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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了毛泽东、周恩来等党和国家领导人的肯定。

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恐怖袭击来自水下

2008-11-02 23:09:19

  在第二次世界大战中,保护海港与船只的困难就已经显而易见了,当时意大利的潜水员的报复行为对英国在地中海的船只造成了严重破坏。开始的保护措施是残酷无情的,一旦岗哨发现水面上有气泡或者其他的入侵者的迹象,就立即在海港的入口处布下天罗地网。只要看到有可疑之处,就马上往水里开火或者丢炸弹。现在,水下斗争绝不仅仅是敌对国家政府所担忧的事情了,恐怖分子也加入到水下破坏的行列中。在斯里兰卡,“泰米尔猛虎”组织袭击了政府控制的港口。2002年,荷兰政府宣布在突尼斯的恐怖分子正在学习使用水下呼吸器潜水。美国联邦调查局也发现,基地组织也正在训练可以进行恐怖袭击的潜水员。

  设想2011年的恐怖袭击

  2011年9月12日,大约上午10时,华尔街的员工们首次感觉到有些不同寻常:网速变得非常慢,不能登陆国外的网站。在北弗吉尼亚,五角大楼国家军事指挥中心的值班员发现,他们很难与其他单位联络。美国军方也是向支持商业通信的电信公司租借的带宽,他们平时也会偶尔断网,但是,军方是有优先权的,所以这种长时间的中断是不正常的。

  在更远的南部墨西哥湾,在巨大采油钻井平台上,工人们对于海底输油管中压力下降感到很惊讶。同时,在东部佛罗里达州坦帕工作的工人们也对湾流天然气管道中压力的下降感到迷惑。这条管道长上百千米,铺设在阿拉巴马州和坦帕湾间的海底。佛罗里达州所需大部分天然气由其供给。没有人意识到美国正在遭受攻击。因为在过去,基地组织主要是通过商船、商业潜艇和遥控潜水器向美国港口和临近海港设施投放爆炸物。

  上午10时30分左右,第二波攻击开始了。在一个小时中,恐怖分子的小潜艇纷纷在纽约港和加尔维斯敦湾港口浮出水面,施放浮动水雷,并发射肩扛式导弹,以击沉了所有港口的船只、击毁港口炼油厂。那些小潜艇是前一晚由归航的商船牵引来的,并在指定时间呆在船底。正如10年前一样,纽约再次成为了恐怖袭击主要目标。一艘潜艇歇斯底里撞向曼哈顿西边的一个码头,而恰在此处一架自杀性飞机也引爆了一枚“脏弹”,放射性污染物向外扩散。

  以上故事是美国军方虚构的未来一次可能出现的恐怖袭击。正是基于对水下恐怖袭击的担忧,一些国家的军队和安全部门已经有了回应,开始对防卫设施进行彻底检查。2005年,北约的军事人员开始策划一个保护港口的项目,美国的海岸警卫部门已经开始建立水下警卫队,培养水下警察。这些新式的水下警察必须学会类似007电影中的主角詹姆斯•邦德的水下战斗技术。

  为了应对水下的恐怖袭击,武器设计人员也开始行动起来,对旧理念进行反思,提出了一整套新理念,从原来在空气中飞行的子弹转到具有更大威力的水下子弹。人们已经用海豚和海狮来担任水下卫士。还有一些新计划,如准备配置一些能在水面遥控的声学武器;研制无人驾驶小潜水艇,可以在港口四周巡逻,监听入侵者发出的声音,甚至可以向敌人开火。

  声呐是水下反恐的法宝

  对于恐怖分子的新动向,人们对反恐措施重新进行思考。世界上所有的水下管道、核电站、炼油厂以及旅游胜地,都有可能成为恐怖分子攻击的目标,将它们都囊括在一个保护网里是绝不可能的。光在美国海域就起码有4万千米长的管道,简直是防不胜防。那么,究竟该怎么办呢?


检测攻击者的声纳系统

  迄今为止,最为先进的解决办法是利用声呐探测。最新的声呐系统以10~300千赫的频率发出脉冲,完全可以精确地测出在1千米之外的潜水员位置,而无论水下多么浑浊阴暗。假如声呐发出的脉冲达到足够的强度,也能成为一种有力的武器。1993年有位美国海军潜水员在北地中海做声呐实验时,曾经在短时间内失去知觉,并失去方向感。后来最新的实验表明,受到功率强大的声呐脉冲影响,潜水员确实会感到头昏眼花、恶心呕吐,甚至失去知觉。

  这一实验结果使水下反恐项目研究的工程技术人员大受鼓舞,他们准备开发一套利用声波的系统,既能发现入侵者,又能阻止他们的破坏。他们的目标是使这项技术既简单适用又物美价廉,可以配备到巡逻艇上,或者安放到海床的什么地方进行遥控。

  常规的舰载声呐系统往往过于笨重,而且耗能大。因此科研人员借鉴了地质学家的高招,地质学家通常使用声波发生器来进行海底地震的勘查。这套系统利用高压放电的方法,就是利用在水下的巨大的火花塞做电极,产生高压的等离子气泡。气泡一破裂,就会发出强烈的声冲击波。而其他种类的设备是类似“气枪”式的原理,利用突然释放出来的压缩气体产生冲击波。利用等离子发生器可以产生持续不断的脉冲流,而简单的压缩空气系统会在突然爆发时产生刺耳的噪音。


对付恐怖分子的自动潜水艇

  这个项目最主要的挑战之一是如何控制这种武器对己方潜水员产生的影响。一般来说,声呐一旦发现入侵者,会先发出低功率的能听到的声音提出警告;如果入侵者无视警告,一意孤行,这种设备的威力就会逐渐加大,对他造成严重的影响。“当强度达到足够高的时候,就有可能迫使敌人浮上水面。”进行美国海上反恐项目研究的工程师罗纳德•卡米基说。同时,这种武器不会致人死命,这样可以避免对意外闯入目标的无辜潜水员造成伤害,另一方面也是因为如果让侵入者活命就可以获得更多的信息。

  但是,还存在着许多亟待解决的问题。例如,声呐不一定保证能发现入侵者。2006年4月,北约的水下研究中心在意大利拉斯佩奇亚港完成了一个试验,它是用来评估声呐技术在发现并追踪潜水员时的表现如何。结果发现当地海水盐分与温度的短暂变化能够反射或分散声呐的波束,使得它难于辨认出潜水者来。巡逻艇也会造成问题,因为螺旋桨尾迹产生的小气泡也会对声呐的工作效率造成不利的影响。

  几个月之后,北约的科研人员拿出了一套解决方案:利用自动潜水艇作为水下卫兵,在它上边安装声呐系统和摄像机,就可用来为保卫海港而巡逻,避开声呐的盲区行驶,在叫来巡逻艇之前确认潜水者的身份。美国海军已经有一种自动潜艇卫士在设计之中。它比常规的潜水艇更像是一条鱼,用可充气的气囊控制漂浮的状态,靠鳍板的运动推进,这样就不会产生妨碍声呐工作的气泡。这种潜水艇用声呐来探测潜水员,也可配置进攻性武器。

  海洋生物学家的担忧

  但是,水下声波武器的普及引起了海洋生物学家的严密关注。有充分的证据表明,声呐能够杀死或者伤害鲸。英国鲸与海豚保护协会的科学部主任西蒙说:“声呐会迫使鲸迅速漂浮到海面上来,使它们患上与潜水员常见的气栓症相同的病。”声波在水下比在空气里能够传播得更远,会严重干扰海洋动物之间在几十甚至几百、几千米之外的联系,在浩瀚的海洋中妨碍了野生动物的正常生存,减少某些海洋生物的生存空间。

  卡米基坚持说,军方不会忽视野生动物的安全,他说将会对这种新型的系统对于海洋生态环境的影响进行彻底的评估论证。每一个可能的海域都要进行评估,哪里对海洋生物有危险,就不会在那里使用这套系统。他说:“系统的部署将会根据各个不同海域的实际情况逐步进行。”

  尽管有这样严密的安全措施,难道就不会出问题了吗?难道这套系统任何时候都能够准确辨认出是人还是生物,而不会回应发出错误的信号吗?例如说它能辨认出究竟是海豹还是海豚吗?坎特尔说,威斯敏斯特国际安全公司的潜水员探测系统使用高分辨率的声呐来辨认入侵者。它能辨认出目标的明显特征,例如金属的圆筒。它使用特别设计的软件来分析目标的速度和运动状况。这样就能自动区分出究竟是海洋生物还是潜水员来。坎特尔说:“在水下,人的运动终究没有海豚那样敏捷流畅。”他说这套系统辨认目标的正确率达到了98%。

  要是把无辜的潜水者当成了攻击的目标怎么办呢?在陆地上,有些原认为是非致命性的武器却已经证明能杀死人。在水底下,危险性就更大了。美国环境保护组织“自然资源保护委员会”宣称,声波能够引起胸腔震动,以至于影响到了潜水者的呼吸。如果突然的警告信号造成潜水者惊慌失措,他就会过快地漂浮到水面,有患减压症的危险。潜水员如果被震动得失去知觉,他几乎肯定会淹死。

  西蒙担心,声学武器越自动越灵巧,造成的危险也就越大。海底的地形与海水温度的变化都会以意想不到的方式在离声源很远的地方将声音集中。对于固定的声学武器来说,操作员尚有机会估计发生的位置,并加以调整校正,使得潜水员不会受到致命声波的伤害。但是如果声学武器是机动性的、自动的,那么这种调整就变得困难万分了。西蒙说:“我们应该停止在水下做各种令人生厌的傻事。尽管可能没人看得见,可也不应做这种疯狂的事情。”

  2007年3月,美国国家科学研究开发公司与加利福尼亚海岸委员会,共同对于美国海军在加州沿海海域的国家海洋生物保护区内意图使用声呐一事向法庭提起诉讼。这是此类诉讼首次牵涉到海岸安全部门。无论结果如何,反对在海底将新式武器广泛应用的争论才刚刚开始。

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