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太赫兹技术:捍卫人类安全的“生命之光”
来源:学习时报    作者:    2017-11-08 10:48:00 
  太赫兹雷达是一种超高频雷达,拥有小于一毫米的波长,借助它可越过障碍物获得物体的图像和敌方飞机的反射信号,因而较易发现先进的隐身战机。此外,太赫兹雷达还可安装在卫星和侦察机上用于发现水下潜艇等目标,在民用领域可为地质勘探、搜寻救援等工作提供新的技术手段。
  太赫兹技术的核心就是太赫兹波。这是一种频率从0.1-10太赫兹、波长3毫米到30微米、介于毫米波与红外光之间的电磁波。正是由于太赫兹波在电磁频谱中占有的特殊位置,才具备了微波和红外辐射所不具有的独特属性。利用太赫兹频率高、波长短且在浓烟、沙尘等环境中传输损耗少等独门绝技,我们就能一眼“看透”墙体,它是复杂战场环境下成像寻敌的理想技术。太赫兹技术在塑胶炸弹、流体炸药和人体炸弹等检测识别上更加“明察秋毫”,执行相关任务的战士不再需要靠近可疑地段或人员便可进行检查。可以说,处于电磁应用“真空地带”的太赫兹具有辐射小、透射性好、方向性强、通信传输容量大等突出特点,在医学成像、雷达探测、电子对抗、电磁杀伤和通信技术等国防和民用领域具有重要的应用前景。
  当然,太赫兹技术最令人惊叹的还是太赫兹雷达化身为未来战场的反隐身“利刃”。众所周知,雷达主要靠接收目标的反射信号来发现目标。通常所说的隐身技术主要依靠形状、吸波涂层等方式吸收或改变雷达波的传播方向,进而达到隐身目的。可巧的是,这些绝招太赫兹几乎全部“免疫”。集众家优长于一身的太赫兹,以其远小于微波与毫米波的波长,可用于探测更小目标并实现更精确定位。同时,太赫兹波又包含了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脉冲,进而大大超出现有隐身技术的“屏蔽”范围。因此,太赫兹雷达已经成为让隐身无处遁形的战场“大杀器”。
  此外,太赫兹技术还可对物体进行三维立体成像,对各类物体来个全身高精度写真。随着人们对太赫兹研究的不断深入,其在军事和安全领域正焕发出广泛的应用前景。
  太赫兹的一大神奇之处就是对爆炸物极其灵敏的“嗅觉”。太赫兹技术可以避免X射线和金属探测器对非金属危险品、武器、毒品和爆炸物的“麻痹大意”,通过太赫兹波独特的吸收特性利用光谱进行识别,可“火眼金睛”一般完成对爆炸物等危险品的探测识别。2014年6月,德国研究人员利用太赫兹技术研制成功“T-COGNITION”太赫兹安检设备,利用太赫兹扫描仪通过分析透过物品的太赫兹信号,几秒钟内可确定其内部物质的太赫兹“指纹谱”,经过与数据库的比对就能确定物品内部的具体物质。
  当然,除可用于探测爆炸物外,利用太赫兹精确的“指纹谱”还可对各类物质进行分析识别。例如,利用太赫兹波可鉴别不同种类的毒品,让此类“社会毒瘤”无处遁形。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把无形盾牌。事实上,正是通过与一些新兴前沿学科领域交叉融合,太赫兹才与生物医学、微纳米技术、材料科学、光电技术等学科发生了巧妙的“化学反应”,不仅为太赫兹技术研究提供了一大批新兴技术手段,也为太赫兹世界描绘了应用更加宽广的美好未来。
  太赫兹技术目前在军事通信领域也是炙手可热。太赫兹这一曾被“遗忘”的波段,聚集了微波通信与光通信的诸多优势,早已成为各军事大国挖掘开发的“宝藏”。太赫兹的频段相比广泛运用的微波通信要高出4个数量级,可承载更大的数据传输量,进而可轻松解决战场信息传输受制于带宽的问题,满足未来战争大数据传输速率的通信要求。未来利用太赫兹无线网络传输高清影像资料,或许只要瞬间即可完成,将在战场侦察过程中发挥重要作用。目前,美国正以太赫兹技术为基础,开发数据传输速率为25Gbps-250Gbps的卫星交链通信系统。同时,太赫兹遇到的大气衰减可使信号根本无法传播到敌人的无线电监听机构中,可实现隐蔽的近距离通信。
  可以预见,太赫兹技术势必在军事通信、战场侦察、精确制导、反隐身和电磁对抗等军事领域发挥重要作用,采用太赫兹技术的各类设备也可用于包裹检查、炸药识别以及无损探伤,或将成为捍卫人类安全的“生命之光”。
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