晨楓：中國掌握這項技術，台海戰爭的打法要變了？

【文/觀察者網專欄作者 晨楓】

8月1日，中國科學院福建物質結構研究所在《中國艦船研究》上發表《自然空化下潛艇感應電磁信號的演化》一文，指出潛艇空泡產生的電磁異常以極長波形式出現，可以在遠距離被探測到。網友們紛紛討論：這可能成為反潛探測的突破。

在一戰和二戰中，潛艇絞殺戰差點把英國打趴下，但那時的潛艇只是可潛水的魚雷艇，潛航時間很有限。現在，核潛艇使得無限潛航成為可能，而且不僅速度快，靜音也越來越好，幾乎達到海洋背景噪聲的水平。被動的水聲探測越來越困難，主動的水聲探測則受到複雜水聲環境的影響，還容易打草驚蛇。

在中美對抗的大環境下，潛艇成為美國海軍最後的優勢領域，航母和大型水面戰艦方面已經不佔優了。

反潛難在哪裏

反潛首先要搜潛。一旦發現和精確定位，潛艇就死定了，但要發現和精確定位可真是不容易。

雷達無法穿透海水，光也很難穿透海水，只有聲波還行。海洋裏本來就有各種水流和生物噪聲，加上遠近船舶噪聲，這是比空氣中的雷達惡劣得多的探測環境。因而針對複雜的水聲條件，也衍生出多種多樣的聲納。

水面戰艦是最傳統的搜潛平台，艦上空間寬大，便於裝載各式大型搜潛裝備，口徑為王，靈敏度高。問題是艦艇本身的機械和水流噪聲較大，海面的波浪噪聲也較大，影響聲納工作。主動聲納可以增加信噪比，但水温躍變層有近乎反射鏡的作用，使得躍變層下的潛艇難以被探測到。

航空反潛在二戰中發揮巨大作用，但靠的是潛艇潛航時間有限的漏洞，在上浮或者通氣管狀態下充電時用雷達捕獲。在核潛艇時代，這個訣竅不管用了。紅外、磁異都有用處，但探測距離和深度都有限，除非直接從潛艇上方飛過，否則很難可靠捕捉。

現代航空反潛一般用空投的聲納浮標搜潛。美國喜歡用被動聲納浮標，蘇聯喜歡用主動聲納浮標。在理論上，被動聲納浮標不易驚動潛艇，可以抓現行，在對方沒有提防的時候就予以獵殺。實際上，投放入水時的“噗通”聲可以被潛艇聲納可靠地捕獲。要是距離和水聲條件使得潛艇聽不到聲納浮標入水的“噗通”聲，聲納浮標也聽不到潛艇的聲音。潛艇聲納的口徑可比聲納浮標大多了，靈敏度高多了，水聲環境也更加安靜。

主動聲納浮標肯定驚動對方潛艇，但探測可靠，也可能使得對方忙中出錯，自投羅網。

直升機反潛則以變深聲納為主。到一個點，把聲納像吊籃一樣放下，沉入海中一定深度，搜索完畢後收起，直升機再到下一個搜潛點重複這一過程。但聲納的口徑受到限制，也需要多點搜索才能完成三角定位，很費時間，容易被潛艇在搜潛點的間隙中溜走。

洛克希德P-3進行海上監視和潛艇狩獵

一般認為，潛艇是最好的反潛平台，因為搜索與被搜索的潛艇處於同樣的環境，誰都不佔優勢，但這是“三岔口”式的互相摸索。

很多年來，有各種遠程搜潛的嘗試，最主要的就是SOSUS。

這是在海牀上固定佈設的被動聲納裝置，靈敏度高，可探測幾百、上千公里外的潛艇活動。美國在60年代就開始建立，現在遍佈北大西洋、北太平洋。中國也在建立，首先在南海。但這也是非常粗略的探測，並不精確，遠遠達不到可以引導攻擊的精度，只是提供遠程預警。

衞星據説可以“看到”水下潛艇的航跡，但並不可靠，而且對光線、海況、斜距等要求很高。與其説是有用的探測手段，不如説會偶爾撞上。

光在本質上是電磁波，水下沒有多深就是漆黑一片，這意味着光線穿透海水的能力不強。所以激光搜潛在本質上也是有侷限的。

但極長波是個例外。極長波和極低頻是一回事。極長波可以在水下傳播，這是戰略核潛艇接收打擊命令的基本手段。美蘇都有極長波電台，還有專用的帶有極長波設備的戰略值班飛機。一旦最高統帥部決定啓動海基核打擊，就通過極長波系統發出預定指令。在水下的潛艇接收到後，要麼按照約定上浮接收衞星通信發來的完整打擊命令，要麼按照對約定目標直接啓動打擊程序。

極長波的頻率極低，所以數據率極低，只能發送非常簡明的命令，一囉嗦就發不過來了。

但極長波能穿透海水這個特性，現在被中國人利用來揭示潛艇行蹤了。

極長波搜潛的可能性

高温和低壓都能導致水的氣化，這是中學物理就知道的。游泳時，手划水，手掌推水形成壓力，手背形成渦流，這是負壓。負壓強到一定程度，海水會局部氣化，形成空泡。人手達不到這樣的負壓，但螺旋槳能。

螺旋槳在轉動時，側斜的槳葉在旋轉中一面攪動水體，一面形成向船尾方向擠壓的分量，槳葉背面就形成低壓區和空泡。船的螺旋槳即使完全浸入水中，也會打起白沫，就是空泡的原因。潛艇螺旋槳也一樣。

空泡形成的尾跡在船開過後很久還能看到，因為空泡比較穩定，要過一段時間才會破裂和被吸收。在水下，空泡破裂是潛艇非機械噪聲的主要來源，一般用大側斜、低轉速槳葉來抑制，但不能消除。

空泡產生的湍流導致局部電磁異常，其信號可能比先進磁異探測器的靈敏度強3到6個數量級，完全在現有技術的探測範圍內。不過磁異探測器的探測範圍有限，如前所述，除非直接飛過潛艇上方或者相距很近，還是很難捕捉到。

不過磁異導致的極長波信號就不一樣了。這是34-50赫茲之間的極長波信號。但極長波會在電離層反射，在很遠的地方也能接收到。這就是天波雷達（OTH雷達）的原理：用電離層反射的電磁波信號探測幾千公里以外的目標。

OTH雷達有很多好處：隱身飛機對OTH雷達是現原形的，航母也一樣會被抓個正着。OTH雷達有近界，襄樊建造面向太平洋的OTH雷達的話，近界在杭州到贛州一線，更近的看不到了；但遠界差不多到關島一線。

OTH雷達也有很多壞處。

首先，天線陣巨大，像一個豎立的足球場，佈滿奇形怪狀的金屬框架和籠子。飛機上需要極長的天線才能捕獲，極長波通信中繼飛機是用幾公里長的拖曳天線實現的，少量專用極長波反潛飛機在高空也這麼拖一根幾公里長的天線還行，一般反潛飛機以低空飛行為主，還要拖這樣的天線不大現實。

其次，OTH雷達非常不精確，不僅極長波本身就不可能有高分辨率，還有電離層風暴的問題。如果説電離層像海面，這個海面會不時有風暴。太陽黑子活動期間尤其風暴強烈，平靜的電離層被攪成一鍋沸騰的粥，使得反射路徑不確定。OTH雷達的探測精度在幾十到上百公里級。

在空間氣象實時監測高度發達後，或許能全球監測電離層風暴，對OTH的路徑實時矯正，但現在還做不到。做到了也不能解決極長波的本質不精確性問題。

以空泡電磁異常為基礎的極長波搜潛也有一樣的問題：電離層風暴導致探測的不精確性。

海洋裏產生空泡的物體很多，快速海流都可能在水下礁石的下游方向形成空泡。但自然空泡的位置要麼隨機，要麼固定，形成規則航跡的不多。鯨魚遊動則是不形成空泡的，其中的仿生原理現在人們還在摹仿中。通過先進數據處理和航跡追蹤，應該可以鑑別潛艇空泡和自然空泡。水面艦船航行也形成空泡，但在不同的水壓、水温環境下，空泡的電磁異常特徵應該和水下空泡不一樣，這也是區分的線索。

但極長波的本質——不精確性沒法解決。

好在潛艇的速度相對不快。隱身飛機有幾十公里探測誤差的話，用作武器引導，那是一點戲也沒有。打航母有幾十公里探測誤差的話，也需要趕緊派一個補充偵察手段去詳查，精確定位，然後才談得上發射遠程導彈。

潛艇在理論上可以和航母一樣飆30節的航速，但機械和水聲噪聲都極大增加，SOSUS老遠就聽到了。要是有就近的艦船、飛機，或者調集艦船、飛機靠攏，什麼常規手段都能精確定位，然後潛艇就沒有然後了。也就是説，根本不需要極長波探測。

但以低得多的“安靜潛航速度”航行的話，沒有引導，艦船和飛機泛泛的水聲搜潛就很容易當作海洋自然噪聲而漏過。有引導的話，仔細搜索，還是能捕捉到的。這和反隱身飛機一樣，即使試圖隱藏在環境噪聲中，但被抓住蛛絲馬腳的話，仔細凝視搜索，就難逃羅網。隱身不是不可見，潛艇也一樣。

在這裏，極長波搜潛就是那個引導。而且可以保持相對連貫的監視，引導海上和空中的反潛力量靠攏目標，提高捕獲概率。這和衞星的“驚鴻一瞥”不一樣，後者可能在下一瞥之前的間隙中被目標溜掉。

有意思的是，通常被動探測只能側向，不能測距。但在極長波搜潛方面，由於是基於電離層反射，測向肯定是可以的，還可以測俯仰角。入射角等於反射角，電離層、地球表面的相對關係和形狀都已知，電離層反射的延長線與地球表面的相交點正好就是目標測距。當然，距離越遠，角度越淺，誤差越大。

在理論上，航速足夠低的話，空泡幾乎消失，也就是説，極長波也搜不到了。但海洋那麼大，核潛艇要是這麼慢慢蹭的話，一個太平洋走直線也夠蹭個把月的，黃花菜都涼了。

而且低速潛航的話，核潛艇就喪失對常規潛艇的優勢了。常規潛艇潛航時用電池動力，比核潛艇還要安靜，但只能低速航行，否則電池電量一下子就用完了。核潛艇的“安靜潛航速度”高於常規潛艇的電池巡航速度，可以圍着常規潛艇打。潛艇對潛艇的戰鬥和一般戰鬥一樣，在其他條件相同的時候，相對靜止的一方只有捱打。

在這樣的戰鬥中，常規潛艇儘管更安靜，但核潛艇的聲納口徑更大，雙方並無太大的探測距離差別，機動和火力優勢決定了戰鬥。常規潛艇要是提高速度，早早用盡電池，被迫上浮，就更是死路一條。

但要是隻能低速潛航，核潛艇的手腳就捆住了，對常規潛艇也沒有優勢了。要是敢提高速度，形成空泡，敵人就不只是常規潛艇，還有被引導過來參加圍毆的艦艇和飛機。

對於中美對抗的大設定而言，中國海軍能在第一島鏈以東建立反潛線，就是很大的戰場優勢。與中國航母、055、轟炸機、反艦彈道導彈、反艦高超音速導彈在一起，這也是可靠的反航母線。

有了這樣的戰場態勢，台海戰爭就是完全不同的打法了。台海戰爭勝負落定的話，中美之爭在軍事層面上就大勢已定了。

當然，現在發表的只是理論研究，離實用化還有距離。不過製造業超級大國的優勢就在於產品化速度也超級。理論上的路走通了，實用化還會遠嗎？

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