揭開復雜電磁環境神秘面紗


        ■未來信息化戰爭,戰場電磁環境將極為復雜。如果不能正確采取應對措施,勢必導致戰場感知迷茫、指揮協同紊亂、用頻裝備效能下降,從而影響作戰進程甚至戰爭成敗

        ■未來信息化條件下作戰,對待復雜電磁環境,既不能等閑視之,也不能盲目躲避,只有準確把握其本質特征,科學分析其對信息作戰的影響,才能搶占未來戰爭的制高點

        “忽如一夜春風來,千樹萬樹梨花開。”當信息化浪潮撲面而來,復雜電磁環境仿佛一夜之間成為人們關注的焦點。

        這看不見、摸不著的復雜電磁環境究竟是什么樣子?它的運行規律是什么?在戰場上如何有效利用和防護?3月中旬,記者走進國家級重點實驗室——軍械工程學院強電磁場環境模擬與防護技術國防科技重點實驗室。

        模擬:為無形電磁信號制作“精確拷貝”

        “其實,我們隨時隨地都處在復雜電磁環境之中,只是我們看不見而已。”實驗室負責人盧興華教授見記者半信半疑,打開一幅“某地域電磁信號密度圖”——淺綠、深綠、黃色、橙紅,標明電磁信號強弱分布,像層層梯田。銀河系、太陽系、大氣輻射和磁暴,閃電和雷暴形成的電場,地磁、金屬礦藏等大地表面的電磁場,民用、軍用無線電設備釋放的大量電磁信號,形成一片遮天蓋地的“電磁叢林”。

        盧興華說,在未來信息化戰場,由于交戰雙方電子信息裝備數量龐大、運用復雜、種類繁多,戰場空間的電磁信號密集跌宕、縱橫交錯、變幻莫測,其復雜程度更是難以想象。

        走進電磁環境模擬室,各種奇形怪狀、大小各異的模擬裝置,讓記者眼花繚亂:這些裝置大都帶有一個箱體,從而構成一個密閉的電磁空間,小的可以放置電腦或裝備零部件,大的可以容納幾個人,最大的居然能開進一輛軍用汽車,適合對一些大型裝備進行整體實驗。

        “構建復雜電磁環境,必須精確模擬這些無形電磁信號。”正在實驗室工作的潘曉東博士介紹說,這些裝置能全面模擬高壓靜電、雷電、核電磁脈沖、超寬帶電磁脈沖、連續波等強電磁環境,在實驗室內構建成各種模擬的電磁環境。

        記者走進“雷電與核電磁脈沖場模擬系統”的腔體,這是一個三角錐形狀的“小屋子”。腔體外殼全是金屬,確保電磁信號能完全屏蔽在內。

        這只是整個實驗室的冰山一角。“電波混響室”、“靜電模擬實驗系統”、“吉赫茲橫電磁波傳輸室”……林林總總的電磁信號模擬裝置,能夠精確模擬自然界產生或人工發射的各種電磁信號。建在郊外的“野外電磁環境試驗場”,還能將各種電磁信號“疊加”在一起,形成一個高強度、高仿真的復雜電磁環境。

        實驗室練劍,演兵場顯威。2008年9月,南京軍區舉行復雜電磁環境下裝備保障演練。實驗室譚志良教授攜帶多種模擬裝置走進演習場,測試各種跳動電磁波,讓部隊官兵目睹了復雜電磁環境“真面目”,有效地提高了官兵錘煉復雜電磁環境下的抗干擾能力。

        兼容:讓電磁互擾裝備“和諧共處”

        電磁信號之間也會“打架”?實驗室王慶國教授的回答是肯定的。

        用更規范的術語,這叫電磁兼容性,指設備或系統在共同的電磁環境中能夠和諧工作而不影響各自功能的共存狀態。電磁兼容性不好,就會出現電磁信號“打架”的現象,也就是人們常說的自擾或互擾。

        為啥會出現這種情況?王慶國舉例解釋說,現代戰場從預警偵察、指揮控制到火力打擊,都越來越依靠大量電子信息裝備,美軍1個師就有2300多部電臺。在戰場相對有限的電磁空間里,同時出現如此眾多的電磁信號,稍有不慎就可能產生嚴重自擾互擾現象。

        現代戰爭史上,就有因裝備電磁兼容性差導致的悲劇。1982年,英國和阿根廷為爭奪馬爾維納斯群島主權爆發戰爭,英國耗巨資建成的最先進軍艦——“謝菲爾德號”驅逐艦,被阿根廷導彈擊中。悲劇的導火索,竟是由于該艦電磁兼容性差造成的。

        在實驗室,記者目睹了一場野戰衛生裝備在戰時復雜電磁環境下電磁兼容性測試。利用連續波電磁環境模擬系統等多個模擬裝置,王慶國先后對B超機、光電心電圖儀、生命體征監護儀等多種衛生裝備進行電磁兼容性試驗,測試其在戰時復雜電磁環境下,相互之間能否“和平共處”,并與周邊的雷達、通信及武器裝備的電磁信號不發生沖突,提高抗電磁干擾能力。

        如今,該實驗室開展的裝備電磁兼容性測試項目越來越多,許多裝備定型列裝部隊前,廠家都主動申請測試。一些裝備甚至在設計之初,就請實驗室做相關的電磁兼容性可行性論證。

        阻擊:與“靜電殺手”的無聲對抗

        許多人都有過這樣的經歷:冬春干燥季節,脫衣服或用手觸摸金屬物體時,會產生輕微的電擊感。但很多人不知道的是,這時的人體已經帶上了幾千伏甚至上萬伏的靜電電壓。這種靜電,也是復雜電磁環境的構成要素之一。

        上世紀60年代,國外就曾發生過因靜電放電干擾衛星電子系統,導致發射失敗的例子。至于靜電引發炮彈自動點火爆炸的事故,更不鮮見。實驗室專門建立了靜電模擬與測試室,研究靜電測試與防護技術。實驗室學術帶頭人、中國工程院院士劉尚合教授,與靜電的無聲對抗,更是持續了近30年。

        2008年9月25日,神舟七號載人飛船點火升空,宇航員翟志剛穿著中國自己研制的艙外航天服,進行中國歷史上航天員的第一次太空漫步。鮮為人知的是,這次太空漫步的成功,也凝聚著該實驗室科研人員的心血和智慧。

        艙外航天服是一套機電一體化的綜合生命保障系統,含有大電流電機等10多種電器裝置,由于航天服內部為純氧環境,哪怕因靜電產生一個小火星,毫秒之內就會引發劇烈燃燒,危及航天員生命安全。事實上,美國和前蘇聯航天史上就曾發生過純氧環境火災事故。

        受總部有關部門委托,實驗室承擔了“艙外航天服純氧環境靜電與電磁安全性評價研究”項目。他們對航天服全部10多種材料分別測試了靜電起電電位、靜電帶電能量、最小靜電點火能等數據,并對存在安全隱患的個別材料提出了改進意見。去年,該項研究獲得軍隊科技進步二等獎。

        防護:給裝備穿上抗干擾“金鐘罩”

        “電影《永不消逝的電波》里面,我黨情報人員從上海發報,只需15瓦的強度,電波就能發到延安。要是在今天,這種強度的電波,如果在頻點上受到干擾就會被淹沒了。怎么辦呢?只好加大功率。”實驗室譚志良教授用這個生動形象的事例告訴記者:隨著強電磁信號越來越多,信息化戰場上電磁干擾越來越強,對裝備的抗干擾要求也“水漲船高”。

        對裝備抗干擾能力的測試,有時候近乎于吹毛求疵。一次,某新型通訊檢測車到實驗室做抗干擾能力測試,廠家在研制過程中下了不少工夫,對測試信心十足。沒想到,實驗室開出的測試報告是:不合格。問題出在一個細節上:車上裝配的某型筆記本鍵盤的電磁屏蔽性能不合格,引發整機在干擾狀態下無法正常工作。

        近兩年,一大批新型國產車輛裝備陸續列裝部隊。實驗室和天津軍事交通學院汽車工程系合作,開展復雜電磁環境下車輛裝備性能變化、損傷規律與對策研究。研究結果出人意料:在戰時的復雜電磁環境下,一些車輛裝備的電子控制單元因抗干擾能力弱,出現打不著火、雨刮器失靈等多種故障。他們據此建議,在關鍵部位加裝電磁屏蔽、過濾裝置,引起有關部門的重視。

        幾年來,實驗室先后對多型武器裝備提出了改進建議,助其穿上抗干擾“金鐘罩”。軍械工程學院靜電與電磁防護研究所政委張彥生告訴記者,去年,實驗室的“裝備電磁脈沖模擬與防護技術研究”項目,獲得國家科技進步二等獎。

    (解放軍報  文/暴青雨 趙彥斌 本報記者 夏洪平)

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