中國成功測試了一種大型空中電磁探測系統,該系統能夠定位隱藏於海洋深處的核潛艇。這項技術被稱為空中瞬態電磁(Atem)探測,據報導由一架直升機拖曳一組大型線圈組成。這些線圈向地面或水中發射強烈的電磁信號。其主要目的是為民用應用繪製地下和水下結構圖,例如礦產勘探、地下水映射和地質調查。然而,先前的研究表明,相同的方法在軍事上也具有巨大潛力。由北京航空航天大學副教授、中國科學院地質與地球物理研究所的傅景誠博士領導的研究團隊,進行了一次七分鐘的直升機測試。
在測試期間,機載傳感器確認線圈陣列能夠保持精確探測所需的近水平穩定性。
新型探測工具的設計與功能
《南華早報》指出,該探測系統是一個高聳的結構,由三個巨大的十二邊形線圈組成。每個線圈的直徑約為 82 英尺(約 25 米)。這些線圈分別作為發射器、補償單元和接收器。它們使用一組電纜懸掛在直升機下方。該技術通過發射器線圈發送強大的電流脈衝,從而產生短暫的電磁場。一旦脈衝結束,表面下的導電材料會產生次級電磁信號,這些信號被接收器線圈捕獲。通過分析這些信號的衰減,科學家可以識別埋藏或淹沒的物體,並估算其深度和成分。
然而,保持飛行過程中的穩定性是空中電磁系統面臨的最大挑戰之一。大型懸掛線圈陣列可能因風、直升機旋翼氣流和飛行操控而傾斜和擺動,這些運動會影響收集數據的準確性。即使是適度的直升機加速也會使大型結構傾斜超過 20 度。
克服挑戰的創新方案
為瞭解決這些問題,傅景誠及其團隊開發了一種計算機模型,計算整個系統中理想的電纜長度和張力。他們隨後確定了一種飛行配置,能夠在調查期間保持線圈的水平。此外,研究人員還在主發射器線圈的後部附加了一層可靈活調整的氣動膜,該膜作為被動穩定器,通過施加恢復力來抑制劇烈的震盪。一次七分鐘的飛行確認了該設計保持精確測量所需的近水平定位的能力。試驗還顯示,快速加速和急轉彎可能導致懸掛負載劇烈擺動,給電纜帶來重負荷。
研究人員指出,探測系統在緩慢平穩飛行時表現最佳,飛行員應在轉彎前減速,逐漸轉彎,然後再加速。
2012 年,長安大學和山東大學的研究人員提出將 Atem 系統與合成孔徑成像技術結合,以探測淹沒的潛艇。模擬實驗報導成功識別了一個淹沒在鹽水中的縮放潛艇模型。該研究已於 4 月 25 日發表在《航空與宇航學報》上。

