形形色色的“電子眼”

竇光宇

人類受自身視覺功能的限制，在觀察了解事物時(shí)往往力不從心，需要利用各種科技手段來幫助，從而促使了形形色色的“電子眼”相繼問世。

穿透障礙“透視眼”

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以透視各種障礙物的技術(shù)相繼出現(xiàn)，形成多種多樣、功能奇異的“透視眼”，現(xiàn)已應(yīng)用于軍事以及其他各個(gè)領(lǐng)域。

一種叫做“探人器”的裝置，能夠?qū)?20-140米處隱蔽于墻壁后面的人體進(jìn)行探測(cè)。這種裝置由包括反射器、引向器和放大器在內(nèi)的模塊化天線陣列構(gòu)成，利用人體本身存在的靜電場(chǎng)原理來工作。該裝置重450克，使用時(shí)，將該裝置指向可疑方向?qū)λ闹苓M(jìn)行掃描；掃描到人體信號(hào)時(shí)，定向天線便會(huì)指向靜電場(chǎng)最強(qiáng)方向。以此便可以判定墻壁后面有人存在。它的探測(cè)距離與遮蔽物性質(zhì)和操作位置的變動(dòng)有關(guān)。

另一種叫做“生命衛(wèi)士”的探測(cè)裝置，利用超低頻電磁進(jìn)行工作。通過探測(cè)由心臟跳動(dòng)產(chǎn)生的超低頻電磁能，對(duì)人在金屬門、沙地和深水內(nèi)的準(zhǔn)確位置進(jìn)行判定。在動(dòng)物園進(jìn)行的試驗(yàn)表明，這種裝置能區(qū)分人和靈長(zhǎng)目動(dòng)物產(chǎn)生的低頻信號(hào)，做到準(zhǔn)確無誤。

美國佐治亞技術(shù)研究所研制出一種“手電筒式雷達(dá)”系統(tǒng)，可以探測(cè)出隱蔽在水泥墻、木墻和鋼門后面的人。“手電筒式雷達(dá)”系統(tǒng)將多普勒雷達(dá)技術(shù)與高速信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合，可以從雜亂的回波信號(hào)中提取人體所特有的信號(hào)。該系統(tǒng)可探測(cè)由于心跳或呼吸而產(chǎn)生的人胸部的微小運(yùn)動(dòng)，而且還能濾除環(huán)境雜亂信號(hào)，從而顯示出隱蔽在墻壁后的信息。還有一些建筑部門采用它來開發(fā)繪圖雷達(dá)，將透過墻壁或其它障礙物得到的目標(biāo)繪成3D圖像。

加拿大科研人員發(fā)明的名為“天使之光”的新型探測(cè)技術(shù)，采用超寬帶技術(shù)和等離子技術(shù)儀器來實(shí)施。這種儀器長(zhǎng)15米，兩側(cè)帶有觸角一樣的探測(cè)裝置。它的主要部分是智能發(fā)光中心，能發(fā)出黑光、白光、熒光和7種激光：第二部分是光反射柵；第三部分包括8組等離子光束、二氧化碳充氣裝置、磁體和鏡面。“天使之光”發(fā)出的光束可以穿透墻壁，讓墻壁變得像玻璃一樣透明。除了透視墻壁的本領(lǐng)之外，“天使之光”還能穿透鋼鐵、錫、鈦、陶瓷、木頭和皮膚。利用光束可以清楚地看見血管和肌肉。將它的光束對(duì)準(zhǔn)收音機(jī)、電視機(jī)和微波爐等開著的電器，這些電器全都停止工作。因此，一些軍事研究人員認(rèn)為，“天使之光”能夠用來作為秘密武器，甚至可以用來發(fā)現(xiàn)隱形飛機(jī)及其他裝置。不過，這一“穿墻”技術(shù)也引發(fā)了人們的某種擔(dān)憂：隨著科技的不斷發(fā)展，這種儀器很容易朝著小型化發(fā)展。一旦制成只有眼鏡或頭盔般大小，只要戴上這種儀器，就可以隔墻看到一些家庭中的一切，那么，人們將再無家庭隱私可言。

新型遠(yuǎn)程“監(jiān)控眼”

英國“穿透視覺”公司的專家研發(fā)出一種遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像設(shè)備，可在24米外透過監(jiān)控目標(biāo)的外面服飾，查看是否攜帶武器、毒品和爆炸裝置等可疑物品。現(xiàn)在，這種“透視攝像機(jī)”已引起了美、英軍方的強(qiáng)烈興趣。

這種“透視攝像機(jī)”名為T5000系統(tǒng)，原本是為太空船和宇航員而設(shè)計(jì)，可以通過它穿透云層和宇宙塵埃觀測(cè)遙遠(yuǎn)的星際。但研究者很快發(fā)現(xiàn)，T5000系統(tǒng)能在遠(yuǎn)達(dá)24米之外，輕松看穿被觀察者身上的衣服。“透視攝像機(jī)”T5000系統(tǒng)工作原理為探測(cè)物體發(fā)射出的太赫茲波。太赫茲波是指頻率在0.1-10赫茲范圍內(nèi)的電磁波，在電磁波譜上位于微波和紅外線之間。由于每種物質(zhì)所發(fā)射出的太赫茲波都帶有各自獨(dú)特的信號(hào)，“透視攝像機(jī)”能迅速判斷出塑膠炸彈和泥土或可卡因和普通咖啡的區(qū)別。

“透視攝像機(jī)”與電腦相連，可自動(dòng)掃描任何由此經(jīng)過的人。TS000系統(tǒng)加大了安全裝置監(jiān)控范圍。現(xiàn)在，這種“遠(yuǎn)程透視攝像機(jī)”已在倫敦東部金融區(qū)“金絲雀碼頭”使用，那里被認(rèn)為是恐怖分子關(guān)注的目標(biāo)之一。美國國防部門也正在考慮把這一裝置引入軍事基地。

然而，“透視攝像機(jī)”的出現(xiàn)也在英國引發(fā)了巨大爭(zhēng)議，尤其是對(duì)于侵犯隱私的憂慮。不過，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)可讓“透視攝像機(jī)”只看見藏在衣服里面的物體，但卻不會(huì)顯示人的身體各個(gè)部位的細(xì)節(jié)，人們大可不必?fù)?dān)心會(huì)被“透視攝像機(jī)”拍下“裸照”。

微光下的“夜視眼”

夜晚，由于星光、月光和大氣輝光等自然光(統(tǒng)稱夜天光)的存在，天空中存在微弱的光線，習(xí)慣上稱微光。在過去很長(zhǎng)一段時(shí)間里，人類由于眼睛的靈敏度不高而不能利用這些光。

經(jīng)測(cè)定，不能引起眼睛敏感的微光，包括波長(zhǎng)范圍在0.35-0.75微米的可見光以及比紅光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外光。紅外光和可見光一樣，可以反映物體形狀的信息。研究證實(shí)，包括太陽在內(nèi)的自然界中任何物體都輻射紅外光。這種輻射跟物體的溫度有密切關(guān)系，通常稱為熱輻射。紅外輻射所占據(jù)的波長(zhǎng)范圍比人眼能看到的可見光多得多，即便是在人眼看來伸手不見五指的黑夜，實(shí)際上也仍然是一個(gè)充滿生機(jī)的“明亮世界”，而人們對(duì)它卻沒有敏感的適應(yīng)能力，人眼視網(wǎng)膜對(duì)它們“視而不見”，當(dāng)然對(duì)其中所傳輸?shù)母鞣N信息也就無從所知。不難想象，如果克服人眼在靈敏度和敏感波長(zhǎng)方面的局限性，把微光充分利用起來，就會(huì)改善和擴(kuò)大視野，征服黑夜。

根據(jù)仿生原理設(shè)計(jì)研制出來的夜視儀，是一種利用微光或紅外光，使人們?cè)诿Ｃ：谝怪袛U(kuò)展視野的有力工具。由于紅外線的波長(zhǎng)比可見光要長(zhǎng)，不易被天空的微粒所散射、穿透力強(qiáng)，用于攝像技術(shù)可以拍攝被濃霧或煙塵籠罩的景物。第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，美國在攻占太平洋島嶼的戰(zhàn)斗中，夜視儀裝備使美軍具備了“單向透明”的優(yōu)勢(shì)，使得當(dāng)時(shí)對(duì)夜視儀器一無所知的日本軍隊(duì)處于被動(dòng)挨打而無力還擊的境地。

利用微光拍攝的微光電視，采用大相對(duì)孔經(jīng)的攝像物鏡及光放大裝置，具有很高的靈敏度。它可以將黑暗中的景物亮度放大幾千倍以至幾萬、幾十萬倍。從而能夠使人們?cè)谄聊簧锨逦乜吹奖辉鰪?qiáng)的景物圖像。微光電視的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。在天文學(xué)上可以用來觀測(cè)亮度很低的天文星系。機(jī)場(chǎng)上用它進(jìn)行夜間起降指揮，可以起到防止碰撞作用。軍事上可以用來觀察千米以外的敵方汽車和坦克，或是10千米之外的艦艇。

現(xiàn)代科技的發(fā)展使微光技術(shù)具有更加廣闊的用武之地。據(jù)報(bào)道，美國氣象學(xué)家采用紅外輻射天氣探測(cè)器，不分晝夜對(duì)地球表面的空氣溫度進(jìn)行精確的測(cè)量。這種天氣探測(cè)器由4萬多個(gè)部件組成，其關(guān)鍵部位借助于特殊工藝可以冷卻到-215℃，從而確保探測(cè)的高度準(zhǔn)確和經(jīng)久耐用。利用這種探測(cè)器，能夠提前幾天預(yù)報(bào)降雨情況，并能進(jìn)行從地面到48千米高空的數(shù)據(jù)選擇。同時(shí)，還可以探測(cè)不同大氣層的氣候特性。

觀測(cè)宇宙“太空眼”

人造地球衛(wèi)星問世，使天文觀測(cè)能夠在幾百千米至幾千千米高度的地球大氣層外進(jìn)行。那里沒有大氣遮擋，可以為進(jìn)一步探測(cè)和了解宇宙空間創(chuàng)造有利的手段。現(xiàn)在，美國、歐洲空間局、日本和俄羅斯等國，一直在競(jìng)相發(fā)展各種各樣的“太空眼”，并取得了許多重要科學(xué)成果。

從20世紀(jì)90年代起，美國開始實(shí)施“大觀測(cè)計(jì)劃”，先后發(fā)射4顆大型天文衛(wèi)星。其中包括“哈勃”空間望遠(yuǎn)鏡、“康普頓”Y射線空間望遠(yuǎn)鏡和“錢德拉”x射線空間望遠(yuǎn)鏡。1990年4月25日登天的“哈勃”太空望遠(yuǎn)鏡，平時(shí)運(yùn)行在高590千米、傾角28.5度的軌道上。其外形宛如一輛長(zhǎng)翅膀的大型公共汽車，長(zhǎng)13.3米，直徑4.3米，重達(dá)11.6噸，耗資20多億美元，是20世紀(jì)最大的太空光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。它的觀測(cè)能力可達(dá)到從華盛頓看到6000千米外悉尼的一只螢火蟲。

2003年4月升空的美國“空間紅外望遠(yuǎn)鏡”為人類洞察宇宙奇觀提供一個(gè)前所未有的工具和手段，有助于揭示宇宙誕生和演化之謎。對(duì)于許多天文現(xiàn)象，如星系的誕生、行星的形成以及黑洞的探究等，紅外天文衛(wèi)星是唯一有效的設(shè)備。“空間紅外望遠(yuǎn)鏡”裝有液體氦，能夠保持超低溫，消除望遠(yuǎn)鏡自身散發(fā)出的紅外線，以保證檢測(cè)到的紅外線都是來自于其他天體。

國際天文學(xué)家小組制造的一臺(tái)橫跨地球的巨大“虛擬望遠(yuǎn)鏡”，其“尺寸”和分辨能力都是目前世界上最大的。這臺(tái)“超級(jí)天文望遠(yuǎn)鏡”由世界各地多臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡和超級(jí)電腦組成。利用這臺(tái)“望遠(yuǎn)鏡”，人們能夠從美國紐約仔細(xì)分辨遠(yuǎn)在洛杉磯的高爾夫球上的淺窩。

“下一代空間望遠(yuǎn)鏡”將于2009年升空。它比“哈勃”更好，更便宜，分辨率是“哈勃”的400倍；鏡面直徑6米，是“哈勃”的2.5倍。通過它，人們可以探索宇宙形成的初始階段。

責(zé)任編輯：龐云