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军用微电子技术:现代武器装备的神经系统

时间:2023-08-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:军用微电子技术的应用遍及各个领域,被称为现代武器装备的“神经系统”。在当今世界,无论是发达国家,还是发展中国家,都不惜斥巨资来发展军用微电子技术,并把它放在军事高技术发展的首要位置。电子计算机的技术水平已成为衡量军事技术发展和武器装备现代化程度的主要标志。智能机器人的研制也是高技术竞争中一个最激烈的领域。军用航天技术的发展,必将加剧太空的军事争夺,对未来的军事活动将产生深远的影响。

军用微电子技术:现代武器装备的神经系统

军事高技术包括两个层次,即军事基础高技术、军事应用高技术。

(一)军事基础高技术

军事基础高技术是指武器系统和国防科技装备的研制所需要的各种基础理论和技术。军事高技术在基础技术方面主要集中在十个方面,包括军用微电子技术、军用电子计算机人工智能技术、军用光电子技术、军用航天技术、军用新型材料技术、军用生物技术、军用信息技术、军用核技术、军用海洋开发技术、军用定向能技术,由此构成了军事高技术争夺的“十大热点”。

1.军用微电子技术

微电子技术是指微小型电子元件和电路的研制、生产及运用它们实现电子系统功能的技术领域,其核心是军用集成电路技术,其先进程度用线宽或集成度来表示。军用微电子技术的应用遍及各个领域,被称为现代武器装备的“神经系统”。在当今世界,无论是发达国家,还是发展中国家,都不惜斥巨资来发展军用微电子技术,并把它放在军事高技术发展的首要位置。微电子技术在军事领域的运用,使武器系统的体积、重量和功耗大大缩小,可靠性大大提高。特别是从信息能力方面使武器装备性能发生了革命性的变化。在21世纪,军用微电子技术将在进一步缩小线宽、增大集成度的基础上,寻求在改进集成技术、采用新型材料、研制新概念器件上的突破。

2.军用电子计算机和人工智能技术

电子计算机是20世纪最辉煌的科技成果之一,它标志着现代科学技术发展的又一个重大突破。在军事上,计算机是战略、战役、战术武器及航天系统的信息处理中心,是军队自动化指挥系统的核心,是实施战场指挥管理和武器控制的主要装备。电子计算机的技术水平已成为衡量军事技术发展和武器装备现代化程度的主要标志。当前,计算机技术竞争的一个重要方面是研制第五代“智能”计算机,它是用计算机部分代替人的思维或决策过程的技术。这一技术的进一步发展,将导致智能机器人和智能武器的出现。智能机器人的研制也是高技术竞争中一个最激烈的领域。

3.军用光电子技术

光电子技术是以激光器和先进光电探测器为基础,由光学技术、电子技术、精密机械技术和计算机技术等密切结合而形成的一项军事高技术。目前已广泛应用于侦察预警、跟踪识别、火控制导、通信导航、模拟显示、信息处理和光电对抗等领域。军用激光器是重要的军用光电装备之一,激光测距机、激光指示器已大量装备部队;激光雷达正在迅速发展;激光制导武器在近期的局部战争中发挥了巨大作用。红外技术也是军用光电子技术的重要内容,美国的“小牛”导弹、“斯拉姆”空地导弹和欧洲的“崔格特”反坦克导弹,都是利用目标红外图像引导的导弹,实现了“发射后不管”的使用方式。高性能的红外焦平面阵列仪器,使夜视装备实现了全天候、高透视的效果,使夜间战场实现了白昼化,目前已经广泛应用于坦克、飞机、舰艇的火控系统,并向小型化的单兵装备迅速发展。美国现役的导弹预警卫星,采用红外焦平面陈列技术,能够从地球同步轨道探测到导弹发射的尾焰,是其反导弹系统的核心部分。未来军用光电子技术发展的重点将主要是促进激光应用的小型化和低成本化,积极发展光纤领域的长波、单模式传输技术,以及在红外领域发展凝视型红外焦平面阵列技术等。

4.军用航天技术

军用航天技术是指为军事目的服务的航天技术。它主要是利用卫星和其他航天器所携带的各种遥感器、无线电接收机、通信设备和其他观测设备,执行侦察、预警、通信、导航、测绘气象测报等军事航天任务。军用航天技术的发展,必将加剧太空的军事争夺,对未来的军事活动将产生深远的影响。

5.军用新型材料技术

信息、材料和能源是客观世界的三大要素,而新型材料技术又是其他高技术发展的物质基础和重要依托。它们性能优异,在军事领域有着广泛的应用,在提高武器装备性能,实现新功能,突破现有局限性方面有着极为重要的意义。如复合材料与传统的金属材料相比,强度和刚度均高,军用飞机和航天器使用后,可减轻重量20%~40%。这类材料已经成功地运用于F-16、F-18、“幻影”2000等军用战斗机和“民兵”“三叉戟”等战略导弹,以及M-1、“豹”Ⅱ等坦克上,取得了良好的效果。隐身材料则使导弹和飞机的隐身技术走进实用阶段,美国的F-117、B-2、F-22等隐身战机均大量使用了这类材料,因而具有良好的隐身效果。军用新型材料技术在20世纪后期已有了重大发展,21世纪,军用新型材料研究的重点将集中在信息材料、结构功能材料、新能源材料、超导材料及低成本材料五个方面。其中信息材料将主要是提高容量和处理速度,提高全频域灵敏度,以及实现机、电、光与生物电子高度融合等;结构功能材料将向复合化、一体化和智能化方向发展;超导材料则有可能走出实验室。

6.军用生物技术

随着军用生物技术的迅速发展,一大批危害极大的生物武器已经或即将步入现代战争。生物技术在军事上的应用主要包括:

(1)开发生物传感器,提高对毒剂、炸药和麻醉剂的实时探测和识别能力;(www.xing528.com)

(2)利用微生物在各种条件下逐渐形成并完成生物化学转变的能力,生产具有特殊用途的产品,或者解决危险废物和战略金属回收问题;

(3)研制特种生物材料,例如具有密封使用且有良好化学和机械性能的生物弹性体,新型的生物黏合剂,新型的生物润滑剂等;

(4)开展生物电子学研究,研究生物芯片,进而开发生物计算机,像人脑那样具有学习、记忆、逻辑思维能力;

(5)利用基因工程,通过基因转移和重组,培育毒性大、耐力强、有抗药性的新的致病微生物,制造基因武器。

7.军用信息技术

军用信息技术是在作战体系中综合运用现代电子与信息科学技术和军事科学理论,融指挥控制、侦察情报、预警探测、通信和电子对抗为一体,实现作战信息收集、传递、处理自动化和决策方法科学化,保障实施高效指挥的人—机结合的系统技术。在复杂多变的未来战场上,可靠的军用信息系统是确保诸军兵种协同作战和协同指挥、充分发挥各种现代武器系统整体综合作战能力的关键,是整个军事力量的“中枢神经”。军用信息系统一般分为战略和战术两级。战略系统是国家和战区级指挥系统,战术级主要是军、师级系统。21世纪军用信息系统的发展趋势将是实现多级多维多系统综合一体化,数据传输处理实时化,以及提高生存防护能力等。

8.军用核技术

军用核技术的重点在于发展核武器。核武器是利用核材料的原子核反应瞬间释放的巨大能量对目标造成杀伤破坏作用的一类武器的总称。核武器从原子弹发展到氢弹,从氢弹发展到增加辐射弹、电磁脉冲弹、核爆炸激励的定向能武器等,如今第四代核武器又在开始研制中。核武器因其巨大的杀伤力,在战争中主要发挥威慑作用。当代核武器的研究,在武器类型上:一是研制小型核武器。小型化,是核武器发展的又一个新动向。据悉,俄罗斯曾经研制一种体积虽小、但杀伤威力却很大的核炸弹。这种炸弹可以装在一个长60厘米、宽40厘米、高20厘米的普通公文箱中,尽管携带和操作都很简便,其威力却相当于1 000吨TNT炸药。有人把这种核炸弹称为“袖珍核弹”。二是研制钻地攻击的核武器。钻地攻击的核炸弹,显示出核武器发展的新动向。1997年6月,西方报刊曾经大量报道,美军已经部署了一种编号为B61-11的新式核炸弹。B61-11核弹长约66米,装在一个坚硬的贫化铀弹头里,用B-2轰炸机投掷。这种贫化铀弹头能够射穿地下工事上面覆盖的坚固岩石和混凝土,穿入地下达15米;如果地层比较松软,它的钻地深度可达到数十米,然后在地下工事里爆炸,用冲击波摧毁地下目标。美军研制B61-11核弹时,以小规模爆炸试验代替计算机模拟,以保持其弹头的安全。这种全新的核弹不仅对地下硬目标具有前所未有的破坏力,而且爆炸以后,其放射性物质大多被包容在地下,对环境的危害相对比较小。三是发展第四代核武器。美国、法国、俄罗斯正在研制的第四代核武器将不产生剩余核辐射,可以作为“常规武器”使用。例如,氢气在一定的压力下可以转化为固态结晶体,称为金属氢。金属氢在室温下不需要密封就可以保存很长时间,其爆炸威力相当于同等质量TNT炸药的25~35倍。这种威力强大的化学爆炸物被称为金属氢武器,是第四代核武器之一。核同质异能素产生的爆炸威力比同质量的普通高能炸药的能量大100万倍。科学研究表明,极少量的物质与它的反物质相互作用,可以迅速释放出巨大能量。反物质核武器是目前研究的第四代核武器中最重要的一种。

9.军用海洋开发技术

军用海洋开发技术,主要包括海水淡化、海水提铀、海底采矿以及海底工程建设技术。随着海洋开发技术的发展,海底将成为建设巨大军事基地的理想场所,水下基地将部署大量遥感设备和各种高效自动杀伤武器,并利用甚低、超低频通信技术和卫星上的C3I系统联网,指挥作战。

10.军用定向能技术

定向能技术又称束能技术,它是利用强激光、高能粒子束、强微波的能量,产生高温、高压、电离、辐射等综合效应,以“能束”的形式定向发射,借以摧毁或损伤目标的技术,并以此制成定向能武器。采用定向能技术的武器具有很多优点:一是能在极短的时间里把高度集中的“能束”能量直接照射到目标上。例如,有的聚焦激光波束的能量达到每平方厘米1亿瓦,短时传输这么大的能量,将导致目标被破坏。二是射束以光速或接近光速传播。射击时往往不需要计算提前量,可直接对准目标,瞬间进行射击,抗干扰性能好,是防御反舰导弹最理想的一种手段。三是只对目标本身造成破坏,不像核武器那样会造成大面积的破坏。目前绝大多数国家该技术尚处于武器的探索性发展阶段或可行性验证阶段,但美国的定向能技术已进入成熟阶段,即将应用于武器领域。

(二)军事应用高技术

军事应用高技术是利用各种科技成果进行武器装备的研制和生产的技术,以及军队充分发挥武器装备效能的综合使用技术。军事应用高技术的内容非常广泛,分类方法多种多样。按其完成的军事任务可分为:战略武器装备技术、战役战术武器装备技术、后勤保障装备技术、军事工程技术、军事系统工程技术等。按其研制的武器装备的种类可分为:制导技术、隐身伪装技术、侦察监视技术、电子对抗技术、航天技术、激光技术、核生化武器及防护技术、军队指挥自动化技术、作战平台及常规武器技术等。

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