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《欧亚时报》在其报道中表示:“8月10日,中国研究人员已经开发出一种基于恒星的导航系统原型,用于在GPS或者中国北斗系统的卫星信号遭到干扰、无法使用时,为高超声速飞行器提供导航。”
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简单说,就是导弹在收不到卫星导航信号的时候,可以“看星星认路”。
这并不是什么新概念,古代航海者就是这么干的。区别是,高超飞行器的速度超过5马赫,飞行环境和一艘船完全不是一回事。要让一枚以每秒上千米速度飞行的武器准确识别星光,技术难度高得多。
《欧亚时报》进一步解释:“虽然高超声速导弹由于速度快、机动能力强而非常难以拦截,但它们同时需要高度自主而且精确的导航系统。”
天空中的恒星位置比较稳定,可以作为参照物。传感器识别恒星,再根据星图计算飞行器目前的姿态和方向,就能够帮助导弹判断自己在哪里、应该往哪里飞。
它最大的好处是不依赖外部无线电信号。
原理看起来“简单”,但解决起来十分复杂。
当导弹或者其他物体以5马赫以上的高超声速穿过大气层时,会经历强烈的气动加热,并形成激波层和等离子体鞘,其温度可能超过1000摄氏度。这些高温气体会影响星光,让穿过其中的星光发生弯曲。同时,它还会产生很强的红外辐射,就像一只强光手电筒,使本来就比较微弱的恒星信号被淹没。
所以,高超声速飞行器上的传感器想看见星星,面对的是两个问题。
一个是星光被高温气流折射以后,位置会发生变化;另一个是飞行器自己产生的强烈红外辐射,会遮住恒星微弱的光线。
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中国研究团队做的工作,主要就是解决这两个问题。
按照《欧亚时报》援引《南华早报》的报道,研究人员建立了相关数据库,又设计了算法和专用传感器。
报道写道:“研究团队建立数据库、设计复杂算法并研制相关设备,最终形成了他们所称的‘从基础研究到原型研制、面向高速飞行应用的完整技术链’。”
其中包括两个基础数据库:一个研究高温空气的热化学辐射,另一个研究热辐射形成的干扰。
研究团队还建立了高速飞行器周围辐射环境的模拟软件。
测试数据显示,在没有干扰的情况下,这种原型星敏感器的星图识别率超过99%。而在受到强烈气动辐射干扰的时候。传感器的识别率仍然保持在80%以上,姿态测量精度优于5角秒。也就是说,这套设备测量飞行器姿态时,误差已经被压到了很小的角度范围。
至少从试验结果来看,中国研究人员已经证明,在高超声速飞行产生强烈光学和红外干扰的环境中,星敏感器仍有能力找到恒星,并利用星图进行导航。
如果这项技术最终进入实际武器系统,它带来的变化很明显:以前对付精确制导导弹,一个重要办法就是压制卫星导航。
现在如果导弹本身同时拥有惯性导航、卫星导航和星光导航,那么单纯干扰GPS或者北斗,效果就会下降。
导弹有卫星信号的时候用卫星,没有卫星信号的时候继续利用惯导和星光修正误差。
这也是《欧亚时报》为什么把这项技术和中美高超武器竞争联系在一起:“一套基于恒星的导航系统,将帮助中国进一步巩固其在高超声速武器领域相对于美国的领先地位。”
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美国目前只有一种已经服役或者接近服役状态的高超声速武器,即美国陆军的远程高超声速武器LRHW,也被称为“暗鹰”。美国海军正在推进“常规快速打击”CPS项目,美国空军还有高超声速攻击巡航导弹HACM,DARPA此前还开展过高超声速吸气式武器概念HAWC等项目。
但《欧亚时报》强调:“这些项目都还没有达到实战部署状态。”
这正是美国目前比较尴尬的地方。
相比之下,中国已经部署了多型高超声速或者采用高超声速滑翔技术的武器,然后该媒体介绍了一系列中国高超武器。
在此,笔者就不做介绍了。
此外,报道还提到了中国去年公开的一项变形高超声速飞行器研究,该飞行器可以在5马赫以上飞行,同时改变自身气动外形(见下图)。
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高速巡航阶段,机翼可以收回机体,以降低阻力。
需要增强升力或者机动的时候,机翼再伸出来。
这种思路解决的是高超声速飞行器另一个长期存在的问题:高速和机动之间如何兼顾。
现在再加上星光导航,《欧亚时报》认为,中国研究人员解决的已经不只是“能不能达到5马赫以上”,而是开始处理高超声速武器进入实战以后会遇到的一系列具体问题。
包括怎么导航、怎么抗干扰、怎么提高机动性、怎么在复杂电磁环境中继续飞向目标。
《欧亚时报》最后提到,美国陆军已经把高超声速武器列入六个关键技术领域,希望依靠这些技术保持常规军事优势,“在高超武器领域,美国要追上中国,还有很长的路要走。”
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