近日,香港知名國際媒體《南華早報》刊文稱,中國科學家接近實現用于超快、無聲潛艇的激光推進技術。
香港觀察人士指出,中國科學家在開發下一代核潛艇技術方面取得了突破,他們找到了一種顯著提高激光推進器效率的方法,這種推進器未來可能驅動水下船只。
新技術能夠産生近70,000牛頓的推力,幾乎相當于商用噴氣發動機的推力,使用的是2兆瓦的激光功率,通過潛艇表面的光纖塗層發射,每根光纖比人的頭發還要細。
激光推進技術的突破與中國的未來海軍戰略
在現代科技迅速發展的今天,潛艇技術的革新不僅關乎國家安全,更是全球軍事平衡的關鍵。
近期,中國科學家在潛艇激光推進技術上取得了重大突破,這一成就不僅展示了中國在高科技領域的強大實力,更爲未來潛艇的超音速運行奠定了技術基礎。
哈爾濱工程大學的副教授葛楊和他的團隊開發出了一種名爲“水下纖維激光誘導等離子體爆轟波推進”技術,該技術能夠産生近70,000牛頓的推力——這一數值幾乎等同于商用噴氣發動機的力量,使用的是通過潛艇表面的光纖塗層發射的2兆瓦激光功率。
這種光纖比人類的頭發還要細,其高效率的表現之前被認爲是不可能實現的。
這項技術利用激光脈沖不僅産生推力,還能瞬間蒸發海水,形成覆蓋在潛艇表面的氣泡,這一現象被稱爲“超空泡化”,能顯著降低水的阻力。
理論上,這種發展可以使潛艇以超過聲速的速度行駛,而不産生通常會暴露其位置的機械噪聲振動。
從更廣泛的視角來看,這種科幻般的技術在如潛艇隱形推進等領域有著廣泛的應用前景。
葛楊教授領導的這個項目團隊位于中國第一艘潛艇誕生的哈爾濱工程大學,這個位于中國東北部重工業制造中心的大型機構,近年來與中國人民解放軍海軍的國防裝備技術飛躍緊密相關。
在過去,盡管日本科學家20年前首次提出了水下激光推進的概念,但由于科技限制,一直未能在特定方向生成有效推力。
此後,包括中國在內的多個國家投入了大量研究,試圖通過向小型金屬球或其他材料的球體施加爆轟波力量來解決這一問題。這些作爲工作介質的粒子高速離開時,根據牛頓定律,會在相反方向對潛艇施加力量。
然而,直到最近,所有的努力都因爲極低的效率(1瓦特激光功率只能産生一百萬分之一牛頓的推力)而沒有實際應用價值。
葛楊和他的團隊通過設計改進激光發動機,將激光轉化爲推力的效率提高了三到四個數量級,這一成就標志著中國在全球研究社區中的領先地位。
此外,盡管全球研究共同體普遍認爲添加限制裝置會造成顯著能量損失,中國科學家卻通過在纖維末端添加類似槍管的裝置,成功解決了能量損失問題。
通過調整槍管的形狀和內部結構,並將槍管-纖維接口過渡爲U形,顯著優化了能量傳輸效率。
我們看到,這些技術突破不僅體現了中國在航空航天國防領域深厚的研發底蘊,還可能對未來的海戰戰術産生深遠影響。
盡管在將這項技術應用于核潛艇上還面臨許多挑戰,如光纖的熱耗散、高功率和高鹽分環境下的耐久性問題等,但這種顛覆性的技術與當前從機械傳動向純電推進轉變的全球工業革命趨勢是相符的。
全球科技競賽中的中國創新中國在科技創新的道路上走得越來越遠,激光推進技術的突破正是其中的佼佼者。此技術不僅在技術層面展示了高度的創新能力,更在戰略層面上對全球軍事力量的平衡構成了潛在的影響。
潛艇作爲戰略性極強的軍事裝備,在隱蔽性和突發攻擊能力上占有至關重要的地位。通過采用這種高效的激光推進系統,中國的潛艇將能在保持靜音的同時達到前所未有的高速度,這對于提升潛艇的戰略出擊能力和生存能力具有重大意義。
在全球科技競賽中,這種技術的引入可能會引起其他國家的關注和快速的技術仿制。
美國政府已對哈爾濱工程大學實施了嚴厲的制裁和封鎖,表明了國際社會對于這種技術可能帶來的變化的擔憂和防範。然而,技術的進步不可阻擋,中國在此領域的領先爲其在國際舞台上提供了新的談判籌碼和戰略優勢。
除了軍事應用,激光推進技術的民用潛力同樣巨大。在“綠色航運”大背景下,這種高效且環保的推進技術爲民用船只提供了一種全新的動力解決方案。
與傳統的化石燃料驅動方式相比,激光推進技術無需燃料補給,可以大幅降低運營成本和環境汙染,從而有助于航運業的可持續發展。
此外,通過這一技術可能引發的超空泡現象,可以顯著提升船只的航行速度和效率,這不僅可以改變貨物運輸的時間成本,也可能爲高速海上旅行提供技術支持,開啓全新的海上旅行時代。
稍作小結盡管激光推進技術的優勢明顯,但其在實際應用過程中還面臨著諸多挑戰。其中包括高功率激光操作中光纖的熱耗散問題,以及在高鹽分環境中光纖的耐久性問題。這些技術障礙需要通過進一步的研發和技術創新來克服。
此外,從技術研發到實際應用的過程中,還需考慮潛艇控制和導航系統的適配問題。激光推進系統的引入可能會改變潛艇的操控方式,對現有的潛艇操作培訓和維護流程帶來挑戰。
激光推進技術的突破不僅標志著中國在科技創新道路上的一大步,也可能改變全球軍事和民用航運的格局。隨著技術的成熟和應用,我們期待這種新興技術能夠在保障國家安全的同時,也推動全球航運業的綠色轉型和技術革新。
面對這一創新的同時,我們也應該積極應對和解決伴隨而來的技術與應用挑戰,以充分發揮其在未來世界中的廣泛影響力和價值。
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