据南京大学网站消息,南京大学超导电子学研究所,继2017年将研制的大口径超导阵列单光子探测器应用于空间碎片探测和2019年月的激光测距等骄人成绩后,近日超导阵列单光子探测器再立新功。从我国电科十四所某试验外场传来消息,超导单光子激光雷达系统,实现了对低空大气层中数百公里外目标的实时跟踪探测,展现了超导单光子探测器的强大应用潜力。据悉,该款雷达由南京大学与中电科十四所共同合作研制,南京大学团队针对低空大气衰减和湍流等复杂环境,研制高灵敏、高精度、高速率的超导阵列单光子探测器,并在今年9月的外场试验中大幅提高了系统灵敏度和抗环境杂散光能力,成功实现数百公里外移动和固定小目标的实时跟踪探测。
事实上,此次超导单光子激光雷达成功实现了对数百公里外移动小目标的实时跟踪探测,就是之前中电科十四所量子雷达技术的应用(注:2018年珠海航展上,中电科十四所曾展出过一种量子雷达)。所谓量子雷达,是对发射雷达信号返回的信号,进行单个光子的处理和分析,从而获得目标信息的技术。雷达探测,最重要的就是如何准确解读出回波中含有的目标信息,信号处理就是解读信息的手段,手段越先进,信号解读越准,雷达探测能力自然就会越高。通过量子雷达创新信号处理方式,该雷达的探测能力相比传统体制雷达,有了本质的提升。据悉,量子雷达有两个显著优点,第一是带宽可以做到很大,同时抗干扰能力也比较强。其次,量子雷达对于单光子的信号处理特点,非常利于反隐身目标。
说到这里,想必很多人眼前一亮,尤其是“量子雷达对于单光子的信号处理特点,非常利于反隐身目标”这一显著优点。众所周知,隐身目标是通过吸收和散射折射削弱雷达回波信号来实现隐身的,但量子雷达的特性使得雷达对削弱的回波信号解析解读能力大大增强,这对于隐身战机目标而言是致命威胁,意味着它的隐身手段将失去作用。而放眼当下,我国所在的东北亚地区(具体指中日韩三国)已经成为具备隐身能力的五代机扎堆的地方,因此量子雷达的存在无疑将对敌方五代机构成严峻威胁。据悉,有观点认为中方歼-20隐身战机的年产量应该在20架左右,这也是目前最乐观的估计。日本方面,其向美国购买了105架F-35隐身战机(63架F-35A常规起降战斗机和42架F-35B短距起飞垂直降落战斗机),且已经陆续交付。而韩国方面,目前韩国空军已经装备了数十架F-35A隐身战机。对于东北亚地区五代机扎堆的情景,日本《读卖新闻》曾分析称,由于生产数量太少,隐形战机尚需更长时间才能成为各国的主力机型,但有一点是很清楚的,即东北亚将进入由下一代隐形战机争夺天空制空权的新时代。
值得注意的是,据知情人士透露,对于中电科十四所突破新型超导单光子激光雷达系统的消息,五角大楼拒绝对此回复。对此,有分析指出,显然中方研制的超导单光子激光雷达系统已经对美军装备的大量隐身战机造成巨大压力,五角大楼一时想不出任何应对之策。当然,我国能取得如此的成绩,也离不开南京大学科研团队的努力。要知道,超导电子学研究所青年长江学者张蜡宝教授,博士研究课题就是超导单光子探测技术,在吴培亨院士的指导下与团队成员一起攻克了探测器芯片和系统的全部关键技术,于2008年研制出我国第一个超导单光子探测器。经过多年的不懈努力,探测器的性能指标不断提高,从单元器件到阵列芯片,光学口径从9微米到300微米,仪器系统的整体技术水平达到国际先进,部分指标达到国际领先,已经在卫星激光测距、量子信息、激光通信等多个领域实现应用。可以说,在单光子激光雷达系统的研究上,中方已经走在了世界前列。
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