
19fortyfive报道:核潜艇的战略价值,建立在一个核心假设上:它们藏得足够深,找不到,因此摧毁不了。这个假设支撑着美国海军"沉默部队"数十年的战略威慑逻辑。但近两年来,中国陆续公布的两项技术研究,正在从物理学层面向这个假设发起挑战。
2025年4月,一篇发表于《中国科学仪器》的论文披露,中国航天科技集团公司研究团队完成了一套无人机搭载量子传感器的海上测试,专门针对潜艇产生的磁异常信号进行探测,并在南海复杂海况下实现了皮特斯拉(picotesla)级别的精度,相当于地球磁场强度的千亿分之一量级。与此同时,西北工业大学团队也公开了另一条技术路线,通过捕捉潜艇航行产生的"开尔文尾流"所引发的微弱磁场变化,实现非声学水下目标识别。
两条路线,剑指同一个目标:让"隐身"不再可靠。
铷原子与南海盲区
传统的磁异常探测器(MAD)是反潜作战的老工具,原理是捕捉潜艇钢铁船体对地球磁场造成的局部扰动。但这套系统有一个天然短板:在南海这类低纬度海域,地球磁场方向几乎与海面平行,导致垂直分量极弱,传统传感器在这些区域几乎失效,形成所谓"盲区"。
中国团队的解法是用量子物理替换经典物理。他们采用了一种基于铷原子的"相干布居俘获"(CPT)原子磁力计。铷是一种银白色碱金属,其原子在特定激光照射下会进入量子叠加态,对外部磁场的微小变化极为敏感。利用量子干涉效应,这套传感器能够在传统设备失灵的低纬度盲区实现有效探测,且据称灵敏度已可与北约装备的先进磁异常探测扩展型(MAD-XR)系统相媲美,但成本和系统复杂度要低得多。

太平洋(2024年6月28日)——隶属于刘易斯和克拉克级干货船“塞萨尔·查韦斯”号(T-AKE 14)的一架AS-332“超级美洲狮”直升机于2024年6月28日在海上为俄亥俄级弹道导弹核潜艇“路易斯安那”号(SSBN 743)进行垂直补给。该弹道导弹核潜艇在太平洋的部署展现了美国海军潜艇部队的灵活性、生存能力、战备状态和作战能力,并与战略部队开展的众多演习、训练、行动和其他军事合作活动相辅相成,确保其随时在全球范围内投入作战。 “路易斯安那”号母港位于华盛顿州班戈,目前隶属于第17潜艇中队,是潜射弹道导弹的隐蔽发射平台,为美国提供了核三位一体中最具生存能力的一环。 (美国海军大众传播专家水兵安德鲁·麦克皮克摄)
将这套传感器集成到无人机上,意味着探测平台本身变得廉价、机动、可大量部署。一架携带量子磁力仪的无人机,理论上可以在大面积海域进行地毯式扫描,而不必让有人驾驶的反潜巡逻机在潜艇附近长时间飞行。
追踪那道抹不掉的"V形痕迹"
第二条技术路线更具理论上的颠覆性。任何在水中运动的物体,都会在其尾部产生一种以固定角度展开的V形波纹,这就是以英国物理学家开尔文命名的"开尔文尾流"。对潜艇而言,即便它将自身噪声、温度特征和磁性压缩到极限,也无法消除这道物理上不可避免的尾流。

洛杉矶级潜艇。图片来源:知识共享许可协议。
西北工业大学的研究团队发现,当潜艇在水下航行时,搅动的海水中带电离子在地球地磁场中的运动,会产生一个极其微弱但原则上可测量的磁场。这个磁场随尾流延伸,形成一道可供追踪的"磁性签名"。研究人员通过计算机模拟证明了这一效应的存在,并正在探索将其转化为实用探测手段的工程路径。

弗吉尼亚级潜艇。
与铷基量子传感器不同,开尔文尾流探测针对的是潜艇运动的流体力学后果,而非船体本身的磁性。两种方法探测的物理量不同,意味着它们可以互为补充,分别构成中国反潜"杀伤网"的不同感知层。
威胁几何,还没到终局
这两项技术的公布,在西方防务分析界引发了持续讨论,但也招来了不少冷静的质疑声。

皇家海军“塔伦特”号潜艇
从实验室数据到实战部署,中间隔着一道相当宽的工程鸿沟。皮特斯拉级的磁场探测,在实验室的静态环境下并不难实现,但海洋是一个充满噪声的环境,海浪、洋流、地磁脉动、平台自身振动,都会产生干扰。如何在真实的海洋动态背景下,稳定地提取出潜艇磁信号,仍然是一个极为复杂的信号处理挑战。此外,无人机的飞行高度、速度和探测覆盖面积之间的物理约束,也意味着大范围实时猎潜仍需突破大量工程瓶颈。
美国海军目前并未将这两项技术列为最高优先级的威胁,其公开表态对潜艇部队仍充满信心。但在技术军备竞赛中,"目前没问题"从来不等于"将来没问题"。无论这些中国技术的当前成熟度如何,它们代表的研究方向已经清晰表明:水下隐身的物理基础,正在被系统性地侵蚀,而这个过程只会加速,不会停止。


