現代探雷器:快速捕獲“沉默殺手”
高低不平的一大片草地上,數架無人機攜帶探雷器飛行在空中。無論無人機姿態如何變化,它“腹”下探雷器的探頭始終朝向地面……
前不久,瑞士蘇黎世聯邦理工學院自主系統實驗室測試驗證的一種新型遠程探雷方案,引發外界關注。
之所以受到關注,是因為這個方案用無人機探雷代替了人工現地探雷,在“安全”與“快速”之間找到一個新契合點,既可降低人員安全風險,還能提升探雷速度。
無論是地雷還是水雷,都是戰場上的“沉默殺手”,其布設目的都是為了毀傷目標或遲滯對手進攻速度,給對手行動按下“慢放鍵”。
探雷器的目的剛好相反,旨在更快地解除各種雷體威脅,恢復己方進攻速度,為己方行動按下“快進鍵”。
那麼,探雷器的發展現狀如何?它今後會以什麼樣的新面貌置身於戰場?請看今日解讀——
俄羅斯“葉子”掃雷車
以色列M-2190型車載式探雷器。
探雷重在“找不同”
在當前戰場上,“發現即摧毀”已是不爭的事實。相對而言,暴露在地面上的地雷顯然更容易被清除。
能帶來更大威脅的,是埋在地下或布設於水中的爆炸物。為排除這類“潛伏”起來的威脅,以探雷器為代表的各種探雷手段應運而生。
100多年來,地雷一直在發展。為“捕捉”到它,探雷器也在不斷“進化”。
最早的探雷器是一種簡單的金屬探針,使用者通過將它不斷刺入土壤並感受手感與聽覺上的變化,來發現地雷。
後來,針對地雷有金屬部件的特點,電子探雷器應運而生。
蘇聯工程師庫德莫夫研製出的IMP-1型探雷器,是世界上第一種電子探雷器。波蘭軍官約瑟夫·克薩奇則進一步提高了電子探雷器的功效。1942年,在阿拉曼戰役中,英國皇家工兵團使用約500具“波蘭”探雷器,在德軍構設的縱深達8千米的“魔鬼花園”雷區,清理並標識出183米寬的通道,為坦克和步兵掃除了前進障礙。
此後,電子探雷器漸漸成為應用最廣泛的探雷器。
電子探雷器是通過探測由地雷引起的電磁場變化來發現地雷的,通常由探頭、信號處理器和報警裝置組成。
其工作原理是,探頭靠近埋有地雷的地面時,其電磁場會激發地雷內部實心導體産生渦電流,形成新的電磁場反作用於探頭,引起振蕩器頻率和耳機聲調改變。通過耳機內聲音的變化,使用者就能發現地雷。
二戰後,為提升地雷防探測能力,一些國家開始使用非金屬部件來製造地雷。這反過來又推動了探雷器的升級。
探測非金屬材質的地雷需要新技術。於是,高頻探雷、脈衝雷達探雷、紅外成像探雷、聲波共振探雷、核電四極矩共振探雷、中子探雷、氣體探雷等技術,逐漸被應用於新探雷器中。
儘管所用技術名目繁多,但從本質上講,這類探雷裝置同樣遵循着“找不同”的基本探雷思路,即通過探測裝置,在磁性、超聲波、微波、介電常數等方面,使地雷呈現出與周圍地物不同的變化特徵,從而發現地雷。
由此,探雷器的種類日漸豐富,形成了一個相對完善的體系,其探測距離、深度、靈敏度、抗干擾能力等性能不斷攀升。
其實,不僅是探雷器,其他探雷方式也大多是在“找不同”上做文章。
化學探雷是通過噴撒水敏性化學藥劑,來發現埋雷導致的土壤水分結構變化情況;動物探雷,是借助豬、鼠、狗、海豚等動物的靈敏嗅覺來達成目的;植物探雷,是通過改變擬南芥菜的基因,使其在附近布設有地雷時呈現出特定的顏色來達到探雷目的。
美國搭載多任務機載探雷單系統SMAMD的“火力偵察兵”無人直升機。
南非“哈士奇”2G地雷探測車。
“快速”探雷重要性日益凸顯
在一些戰爭題材的影視作品中,人員、裝備一旦被地雷或雷場困住,幾乎是九死一生。“不能亂動”的窘境,往往會讓受困者成為明顯的靶子,也會讓其他人員、裝備行動減緩。
現實世界中,這類場景確實存在。解決此類問題的較好方法,就是在最短時間內,將一定區域內的地雷清除,開闢出一條或多條安全通路。這時,快速探雷的重要性就凸顯出來。
為達到快速探雷的目的,一方面,現代便攜式探雷器大多會同時採用多種探測技術,有的還被賦予人工智能,以此來提高探測靈敏度和準確率。另一方面,使用便攜式探雷器時,通常會派出多個小組按一定要求同步作業,以加快探雷與排雷進度。
美軍的AN/PSS-14型探雷器,兼有高靈敏度金屬探測器與探地雷達,能夠同時探測金屬材質和非金屬材質地雷。
俄羅斯PPO-2複合型探雷器,探測深度達70厘米,不僅可以探測爆炸物的埋藏深度,還能夠區分雷體所用金屬是有色金屬還是黑色金屬。
體型不大、重量較輕、可靈活作業,是便攜式探雷器的優點。但其也有缺點,比如探雷的範圍、速度有限,一旦強調快速,人員安全風險會陡然增大。
為實現在更大範圍快速、安全地探雷,車載式探雷器和機載式探雷器問世。
車載式探雷器,顧名思義是安裝在車上的探雷器,一般以輪式越野車或履帶式裝甲車為“坐騎”。這樣的組合,不僅機動能力較強,作業速度也較快。
其探雷裝置通常有探地雷達、紅外探測系統等,加上全球定位系統的輔助,以及車載計算機對大量數據進行分析處理,車載式探雷器能對道路和開闊地帶的雷區及簡易爆炸物進行快速探測。
南非一家公司研製的“哈士奇”2G地雷探測車,安裝了多種探測、識別爆炸物的傳感器,以及搜尋臂、探地雷達等,對道路的探測寬度達到3米,最高機動速度達到72千米/小時。
俄羅斯的“葉子”掃雷車可遙控操作。借助所安裝的探雷器和超高頻輻射模塊,它可在一些重要路線或陣地上探測、排除地雷等爆炸物。
有些國家製造的車載式探雷器,裝有金屬傳感器、熱中子分析器和紅外/紫外成像儀等。一般先由金屬傳感器和紅外/紫外成像儀快速探測出土壤中的多個疑似目標,然後再由熱中子分析器加以分析和確認,從而加快探雷進程。
以色列的M-2190型車載式探雷器、加拿大的“金格斯”遙控道路探雷系統、德國的MSG1型微波道路探雷車,也具有一定代表性。
機載式探雷器,通常安裝在直升機、低空飛行器、無人機等&&上,主要用於在較大範圍內對敵布設的雷場、抗登陸障礙場等實施快速探測。
美國海軍自20世紀90年代開始研究機載快速探雷系統,如“火力偵察兵”無人直升機搭載的海岸戰場偵察分析系統COBRA和多任務機載探雷單系統SMAMD等。
COBRA系統基於多光譜傳感器,能夠探測和定位海灘區域的地雷。SMAMD的核心設備是一套光電系統。無人直升機搭載它從雷場上空飛過,就能發現和定位地雷、水雷,探測結果可通過數據鏈實時發送給其他&&。
奧地利的希伯爾camoopter無人機載探測系統整合了多種傳感器,有自動和人工干預兩種作業模式,可執行對目標的監視、搜索、定位以及對雷場和地表彈藥的探測等任務。採用自動模式作業時,系統將根據預先設定的程序進行飛行控制,同步在遠程數字終端地圖上顯示路線、即時位置、任務數據和已探明的雷場信息,從而快速、準確地為排雷提供數據支撐。
駛入信息化智能化“深水區”
地雷與水雷的性能在不斷提升,使得探雷器的功能也“水漲船高”。無論探雷器的形式、機理髮生怎樣的變化,其目標始終未變,那就是更好更快地探測到地雷或水雷。
隨着科技發展和創新運用,今後探雷器與爆炸物的“矛”“盾”之爭,將不可避免地進入信息化、智能化“深水區”。為適應這種新變化,探雷器的發展也會呈現出一些新特徵、新趨勢。
探測技術複合化。今後,雷場的設置會更加複雜,這意味着探雷器的多功能與多模式或將成為新常態,也就是説,同一個探雷器將能解決更多問題。多功能,是指利用多個傳感器、採用多種探測技術來探測地雷;多模式,是指針對不同地形與環境,有不同的作業模式可選,從而提高探雷準確率、降低虛警率。如此,就可擴大探雷的覆蓋面,增強其針對性,探雷的綜合效能就會進一步提升。
探測方式無人化。人工探排雷作業危險系數較高,隨着無人系統和人工智能技術的發展,用探排雷無人系統取代人工排雷、實現探排雷一體化是大勢所趨。探排雷的速度較快,能適應比較複雜嚴苛的作業環境……這些特點,無疑會使更多探排雷機器人進入戰場,提高探排雷效率。美國的“派克波特”探排雷機器人、俄羅斯的“烏蘭-6”多功能掃雷機器人、加拿大無人機製造商Draganfly研製生産的無人機探雷系統等,已出現在戰場上。今後,探排雷無人系統通過採用複合傳感器、導航定位系統以及更完善的人工智能,將變得更加“聰明”,也能更好地滿足安全、快速、靈活等探排雷要求。
探測作業體系化。近年來,美國陸軍工程兵按照“地形塑造”概念,一直在尋求可聯網、可控制、可回收的智能地雷。這類地雷,能通過火炮、無人機、機器人地面車輛等多種&&快速部署。一些地雷還具備自我報告、遠程自毀等能力。通過與其他火力協同,這類地雷的威脅性更大。若沿用傳統探測方式,不僅速度慢,而且易被敵發現和襲擊。與此相適應,今後的探排雷作業中,大概率會出現也能進行聯網操作的智能探排雷機器人,與現有的車載式探雷器、機載式探雷器一起,構成立體化、多功能的探排雷系統,確保短時間內完成大範圍的探排雷任務。
探測&&自主化。集警戒、偵察和戰鬥功能於一體的智能地雷,是構成網絡化智能雷場的重要單元。智能地雷不僅可通過聲音、震動、紅外等特徵識別目標及敵我屬性,相互之間還能通過網絡共享情報信息,確定由哪些雷體採用哪種方式來實施攻擊。要有效應對網絡化智能雷場,加速推進地雷探測&&的自主化勢在必行。一方面,要使探雷器具有通信、定位、導航和敵我識別能力,以便融入戰場偵察情報系統;另一方面,要使各型探雷器具有同步採集並實時回傳數字化信息的能力。這樣,依據這些信息,情報分析中心就可以快速生成戰場態勢和地雷分佈區域圖,為遂行探排雷任務提供全面、科學的決策支持,幫助實施者用最佳路徑與選擇來高效完成探排雷任務。 (張星輝 歐春芳 劉涵)