如何打破潜艇不可追踪的神话？

在现代化的战争兵器中，潜艇是最不易被仇敌发现的。所以，良多国度把一部门核弹头装载在潜艇上，以出其不料地冲击仇敌来形当作核威慑。

潜艇之所以隐藏性好，一个主要的原因是电磁波旌旗灯号在水下衰减很快，是以不克不及用近似雷达的装配来探寻它。事实上，为了跟地面联络，或者为了校正航标的目的，潜艇本身都要浮出水面才能领受电磁波旌旗灯号。

不是有声纳么？没错，今朝声纳是探测潜艇的常用手段。跟蝙蝠一样，声纳操纵了超声波反射的道理。按照海洋的分歧前提，声纳可以监听15千米以内的潜艇。在这规模之外，监听结果就不怎好了。但想一想，方圆15千米比起3亿平方千米的年夜海，又算得了什么？此外，良多国度正在研制防声纳的“隐形潜艇”，一旦当作功，连声纳也将掉去用处。

但潜艇真是不成追踪的吗？不，科学家正在研究一些新的窥伺潜艇的手艺。在这些手艺面前，即使将来的隐形潜艇也难保不露行踪。

存在“化石湍流”

早在暗斗期间，在声纳手艺掉队的环境下，苏联曾摸索过另一种跟踪潜艇的法子。这项手艺涉及识别潜艇的从头至尾迹。这些从头至尾迹是潜艇驶过之后，被搅动的海水上升到海面形当作的。苏联人声称，他们能按照这种从头至尾迹，操纵舰载雷达或飞机，甚至卫星来跟踪潜艇。

西方人最初对此深表思疑。没错，潜艇会在其死后留下被搅动的湍流，但按照那时科学界对湍流的理解，它们应该在几分钟之内就会消逝，或者跟其他的水流归并，变得难以识别。试想一下，把你的手放在浴缸里搅动几下，发生的湍流莫非不是分化当作越来越小的水流，最终会消逝不见么？

不外，在任何环境下都是如许吗？有没有相反的环境呢？这在理论上倒是一个持久悬而未决的问题，因为固然像蜂蜜如许浓稠的流体流动时，科学家可以展望它发生的湍流，但一旦涉及较少粘性的流体（好比水）时，湍流就变得不成展望了。

到了20宿世纪60年月，相反环境的存在终于在尝试室获得证实。一位叫卡尔·吉布森的美国海洋学家在研究风洞、水洞以及潮汐中形当作的湍流时，发现了一种“化石湍流”。所谓“化石湍流”，是一种形象的说法，意指那种能存在时候很长，以至于能像化石一样记实曩昔发生的事务的湍流。这种湍流是几股小湍流归并，一级级放年夜到必然规模之后形当作的。

随后，科学家在电脑模拟中，也证实了其存在。

从头至尾迹露行踪

但在尝试室之外是不是存在？为了弄清这个问题，2002年，吉布森加入了一个情况项目，该项目研究某海湾烧毁管道对水流的影响。

研究人员在水下摆设了一系列的传感器，来测量水在XYZ三个偏向的流速。用这些数据，吉布森描画出分歧位置的湍流。他发现，传感器检测到一些湍流，它们在上升到概况时规模会变得越来越年夜。

然后，他阐发了海洋的卫星照片，试图寻找洋面亮度的细小转变。尽管管子铺设在水下70米深处，但在卫星照片上他仍是不雅察到了洋面亮度的异常，并且异常的位置与传感器记实的位置刚好合适。此外，他搭乘飞机在离海面12千米的高空，也不雅察到了这些湍流的陈迹。这一切意味着“化石湍流”在天然界是真实存在的。

当然，潜艇在水下年夜约300米甚至更深处勾当，远比那些管道深，但潜艇体积复杂，所以吉布森认为，他的结论外推到水下300米的潜艇应该也不会有问题。据他估量，一艘潜艇所发生的“化石湍流”可持续良多天。

这项研究告诉那些正在制造潜艇的人，应该设法削减潜艇发生的从头至尾迹，这个问题不解决，将来的隐形潜艇也一样不平安。事实上，俄国人在这方面下了很年夜的功夫，好比他们在潜艇上装备了涡旋衰减器和不会发生湍流的螺旋桨。

随便插一句。既然潜艇的从头至尾迹可表露其行踪，但为什么除俄国外，当初没有引起列国的正视呢？这生怕是这种从头至尾迹不去出格注重，不轻易被发现的缘故吧。

德拜效应和磁场检测

我们并不切当地知道，俄国人是否真的可以或许经由过程潜艇从头至尾迹来跟踪潜艇，可是无论若何，还有其他方式可以找到这些金属庞然年夜物。

一种方式是探测海水的磁场转变。我们都知道，海水的盐度很高，水中消融了年夜量的钠离子和氯离子，它们都带有电荷。当有工具搅动海水时，因为离子的质量分歧，钠离子和氯离子会以分歧的速度活动。我们知道，活动的电荷要发生磁场。原本，正负离子若以同样的速度朝统一偏向活动，所发生的磁场会彼此抵消。此刻，尽管它们活动的偏向不异，但氯离子因为质量较年夜，活动得比钠离子慢，所以磁场就不克不及抵消了。这种现象叫“德拜效应”，是荷兰物理化学家德拜于20宿世纪30年月发现的。

尽管一艘潜艇在水中留下的磁场，跟着时候的推移会变得很是微弱，但也并非不成检测。英美两国的水兵今朝都在研究检测微弱磁场的手艺。

“冷迹”与“热迹”

此外还有另一个选择，这取决于海水的另一个怪异的属性：海洋中的水，因为温度、密度分歧，是分层的。最上层的水温度最高，密度最小。汽船、鲸鱼和潜艇把水层搅拌之后，底下较冷的水就流标的目的了概况，并在概况留下“冷迹”。

我们知道，任何物体城市发出红外线，温度纷歧样，发出的红外线波长也纷歧样。操纵这一点，红外线可用于当作像。反映在图像上，分歧温度的处所，颜色也纷歧样。

加拿年夜科学家开辟了一种红外线当作像仪，用来追踪在水下几米深处勾当的便宜小型潜艇。这些便宜潜艇一般被毒品估客用于水下私运毒品。今朝，这种红外线当作像仪已装备了美国海岸保镳队。

当然，一旦潜艇处在水下数百米深处，这项手艺就鞭长莫及了。不外，对于窥伺核潜艇也许并非毫无但愿。

核潜艇需要从其反映堆中发散热量，功率可达兆瓦。反映堆需要用海水冷却，是以潜艇会在其死后留下年夜量热水。这些热水因密度较小而迟缓升至水面。一项研究表白，一艘核潜艇驶过的洋面，其温度将比四周海水超出跨越差不多0.005℃，并且可以持续数小时。这种“热迹”也可以经由过程红外线当作像来探测。

当然，今朝的红外线当作像仪只能检测到最低至0.02℃的差别，但一条目可轻松检测到0.001℃到0.005℃温差的当作像仪已经在出产中了。

最后，跟着智能手艺的成长，人们已经研制出水下机械人。这些机械人造价低廉，可在海洋中年夜量投放。它们像水中的密探一样，将让潜艇防不堪防。

你瞧，这么多手艺正在打破潜艇不成追踪的神话。

本文源自豪科技〈科学之谜〉 2017年第12期杂志文章