澳大利亞開發世界最強航空反潛技術，讓潛艇無處藏身！

澳大利亞的科學家與工程師，正在開發一種新型磁異常探測器。這種磁異常探測器，可供反潛機使用，可用來探測安靜型潛艇。與美國、俄羅斯開發的同類探測系統相比，澳大利亞推出的這種磁異常探測器，具有抗干擾能力更強、對潛艇的定位精度更高、探測距離更遠等優點。

作者：楚人陳奇雄

澳大利亞負責新型磁異常探測系統研發項目的首席科學家表示，從理論上講，她們正在研製的磁異常探測器，能精確測定磁源磁場的3D數據，並能測定磁源磁場強度的梯度變化。攜載該型探測器的飛機，為鎖定目標，只需要沿一條測線飛近目標，而不必飛越目標正上方。與目前各國使用的傳統磁異常探測器相比，新型磁異常探測器的探測距離更大，功能更全面，抗干擾能力更強，特別是它能在磁信號環境複雜的淺海海域使用，可將借淺海強雜訊掩護自己行蹤的安靜型潛艇揪出來。

(日本P-3C反潛巡邏機尾錐內，裝有磁異常探測器)

磁異常探測器，是一種可用來尋找隱藏的磁性物體——從深埋地下的礦物質到在海中悄無聲息潛行潛艇的裝置。利用飛機攜帶磁異常探測器來探測敵方潛艇，並不是一種新想法。早在第二次世界大戰期間，科學家就研製出可搭載在反潛巡邏機上的磁異常探測器。但因受當時技術條件限制，原始的磁異常探測器具有探測距離近、探測精度不高的缺點。

地球是一個天然磁體。地球表面及地球內部磁場的強度、方向，都會受到磁性物體的干擾而發生變化，或者說出現異常。磁異常探測器，就是通過探測地球磁場的微小變化來找尋與定位磁性物體的裝置。

影響磁異探常探測器工作效能的因素很多，但最主要的因素有以下幾種：

一是被探測目標與磁異常探測器的距離。磁異常探測器與目標距離越近，就越容易探測到目標。因而，攜帶磁異常探測器的飛機在探測潛艇時，必須掠海飛行，以盡量靠近被探測的潛艇。

二是目標本身的磁場強度大小。目標自身的磁場強度越大，其對地磁場造成的干擾就越大，也就越容易被磁異常探測器捕捉到。

三是磁異常探測器本身的探測靈敏度。磁異常探測器對微弱磁信號的探測能力越強，其探測效能就越高，這是勿容置疑的。

四是與磁異常探測器相連的後端處理裝置越先進，就越能從各種干擾信號中將目標信號分離出來。

（潛航中的潛艇，能被磁異常探測器捕捉到）

為提高磁異常探測器的性能，各科技強國與大國的科學家們，主要在三個方面下功夫：一是研發新型高靈敏度的磁異常探測器；二是開發先進的磁異常探測器後端處理裝置；三是開發多探頭磁異常探測系統，通過將多個探頭排成線陣或面陣的方式，來提高磁異常探測系統的探測能力。

中國武漢地質大學的張昌達教授，是一位長期從事磁法探測技術、航空磁法物探技術研究的專家。他指出，各科技與軍事大國，都非常重視磁異常探測技術的研發。在磁異常探測技術研發領域，美國與澳大利亞走在其他國家前面。目前，美國科學家與工程師，正在集中精力研製超靈敏的原子磁力儀。而澳大利亞的科學家與工程師，正開發高溫超導量子全張量梯度磁異常控測系統。

航空用磁異常探測技術，是起源於第二次世界大戰中的一種物探技術。最初，科學家開發這種技術的目的，是為了探測敵方的潛水艇。在第二次世界大戰後，這種技術也被科學家用於地質調查、礦產普查及地球科學研究中。

磁通閘門磁力儀，是第一代磁異常探測儀。它被搭載在飛機上時，可以用來探測潛水艇，也可用來查找油氣資源。20世紀50年代，中國在松遼平原普查石油資源時，就使用了這種航空磁力儀。

截至目前，人類用來探測潛艇的儀器，主要有四種：一是雷達，主要用於探測在水面航行的潛艇；二是紅外探測器材，主要用於發現在水面航行的、發動機正在向外排放高溫廢氣的柴電潛艇；三是反潛聲吶；四是磁異常探測器。

（磁異常探測器，裝在美製P-3C反潛巡邏機尾錐內）

在現代反潛飛機和反潛直升機上，都裝備有磁異常探測器。

美國、俄羅斯、英國和法國的固定翼遠程反潛巡邏飛機上，如P-3C、圖-142、Il-38、NimrodMR-2、Atl-2飛機上，都裝備有磁異常探測系統；這些國家的反潛直升機，如SH-60B、卡-27/28上，也都裝備有磁異常探測系統。

為了減小飛機上磁性部件對磁異常探測儀的不良影響，磁異常探測儀的探頭，一般都安裝在固定翼飛機尾部的尾錐末端。所以，我們可以看到，美英法俄日等國家使用的固定翼反潛巡邏機上，其尾部普遍有一根長而粗的桿狀物，這桿狀物內，就裝有磁異常探測器的探頭。

在反潛直升機上，磁異常探測系統的探頭部分，則被用電纜吊放在下後方25到55米處。

美國P-3反潛巡邏機上，攜帶的磁異常探測器，是AN/ASQ-208型氦-4光泵量子磁力儀，其對潛水艇的探測距離，約為500米。

美國航空母艦艦載反潛飛機S-3B的尾錐內，配有伸縮式磁異常探測器探頭。在進行磁力異常探測時，探頭由機身內向後伸出。

英國的反潛巡邏機NimrodMR2裝備的磁異常探測器探頭，也裝在尾錐末端。

（英國「獵迷」反潛機尾錐內，配有先進磁異常探測器）

法國Atl-2飛機上攜載的磁異常探測系統，由法國原子能署下屬的電子技術和儀器實驗室LETI開發製造，是一款歐弗豪澤效應質子磁力儀。同型號的該型磁異常探測系統，也安裝在法國的反潛直升機上。

俄羅斯反潛巡邏飛機和反潛直升機上，裝備的可能是使用氣態鹼金屬銣、銫製成的光泵磁力儀或歐弗豪澤效應質子磁力儀，其綜合性能和美、法兩國所用的同類儀器相近。

中國水轟-5型水上反潛轟炸機，機尾有向後延伸數米長的尾錐，其內也裝有磁異常探測儀。

張昌達教授指出，各強國現役最先進反潛巡邏機上，大量裝備的磁異常探測儀，都屬於量子磁力儀，它屬於比較先進的磁異常探測器。利用微觀世界中與磁場有關的現象(這些現象要用量子理論解釋)來測量磁場的儀器，都可稱為量子磁力儀。核子旋進磁力儀、歐弗豪澤效應質子磁力儀、氦-3磁力儀、光泵磁力儀(鉀、銣、銫、氦-4)、超導量子干涉磁力儀、原子磁力儀，都是量子磁力儀。它們具有探測靈敏度高、測程大、能夠探測快速變化的磁場等優點。

張昌達教授強調，特別值得一提的是，由美國普林斯頓大學物理系M.V.Romalis教授和華盛頓大學物理系的J.C.Allred等研製成的一種新型原子磁力儀，是技術上極為先進的磁力儀，它完全利用光學方法測量磁場，靈敏度很高，可探測到極微弱的磁場變化，對目標的空間解析度達到了毫米級。這型磁力儀，一旦裝到美國的反潛機上，可使美國反潛機對潛艇的探測距離提升二到三倍。

（下為潛艇在水下發射武器場面）

美國海軍學院的一份資料說，目前，美國現役反潛機上的磁異常探測系統，對潛艇的探測距離為500米左右。

俄羅斯一份介紹直升機的資料上則說，該國卡-27PL反潛直升機上的磁力儀，可探測到400米遠處的潛水艇。

美國海軍正在積極採用最新科技成果，以增大反潛機上磁異常探測儀的探測距離。增大磁異常探測儀的探測距離，是一項非常困難的任務。要增大其探測距離，首先要提高其靈敏度。像潛艇這樣的磁性物體，可以用磁偶極子來代表，它產生的異常磁感應強度與距離的三次方成反比。因此，如果要將磁異常探測系統的探測距離增大一倍，則其靈敏度要增加到原來的八倍。

對於航空測量來說，要提高磁異常探測器的探測距離，還需要盡量減少探測器攜帶平台本身磁場及環境中無關磁場對探測器的干擾。我們將可對磁異常探測器工作造成不良影響的因素，統統稱之為「雜訊」。

總之，要增大磁異常探測系統的探測距離，需採取多管齊下措施：一是要提高磁異常探測器本身的靈敏度；二是要相應地降低測量平台的雜訊和環境雜訊；三是將單探頭磁異常探測器，升級為多探頭線陣或面陣磁異常探測器。

（下為攜有磁異常探測系統的日本P-3C反潛機）

現在美國海軍現役反潛飛機和直升機，大量使用AN/ASQ-81MAD磁異常探測系統，少數P-3C飛機則使用比較先進的AN/ASQ-208MAD磁異常探測系統。這兩種系統所用的磁力儀，都是以氦燈作光源的氦-4光泵磁力儀。

近年來，光泵磁力儀又有了新發展，即其光源發生了變化，科學家用可調諧激光代替氦燈作為光泵磁力儀的光源，大幅提高了磁力儀的靈敏度與探測距離。

美國珀拉托密克公司為美國海軍研製的P-2000磁力儀，就是配有激光光泵的新一代氦-4磁力儀。將P-2000安裝在P3-C飛機上進行的飛行試驗表明，P-2000磁力儀對潛艇的探測距離可達到1000到1500米，比採用普通氦燈作光源老式氦-4光泵磁力儀的探測距離，要多出500到1000米。

美國海軍還提出，下一代磁異常探測器對潛艇的探測距離，應達到2743米。

在美國軍方拚命提高磁異常探測器探測距離與靈敏度的同時，其他國家的科學家與工程師也沒閑著。

航空磁異常探測技術正在飛速進步中。

（下為日制P-1先進反潛機飛行場面）

超導磁力儀與航空全張量磁力梯度測量技術聯姻後，將航空磁異常探測技術推上了一個新的發展高度。

所謂全張量磁力梯度測量技術，即通過測量地磁場矢量三個分量在三個方向上的空間變化率來確定目標的技術。

測量地磁場矢量三個分量的空間變化率，需要使用矢量磁力儀，如磁通門磁力儀和超導磁力儀。而超導磁力儀又分為高溫超導磁力儀與低溫超導磁力儀兩種，前者是使用液氮冷卻的磁力儀，後者是使用液氦冷卻的磁力儀。

在超導磁力儀與全張量磁力梯度測量技術的開發方面，澳大利亞處於絕對領先位置。

澳大利亞最大的政府研究機構——聯邦科學工業研究組織的工業物理學部，從20世紀70年代起，就開始了對高溫超導體材料的研究。1987年，在科學家發現陶瓷類高溫超導體材料之後，該部又組成一個小組，專門開展這類材料製備與應用研究。

2000年,澳大利亞科學家與礦業公司合作，啟動了超導磁張量梯度儀研製項目，旨在研發一種可以測量全部九個地球磁場張量要素的磁異常探測系統。

（日制P-1新一代反潛機尾錐中，裝有先進磁異常探測器）

澳大利亞科學家還正在執行一項研究地球淺層結構的龐大計劃——透視地球計劃。為完成該計劃，該國科學家與工程師正在研製一款航空用超導全張量磁梯度儀。該梯度儀的磁異常探頭成陣列布置，探頭與探頭之間的距離為3厘米，多個探頭協作完成探測任務。它比單探頭磁異常探測系統的探測靈敏度要高得多，其探測距離也比傳統的磁異常探測儀要遠幾倍，至於抗干擾能力，則更是遠勝傳統的磁異常探測儀，它能從複雜的磁異常環境中，確定目標的性質與位置。

為透視地球計劃研製的超導磁異常全張量梯度探測系統，也可用於探測潛水艇等水下目標。配備該探測系統的反潛巡邏機，將能在距潛水艇3公里外距離上一次性通過後，就可獲得目標潛水艇的位置、潛行深度、航向、航速、是否在下潛等詳細信息，對目標潛艇定位精度，可達到驚人的毫米級別。這將是世界上最先進的航空反潛用磁異常探測系統。

目前美歐俄等國在役的航空磁異常探潛系統，僅能發現位於反潛機正下方几百米處的潛水艇，且誤判率較高。為防止誤判，反潛機須反覆通過目標區，或繞著目標區轉上幾圈，才能最終確認目標性質與目標位置。

特別聲明與鳴謝：本文所有配圖，都來自網路，特在此向這些圖片的提供商與拍攝者，表示最真誠的感謝；本文所有數據，均來自中國知網、《兵器知識》、新華網、人民網、央視網、龍源期刊網等地方，特向這些數據提供者表示最誠摯的謝意。

（美製P-8「海神」反潛巡邏機上，裝備有一體化磁異常探測系統）

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