太赫兹技术：第五维战场的“拓荒者”
2017-05-15 22:04:40 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
太赫兹的另一大神奇之处就是对爆炸物有灵敏的“嗅觉”。利用不同物体对太赫兹波的不同吸收特性，可实现对爆炸物等危险品的探测识别，避免X射线和金属探测器对非金属危险品、毒品和爆炸物的“麻痹大意”。
太赫兹安检系统可以透视人体，却不会像X射线那样对人体造成伤害
信息技术在军事领域的广泛应用，使现代战争的触角从“陆、海、空、天”伸向第五维空间——电磁战场。太赫兹技术则是有望改写第五维战场规则的关键技术。所谓“太赫兹”是指波长在30毫米到30微米之间的电磁波，由于太赫兹电磁波具有一系列突出特点，各军事大国都已相继展开针对太赫兹的研究。
太赫兹技术的核心就是频率为0.1THz到10THz的电磁波，频谱范围介于毫米波与红外光之间。由于该频段的电磁波既不完全适合用光学理论来处理，也不完全适合用微波理论来研究，所以相关研究结果和数据一度非常稀少。然而，随着对“太赫兹”的了解日渐深入，人们发现太赫兹电磁波具有辐射小、透射性好、方向性强、通信传输容量大等突出特点，军事应用前景极为广阔。
“看透”复杂战场
当今世界安全形势日益复杂，在一些热点地区路边炸弹、自杀式爆炸等恐怖袭击时有发生。如今，太赫兹技术有望破解这些难题。利用太赫兹技术研制的探测装置可“看透”建筑墙体，是复杂战场环境下搜索敌踪的理想技术，不仅可远距离探测放置路边或埋于地下的爆炸物，更可将躲藏在民居内的武装人员和武器尽收眼底。
据报道，美国军方于2004年正式启动太赫兹成像阵列技术研究，并在随后启动了太赫兹电子学研究计划，旨在研制出频率超过1太赫兹的紧凑型设备和集成电路。目前，美国已经研制出1.012太赫兹放大器集成电路。美国军方拨款研制的太赫兹成像雷达可在沙尘暴、浓烟或浓雾中探测到清晰的目标图像。
除了美国，欧洲诸国也相继启动了太赫兹辐射成像、分子生物学、空间天文学、太赫兹遥感等多个相关领域的研究计划。2006年，欧洲研制成功通信距离1.5公里的太赫兹无线通信演示系统，随后英国又推出了实用化的太赫兹安检系统。2015年，由英国主导的“超宽带太赫兹无线收发器”项目被列入欧盟“2020地平线计划”支持项目。
“嗅出”危险物品
太赫兹的另一大神奇之处就是对爆炸物有灵敏的“嗅觉”。利用不同物体对太赫兹波的不同吸收特性，可实现对爆炸物等危险品的探测识别，避免X射线和金属探测器对非金属危险品、毒品和爆炸物的“麻痹大意”。2014年6月，德国成功研制出基于太赫兹技术的“T-COGNITION”安检设备，能在几秒钟内确定目标物品内部的具体物质。通过测定“炭疽热”粉末等对太赫兹波的吸收情况，还可成为防止生物恐怖袭击的一面无形盾牌。
另外，太赫兹技术还可对物体进行全方位高精度测量。美国研究人员利用脉冲中心频率为1太赫兹的电磁波对航天材料进行安全体检，可成功检测出隐藏在材料内部的缺陷，相关设备将在战略导弹、航空航天结构材料监测评估中发挥重要应用。有消息称，美国已经利用太赫兹检测系统来确保F-35战斗机的生产质量。德国研制的太赫兹ISAR成像雷达可对近距离隐蔽目标实现1.8厘米的成像分辨率。
破解“隐身兵器”
太赫兹技术还是可以让“隐身兵器”无处遁形的“大杀器”。通常所说的隐身技术其实只是降低被敌方雷达发现的几率，采用的技术主要有两方面，其一是利用特别的外形设计，把射来的雷达波反射到其他方向，从而使雷达无法接收到回波；其二是在物体表面增加涂层或形成等离子云来吸收电磁波。然而，这些绝招在太赫兹电磁波面前就不管用了。太赫兹波包含丰富的频率和宽广的带宽，能以成千上万种频率发射纳秒乃至皮秒级电磁脉冲信号，大大超出现有隐身技术的“屏蔽”范围。而且，太赫兹波的波长极短，这意味着可探测更小的目标，定位也更精确。有趣的是，已经在军事领域大量应用隐身技术的美国也是太赫兹雷达反隐身作战概念的发起人，目前已先后进行了0.2太赫兹、0.6太赫兹、1.56太赫兹等高分辨率雷达实验，不仅验证了可行性，更为今后利用太赫兹雷达实现高精度、反隐身作战奠定了技术基础。
从总体情况来看，目前太赫兹技术仍处于初期阶段。但是，凭借全天候工作、反隐身能力、可有效对抗干扰等特性，太赫兹技术必将在三维成像、穿透障碍物的探测识别、远距离生化战剂和爆炸物探测、隐蔽通信等军事领域得到广泛应用。有理由相信，一个属于太赫兹的时代，正在加速向我们走来。
延伸阅读：