中國新戰(zhàn)機(jī)將裝備可探測F-22的太赫茲雷達(dá)

近日，中國航天科工集團(tuán)首部機(jī)載太赫茲雷達(dá)樣機(jī)（Terahertz radar）正式開展飛行試驗并成功獲得合成孔徑雷達(dá)圖像，這也標(biāo)志著我國在太赫茲雷達(dá)成像方面已追上了西方發(fā)達(dá)國家的發(fā)展步伐，歷經(jīng)十多年的預(yù)研終于結(jié)出了碩果，成為未來六代機(jī)的 標(biāo)準(zhǔn)火控雷達(dá)的一個堅實步驟。本文根據(jù)國內(nèi)外公開資料對太赫茲技術(shù)做一簡介。由于其電磁波頻譜位于微波波段和紅外線波段之間，太赫茲波具有十分奇妙的特性，兼具雷達(dá)成像和紅外成像兩者優(yōu)點(diǎn)于一體，使得現(xiàn)有F-22、F-35和B-2這類隱身飛機(jī)已經(jīng)失去低可探測能力。

太赫茲雷達(dá)下的自行車成像

美國將其評為“改變未來世界的十大技術(shù)”之一，并在太赫茲研究方面投入大量科研資金，幾乎所有美國國家科研部門和著名院校都參與其中。歐洲的頂級科研機(jī)構(gòu)和公司都針對太赫茲波開展了前沿性的研究工作，并啟動了跨國大型合作太赫茲研究項目。日本更將太赫茲技術(shù)列為“國家支柱十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首。俄羅斯雖然經(jīng)濟(jì)并不景氣，但也在2008年初步實現(xiàn)了太赫茲成像，但性能穩(wěn)定性較差，成像效果一般。

太赫茲雷達(dá)對坦克和自行火炮目標(biāo)的識別圖像

太赫茲波是被人類開發(fā)利用的最后一段電磁頻譜，宇宙中太陽，月亮，行星等都在無時無刻的散發(fā)著太赫茲波輻射。相比于紅外線和可見光，太赫茲波的穿透性更強(qiáng)，太赫茲波雖然不能穿透金屬，但可以穿透一定厚度的土壤，更可以“透視”碳纖維、玻璃鋼等非金屬、非極性材料 ，可以實現(xiàn)對航天航空飛行器復(fù)合材料部件內(nèi)部的無損檢測 。太赫茲波在煙霧、沙塵環(huán)境中的傳播距離要遠(yuǎn)大于紅外和可見光，因此更能滿足惡劣戰(zhàn)場環(huán)境下全天候觀察目標(biāo)需要。目前廣泛應(yīng)用的夜視紅外成像技術(shù)與光學(xué)成像相比，雖然可以做到不需要外界光線就能對目標(biāo)成像，但其最大的缺點(diǎn)就是無法判斷目標(biāo)精確距離，必須依靠激光測距儀發(fā)射激光波束進(jìn)行輔助定位，而這很可能會觸發(fā)激光報警儀報警，反而更早引起敵人警覺。而太赫茲成像技術(shù)不僅可以實現(xiàn)目標(biāo)成像，而且可以實現(xiàn)目標(biāo)精確定位。

與雷達(dá)微波頻段相比，太赫茲波頻率更高，波長更短，這也意味著太赫茲成像雷達(dá)在達(dá)到同樣成像性能的前提下，體積更小，重量更輕，更加適合搭載于航空航天等對重量要求嚴(yán)格的機(jī)動平臺。由于彈道導(dǎo)彈，噴氣式飛機(jī)的發(fā)動機(jī)尾焰會輻射出大量特定波長的特赫茲波，并且每種型號的特赫茲波都不一樣，因此特赫茲雷達(dá)或探測儀不僅具有良好的反隱身能力，甚至還能分辨出具體型號。

我國的太赫茲科學(xué)研究起步較晚，直到2000年國內(nèi)在太赫茲研究領(lǐng)域幾乎還是處于一片空白。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著歐美發(fā)達(dá)國家對太赫茲研究如火如荼，才逐漸在國內(nèi)開展相關(guān)研究。2005年，首都師范大學(xué)率先在國內(nèi)開展了連續(xù)太赫茲波成像工作，實現(xiàn)了0.2THz頻率下成像。2010年，十多位院士聯(lián)名上書，提出對我國太赫茲技術(shù)發(fā)展的若干建議，得到有關(guān)部門的高度重視與支持。國內(nèi)各雷達(dá)研究院所，紅外成像研制廠商均紛紛開展了太赫茲基礎(chǔ)研究及應(yīng)用工作。2014年，中國電子科技集團(tuán)第38研究所發(fā)布了被動式太赫茲安檢儀，填補(bǔ)了我國安檢產(chǎn)業(yè)的空白。

據(jù)公開資料披露，我國除了在研究機(jī)載太赫茲精確測地雷達(dá)外，還在積極進(jìn)行太赫茲遙感和預(yù)警成像衛(wèi)星的研制工作。其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求做到對25至32倍音速的超高音速隱身飛行器和導(dǎo)彈進(jìn)行全程跟蹤與實時成像，實現(xiàn)我國與超級大國之間戰(zhàn)略上攻防的制衡。目前，該技術(shù)最關(guān)鍵的核心：高靈敏度太赫茲焦平面芯片已獲得重大突破，成為世界上第四個掌握了太赫茲芯片生產(chǎn)設(shè)計制造的國家，并且其核心指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，為我國太赫茲衛(wèi)星上同時采用1萬個焦平面陣列進(jìn)行遠(yuǎn)距成像探測打下了堅實基礎(chǔ)。