藍綠激光水下探測技術如何成就探海神針

中國研發的壹種搭載強大激光器的衛星，研究人員希望能夠利用它來準確定位海面下500米深的目標。青島海洋科學與技術試點國家實驗室稱，“觀瀾號”海洋科學衛星項目於2023年5月在該實驗室正式啟動，旨在加強中國的全球海洋監測活動。

參與該項目的研究人員宋曉泉（音）表示，如果成功，這壹技術將使海洋的上層水體變得“近乎透明”。對此，有不少人高興的認為，這預示著中國的反潛技術將取得巨大突破。

藍綠激光探深海

1963年，Duntley S Q及Gilbert G D等人在研究光波在海洋中的傳播特性時，發現海水對0.47~0.58μm波段內的藍綠光的衰減，比對其他光波段的衰減要小很多，證實在海洋中亦存在壹個類似於大氣中存在的透光窗口。根據這壹現象，發射藍綠光的激光器展現出在水下目標探測、控制、通信等領域的巨大應用潛力。

藍綠激光水下目標探測裝置的基本原理與聲吶相似，平臺上的激光發射器經掃描反射鏡向海面發射藍綠激光和紅外光。藍綠激光穿透海水能力較強，遇到潛艇等水下目標就反射回來，紅外光從海面反射能力較強。這兩部分反射回來的激光束經掃描反射鏡和光學系統，被光電接收器接收並轉換為相應的電信號。

計算機系統根據兩部分激光束傳輸的時間差，再與定位信號、平臺運動姿態信息、潮汐數據等融合,確定出特定坐標點的水深。系統依靠掃描反射鏡讓脈沖激光束在海面做橫向掃描，以保證在壹定海面寬度上的多點探測。

與此同時，再配合相關平臺的向前運動，就可完成對壹定海域面積的多點探測，經計算機系統的去偽存真處理後，可在屏幕上模擬出所測水下目標的立體圖像、輪廓尺寸及型面分布，可謂是深海的“透視眼”。

擒龍反潛有利器

基於以上優點，藍綠激光水下目標探測技術可以廣泛用於海水水文勘測、水下潛艇探測、水雷探測、魚群探測、海洋環境汙染監測等諸多軍事以及民用領域。許多國家尤其重視藍綠激光在海軍裝備中的應用，對此投入了大量的人力和物力。

如前蘇聯早在80年代就已能從時速為每小時160km的低空飛行的飛機上，利用激光掃描技術探測水下目標。而瑞典的薩伯公司（Saab）和加拿大光學技術公司，於80年代後期聯合研制了“鷹眼”機載激光探潛系統。它具有探潛和海深測量雙重功能，已於1994年交付給瑞典海軍,並已在波羅的海進行了實驗。

美國則在海灣戰爭廣泛使用“魔燈ML-30”型激光探測系統執行掃雷任務，同時近年來，美國國家航空航天局，和國防部高級研究項目局（DARPA）資助的研究項目加大了探測深度，DARPA研制了壹種安裝在偵察機上的裝置，可以在200米深度左右，可靠地探測到像水雷那麽小的目標。

身在太空視可觀瀾

中國的新裝置能夠產生不同顏色或頻率的高功率激光束脈沖，使敏感接收器能夠獲取來自不同深度水體的更多信息。這些激光束可以掃描寬達100公裏的區域，或者集中在壹個僅1公裏寬的地方。另外該裝置將與安裝在衛星上的微波雷達壹起使用，以更好地識別目標。

雖然雷達波不能穿透水體，但它能夠以極高的精度測量水面移動——因此當移動的水下目標產生小的水面擾動時，雷達可以告知衛星應該往哪裏投射激光束。此次“觀瀾號”的研制不但意味著中國的藍綠激光水下探測技術愈發成熟，同時該技術與衛星平臺的結合，也代表著中國未來將具備對全球海域的水下探測能力。