鬼成像衛(wèi)星助中國追蹤B-2

本報特約記者 張亦馳

中國在量子科學(xué)領(lǐng)域取得的成就舉世矚目：量子通信衛(wèi)星、量子計算機(jī)……如今又多了一個量子成像（鬼成像）技術(shù)。據(jù)香港《南華早報》網(wǎng)站26日報道，鬼成像間諜衛(wèi)星或許將在10年內(nèi)成為中國軍方的“游戲規(guī)則改變者”，基于鬼成像原理開發(fā)的探測器可在夜間追蹤隱形轟炸機(jī)。

鬼成像衛(wèi)星可識別隱形戰(zhàn)機(jī)

報道稱，現(xiàn)有的偽裝技術(shù)，無論是隱藏戰(zhàn)場上坦克或士兵的簡單煙幕彈，還是隱形戰(zhàn)機(jī)或隱形軍艦上的高科技雷達(dá)吸收材料，對于鬼成像探測器都不起作用。物理學(xué)家說，鬼成像技術(shù)不僅可以檢測到從昏暗目標(biāo)中脫離出來的極少量光線，還可通過與周圍環(huán)境中的其他光線相互作用，獲得前所未有的靈敏度，從而獲得比傳統(tǒng)方法更多的信息。據(jù)研究人員介紹，配備新量子傳感器的衛(wèi)星將能識別和追蹤空中的隱形目標(biāo)，例如在夜間起飛的隱形轟炸機(jī)。

報道特別提到美國的B-2轟炸機(jī)，它是世界唯一一種隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)。B-2大多在夜間掩護(hù)下飛行，部分原因是為避開間諜衛(wèi)星上的高清晰度光學(xué)相機(jī)。同時該機(jī)有特殊的涂層和結(jié)構(gòu)來偏轉(zhuǎn)或吸收由天基合成孔徑雷達(dá)產(chǎn)生的一定帶寬的微波，并擁有減小紅外特征的紅外抑制技術(shù)。它的繼任者B-21也使用了類似的技術(shù)，并進(jìn)行了改進(jìn)，預(yù)計將在2025年服役。

《南華早報》稱，中國科學(xué)院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究主任龔文林說，他們正在研究的技術(shù)被設(shè)計用來捕捉像B-2一樣的“隱形物體”。他表示，在著名量子光學(xué)物理學(xué)家韓申生帶領(lǐng)下，實(shí)驗(yàn)室將在2020年之前完成一臺原型機(jī)，目標(biāo)是在2025年之前在太空測試這項(xiàng)技術(shù)。他表示，到2030年將會有一些大規(guī)模的應(yīng)用。

鬼成像技術(shù)優(yōu)勢巨大

接受《環(huán)球時報》采訪的中國專家表示，鬼成像又稱雙光子成像或關(guān)聯(lián)成像，是利用量子糾纏的特性，或光場的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)特性，以獲取物體信息的新成像方式。鬼成像衛(wèi)星擁有兩個攝像頭，一個使用桶狀的單像素傳感器瞄準(zhǔn)感興趣的目標(biāo)區(qū)域，而另一個攝像頭測量環(huán)境中更寬區(qū)域的光場變化。幾乎任何光源，如太陽、月亮甚至熒光燈都可以照亮目標(biāo)。另外一種方式是從衛(wèi)星產(chǎn)生一對物理上“糾纏”或“相關(guān)”的激光束以照亮物體及其周圍環(huán)境。科學(xué)家通過分析和合并兩個攝像頭接收的信號，以一套復(fù)雜的量子物理學(xué)算法制作出一個以前認(rèn)為不可能的、極高分辨率的目標(biāo)圖像。而黑暗、云層等影響能見度的因素將不再重要。

據(jù)稱，鬼成像衛(wèi)星比最先進(jìn)的雷達(dá)衛(wèi)星更能揭示目標(biāo)的更多細(xì)節(jié)。因?yàn)榱孔映上窨梢詮膹V泛的光譜中收集數(shù)據(jù)，對于人眼而言，它們產(chǎn)生的圖像比黑白雷達(dá)圖像看起來更“自然”。據(jù)稱，鬼成像相機(jī)還可以識別目標(biāo)的物理性質(zhì)，甚至是化學(xué)成分。這意味著軍方將能夠區(qū)分誘餌，例如在機(jī)場展示的戰(zhàn)斗機(jī)形狀的誘餌或隱藏在偽裝網(wǎng)下的導(dǎo)彈發(fā)射裝置。

報道稱，中國科學(xué)院光電科學(xué)研究院研究員、全國遙感技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會秘書長唐伶俐說，目前中國已有許多新設(shè)備完成研制，并準(zhǔn)備安裝在地面雷達(dá)站、飛機(jī)和飛艇上。她還透露：“衛(wèi)星是下一步的目標(biāo)。”

仍然面臨許多工程挑戰(zhàn)

中國并非唯一一個在努力推進(jìn)鬼成像技術(shù)的國家。美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室從2003年就開始在此方面努力。不過中國團(tuán)隊(duì)于2011年在全球率先通過地面實(shí)驗(yàn)展示該技術(shù)的工程可行性。3年后，美軍實(shí)驗(yàn)室才宣布類似結(jié)果。龔文林表示，“我們在地面上擊敗了他們，我們有信心在太空再次擊敗他們”。據(jù)稱，龔文林的實(shí)驗(yàn)室正在與包括美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的海外競爭者就盡快推出世界上第一顆鬼成像衛(wèi)星展開競爭。

報道稱，鬼成像技術(shù)可能成為軍事行動的“游戲規(guī)則改變者”。“每年有200名量子光學(xué)科學(xué)家聚集在中國，分享他們的新發(fā)現(xiàn)和工程應(yīng)用的最新進(jìn)展”。不過報道也承認(rèn)，要建造鬼成像衛(wèi)星，必須克服許多工程上的挑戰(zhàn)。

據(jù)介紹，如果衛(wèi)星使用自然光源，如太陽和月亮光，那么就需要有非常快速的傳感器來檢測光線的微小變化，甚至需要能探測到幾十億分之一秒的變化，并捕捉其中量子物理現(xiàn)象。如果使用激光等人造光源，則需要非常強(qiáng)大的功率，才能到達(dá)距離地面較遠(yuǎn)的目標(biāo)。

鬼成像技術(shù)的一個挑戰(zhàn)仍然是遠(yuǎn)距離成像。另外，鬼成像衛(wèi)星用來發(fā)現(xiàn)跟蹤飛行目標(biāo)也比較困難。現(xiàn)在的光學(xué)衛(wèi)星和合成孔徑雷達(dá)衛(wèi)星已經(jīng)可以發(fā)現(xiàn)地面上的飛機(jī)，但是并未應(yīng)用于對飛行中的飛機(jī)進(jìn)行探測、跟蹤和預(yù)警，因?yàn)轱w行中的飛機(jī)是高動態(tài)目標(biāo)，衛(wèi)星運(yùn)行有一定軌跡，相機(jī)視角有限，實(shí)時檢測地面背景下的飛機(jī)也很難，即便鬼成像衛(wèi)星研制成功，將其用于探測飛行中的隱形飛機(jī)，可能還要多研究。

相關(guān)專家表示，中國已經(jīng)建成并運(yùn)行了世界上第一顆、也是唯一的量子衛(wèi)星，為中國科學(xué)家提供了大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程經(jīng)驗(yàn)。報道稱，“鬼成像理論已經(jīng)確立和被理解，未來應(yīng)用的速度很大程度上取決于政府愿意花多少錢。”▲