技术突破助力潜进深蓝

在《海底两万里》付梓140多年后,美国导演卡梅隆乘“深海挑战者号”载人潜航器到达了西太平洋10877米深的海底,在这近一个半世纪里,人类从未停下打造“鹦鹉螺号”的脚步。

探索深海的兴趣源于其蕴藏的价值,随着深潜技术的发展,人类对深海的定义拓展到400米深以上的海洋。海洋面积占地球总面积的71%,90%的海域水深大于1000米,广阔的面积蕴藏着人类社会未来发展所需的各种战略资源和能源,因此深海与极地、外空、互联网等领域并称“新疆域”。

21世纪是海洋的世纪,确切地说,应该是深海的世纪。目前,人类已探索的海底只有5%,还有95%的海底是未知的,海洋开发的前景十分巨大。面对丰富的资源,各国在深海矿产资源的勘探与开发、深层海水的产业化应用、深海生物及基因产业等领域,开启了新一轮的蓝色“跑马圈地”运动。巨大的纵深空间则成了各海洋强国挖掘深海军事价值的竞技场。

本世纪初,为占领深海军事对抗高地,美国海军正式提出水下网络中心战的概念。在《水下战新纪元》报告中,更是详细阐述了水下战的发展趋势,提出加快研发新技术、构建新型水下战装备体系和作战模式,以应对未来水下作战的复杂性和新形势。

开拓“新疆域”向来是挑战与机遇并存,探索波塞冬镇守的深蓝同样如此。2014年,曾征服过深度达11000米的马里亚纳海沟的美国潜航器“海神”号,在新西兰附近海域9990米深处“殉职”,在其生命的最后一刻,每平方米的表面承载了1125万吨的压力,相当于200艘辽宁舰的重量。由此可见,潜进深蓝尚需先进的技术做支撑。近年来深海领域前沿装备技术发展活跃,在以下几个方面实现了突破。

一是电子信息系统技术让深海作战纳入协同网络。信心化战争的关键在于数据链、军事物联网和“作战云”等“战场神经”的建设,实现作战平台间的数据共享与信息支援,形成高度一体化的通信指挥和作战体系。深海作为未来战场,电子信息系统技术不可或缺,主要包括深海探测技术、深海通信技术和深海定位导航技术。

探测技术至关重要。相较于浅水,深海具有干扰少、空间广阔、声道探测性能好的优势。美国国防高级研究计划局(DARPA)研发的“猎潜系统”(SHARK),是数十个无人潜航器携带声纳等传感器组成的深海探潜网络。单个无人潜航器探测直径可达55千米-75千米,不仅探测面积大,还具有较好的机动性为航母打击群等高价值装备扫清海底威胁。深海中的“潜伏”者—— “深海上浮式有效载荷”,可在水下4千米处待机5年,为远程打击提供可能。

通信技术不可或缺。2007年美国开始研发的“巡航状态下潜艇双向通信”技术,应用浮力电缆天线、通信浮标组建通信链路实现巡航状态下潜艇之间、潜艇与水面舰艇之间的双向通信。一直以来,水平面反射是隔绝“水——空”通信的症结所在。近期,麻省理工研究人员开发的平移声学-射频通信(TARF)系统将助力实现潜艇与机载设备的直接通信。

导航技术必不可少。美国研发的“深海定位导航系统”,通过在深海海底布放声源,使潜艇和无人潜航器等水下平台获得连续高精度的水下导航信息,不需要定期上浮接收GPS信号进行惯导修正,充分保证了自身的安全性和执行任务的高效性。

二是动力与能源技术为潜航器“加油助力”。为实现水下长航时、远航程作业,美国海军也启动了“前沿部署能源与通信基地”项目,在3000米左右深度的海底布设一定数量的能源补给点,潜航器在这条线执行任务就如同汽车在高速公路上行驶,能源补给点就是“加油站”,潜航器可以在补给点补充能源并中转数据。俄罗斯也在研发水下核能充电站,为北极地区的无人潜航器提供能源补给。

三是材料技术为潜航器加装“钢筋铁骨”。深海装备材料技术是深海装备不断跨越的技术先导,是进行深海探索必须首先解决的关键问题。随着各国深海探索的不断深入,深海空间站、深海潜器等装备设施对相关材料,包括各种结构材料、先进浮力材料等的要求也在逐步提高。 氧化铝陶瓷、高强度钢、高强度固体浮力材料和复合泡沫塑料等新型材料为潜进深蓝保驾护航。

探索“龙宫”需要先进的技术,可以预见,随着传水下系统的布设和水下作战网络的建设,大洋深处将不再神秘,深蓝将成为未来角逐的新高地。

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