近日,香港知名国际媒体《南华早报》刊文称,中国科学家接近实现用于超快、无声潜艇的激光推进技术。
香港观察人士指出,中国科学家在开发下一代核潜艇技术方面取得了突破,他们找到了一种显著提高激光推进器效率的方法,这种推进器未来可能驱动水下船只。
新技术能够产生近70,000牛顿的推力,几乎相当于商用喷气发动机的推力,使用的是2兆瓦的激光功率,通过潜艇表面的光纤涂层发射,每根光纤比人的头发还要细。
激光推进技术的突破与中国的未来海军战略
在现代科技迅速发展的今天,潜艇技术的革新不仅关乎国家安全,更是全球军事平衡的关键。
近期,中国科学家在潜艇激光推进技术上取得了重大突破,这一成就不仅展示了中国在高科技领域的强大实力,更为未来潜艇的超音速运行奠定了技术基础。
哈尔滨工程大学的副教授葛杨和他的团队开发出了一种名为“水下纤维激光诱导等离子体爆轰波推进”技术,该技术能够产生近70,000牛顿的推力——这一数值几乎等同于商用喷气发动机的力量,使用的是通过潜艇表面的光纤涂层发射的2兆瓦激光功率。
这种光纤比人类的头发还要细,其高效率的表现之前被认为是不可能实现的。
这项技术利用激光脉冲不仅产生推力,还能瞬间蒸发海水,形成覆盖在潜艇表面的气泡,这一现象被称为“超空泡化”,能显著降低水的阻力。
理论上,这种发展可以使潜艇以超过声速的速度行驶,而不产生通常会暴露其位置的机械噪声振动。
从更广泛的视角来看,这种科幻般的技术在如潜艇隐形推进等领域有着广泛的应用前景。
葛杨教授领导的这个项目团队位于中国第一艘潜艇诞生的哈尔滨工程大学,这个位于中国东北部重工业制造中心的大型机构,近年来与中国人民解放军海军的国防装备技术飞跃紧密相关。
在过去,尽管日本科学家20年前首次提出了水下激光推进的概念,但由于科技限制,一直未能在特定方向生成有效推力。
此后,包括中国在内的多个国家投入了大量研究,试图通过向小型金属球或其他材料的球体施加爆轰波力量来解决这一问题。这些作为工作介质的粒子高速离开时,根据牛顿定律,会在相反方向对潜艇施加力量。
然而,直到最近,所有的努力都因为极低的效率(1瓦特激光功率只能产生一百万分之一牛顿的推力)而没有实际应用价值。
葛杨和他的团队通过设计改进激光发动机,将激光转化为推力的效率提高了三到四个数量级,这一成就标志着中国在全球研究社区中的领先地位。
此外,尽管全球研究共同体普遍认为添加限制装置会造成显著能量损失,中国科学家却通过在纤维末端添加类似枪管的装置,成功解决了能量损失问题。
通过调整枪管的形状和内部结构,并将枪管-纤维接口过渡为U形,显著优化了能量传输效率。
我们看到,这些技术突破不仅体现了中国在航空航天国防领域深厚的研发底蕴,还可能对未来的海战战术产生深远影响。
尽管在将这项技术应用于核潜艇上还面临许多挑战,如光纤的热耗散、高功率和高盐分环境下的耐久性问题等,但这种颠覆性的技术与当前从机械传动向纯电推进转变的全球工业革命趋势是相符的。
全球科技竞赛中的中国创新
中国在科技创新的道路上走得越来越远,激光推进技术的突破正是其中的佼佼者。此技术不仅在技术层面展示了高度的创新能力,更在战略层面上对全球军事力量的平衡构成了潜在的影响。
潜艇作为战略性极强的军事装备,在隐蔽性和突发攻击能力上占有至关重要的地位。通过采用这种高效的激光推进系统,中国的潜艇将能在保持静音的同时达到前所未有的高速度,这对于提升潜艇的战略出击能力和生存能力具有重大意义。
在全球科技竞赛中,这种技术的引入可能会引起其他国家的关注和快速的技术仿制。
美国政府已对哈尔滨工程大学实施了严厉的制裁和封锁,表明了国际社会对于这种技术可能带来的变化的担忧和防范。
然而,技术的进步不可阻挡,中国在此领域的领先为其在国际舞台上提供了新的谈判筹码和战略优势。
除了军事应用,激光推进技术的民用潜力同样巨大。在“绿色航运”大背景下,这种高效且环保的推进技术为民用船只提供了一种全新的动力解决方案。
与传统的化石燃料驱动方式相比,激光推进技术无需燃料补给,可以大幅降低运营成本和环境污染,从而有助于航运业的可持续发展。
此外,通过这一技术可能引发的超空泡现象,可以显著提升船只的航行速度和效率,这不仅可以改变货物运输的时间成本,也可能为高速海上旅行提供技术支持,开启全新的海上旅行时代。
稍作小结
尽管激光推进技术的优势明显,但其在实际应用过程中还面临着诸多挑战。其中包括高功率激光操作中光纤的热耗散问题,以及在高盐分环境中光纤的耐久性问题。这些技术障碍需要通过进一步的研发和技术创新来克服。
此外,从技术研发到实际应用的过程中,还需考虑潜艇控制和导航系统的适配问题。激光推进系统的引入可能会改变潜艇的操控方式,对现有的潜艇操作培训和维护流程带来挑战。
激光推进技术的突破不仅标志着中国在科技创新道路上的一大步,也可能改变全球军事和民用航运的格局。随着技术的成熟和应用,我们期待这种新兴技术能够在保障国家安全的同时,也推动全球航运业的绿色转型和技术革新。
面对这一创新的同时,我们也应该积极应对和解决伴随而来的技术与应用挑战,以充分发挥其在未来世界中的广泛影响力和价值。