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解密:改變安檢形式的太赫茲,究竟有多么神奇!

發(fā)布日期:2024-5-30 17:46:00 瀏覽次數(shù):

      近日,網(wǎng)傳俄羅斯軍用電子技術(shù)專家稱中國和俄羅斯正在積極開發(fā)一種大有前途的新體制雷達(dá)技術(shù)——太赫茲雷達(dá),并預(yù)言這種新雷達(dá)將來會(huì)用在俄羅斯和中國的第五代、第六代戰(zhàn)斗機(jī)上,并徹底顛覆現(xiàn)有的空戰(zhàn)信息獲取模式。那么,太赫茲究竟是個(gè)啥?




PART.01

   太赫茲究竟是個(gè)啥?    



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     太赫茲是一種波長介于紅外線與微波之間的電磁波,其頻率約為1萬億赫茲,具有很強(qiáng)的穿透性,可以應(yīng)用于大氣與環(huán)境監(jiān)測、通訊、反恐、國家安全等多個(gè)重要領(lǐng)域。

     美國政府將太赫茲技術(shù)評(píng)為“改變未來世界的十大技術(shù)之一”,日本更是將太赫茲技術(shù)列為“國家支柱十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首。歐洲、亞洲、澳大利亞等許多國家和地區(qū)政府、企業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)紛紛投入到太赫茲技術(shù)的研發(fā)熱潮之中。我國開始重視太赫茲研究,始于上世紀(jì)90年代,國家在科技領(lǐng)域的長期規(guī)劃中都對太赫茲研究進(jìn)行了明確部署。

     相較于傳統(tǒng)的雷達(dá)和紅外設(shè)備而言,太赫茲的優(yōu)勢很突出。在軍事領(lǐng)域中,太赫茲設(shè)備特有的穿墻能力,可以對“墻后”物體進(jìn)行三維立體成像,探測隱蔽的武器、偽裝埋伏的武裝人員、顯示沙塵或煙霧中武器裝備。而在安檢方面,太赫茲成像技術(shù)可以有效識(shí)別傳統(tǒng)安檢儀器無法識(shí)別的危險(xiǎn)品,太赫茲成像具有獨(dú)特優(yōu)勢,目前已經(jīng)初步應(yīng)用于檢查郵件、識(shí)別炸藥及無損探傷等安全領(lǐng)域。

    太赫茲技術(shù)的核心就是頻率為0.1THz到10THz的電磁波,頻譜范圍介于毫米波與紅外光之間。由于該頻段的電磁波既不完全適合用光學(xué)理論來處理,也不完全適合用微波理論來研究,所以相關(guān)研究結(jié)果和數(shù)據(jù)一度非常稀少。然而,隨著對“太赫茲”的了解日漸深入,人們發(fā)現(xiàn)太赫茲電磁波具有輻射小、透射性好、方向性強(qiáng)、通信傳輸容量大等突出特點(diǎn),軍事應(yīng)用前景極為廣闊。


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PART.02

   太赫茲的應(yīng)用場景   





     如果技術(shù)成熟,太赫茲技術(shù)在軍事領(lǐng)域、民生領(lǐng)域至少會(huì)在以下幾個(gè)行業(yè)中產(chǎn)生顛覆性的效果。



01


     軍事領(lǐng)域    

     太赫茲技術(shù)有望“看透”復(fù)雜戰(zhàn)場。利用太赫茲技術(shù)研制的探測裝置可“看透”建筑墻體,是復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下搜索敵蹤的理想技術(shù),不僅可遠(yuǎn)距離探測放置路邊或埋于地下的爆炸物,更可將躲藏在民居內(nèi)的武裝人員和武器盡收眼底。

     太赫茲的另一大神奇之處就是對爆炸物有靈敏的“嗅覺”。利用不同物體對太赫茲波的不同吸收特性,可實(shí)現(xiàn)對爆炸物等危險(xiǎn)品的探測識(shí)別,避免X射線和金屬探測器對非金屬危險(xiǎn)品、毒品和爆炸物的“麻痹大意”。2014年6月,德國成功研制出基于太赫茲技術(shù)的“T-COGNITION”安檢設(shè)備,能在幾秒鐘內(nèi)確定目標(biāo)物品內(nèi)部的具體物質(zhì)。通過測定“炭疽熱”粉末等對太赫茲波的吸收情況,還可成為防止生物恐怖襲擊的一面無形盾牌。

     另外,太赫茲技術(shù)還可對物體進(jìn)行全方位高精度測量。美國研究人員利用脈沖中心頻率為1太赫茲的電磁波對航天材料進(jìn)行安全體檢,可成功檢測出隱藏在材料內(nèi)部的缺陷,相關(guān)設(shè)備將在戰(zhàn)略導(dǎo)彈、航空航天結(jié)構(gòu)材料監(jiān)測評(píng)估中發(fā)揮重要應(yīng)用。


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     太赫茲技術(shù)還是可以讓“隱身兵器”無處遁形的“大殺器”。通常所說的隱身技術(shù)其實(shí)只是降低被敵方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)的幾率,采用的技術(shù)主要有兩方面,其一是利用特別的外形設(shè)計(jì),把射來的雷達(dá)波反射到其他方向,從而使雷達(dá)無法接收到回波;其二是在物體表面增加涂層或形成等離子云來吸收電磁波。然而,這些絕招在太赫茲電磁波面前就不管用了。

     太赫茲波包含豐富的頻率和寬廣的帶寬,能以成千上萬種頻率發(fā)射納秒乃至皮秒級(jí)電磁脈沖信號(hào),大大超出現(xiàn)有隱身技術(shù)的“屏蔽”范圍。而且,太赫茲波的波長極短,這意味著可探測更小的目標(biāo),定位也更精確。


02


     民生領(lǐng)域    

     在安檢領(lǐng)域,由于太赫茲的穿透能力很強(qiáng),不僅能探測到金屬,對非金屬、膠體、粉末、陶瓷、液體等危險(xiǎn)物品都能識(shí)別,大大提升案件效率。一旦成熟運(yùn)用,至少先通過安檢門,然后全身被工作人員用手持式金屬探測器掃了個(gè)遍的情況會(huì)成為歷史。目前太赫茲人體安檢儀器已經(jīng)在國內(nèi)外投入使用了。


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     在通信領(lǐng)域,頻率越高通信容量就越大。而太赫茲波在性能上兼具微波通信以及光波通信的優(yōu)點(diǎn),包括傳輸速率高、容量大、方向性強(qiáng)、安全性高及穿透性強(qiáng)等。太赫茲無線通信可以承載更大的信息量,解決目前信息傳輸受制于帶寬的問題,是目前所知的滿足大數(shù)據(jù)無線傳輸速率通信要求的唯一通信手段。

     在雷達(dá)領(lǐng)域,由于太赫茲的波長很短遠(yuǎn)小于微波與毫米波的波長,能達(dá)到更高的精度,而且穿透力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于激光雷達(dá)。而且太赫茲擁有非常寬的帶寬,能夠監(jiān)測到更多的物體,隨機(jī)技術(shù)和成本等因素的改善,幫尼相信它會(huì)在汽車無人駕駛領(lǐng)域有更好的作為。


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