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海洋测量——搭建未来海战的舞台

来源:中国网 责编:大嘴 作者:李广建 时间:2007-07-31

海洋是海上战争的舞台。在历史上许多著名的海战中,优秀的军事家正是巧妙地利用战场环境,才达到了出奇制胜的目的。在现代的海洋战争中,尖端智能武器的神奇威力,也只有依赖战场环境的支持才能充分发挥出来。

                         海洋环境对海军作战的影响

   海洋地质要素

海洋战场的地质环境要素主要包括海底地形地貌、海洋重力、海洋磁力等。

在现代战场上,“战斧”一类巡行导弹可以依靠“地形匹配”技术导航,在山凹中做超低空飞行,准确地打击敌纵深的重要军事目标。“地形匹配”技术已经被移植到水下智能兵器上。现代潜艇、智能鱼雷依靠这种先进的制导技术,就可以利用海底复杂的地形地貌,成功地隐蔽自身、出其不意地攻击敌人。

科学家早在六七十年代就发现,海洋重力场对远程攻击武器的命中精度有很大影响。远程运载火箭的大部分飞行轨道是在海洋上空,尽管运载火箭应用了卫星制导、星光制导等先进的制导技术,协助修正其运行轨道,但如果忽略了重力异常的影响,命中精度还是要大打折扣。科学研究指出,1毫伽(重力场强度单位)的垂线偏差,就会给远程打击武器造成1海里的命中误差。

在现代海洋战场上,磁力要素的运用更是海洋强国发展的热门。从70年代初始,美国海军就致力于国家领海的磁力测量,到90年代中期,基本完成了200海里以内的海洋磁力添图;并通过精确的科学计算,将准确的磁力分布数据延拓到空中。美国海军大量使用速度快、搜索范围大的直升机,通过“磁力差分反潜技术”遂行快速反潜。反潜直升机在巡逻时,其尾部吊装光泵磁力仪;发现磁力分布异常后,就近飞2条正交的航线,立刻就可以测量出潜艇的位置、深度和吨位;经过敌我识别,确定为敌方目标后,反潜直升机随即发射反潜导弹。实践证明:看似平和的海洋环境要素,可以在高新技术的支持下建立起无形的防线,成为探察敌情、消灭敌人的有力武器。

    海洋气象要素

  战场气象要素历来受到军事家的重视,海战时海上气象要素更显重要。海上气象除了人们熟悉的风、温、雨、浪之外,还有许多新的要素。例如,临近海面不同高度的风速、风向、气压、气温、相对湿度、海水皮温和少数离子,在一定的条件下会形成大气环境中的陷获、折射。这时,电磁波弯向地面的曲率会超过地球表面的曲率,电磁波将被限制在一定厚度的大气层内,在该层大气上下边界之间来回反射并向前传播,就像声波在金属波导管中传播一样。这种传播现象称为大气波导传播,形成波导传播的大气层称为大气波导。大气波导可以使电磁波实现超视距传播,也会引起电磁盲区、导致雷达杂波。这些新的气象元素,会对海军作战产生重大影响。

  海洋水文要素

  海洋水文要素主要包括温度、盐度、深度三大静态要素,以及海流、海浪、潮汐三大动态要素,它们是与舰艇关系最密切、对其影响最大的海洋要素。众所周知,温度是海水声速的决定因素,会影响声纳的作战效果;盐度(密度)是潜艇下潜和定深航行的首要参数;深度是舰艇航行安全性的重要标志;海浪和海流时刻影响着舰艇的航迹;潮汐的变化决定着登陆和抗登陆的成败。在现代的海洋战争中,海洋水文要素的军事运用不仅停留在宏观效果上,而且发展到更精细、更准确的程度。

  例如,核潜艇水下隐蔽航行范围大,可以潜航到全球海区,是各大国实施核反击战略的主力。在战时,卫星定位系统可能遭受打击而失效,核潜艇主要依靠自身的惯性导航系统进行定位。这种方法的最大误差源就是海流作用于核潜艇产生的偏差,长距离的误差积累十分惊人,必须进行精确的海流改正。多普勒海流剖面仪以现代声学为基础,可以进行大范围、高精度的海流测量,一次发射就可以获取水深1000米以内的128层海流的数据,相对测量精度为0.5% 0.5厘米/秒,完全满足高精度科学计算的需要。掌握了大范围精确海流数据的核潜艇,就能够在海洋中远距离隐蔽航行,准确到达作战海域。

  水声作战环境要素

  水声技术是水下一切军事活动的前导,决定着探潜/反潜、潜艇隐蔽航行、鱼雷制导、水雷布放、扫雷、水声侦察、水声通讯、水声导航等军事活动的成败。主要的海洋声学作战环境要素有:海洋声速分布特性、海洋背景噪声、水声信号传播特性、水声信号海底反射特性和海洋混响等等。

  为了充分发挥水下声学武器装备的战斗性能,各国海军积极部署海洋声学环境的调查。美国有4艘“胜利”级海洋声学环境监测船、日本有2艘“响”级海洋声学环境监测船,常年部署在太平洋和第一、二岛链海域进行水声作战环境测量。美国宣称,全世界有600多艘潜艇,凡是进出过太平洋海域的,在美、日的海洋声学环境监测船都有声学频谱特性的记录;一旦这些潜艇出现,美、日海军立即就可以判定出是哪个国家的哪一艘潜艇。俄罗斯的“隐身”潜艇曾震惊世界,据称其声学目标特性低于海洋背景噪声,反潜声纳基本上探测不到它。实际上是,俄罗斯海军在分析研究了大量海洋背景噪声的基础上,针对声纳探测声波的特性,制造出一种制造“消声瓦”的新型材料。潜艇表面被这种“消声瓦”覆盖之后,就表现出和海洋背景环境一样的声学特性,使反潜声纳无法探测到。

                        外国在我周边海域的测量活动

  20世纪80年代,我国布放在东海的测量浮标曾遭到破坏,日本海军还多次出动军舰、飞机对我测量船只进行干扰。日本人非常重视在东海海域的海洋测量。日本“昭洋”号和“白凤丸”号两艘测量船,表现出了相当的测量实力。日本抢先配置全世界最先进的测量设备,包括世界上第1台大深度水声多普勒海流剖面仪、第2台全海域多波束测深系统。日本还不惜重金积累零星测量数据,如在远洋商船和货船上也进行安装自动测量设备,船只回国后派专人取出数据,表现了它们对测量资料的重视和渴望。

  90年代中期,美国海军连续建造了6艘5000吨级综合测量船(T-AGS60系列),它装备精良、号称世界测量船的尖端,其中第三艘被派往中国东南沿海进行海战场测量。此后,在先进的T-AGS60/65系列测量船中,每年都要保持1~2艘在中国近海活动,多次与我国南海的渔民遭遇。2002年,美国海军测量船“鲍迪奇号”在距离中国海岸约60海里的黄海海域进行拖曳声纳测量时,发生了与我渔船相撞的事件。大量的事实表明,美国在其全球海洋战略的规划下,已经把海洋测量和海洋战场的准备工作,做到了我们家门口。

  从80年代开始,有些东南亚国家一直在我国南沙海域开展测量,几乎年年与我海军测量船只遭遇。这些测量船的技术水平不高,有些甚至租用渔船测量;但常年坚持,并以石油平台为支撑,测量活动从来没有停止过。

                        海战战场环境要素的测量

  海战战场环境要素的测量是一项长期、艰苦的浩大工程。例如,美国海军的海战战场环境要素测量的实力号称最强,有美国海洋与大气管理局、国防制图局和海军气象海洋指挥中心等单位负责,有30多艘新型的高技术综合测量船;尽管如此,单就海洋磁力添图测量一项任务也进行了20多年。因此海战战场环境要素的测量必须要提前部署、未雨绸缪,充分利用和平时期完成战场准备,临战突击是绝对来不及的。海战战场的海洋测量准备有如下几个特点:

  第一,海洋战场涉及的范围大于领海面积,因此必须在预定战场海区,根据地理位置特点和国家战略任务的需要,对重点、敏感海区展开优先测量。要使用综合调查船开展全方位的综合测量,一个航次获取十几个专业的几十种要素。

  第二,为了提高海洋作战环境测量的效益和质量,必须融入高新技术的指导。例如海洋声学测量是一项十分复杂的作业,测量数据不仅仅与海区有关,还受到海面气象、海底地质和水文条件的影响,需要进行重复测量。研究表明,可以通过大量的实际测量和科学计算,建立起近乎“一劳永逸”的模型,将典型海区的测量成果推广

    第三,基础测量工作必须扎扎实实、一步一步地完成。

              

用先进技术生成的三维海底地形图

日本海洋测量船获取的海水水温分布图

①海底地形地貌、航道水深、海洋重力和海洋磁力等要素是相对稳定的海洋参数,长时间不会改变。这一类参数的测量要瞄准最高标准,一次测量终身使用。②有些海洋水文参数(如温度、盐度、海流、潮汐等)和海洋声学参数(如声速、背景噪声、传播衰减、反射特性等)在宏观上有周期变化,要周期性地跟踪测量才能获得完整的数据。③对于随机变化和特别重要的海洋要素(如风速、风向、压力、雷电等)需要建立海洋站,或者布放海洋浮标进行连续观察测量。④对于特殊需要的参数测量(如最大风值、最大波高),或者特定海区的超范围、超深度、超时间测量,需要使用专项设备、配套特殊的技术措施来完成。