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    军事高技术特别是信息技术快速发展

    2006-03-21 世界新军事变革新论

    从一定意义上讲,可把高技术分为民用高技术和军事高技术。军事高技术是一般高技术的重要组成部分,是用于军事领域的那部分高技术,在各领域的高技术中有特殊的地位与作用。这两者的关系是:既彼此联系,又互有区别;既各有侧重,又相互渗透;既彼此竟争,又相互促进。
      现代军事高技术自从20世纪中叶产生以来大致经历了三个发展阶段。第一个阶段是从50年代至70年代中期的初始阶段。在这二、三十年间,以航天技术和计算机技术为先导的高技术,首先应用于军事领域。为研制先进武器系统而制造的大型计算机,对美国建立北美防御体系做出了贡献。军用航天飞行器首先用于军事侦察目的。在这一阶段,军事高技术的开发具有探索性的特点,从事研究工作的是个体或小群体,研究周期长,科研成果少。即使如此,这些成果在军事领域所显示的效能也令人震惊。50年代美国在加利福尼亚硅谷建立的航天与导弹研究基地生产的精确制导武器--激光制导炸弹,于1972年3月14日首次在越南战争中使用就一举炸毁了清化大桥,而美机无一损伤,这一事件震撼了世界。
      第二个阶段是从70年代中期到80年代末期的大发展阶段。这一时期,军事微电子技术和军事计算机技术有了长足发展,不仅为一些发达国家建立先进的 C3I系统、国土防空系统和电子战系统创造了条件,也为精确制导武器、智能武器、军用航天飞行系统的研制提供了技术保障。这一时期的军事高技术研究具有广泛性、超前性、协同性、向民用技术渗透的特点。
      从80年末至今是第三阶段,而且这一阶段还要持续很长时间。由于冷战结束和新技术革命特别是信息技术革命的深人发展,这一阶段是军事高技术和民用高技术相互作用、相互转化的重要时期。这一时期的特点是:军事高技术的发展速度放缓,民用高技术的发展速度加快;民用高技术向军事高技术渗透,带动军事高技术的发展。
      军事高技术具有以下10个重要特性:一是综合性,各项军事高技术都是由多种技术组成的,是一个技术群;二是渗透性,军事高技术的应用不仅遍及整个军事领域,还会迅速转为民用;三是创新性,军事高技术的科研成果具有生命周期短、创新快的特点,同时还可在军事领域中支援其他各种创新活动;四是增效性,军事高技术会使武器装备的效能大大提高,使部队的作战能力大大增强;五是时效性,军事高技术发展很快,其阶段性成果要及时应用与推广,才能发挥其军事效益;六是智能性,军事高术能提高武器系统的信息化、自动化和智能化水平;七是竞争性,各国军队为了走精兵高效之路,竞相发展军事高技术;八是风险性,军事高技术是前沿技术,要进行超前研究,其结果难以预料;九是知识性,军事高技术是以各种科技知识为基础的,其发展更离不开掌握各种知识的高科技人才;十是战略性,发展军事高技术属于国家战略决策范畴,直接关系到本国在世界上的战略地位。
      军事高技术门类很多,但主要有以下八项:
      (一)军事微电子技术
      军事微电子技术是使军用电子元器件和由其组成的电子装置微型化的技术,其基础是新材料和精细、超精细加工工艺技术。利用建立在新概念、新结构、新工艺基础上的微电子技术,既可控制固体内部的电子运动,也可制造一种或多种功能完整的集成电路、微电子部件或电子系统。电子技术的发展是从l906年世界上第一支电子管问世开始的。到50年代,晶体管便取代了电子管,并出现了集成电路。集成电路一经面世,就以惊人的速度发展。1962-1965年,制成了有IO--100支晶体管的小规模集成电路。1966年,发展到集成度为l00-1000个电子元件的中规模集成电路。1967-1973年,研制成1000-10万个元件的大规模集成电路。1978年,超大规模集成电路问世,其集成度为10万一l000万个元件。从此,电子技术真正进人了微电子时代。现在,元件数多于1000万个的特大规模集成电路已经出现,微电子技术的发展已进人微机电系统时代,即不仅可以将电子子系统或整个电子系统"集成"在一块硅芯片上,遂行信息加工与处理的功能,而且可以将各种物理、化学的传感器和执行器与信息处理系统"集成"在一起,完成信息获取、处理、执行的系统功能。
      军事微电子技术是所有现代化军事装备和系统的核心技术,是提升武器装备性能的"魔术师",是使武器装备信息化的"万灵丹"。军事通信器材采用微电子技术后,不仅能缩小体积,减轻重量,大大提高战术技术性能,还能使作战指挥控制实现自动化,为取得作战的胜利提供迅速、准确、保密、不间断的通信保障。精确制导武器是军事微电子技术的"化身"。制导武器本身除能源和装药外,剩下的都是微电子设备,即测量系统、程序装置和解算装置等。制导武器的保障系统,特别是其地面、机载。舰载或星载制导系统,内装数千万甚至上亿个电子元器件,完全是一个微电子技术装置集合体。后勤装备采用微电子技术后性能极大提高,卫生设备可对战场伤员自动搜寻、诊断、化验和医疗救护,油料装备可自动进行油料计量、油况监控和油罐故障诊断。利用微电子技术和机械制造技术,能研制各种军用机器人。现在,美、俄、英、日等国不仅已开发出多种军用智能机器人,还计划组建军用机器人部队。
      (二)军事计算机技术
      电子计算机,也就是人们常说的"电脑",是一种按程序自动进行运算的机器。1946年2月15日,美国研制出世界上第一台电子计算机。自此以后,计算机技术便以惊人的速度发展。据计算,几乎每过5-8年,计算机的运算速度就提高10倍,体积缩小90%,价格下降90%。计算机发展至今,以经历了5代。1946-1958年的第一代计算机是电子管计算机,主要用于与国防科研有关的计算和导弹、原子弹的研究。1959-1966年的第二代是晶体管计算机,其运算速度大大提高。1967-1977年的第三代计算机是大规模集成电路计算机,其运算速度达每秒几十万次。1978年开始开发的第四代计算机,采用超大规模集成电路。1981年以后,日、美。英等国又着手研制第五代计算机。这种计算机的内涵已很难再用集成电路的规模来表达,它是一种可模拟人的思维方式、进行并行推理的智能型计算机。今后,计算机将向运算速度更快、形式多样化、高智能化的方向发展。我国最近开发的"曙光3000"超级服务器的运算速度为每秒4032亿次。美国国际商用机器公司将建造每秒l000万亿次的"蓝基因"超级计算机。另外,各国科学家还正在研制形形色色的非传统计算机,如数据流计算机、神经计算机、生物计算机、光学计算机、超导计算机、阵列计算机等。
      计算机技术水平的高低是军事技术发展、武器装备现代化程度、国防与军队管理水平的重要标志,其主要用途有四:一是用于科学计算,如计算核爆炸数据、人造卫星与弹道导弹运动轨迹等。二是用于军事信息处理。平时和战时,都要用计算机处理大量信息。平时,进行信息处理的领域主要包括国防科研、武器生产、部队管理和教育训练。战时,更离不开用计算机处理信息,如对高速飞行目标的各种信息进行分析综合,对战场预警、雷达搜索与跟踪、遥感探测的各种数据进行处理,对大型武器系统的位置、射速、目标分配进行调整,对战场上的兵力部署、战斗编成、火力使用及敌军机动情况进行处理与显示,等等。三是用于自动控制和过程控制,即制导武器系统的自动控制,飞机、舰艇、地面战斗车辆的自动驾驶,以及军工部门的生产自动化管理。四是用于发展智能武器,亦即能有"意识"地寻找、辨别。跟踪、打击敌方目标的武器。
      (三)军事光电子技术
      光电子技术是,以激光器和探测器为基础,由光学、电子、精密机械和计算机等技术融合而成的一项多元技术。光电子技术由于具有探测精度高、信息量大、信息传递快、抗干扰和保密能力强等特点,所以广泛用于侦察、识别、预警、反隐形、跟踪、制导、火控。通信、导航、模拟训练、信息处理、光电子对抗等。世界主要国家重点发展的军事光电子技术是:夜视技术与热成像技术;光电综合系统与多传感器信息融合技术;多功能、对人眼无害的小型激光测距仪与激光雷达;高性能光电子器件及其支撑技术。
      军事光电子技术主要包括激光、红外光、可见光三个技术领域。激光是一种"受激辐射光",其特点是亮度高、方向性强、单色性纯、相干性好,在军事上用途广泛。用于激光制导,制导精度高、抗干扰能力强、操作简便;用于激光通信,信息容量大。通信距离远、传输损耗低、保密性强;用于激光测距,测距快速、准确、无盲区;用于激光侦察,可识别伪装目标。另外,还可以制成各种激光武器。红外光是一种看不见的光线,实际上是一种电磁辐射或叫红外辐射。军事红外技术主要用于:精确打击兵器的红外制导;靶场测量与武器火控系统的红外搜索与跟踪;制造红外热成像仪与进行红外对抗。可见光包括微光,利用微光夜视技术,可制成微光夜视仪和微光电视,用于观察战场。
      军事光电子技术发展很快。在红外成像技术方面,已研制出用于保障非合作目标识别和战术目标自动识别的热像仪、用于演示灵巧武器保障战术目标自动识别功能的双波段光电引导头。超高速武器红外引导头和具有低观测能力的飞行器载系统。在激光雷达技术方面,正在研制以识别直升机为目标的激光振动传感器、化学战剂遥感用的红外激光雷达、有效识别真假再入目标的激光雷达等。在平板显示器技术方面,正在开发各种尺寸的。具有百万象素的全色高分辨率灵巧显示器。
      (四)军事定向能技术
      定向能技术群包括高能粒子束、强微波和强激光等技术。将定向能技术用于军事,就能开发出各种定向能武器。所谓定向能武器,就是利用激光束、粒子束、微波束、等离子束、声波束的能量,产生高温、电离、辐射、声波等综合效应,向一定方向发射,以高能量的强射束来破坏、摧毁或杀伤目标的武器系统。这种武器系统的突出特点是,射束速度快,可达到或接近光速,能在瞬间击毁远距离目标。军事定向能技术仍不很成熟,除激光武器发展较快外,其他定向能武器仍在图纸上。鉴于前面已经讲过激光技术,下面只介绍粒子束能、微波等技术。
      利用粒子束能技术,可研制粒子束武器。这种仍在试验中的武器射出的粒子束流具有巨大的能量,能使任何材质的目标表面顷刻破碎或气化。军事微波技术已普遍用于雷达、通信、电子对抗等领域,但最引人注目的是正在研制的微波武器。微波武器所辐射的微波能量比普通雷达高数百倍至数万倍,依靠热效应和非热效应两种方式毁伤目标,既能对人员的心理和生理造成损害,也能用于攻击导弹、卫星、各种作战平台、各种隐形武器、通信系统等目标,使其失去作战效能。美、俄等国除了研制上述武器外,还在大力开发等离子体武器、次声波武器等定向能武器。
      (五)军事隐形技术
      军事隐形技术,是一种为了提高武器装备的生存能力,减少其雷达、红外线、光电、声响和目视等"可见"性特征,而在总体设计中采用的综合技术。在这种技术中,通常采用隐形材料,以及光、电、声对抗和多种战术控制措施,以对付敌方的探测系统。实现隐形的主要途径是:采用特种材料和阻抗加载技术,改进整体设计,减小雷达反射截面;降低红外辐射特征,减少红外探测能力;采用多种伪装技术,缩小目视探测距离;减弱声响,降低噪音。
      由于20世纪80年代以来隐形技术的研究获得了突破性进展,很多国家的武器装备已基本实现了隐形化。在军事隐形技术研究与应用领域,美国居于领先地位,西欧、日本、俄罗斯次之。它们的隐形武器装备主要有五种:其一是隐形飞机,如各种隐形战斗机、轰炸机、侦察机,以及具有隐形性能的无人机、直升机等;其二是隐形导弹,美、俄都在研制隐形导弹,其中美国已研制出隐形巡航导弹和隐形战术导弹;其三是隐形舰船,美、俄、英、法、德、瑞(典)都在设计或研制采用各种隐形技术的护卫舰、驱逐舰、水雷艇、导弹艇、潜艇等;其四是隐形坦克,正在研制这种坦克的国家有美国、英国和瑞典;其五是其他隐形装备,如美国正在开发的红外隐形照明弹、隐形通信系统、人体隐形器等。
      当前,发达国家军队正在探索新的隐形技术或机理,开发新型隐形材料。这些新的隐形技术是等离子体隐形技术、仿生学隐形技术、微波传播指示技术、有源和新一代红外隐形技术、智能隐形技术、航天隐形技术等。正在开发的新型隐形材料主要有纳米隐形材料、导电高聚物材料、多晶体纤维吸收剂、智能型隐身材料。
      (六)军事航天技术
      航天技术是由运载火箭技术、航天器技术和地面控制技术组成的综合性高技术,应用于军事领域可进一步提高军事侦察、监视、通信、导航和作战指挥控制能力,实现从太空对陆、海、空目标的实时侦察与监视。军事航天技术与定向能技术、激光技术相结合,将孕育出太空武器系统,用以攻击卫星、导弹、飞机。舰船、地面车辆或部队。军事航天技术的产生与发展,标志着人类的军事斗争领域已从陆地、海洋和空中扩展到外层空间。
      当前,正在使用的军事航天技术设备主要有:在太空运行和执行各种军事任务的航天器,把航天器送上太空的运载火箭,以及对航天器进行跟踪、遥控、遥测和通信的地面设备。其中,军事航天器是核心设备,共有以下四种:一是各种军事卫星,主要包括照相侦察卫星、电子侦察卫星、核爆炸探测卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星、军事通信卫星、军事导航卫星和军事气象卫星;二是用于发展军事航天技术,试验新式军事装备,对地面目标进行观察与跟踪,以及充当航天运输工具和武器平台的航天飞船;三是具有很高军用价值的载人航天站;四是有多种军事用途的航天飞机。
      当前,军事航天技术的发展趋势是:改进现有军事卫星系统,提高它们的侦察监视、预警、导航和打击移动目标的作战支援能力;研制新型军事卫星,特别是价格低廉的微小型卫星;开发反卫星武器,准备实施空间战。
      随着军事航天技术的快速发展,不仅已使太空严重军事化,还将导致出现一个新军种--天军,将使太空成为继陆、海、空战场后的第四维战场。太空已严重军事化,天战的序幕已经拉开,其主要表现是:第一,美、俄送上太空的航天器中有70%为军用航天器,当前在太空运行的4300多个航天器中有3300多个用于军事目的;第二,用于支援地球表面作战的天基信息系统已大量部署,反卫星和反卫星动能拦截弹已研制成功;最后,在近20年的高技术局部战争中,天基系统发挥了重要作用,经过太空或利用太空的作战行动已实施多次。近来,美、俄都加快了组建天军的步伐。2000年5月,美空军部发表题为《航空航天部队:21世纪保卫美国》的白皮书,准备组建太空部队。俄罗斯已于2001年6月成立"航天兵"。
      (七)军事新材料技术
      新材料技术是介于基础技术和应用技术之间的应用性基础技术,是研究材料的微观结构与宏观性能相互关系的规律,并根据物质结构理论来研制和使用新材料的多学科综合性高技术群。军事新材料技术,则是应用于军事领域的那部分新材料技术,是其他高技术赖以发展的"食粮",是发展高性能或高技术武器装备的物质基础。纵观历史,军事材料的发展大致经历了三个阶段,即天然材料阶段,青铜和铁材料阶段,以及20世纪50年代以来的设计性人造材料--高技术新材料阶段。军事新材料具有更新换代快、知识密集、技术要求高、投资大、竞争激烈等特点,今后将向高功能化、超高性能化、复合化与智能化方向发展。
      目前,世界各国正在研制的军事新材料种类繁多,但应用前景广、发展潜力大的主要有以下五种:一是由两种以上不同化学物质或不同结构的物质组合而成的材料,如碳纤维复合材料,它重量轻、强度高,非常适用于制造各类军用飞机。二是先进陶瓷材料。先进陶瓷分为功能陶瓷和结构陶瓷两大类:前者可用于生产多种高性能电子产品,后者适用于制造燃气轮机、柴油机等热机的高温部件。三是高分子材料,亦即高分子化合物或高分子聚合物。它具有比强度高、重量轻、耐腐蚀、电绝缘和绝热性好。耗能低、易加工成型等优点,适于制造机枪零件、飞机机身、火箭导弹部件等。四是非晶体材料。由于这种材料比晶体材料强度高10倍、抗腐蚀性强、韧性大、电磁性能好、电阻率高,军事用途十分广泛。五是利用声、光、电、磁、热、化。生化等效应,将能量从一种形式转变成另一种形式的功能材料,如电子计算机中的记忆元件。激光器的工作物质红宝石、声纳振荡器的压电陶瓷等。
      军事新材料的用途很广。在炮兵武器方面,研制电热炮和电磁炮,提高火炮的性能,都离不开多种新材料。在现代装甲防护方面,美国的M1A2坦克、英国的"挑战者2"坦克等由于采用了多种复合装甲材料,所以才成为"难以摧毁的高性能机动战斗堡垒"。在导弹、卫星、火箭发展方面,采用新型高技术复合材料后,导弹的重量将大大减轻,精度和突防能力大大增强;卫星的寿命将大大延长;火箭的运载能力将大幅度提高,自身重量大大下降。在武器战斗部方面,高密度钨合金与贫铀材料可增强穿甲弹的穿甲侵彻力,药形罩材料能大大增强破甲弹的威力。在武器装备的隐形方面,很多隐形飞机之所以不易被敌雷达发现,主要是因为飞机表面涂上了新型吸波材料。
      (八)军事纳米技术
      纳米是一个长度计量单位,1纳米是1毫微米,为10亿分之1米,约为10个原子排列在一起的长度。简单地说,纳米技术是指研究电子、原子、分子在0.1-100纳米尺度空间内内在运动规律、内在运动特性,并利用这些特性制造具有特定功能设备的高技术。这种技术要求,在单个原子、分子的层次上,对物质存在的种类、数量和结构形态,极其精确的观察、识别和控制。它是在现代物理学和高新工程技术相融合的基础上产生的一项综合性高技术,主要包括纳米生物学、纳米电子学、纳米材料学。纳米机械学、纳米显微学等多种学科。
      许多外国科学家认为,纳米技术,就像20世纪70年代引起信息革命的微电子技术一样,将成为21世纪信息时代的核心技术,将为信息科学、生命科学、新材料科学提供新的技术基础,从而引发一场新的产业革命。鉴此,各国都十分重视加大投人,重点发展纳米技术,并取得了四项重大成果,即只有一根头发丝粗细、导电性能极佳的纳米管,运算速度极高的超微碳分子算盘,蚂蚁大小的微型机器人,以及在整容业大有用武之地的纳米相材料。
      目前,以美国为首的发达国家在军事领域开发纳米技术的主攻方向是:研制以纳米结构电子装置为基础的、技术上更先进的虚拟训练系统;为取得更大的信息优势,研制先进的纳米电子设备;研制微型武器系统,提高作战效能;利用纳米技术,改善武器装备的隐形性能,增强信息存储和获取能力。
      纳米技术的军事应用前景也十分广阔,用于军事领域的军事纳米技术很可能是下一场军事革命的"发动机"。目前看来,军事纳米技术的应用主要体现在三个方面。一是微机电系统。这种只有几立方厘米乃至更小的微型系统,由在硅片上制造的微型电机、作动器和传感器组成,可用于构建分布式战场传感器网络,制造有毒化学战剂报警传感器、高性能敌我识别器和微型机器人电子失能系统等。二是专用微型集成仪器,特别是纳米卫星。这种仪器可用微电子工艺技术和微机电技术开发出来,不仅可替代现有航天器和运载火箭上的有关系统,还将导致研制出重量只有100克、可大量部署的军用纳米卫星。三是所谓的"微型军"装置。"微型军"装置是指能像士兵那样随行各种军事任务的超微型智能装备,目前美、英、德、俄等国正在研制的"微型军"装置主要有"间谍草"、珍袖遥控飞机、"机械蚂蚁"和"机器虫"。它们不仅能搜集各种战场信息,还有巨大的破坏力。


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