书城自然科学科技探秘
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第23章 现代科技发展探索(2)

激光作为武器有很多独特的优点。首先,它可以用光速传播,每秒可达30万千米,这是任何一种武器都达不到的速度。它根本不需要考虑提前量,一旦瞄准,几乎不要什么时间就立刻击中目标。另外,它还可以在极小的面积上、在极短的时间内,集中超过核武器100万倍的能量;还能很灵活地改变方向,没有任何放射性污染。

激光武器分为三类:一是用来击落导弹和飞机的近距离战术型,1978年美国进行的用激光打陶式反坦克导弹的试验就是用的这类武器;二是致盲型,如机载致盲武器;三是远距离战略型,这一类的研制困难最大,但一旦成功,作用也最大,可以反卫星、反洲际弹道导弹,成为最先进的防御武器。

激光击毁目标的原理

既然激光有这么多重要的功能,那么激光是如何击毁目标的呢?

科学家认为,激光击毁目标的方式有两种:穿孔和层裂。所谓穿孔,就是高功率密度的激光束迅速熔化靶材表面,进而将其汽化蒸发,汽化物质向外喷射,反冲力形成冲击波,在靶材上穿一个孔;所谓层裂,就是靶材表面吸收激光能量后,原子被电离,形成等离子体“云”,“云”向外膨胀喷射形成应力波向深处传播。应力波的反射造成靶材被拉断,形成“层裂”破坏。除此以外,等离子体“云”还能辐射紫外线或X光,破坏目标结构和电子元件。

虽然激光武器只能作用很小的面积,但在破坏目标的关键部位上,能造成目标的毁灭性破坏。这与惊天动地的核武器相比,完全是两种截然不同的风格。

有记载的首次试用成功的战例是在1975年,前苏联军队用陆基激光武器试验“反卫星”,让两颗美国飞抵西伯利亚上空监视苏联导弹发射井的侦察卫星瞬间致盲,失去了效力。1976年,美军使用LTVP-7型坦克载激光炮防空,数秒之内就击落了2架有翼靶机和直升机靶机。

美国在一个高能量激光器1977年夏,又首次摧毁了一个飞行中的导弹目标。

1989年2月23日,美海军在新墨西哥州怀特桑兹导弹靶场,用代号“米拉克尔”的中红外高能化学激光器,第一次成功拦截和击毁了一枚快速低飞的巡航导弹。当飞过这个靶场上空时,该弹在其头锥处猝发了一瞬窄光,导弹立即失去了控制而坠落。这表明,将来在军舰上也完全可以装备这种防御武器系统。

军用激光器处处大显身手,有着各种各样的用途和不同的类型,它们都将在今后的战场上担任着各自的角色。

在导弹激光制导中,通过不断调整激光束方向,操纵人员可以直接将激光束对准已发射出去的导弹,将导弹导引到所要攻击的目标。经过编码后激光信号可用数个指示器分别控制数枚导弹攻击各自的目标,还可以制导来自一个或数个方向相继发射出来的导弹。

1972年美国在越南战场上首次投下激光制导炸弹开始了激光制导武器在战争中的应用,当时,美国飞机用20枚激光制导炸弹,摧毁了17座桥梁,战果卓越。在随后的近20年中,在中东战争、马岛战争、贝卡战争和海湾战争中都普遍投入使用,并发挥了重要作用。

激光的多种用途

激光除了以上用途,还可以应用于战场通信。通信在各种战争中是相当重要的。下达命令,集结军队,发起进攻等等,从各军兵种的配合、协调到分队与分队、士兵与士兵之间的联络,处处都离不开通信。

最早的通信主要靠人马飞跑,举灯燃火等原始手段,而此后通信主要靠有线电话、无线电报、步话机等等。而激光通信不仅速度快,还能抗干扰,不易拦截,能沟通空中、地面和水下,会在海底、地面、大气空间和外层空间构成一整套“立体”交叉激光通信网。

此外,激光还能用于模拟、报警和激光对抗。激光模拟器可以模拟炮弹、火箭或导弹的发射,进行人员实战演习培训,评定射击结果;还可传递敌我双方坦克交战结果的信息。一般采用半导体激光器,可以精确确定目标和模拟炮弹的三维坐标,并可向目标发送射击结果。近几年,我军进行的激光红外军事演习训练已广泛采用激光技术,并已取得成熟经验。

相关链接——什么是激光雷达

用很窄的激光波束对某一地区或空域进行扫描,并得出雷达图,就是激光雷达。

激光雷达作为军用探测器具有巨大的应用潜力。近年来,随着有关军事器件和技术的迅速发展,激光雷达在近距离、高精度和成像方面的优势得到了巨大发挥。作为测距的高级形式,激光雷达主要在于测量精度极高,能达1厘米,比微波系统要高100倍。

目前,国外许多军事部门正在实施多种实验计划。比如,“多功能红外相干光探测器”正用于航空电子设备光控系统;“激光障碍和地形回避警告系统”正用于为直升机提供导航、地形跟踪、武器投掷;“红外监视目标截获、坦克识别、定位和交战系统”用于坦克主炮控制射击;“红外机载激光雷达”用于验证激光雷达对目标探测、成像和分类能力等等。

蓝牙技术的实现

蓝牙技术实际上是一种短距离的无线电技术。它可以使掌上电脑、笔记本电脑和移动电话手机等移动通信终端设备之间的通信得到有效地简化,也能够成功地简化以上这些设备与因特网之间的通信,从而使这些现代通信设备与因特网之间的数据传输变得更加迅速而高效,拓宽无线通信的道路。

简言之,蓝牙技术就是让一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备不必借助电缆就能联网,实现无线上因特网。其实际应用范围还可以组成一个巨大的无线通信网络,拓展到各种家电产品、消费电子产品等信息家电。

蓝牙名称的来源

蓝牙,这个名称在英文里的意思可以被解释为Bluetooth(蓝牙),来自于第10世纪的一位丹麦国王哈拉尔德的别名。哈拉尔德国王凭借其出色的沟通能力,使丹麦归于统一,他平时因喜欢吃蓝莓而“长有”一口蓝色的牙齿。在行业协会的筹备阶段,科研人员需要一个极具有表现力的名字来对这项高新技术进行命名。在经过一夜关于欧洲历史和未来无限技术发展的讨论后,行业组织人员中的一些人认为用国王的名字命名再合适不过了。国王口齿伶俐,善于交际,将现在的挪威、瑞典和丹麦统一起来;而这项即将面世的技术将被定义为保持着个各系统领域之间的良好交流,允许不同工业领域之间的协调工作,例如计算,手机和汽车行业之间的工作。名字就这么定下来了。

蓝牙设备使用2.45GHz的频段,这是在全球通行、不需要申请许可的,因此在办公室、家庭和旅途中,也不需要在任何电子设备之间布设专用的线缆和连接器。通过蓝牙遥控装置,还可以在该装置周围组成一个“微网”,即形成一点到多点的连接,网内任何蓝牙收发器都可与该装置互通信号。而且,这种连接不需要复杂的软件,它收发信号的有效范围一般在10米甚至100米。

蓝牙技术的诸多优势

蓝牙技术具有诸多的技术优势(尤其是全球的成员公司可以免费使用蓝牙无线技术规格)。为了减少使用零乱的电线,实现无缝连接、流传输立体声、传输数据或进行语音通信,许多行业的制造商都积极在其产品中实施这项技术。蓝牙技术在2.4GHz波段运行,该波段是一种无需申请许可证的工业、科技、医学无线电波段。所以,蓝牙技术的使用不需要支付任何费用。

其次,蓝牙技术还得到了空前广泛的应用,集成该技术的产品有手机、汽车、医疗设备,从消费者、工业市场到企业等等都有使用该技术的用户。低功耗,小体积及低成本的芯片解决方案使得蓝牙技术甚至可应用于极微小的设备中。

另外,作为一项即时技术,蓝牙技术不要求固定的基础设施,而且容易安装和设置,实现连接不需要电缆。新用户使用也不费力,只需拥有蓝牙品牌的产品,检查可用的配置文件,将其连接至使用同一配置文件的另一蓝牙设备就可以使用。后续的PIN码流程和在ATM机器上操作一样简单。外出时,还可以随身带上个人局域网,甚至可以与其它网络连接。

总之,蓝牙无线技术是当今市场上支持范围最广泛、功能最丰富且安全的无线标准。

蓝牙的广泛应用

蓝牙技术在家庭、工作、娱乐等方面都具有广泛的应用价值。

在现代技术的影响下,人们越来越倾向于在家里办公,生活也变得更加随意而高效。人们可以通过使用蓝牙技术产品,免除居家办公电缆缠绕的苦恼。鼠标、键盘、打印机、笔记本电脑、耳机以及场声器等,都可以在PC环境中无线使用。这不仅能增加办公区域的美感,室内装饰也因此多了很多创意和自由。此外,通过在移动设备和家用PC之间同步联系人和日历的信息,用户还能够随时随地存取最新的信息。

蓝牙设备在使居家办公边等更加轻松的同时,也使家庭娱乐变得更加便利,比如主人可以不必单独离开去选择音乐而撇开客人,在30英尺以内就可以无线控制存储在PC或AppleiPod上的音频文件。另外,如果应用在适配器中,蓝牙技术还可以允许人们从相机、手机、电脑上向电视发送照片。

蓝牙技术在工作中同样可以发挥巨大的作用。过去的办公室,总会因各种电线纠缠不清而非常混乱。而通过蓝牙无线技术,如今,办公室里再也看不到凌乱的电线,整个办公室也有条不紊地像一台机器一样高效运作。PDA可与计算机同步以共享日历和联系人列表,外围设备可直接与计算机通信,通过蓝牙耳机员工可在整个办公室内边走接听电话,所有这些都无需电线连接。

另外,无论是在一个未联网的房间里工作,还是想要召开一个热情洋溢而又实现互动的会议,通过蓝牙无线技术,我们都可以轻松开展会议、提高效率并增进创造性协作。目前,市场上许多产品都支持通过蓝牙连接从一个设备向另一个设备无线传输文件。

与此同时,蓝牙技术还能很好地为人们提供在途中访问重要信息或通信的个人连接能力。手机、PDA、笔记本电脑、耳机和汽车等,只要具有蓝牙技术,都能够在旅途中实现免提通信,让用户身处热点或有线宽带连接范围之外仍能保持网络连接,以及在PC和移动设备之间同步联系人和日历条目以访问重要信息。

此外,人们还可以在等待公共汽车还是乘坐火车时使用蓝牙技术打发时间。装有游戏的设备,可以搜索启用类似设置的设备来进行多人游戏。查找身边有相同兴趣的其他人,可以使用在蓝牙电话上运行的软件应用程序,或只是用于识别那些在日常路线上遇到的蓝牙设备,看看那些经常与我们有缘分的“熟悉的陌生人”。通过蓝牙技术,向启用类似设置的手机发送消息,结交新朋友,扩大社交网络。

总之,蓝牙技术的应用,为现代人提供了诸多的快捷和方便。

相关链接——蓝牙与红外的比较

在有蓝牙之前,红外线传输是为大家所熟识的无线通讯界的老大。红外线通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接,尤其是嵌入式系统,主要应用于设备互联、信息网关等。设备互联后可完成不同设备内文件与信息的交换;信息网关负责连接信息终端和互联网。

但是,红外线必须在可视范围内,红外线接口的传输技术才能起作用,这是它致命的缺点。蓝牙正是因为其这一弊端的存在而找到了自己的发展契机。

蓝牙技术被提出来是为了一种“电缆替代”的技术,发展到今天已经演化成了一种个人信息网络的技术。它将内嵌蓝牙芯片的设备互联起来,提供话音和数据的接入服务,实现信息的自动交换和处理。

蓝牙主要针对3大类的应用:话音、数据的接入,外围设备互联和个人局域网。话音、数据的接入是将一台计算设备通过安全的无线链路连接到一个通信设备,完成与广域通信网络的互联;外围设备互联是指将各种外设通过蓝牙链路连接到主机;个人局域网的主要应用是个人网络和信息的共享和交换。

蓝牙技术目前已经拥有了巨大的开发和生产能力,获得了2000余家企业的响应。

电脑特技的广泛应用

《侏罗纪公园》里凶猛逼真的恐龙,《星球大战》中造型奇异的外星人,《古墓丽影》里身手敏捷的美丽劳拉,以及许多好莱坞大片中的虚拟形象,栩栩如生的模样都给观众留下了深刻印象。人们在惊叹的同时也充满疑问:这些逼真的形象是怎么制造出来的?

事实上,这一切神奇的效果都是用电脑特技制造出来的。随着计算机的发展及3D动画技术的完善,电脑特技已成为现代电影制作不可缺少的一种手段。

电脑特技的产生

电脑特技的产生,要归功于一家名叫“硅谷图像”的计算机技术公司。

“硅谷图像”公司坐落在举世闻名的“硅谷”,在公司大厅里展览着它那富有魔力的计算机系统。它们从外观上看和普通计算机大不相同,颜色不是通常的米色或灰色,而采用活泼的紫色、绛红色、绿色等。这些看起来很花哨的机器,可是远远领先于现有的其他多媒体计算机。它们都是斯坦福大学信息学教授、“硅谷图像”公司创始人之一詹姆斯·克拉克设计的。

克拉克教授与他的学生们一起研制了一些特殊的芯片和软件,它们产生的图像既有立体感,也有超过现有计算机图像的清晰度。之所以产生这样的效果,是因为这些图像是由上百万像素组成的,以30次∕秒以上的高速刷新画面,因而可以产生惟妙惟肖的动作。

这些计算机还能“解剖”人的身体。如果你来到“硅谷图像”公司的演示室,坐上一把黑色的椅子,就会发现旁边的墙壁射出红色的激光,照射在你身体上。半分钟之后,这个人的肌肉和骨骼组织的三维结构就会出现计算机屏幕上。屏幕上的“人”在计算机指挥下还能够做出各种各样的表情。其生理结构非常逼真,即使专业人员也看不出破绽。

电脑特技在电影中的应用

电脑特技产生后,便越来越广泛地应用于电影制作。很多资深电影导演甚至认为,整个电影界都会受到计算机技术的影响。计算机将彻底改变电影的制作方式。仅仅依靠摄影机拍电影将会失去观众。

一些成本高、危险性大或难以在现实生活中拍摄的镜头和景象经常会出现在影片摄制生产过程中,这时就需要电脑特技帮忙了。如今,电影特技的制作随着数字技术的发展有了极大的飞跃。电子影像的形成、数字技术、计算机图形学的发展,更为数字特技奠定了基础,数字特技即利用电脑处理数字化后的音视频信号的方法,实现视觉和听觉上的特殊效果。