王志鹏/美国先进潜舰难侦测 但「量子科技」将改变全球军事优势?

美国海狼级第三艘「吉米·卡特」(Jimmy Carter)号核潜舰。(图/翻摄自维基百科/Michael Smith)

王志鹏/备役海军上校、现为中华经略国防知识协会研究

根据分析评估,对当今最先进的潜舰,如美国现有「维吉尼亚级」和「海狼级」核动力攻击潜舰,之所以非常安静难以遭敌侦测,因为其潜航时噪音仅比平均海洋背景噪音(90db)高五分贝(95db)。

甚至于美国租用具备「绝气推进系统」(AIP)的瑞典柴电潜舰作为对抗演练的期间,也曾经遭其成功穿越众多的战斗群屏卫舰,在未被发现的情况下,模拟击沉了美国航母母舰

但未来的「量子科技」很可能对潜舰与反潜产生巨大的转变,卫星也可以使用量子传感器影响潜舰战术,使用量子重力仪的卫星可以提高旨在检测和测量重力场的传感器的灵敏度,并有可能探测潜舰,或者更有可能以新的精度绘制海底图。

「量子科技」对于反潜战术的影响

如今,海中的声学侦测仍然是寻找和追踪潜舰的主要方法,除了安装在水面反潜作战舰和潜舰上的主动声纳与被动声纳外,还固定在水下声纳监视系统,以及反潜机上锁装配的各型声纳音标光学和红外线感射器、合成孔径雷达(SAR)与磁测仪(MAD)等。

「磁测仪」是空中反潜机侦测潜舰的传统战术,但是至今,磁测仪的侦测距离仍然非常的短,因此现行美军的P-8和MH-60R反潜机几乎完全忽略MAD的存在必要。

而这样的威胁也迫使潜舰发展消磁技术,以最大程度地减少所产生的磁力或影响的磁场,以德国为例专门为海军212型和外销出口的214型潜舰研发了非金属船体。

若干海军分析学者却认为21世纪这样潜舰的固有优势很可能会遭到破坏,若干高科技反潜技术正快速地发展中,如:「高灵敏的低频声纳」、「先进的卫星光学感测器」(可能完全绕过潜舰的隐身技术)以及能够解析大量的微弱噪音数据「高速电脑」。

而近年来,「量子科技」(Quantum Mechanics)相关领域的发展显示,其可能在多个军事用途可以转变原先既有的优势。

▲「量子技术」理论基本概念图。(图/翻摄自MP头条

中国现行的研发似乎占领先地位

2021年3月30日在美国《国家利益》(The National Interest)学者罗布林(Sebastien Roblin)专文指出,中国目前正进行研发一种安装于卫星的雷射监视系统,其目标是在侦测到潜航于500公尺的潜舰或水下载具。

尽管目前还面临着在距离的若干限制,但量子感测器和通信系统仍然有可突破,绕开传统射频感测器的许多限制和缺点。

而中国在此领域的投入,似乎在「量子雷达」(Quantum Radar)上已经处于领先地位。

2017年6月21日一家中国中文期刊宣布,上海微系统与信息技术学院的谢夏芒教授已经开发出了低温液氮冷却的「超导量子干涉仪」(Superconducting Quantum Interference Device, SQUID),它可以降低噪音干扰问题,并且在现场测试中证明了能够即使安装在直升机上,也可以侦测到地下深处的铁质物体。

中国的《南华早报》曾经公开出现在一篇文章中,推断它是否可能成为「世界上最强大的潜舰侦测器?」但文章随即被删除。

▲中国电科研制的「量子雷达」装备组合示意图。(图/MP头条)

依据相关研究人员评估,这种SQUID磁力计可以检测到6公里外的水下潜舰。

相较传统典型的磁测仪MAD只能有效侦测数百公尺,这意味着新科技的SQUID的侦测可能会覆盖数千倍的平方公尺范围。

中国还通过远距离传送和量子技术进行加密通信上,也取得了突破性进展,这表示可能也应用于现行与潜舰水下通信的困境上。

当然美国与世界各先进国家,同样也积极投入领域的研发,不过技术、资金、方向和目标都略有不同,如2019年4月14日「国防采购国际组织 」(Defense Procurement International)的文章透露,澳大利亚也在研究量子磁力计技术用于潜舰侦测上,而他们的方向是对固定式海底的侦潜监视系统。

另外,目前还有研究潜舰猎杀者可以使用「嗅探器」(sniffers)的技术,以「闻到」柴电潜舰启动柴油主机在排气中的形成的微量化学物质,不过仍有许多困难和瓶颈待突破。

▲「量子雷达」显示示意图。(图/MP头条)

先进「量子技术」还能增强导弹精准度和海底地形绘制

此外,量子技术还可以运用在先进的导航感测器,可以避免潜舰对轨道卫星的过度依赖,使其能够正确精准地保持在潜航的路径上。

▲中国采用「量子技术」侦潜与反潜显示示意图。(图/字媒体

美国智库「詹姆斯城基金会」(Jamestown Foundation)的二位学者艾尔莎・卡尼亚(Elsa Kania)和斯蒂芬・阿米蒂奇(Stephen Armitage)即指出,量子导航将是新一代惯性导航,在无需「全球卫星系统」(GPS)下即可实现高精度导航,而所谓的「量子罗经」(Quantum Compass)技术的研发,未来对于潜舰和其他海上平台将特别有用,因为它可以提供精确的定位,且「量子导航」还具有更进一步发展的潜力,可能用于改良导弹制导系统和增强精确打击能力。

▲中国采用「量子技术」通信概念示意图。(图/字媒体)

台湾现行积极进行的潜舰国造,虽然目前中国量子技术仍然处于研发阶段,但是进展速度相当快,面对2025或是2035年之后,未来很可能完全扭转原有自美国军购装备的传统技术,这不仅仅是潜舰会遭受侦获,其他军事领域优势也将面临考验;台湾政府、军方与科研单位,似乎应该认真的思考与选择因应的策略!

(作者为备役海军上校,曾任潜舰兵器长、作战长、轮机长与潜舰训练中心教官、海军总部计划官、国防部战略规划司计划督导官,现为中华经略国防知识协会研究员。着有《解析台湾发展潜舰的过去、现在和未来:(1960-2020年)》。)

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