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雷达使用的电磁波,在空气中速度接近光速,为何潜艇不用雷达呢?
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有一个很奇怪的问题,潜艇在深海航行时,往往借助声呐,来对周围的环境和目标进行探测,用雷达不是更好吗?
4 g- H m7 h* P( h M 有人说不用电磁波,是为了让潜艇达到更好的隐蔽性,但这种说法根本就站不住脚。 + K' a# e- @3 \# D F
在潜艇上,声呐员借助设备,就能听声辨位,找出周围的移动物体。由此可见,声呐并不具备隐蔽性,甚至比电磁波的动静还要大。
. ]5 O3 h' [5 ]3 n* z 都知道,电磁波在空气中的传播速度,接近光速,而声波在空气中,传播速度仅为344米每秒。
) U- Q9 A6 V, y( ? 表面上看,电磁波传播速度快,潜艇使用雷达,应该优势明显,为何潜艇要使用传播速度更慢的声呐呢? - n2 K2 Q F2 ?
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科学家并不是没有这样想过,但实际应用过程中,却遇到了很大的问题。原来,当电磁波在水中传播时,衰减速度非常快,根本探测不了多远。 # K4 s& X, z! d4 R5 s k6 d
相反,声波在水中的传播速度,能接近1500米每秒,而且传播距离比电磁波更远。
O" L' {/ K' z: r+ g4 x 因此,潜艇为了提升对周围环境的感知能力,只能退而求其次,放弃雷达,选择声呐。
% X3 V$ D1 ]) W: q) ]& h 随着技术的发展,声呐也出现了主动声呐和被动声呐两种类型。主动声呐由潜艇主动发出,通过收集回声,感知周围的环境;而被动声呐,则直接探测其他目标发出的声音,从而对目标进行追踪。 & E. }; i5 n: b, s- j
- h" W1 h- ^9 N5 {5 Y7 e 既然潜艇使用了声呐,潜艇又是如何通信的呢?声呐在水中传播没问题,但是回到空气中,声呐就没了优势。
7 E* @; S/ i: t; e5 l: w 技术人员为了解决这个问题,也想了很多办法,最后发现一个规律。电磁波的频率越高,在水中就衰减得越快,因此,低频率的电磁波,依然有可能完成水中通信。
1 z8 e( R, Q! N* X" G 就以F级的低频电磁波为例,可以在海水中传播几百米,满足基本通信没问题。但是,这种低频电磁波,却有一个无法弥补的短板。
6 f% I$ ] W$ h$ t J A# U 低频电磁波的波长很长,想要发射这样的电磁波,天线的长度,往往要达到几十公里。如此大的天线,根本无法架设在潜艇上。
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" U9 ~' M2 i! _0 l& Y, n( a; m' u5 M 因此,潜艇在水中航行时,只能接收指令,无法向外界传递信息。如果遇到紧急情况,潜艇只能上浮到水面,利用高频电磁波,与指挥中心进行通信。
; q5 ^+ ?$ c* N, i& j 综上所述,潜艇在水下搜索目标靠声呐,接收指令靠低频电磁波。声呐与电磁波的结合,让潜艇具备了在水下长时间生存的能力。 & e5 W7 ~2 |; d$ w7 C- v) g+ p
不过,另一个问题依然让很多人百思不得其解,潜艇发射鱼雷后,还能否继续控制鱼雷呢? , t( {3 y5 r. h$ D+ e! t
潜艇使用的声呐,探测距离有限,电磁波又无法使用,发射出去的鱼雷,该如何找到目标呢? ; Z! ]( R. l% Y5 U
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潜艇在水下航行或者待命,可以利用低频电磁波,完成指令接收,声呐系统,也让潜艇有了一定的探测能力。 ! \5 x. G* A. p5 p( `# T# y+ S
但是,鱼雷作为潜艇的杀手锏,如果完成发射后,对方调整方向,就能轻易躲过去。鱼雷在几百米深的水中,又该如何精确地找到目标呢? 5 }: S* d3 C, K4 D+ X; E7 H; a
前面已经说过,电磁波在水下衰减很快,派不上什么用场。而声呐的探测距离,仅有几百米,也不足以远距离定位目标。
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7 r9 F0 }" K. r8 R7 U$ \% C 很多人并不知道,如今的有些鱼雷,在完成发射后,会连接一根线,专门给鱼雷提供数据。这根线往往能长达二三十公里,足以将鱼雷送到目标身边。 : Z4 ?, z b4 x
当鱼雷抵达目标物附近后,鱼雷会打开雷达,进行自主定位。虽然此时雷达的探测距离不远,但也足以让鱼雷能轻易发现目标,并精确定位。
! B, j; O8 v( r5 `; X 与此同时,随着鱼雷的靠近,对方的声呐员,也能通过声呐系统,感知到鱼雷的到来。 ! `: n3 W# y6 H# @( M- u
此时潜艇需要迅速作出反应,并做好防冲击准备,能不能幸存下来,就要看指挥长的水平和经验了。
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可以毫不夸张地说,潜艇满身都是黑科技,这也给潜艇,赋予了更多的神秘感。
9 x7 V( |: i( ^$ ~8 E9 x# K 你见过潜艇吗?在你眼中,潜艇又是什么样的呢?
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