方興未艾的光譜“處女地”：現代軍用紫外探測技術(shù)

　　紫外是指在電磁頻譜中10～400nm波長(cháng)范圍的一段，其波長(cháng)在電磁頻譜中位于可見(jiàn)光譜紫光區的外側，是在1802年由德國物理學(xué)家里特發(fā)現。由于只有波長(cháng)大于200nm的紫外輻射才能在空氣中傳播，所以通常討論的紫外輻射效應及其應用均在200～400nm范圍內（大氣層中的“紫外窗口”）。

　　軍用紫外探測技術(shù)是利用近地大氣中的“日盲區”（波長(cháng)小于300nm的紫外輻射由于同溫層臭氧吸收，基本上達不到地球近地表面，造成太陽(yáng)光中的紫外輻射在近地表面形成盲區）和大氣層中的“紫外窗口”來(lái)實(shí)現的。

　　早在20世紀60年代，美國空軍就開(kāi)始了利用紫外波段探測洲際導彈發(fā)射的研究工作（導彈發(fā)動(dòng)機的尾焰會(huì )產(chǎn)生紫外光子）。理論上，只要能夠對導彈發(fā)動(dòng)機的羽煙紫外輻射進(jìn)行精確測量，就能夠有效發(fā)現是否有導彈發(fā)射。但是，由于科研人員發(fā)現難于確定這些紫外輻射信號強度是否強于自然輻射，再加上紫外輻射特有的“非熱態(tài)”，導致無(wú)法建立相關(guān)的信號模型和算法理論，紫外探測難以付諸實(shí)施，研究工作只能轉向易于建立信號模型的發(fā)動(dòng)機羽煙紅外特征探測。

　　一直到20世紀80年代，在美國的“導彈防御計劃”下，研究人員再次考慮利用紫外輻射來(lái)探測導彈發(fā)射的可行性。也是在這一時(shí)段，相關(guān)的基礎研究也取得了進(jìn)展，特別是利用地球觀(guān)測衛星獲取了自然背景輻射的精確數據，高靈敏度的紫外陰極、電荷耦合器件（CCD）和高增益微通道板的研究也獲得了突破，這使得軍用紫外探測技術(shù)成為了可能。

　　因此，進(jìn)入20世紀90年代之后，軍用紫外探測技術(shù)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性研究和應用開(kāi)發(fā)階段，被譽(yù)為21世紀最具影響力的軍用技術(shù)之一的紫外告警技術(shù)異軍突起，并且已經(jīng)逐步成為一種標準配置而越來(lái)越多的出現在各類(lèi)高價(jià)值武器平臺（也包括部分大型民用客機）上。

　　目前，軍用紫外探測技術(shù)主要在戰術(shù)導彈告警、天基紫外預警和紫外超高譜偵察等幾個(gè)方面展開(kāi)：戰術(shù)導彈告警，航空兵在空中格斗、低空突防、近距支援、對地攻擊和起飛著(zhù)陸等階段，很容易受到紅外制導空空導彈和便攜式防空導彈的攻擊，由于缺乏有效的紅外制導導彈逼近告警，75%的戰損都是因為飛行員在沒(méi)有發(fā)覺(jué)處于導彈威脅之中而被擊落的。

　　作為對抗紅外制導導彈中最為關(guān)鍵的導彈逼近告警（MAWS）就需要能夠在大范圍空域內能夠連續地快速告警，并且虛警率極低。而紫外探測技術(shù)就能勝任這樣的應用，通過(guò)被動(dòng)接收導彈發(fā)動(dòng)機工作時(shí)產(chǎn)生的紫外輻射，就可以對導彈的發(fā)射或者逼近進(jìn)行實(shí)時(shí)告警以及精確定向，及時(shí)提醒飛行員采取機動(dòng)規避和對抗措施。此外，由于紫外告警設備結構簡(jiǎn)單、不需要制冷、不需要掃描、重量輕、體積小和勤務(wù)性能好，所以現在不但可以裝在各種戰斗機、攻擊機、武裝直升機和大型民航客機上，地面部隊的主戰坦克和步兵戰車(chē)也都開(kāi)始配備。

　　天基紫外預警，彈道導彈對國家安全的威脅是嚴重的，因此需要對其采取積極的防御手段，特別是對其進(jìn)行有效的早期預警。天基紫外預警就是利用搭載在地球同步軌道預警衛星上的紫外探測系統，在彈道導彈的助推段就及時(shí)發(fā)現導彈發(fā)動(dòng)機羽煙的紫外輻射，對敵方來(lái)襲彈道導彈進(jìn)行可靠的早期預警和跟蹤。美國的導彈防御研究人員也表示，相比傳統的天基紅外探測，星載紫外探測器不需要制冷、體積也更小、耗電量低、成本更低，更適合在條件受限的太空環(huán)境下應用。

　　紫外超廣譜偵察，是一種基于方位和光譜的三維信息探測技術(shù)，可在紫外波段內以高光譜分辨率（小于10nm）對目標進(jìn)行監視探測，獲取目標的細微特征，獲得常規偵察手段難以得到的目標信息，是現代光電偵察技術(shù)經(jīng)歷了單波長(cháng)、多波段之后的一個(gè)新飛躍。

　　目前，美國陸軍研究實(shí)驗室基于聲光可調諧濾波器設計的AOTF超光譜成像偵察儀已經(jīng)可以覆蓋了紫外波段，并且在反偽裝偵察、生物戰劑告警（生物戰劑的主要生物色基—芳香烴氨基酸能夠強烈吸收紫外輻射，產(chǎn)生很明顯的熒光譜）等方面展示出了巨大優(yōu)勢。