空中隱身

等離子天線關閉時會消失

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雷達使用無線電波使飛機、艦船和地面站能夠在夜間和惡劣天氣下也能遠距離觀察周圍環境。這些波背後的金屬天線也會強烈反射雷達,使它們對他方高度可見——這在戰時是一個致命的劣勢。一類新型非金屬無線電天線在停用時可以變得對雷達隱形——透過停止反射無線電波。這項名為等離子天線技術的創新基於對密封管中的氣體進行通電,以形成自由移動的電子和帶電離子云。

儘管等離子天線的概念已經在實驗室中流傳了幾十年,但 Haleakala Research and Development(一家位於馬薩諸塞州布魯克菲爾德的小公司)的總裁 Ted Anderson 和田納西大學諾克斯維爾分校的物理學家 Igor Alexeff 最近重新燃起了人們對該概念的興趣。他們的研究重新開啟了緊湊型、抗干擾天線的可能性,這些天線使用適量的功率,產生少量噪聲,不干擾其他天線,並且可以輕鬆調諧到多個頻率。

當射頻電脈衝施加到這種管子的一端(Anderson 和 Alexeff 使用熒光燈)時,來自脈衝的能量會使內部氣體電離,從而產生等離子體。“等離子體內部的高電子密度使其成為極好的導電體,就像金屬一樣,” Anderson 說。當處於通電狀態時,封閉的等離子體可以輕鬆地輻射、吸收或反射電磁波。透過調整施加的功率來改變等離子體密度,可以改變它廣播和接收的無線電頻率。此外,調諧到正確等離子體密度的天線可能對較低的無線電頻率敏感,同時對大多數雷達使用的高頻率無響應。但是,與金屬不同,一旦電壓被關閉,等離子體會迅速恢復為中性氣體,天線實際上就消失了。


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Alexeff 報告說,這種消失術可能有多種應用。國防承包商洛克希德·馬丁公司很快將對一種等離子天線(封裝在堅韌的非導電聚合物中)進行飛行測試,該天線旨在免受雷達探測,即使它發射和接收低頻無線電波。與此同時,美國空軍希望這項技術能夠保護衛星電子裝置免受可能從敵方導彈發射的強大幹擾訊號的干擾。美國陸軍正在支援可操縱等離子天線陣列的研究,其中雷達發射器-接收器被等離子天線反射器環繞。“當其中一個天線停用時,從中心輻射的微波訊號會穿過開口視窗,形成高度定向的波束,” Alexeff 說。相反,相同的裝置可以充當定向接收器,以精確定位無線電發射器。

然而,並非所有熟悉該技術的研究人員都對其前景如此樂觀。海軍研究實驗室的等離子體物理學家 Wally Manheimer 回憶說,十多年前,美國海軍探索了等離子天線技術。它希望等離子體可以成為對美國海軍宙斯盾巡洋艦和其他艦船上今天使用的金屬相控陣雷達進行緊湊且隱身升級的基礎。來自這些天線元件陣列的微波束可以電子方式導向目標。 Manheimer 回憶說,海軍研究人員試圖使用磁場引導的等離子天線技術來建立更精確的“敏捷鏡面”陣列。為了良好地發揮作用,由此產生的波束需要以二維方式進行引導;不幸的是,科學家們只能在一個方向上移動它們,因此美國海軍取消了該計劃。

訊號雲
您的偵察隊傷亡慘重,被切斷在敵方領土深處。您需要快速撤離,但周圍的群山阻擋了您的通訊。您該怎麼辦?等離子天線研究人員可能有一個解決方案。幾位研究人員已獲得一項概念的專利,根據該概念,當更傳統的通訊鏈路失效時,依靠等離子氣體的天線可以發射和接收訊號。本質上,炸藥會推動等離子體射流高入空中,然後由此產生的電離氣體雲將強烈傳播來自特殊無線電裝置的電磁訊號。

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