聽(tīng)器可謂“好處多多”。由于能把大量信號(hào)從一根光纖里傳輸，光纖水聽(tīng)器具備形成大規(guī)模陣列的“特殊能力”。此外，光纖水聽(tīng)器的模塊單元也可靈活設(shè)計(jì)，且響應(yīng)帶寬寬、靈敏度極高，在信號(hào)傳輸和單元布設(shè)時(shí)還無(wú)需擔(dān)心電磁環(huán)境的干擾，具備組建形成光纖水聽(tīng)器大規(guī)模探測(cè)陣列的巨大潛力。

光纖水聽(tīng)器與反潛巡邏機(jī)和反潛艦艇“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，就能形成一張洞察汪洋的立體反潛“水聽(tīng)網(wǎng)”。未來(lái)還可以把光纖水聽(tīng)器與陸地地面?zhèn)陕?tīng)站和空天探測(cè)衛(wèi)星編織成的一張?zhí)?、地、海的綜合探測(cè)網(wǎng)，或?qū)⒊蔀椤败娛挛锫?lián)傳感網(wǎng)絡(luò)”的重要組成部分。光纖水聽(tīng)器不僅可用于反潛作戰(zhàn)和水下武器試驗(yàn)，成為水下反潛偵聽(tīng)的“鋼鐵長(zhǎng)城”，在民用領(lǐng)域也是一位“多面手”。

此前美國(guó)研究人員就與英國(guó)防衛(wèi)研究局成功開(kāi)發(fā)出一套海洋陸地鉆孔成像系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)依托全光光纖水聽(tīng)器，可用于地下石油或天然氣勘探。檢查海洋平臺(tái)、水下儲(chǔ)油罐、海底電纜、海底輸油管線等設(shè)施是否出現(xiàn)故障，光纖水聽(tīng)器也能大顯身手。此外，光纖水聽(tīng)器還可用于海洋地震波檢測(cè)和海洋環(huán)境檢測(cè)，必將在軍民用領(lǐng)域發(fā)揮日益重要的作用。