“从天而降”的反潜技术

吕之品

二戰后，一些国家就开始尝试利用磁异常探测技术来反潜。在反潜机上安装磁异常探测器，通过监控、分析潜艇对地球磁场造成干扰的数据，进行计算来追踪潜艇的位置。但传统磁异常探测技术存在两个致命缺陷，导致传统磁异常探测技术没能成为主流的反潜技术手段。一是磁异常探测距离有限，随着距离的增大，磁信号的强度逐渐下降;二是磁探测信号的强度易受多种因素影响，比如地球磁场因太阳风暴等引发的变动，或是潜艇耐压艇壳的材料变化，都会严重影响其探测精度。

当前，世界各国水下反潜网络建设的主要技术手段是水下声波监听系统。这套系统对探测高噪声的第一、二代潜艇极为有效，但随着减噪减震技术的迅速发展，新型潜艇越来越安静，它的探测和识别效果越来越差。

如果采用一种更灵敏的磁谱仪——超导量子干涉仪，新型潜艇就无从遁形了。超导量子干涉仪的灵敏度是常规磁异常探测器的数百倍甚至数千倍，能够更容易捕捉到潜艇对地球磁场造成的微弱变化。不管新型潜艇的降噪技术有多么优异，其金属艇壳也不可避免地会引起地球磁场的变化，从而被探测锁定位置。

但这种干涉仪又太灵敏了。因为这种灵敏的仪器在使用时需要搭载在飞机上，飞机的轻微抖动都可能对探测构成严重干扰，所以实际探测范围也不超出几百米。

2017年6月，我国科学家宣布取得重大突破，一下子把超导量子干涉仪的探测范围从几百米提高到几千米。

他们是如何做到的呢？这虽然是高科技，说起来却是比较简单的。前面提到，超导量子干涉仪的问题是太灵敏，潜艇的信号往往被淹没在噪声中，无法识别。为解决这个问题，我国科学家用了多组超导量子干涉仪，其中一架用于探测潜艇，另外几架仅用于探测噪声。比如，现在有两架干涉仪A与B搭载在同一侦察机上，A用于探测潜艇，B仅用于记录飞机的抖动。A在探测时，不可避免也要记录下飞机的抖动（潜艇信号就淹没在抖动所产生的噪声里），而且因为A和B在同一架飞机上，记录下的抖动信号应该是一样的。这样，在处理数据时，只要把A的数据减去B的数据，就可以消除噪声，仅留下显示潜艇的信号。

这种处理办法天文学家在寻找超新星的时候也曾用过。超新星的特点是其亮度会在短时间内发生大的变化，但因为天上的星星太多，而且一般来说，超新星离我们都很远，即使有这样的变化，也不易被我们觉察。于是，天文学家想了一个法子：锁定某个天区，隔一段时间，拍摄两张星空图，然后让两张星空图“相减”。因为其他的星星在这段时间里亮度基本不变，唯有超新星的亮度变化较大，这一相减，就把其他星都消去了，只剩超新星显露出来。通过这种办法，天文学家发现了很多超新星，让寻找超新星的活变成了家常便饭。

现在这种探测潜艇的技术，其实就是借鉴了当年天文学家寻找超新星的办法，所以可谓“从天而降”。