量子雷达量产意义

中国研制的量子雷达探测距离达到了一千五百万公里，我国的目标是星辰大海。 大家好，我是王雨婷，今天我们来讲一讲我国的一款新体制雷达。 最近中国的新体制雷达研究又有了新成果。根据中国电科三十八所近日发表在我国学术期刊低温与超导上的一篇论文透露， 该锁正在研制一款新概念雷达，采用微波量子理论，要在接近绝对零度的温度下工作，最远能够探测一千五百万公里之外的物体， 这个距离呢，相当于地球和月球之间距离的接近四十倍。根据三十八所介绍，这种雷达将主要用于我国的行星防御系统，用于太 探测未知小清新或者其他可能对地球造成危险的物体。当然了，用来探测遥远的航天器也不是不可以，这款雷达的工作原理呢，可以说彻底颠覆了我们对传统雷达的认识。 在介绍这款新概念雷达之前，我们先介绍一下传统雷达的工作原理，以及在过去几年我国曾经公布过的量子雷达和微波光子雷达的原理。然后再介绍电科三十八所这款微波量子雷达的革命之处。首先，传统雷达是依靠无线电波来工作的， 微波是指波长在一毫米到一米之间的无线电波，传统雷达通过天线向目标的方向发射出无线电波，其中一部分电波被目标反射回来之后，再由雷达的接收天线接收，经过计算之后就能够得到目标的 距离、方向和速度等参数。但是传统雷达探测宇宙中遥远目标的能力非常弱，因为根据雷达探测距离公式，雷达的最大探测距离和雷达最大发射功率的四四方成正比。 也就是说，在其他条件不变的情况下，如果想要探测距离变成原来的两倍，那雷达的发射功率就必须增大到原来的十六倍。如果想要探测距离变成原来的十倍，那雷达的发射功率必须增大到原来的一万倍。 这导致人类使用传统雷达探测宇宙深处的目标变得非常困难。比如美国用于小行星探测的晶石太阳系雷达，也就是 g s s r 雷达，有一个直径七十米的天线，在 x 波段上的连续发射功率超过了一兆瓦，这样的雷达 也仅仅能够探测几十万公里之外的目标，再远就无法探测了。而想要探测一千五百万公里之外的物体，所需要的发射功率和天性尺寸，是目前人类无法实现的。这就是电科三十八所这款新概念雷达的用武之地。 此外呢，有些网友可能会把三十八所这款微波量子雷达和量子雷达以及微波光子雷达混淆，因为他们的名字里都带着微波量子什么的。 其实啊，他们的原理是完全不同的。在二零一八年珠海行展上，电科集团就展示出了量子雷达和微波光子雷达的模型。这两款新概念雷达都是电科十四所的产品， 但是电科三十八所也都有研究，量子雷达是利用量子纠缠原理工作的，量子雷达 系统会产生成对的处于纠缠状态的光粒子，其中一个光子被发射出去，另外一个留在雷达之中。发射出去的光子遇到目标后会反射回来，通过与雷达内部保留的纠缠光子进行匹配，就能够确认光子的身份。 通过测量反射的光子，再通过一定的算法，就能够计算出目标的物理属性，比如大小、形状、速度、方向等等。 微波光子雷达实际上呢，仍然是传统的利用电磁波的反射进行工作的，只不过呢，是利用光子技术来实现宽带微波或者毫米波信号的产生、分配、控制和处理， 能够有效的提升雷达系统的目标分辨率、作用距离，还有响应速度等关键性能。而这次电科三十八所公布的微波量子雷达采用了比较新的微波 量子概念。实际上，无线电波也是一种光，它也可以被分成无法再细分的微小粒子，也就是微波量子。并且啊，人类产生的微波粒子与自然界中的微波粒子是不相同的， 因此呢，微波量子雷达可以将这些人造粒子从嘈杂的背景中分离出来，从而生成一个用传统雷达根本看不见的目标的图像，可以远远超过传统雷达的性能。 他最大的技术难点在于微波量子的能量是非常弱的，在三十八组的论文中，他们指出，单个微波量子的能量只有光子能量的万分之一， 这种微波量子必须要用接近绝对零度的接收器才能够捕获，因为如果超导探测器的温度上升到绝对零度以上一摄氏度， 那环境噪声就会淹没有用的信号。绝对零度指的是零下二百七十三点一五摄氏度，是宇宙中最低的温度。以前世界上所有能够创造这种积冷环境的超级冷却仪器都是由美国和欧洲的几家公司制造的。 那由于美国对中国的高科技禁欲，我们不能够采购这些仪器。但是呢，最近中国的几家科研机构已经制造出了性能更好的设备，比如中科院物理研究所的一个团队，在二零二一年就制造了一台冷却器， 可以在不使用害气作为热泵工作介质的情况下，将温度维持在绝对零度以上，零点零一度，这就为三十八所实现微波量子雷达创造了条件。而电科三十八所的论文中，他们称这个项目已经 取得了重要进展，例如完成了一个大型冷却装置，在试运行期间实现了世界级的性能。但是呢，仍然有很多问题需要解决，比如这款雷达的某些部件不可避免的会暴露在开放世界中， 那么冷热部件之间的连接就带来了工程难题。但是三十八所在这个问题上也已经取得了重大突破。 从这些报道中可以看出，我国在新概念雷达的创新上已经位于世界前列了，一旦这些新概念雷达中的任何一款达到了实用的标准，都能给我国带来战略级的优势。在这方面，我们可以说我们的科研能力并不比美国弱。 好，本期节目我们先讲到这，欢迎大家关注我们，下期再见。