地下雷达:应用广泛的“地下千里眼”

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  一般而言,有空中“千里眼”之称的地面雷达仅能“看”到地面以上的目标。而对于地下的种种秘密,它只能“视而不见”。现今,科学家研制成功的“地下千里眼”——地下雷达,已填补了这一空白,将地下的万物“一览无遗”,广泛地应用到工业、农业、科学、海洋和考古等领域上。
  地下雷达是美国科学家发明的。其早期产品的雏型出现在20世纪70年代末,近年才逐步臻于完善,进入实用阶段。
  当前最受人们青睐的地下雷达是基带脉冲体制雷达,这种雷达的“火眼金睛”是由传感器、控制器、图像记录仪和磁带记录器组成的。它在微电脑的指令下自动进行“观察”工作时,雷达内首先周期性地产生基带脉冲波,然后通过天线变成脉冲电波向地下辐射。当电波在地下碰到其他物体时,就会被反射回来。雷达的接收系统收到反射波后,根据其到达时间,就能判断地下物体的深度,并且根据一系列在不同位置获得的反射波的信号状况,图像记录仪上便会出现地下物体连续的剖面图。再经过精密的技术处理,还能对目标进行定性分析,最终揭开地下物体的神秘“面纱”。
  从探测原理上看,地下雷达和普通雷达基本相似,但在技术和设备装置上,地下雷达要复杂得多。普通雷达发射的是微波,而地下雷达发射的是超高频脉冲电磁波。在大地中传播时它虽比微波的衰减系数小,但还是比在大气中传播衰减得多。其次是普通雷达接收的信号电波会在天线里产生共振,从而得到增强,但是,对地下雷达来说,地层会破坏反射波的波形。因此,地下雷达天线的通频带必须非常宽,并且还要采用降低噪音和相关处理等一系列特殊的技术措施,才能将反射信号提取出来。由此可见,地下雷达在技术上开发难度大,这也是它诞生晚的主要原因。
  地下雷达虽然问世时间不长,但它倚仗非凡的“眼力”很快就在许多领域里找到了用武之地,发挥了它在地下探测中的独特作用。
  雷达对于考古似乎是风马牛不相及的,但地下雷达的出现,却改变了人们以往的认识。例如日本就曾利用地下“千里眼”,在埃及找到了金字塔下未曾被发现的古隧道。当时,这个发现震惊了考古界。在过去漫长的岁月里,有许多考古学家和地质学家用尽了各种手段,在这里进行了无数次的探测和研究,但都没有发现这个古隧道。这充分说明了地下雷达具有很强的探测能力。
  考古学家认为,地下雷达的神奇性在于它能透过土和岩石对地下物体进行测距定位。尤其是对地下较大型的目标,它不仅能描绘出目标的大致轮廓,还能洞察其内部的秘密。例如在探测一个陵基时,除能够了解地下墓室、墓道的轮廊形状外,还可根据反射波的异常信息发现存放珍贵文物的所在。目前,考古工作者对地下遗迹的勘探,往往使用简单的手工钻探或机械钻探方法。用这些方法寻找犹如大海捞针,费钱又费时,更严重的是有时还会毁坏文物。可见,地下雷达的出现给地下考古工作带来了光明前景。
  无独有偶,日本电气通信大学铃木务教授领导的地下雷达开发组,有一次在一家航空公司的机场跑道上进行试验时,他们偶然发现某处水泥跑道下有裂缝。机场工作人员闻讯后一笑了之,在开发组的一再解释和劝说下,该公司才同意挖开此处路面。经过检查发现果真如同开发组检测的一样,而这些裂缝在路面上一点也看不出来。倘若不及时修复,对大型运输机来说就有潜在的危险。开发组的科研人员由此想到地下雷达也可用于检查水库大坝的质量,因为大坝的裂缝有外露的,也有尚未显现的,尤其是在年久失修的大坝内不仅有裂缝,而且还存在塌陷与空洞,这是非常严重的潜隐险情。他们随即利用地下雷达,对东京附近的一条河流护堤进行检测,结果奇迹般地揭开了某段护堤内一个空洞的“庐山真面目”。由于地下雷达提供了准确可靠的险情信息,水利工作人员得以及时组织人力抢修,才使这条河流的护堤“安然无恙”。
  公路交通部门对地下雷达的种种本领也颇感兴趣,他们很快把地下雷达作为一种监测工具,用到检查高速公路的质量上。在公路竣工后,验收人员想了解是否有偷工减料而将某些地段的路基铺薄的现象时,只需让地下“千里眼”“坐”上汽车在公路上跑一趟就能获得全段路基的剖面图。路基厚薄情况便可一目了然。
  在农业方面,地下雷达还可以帮助探测、分析当地的地质水文构造,帮助寻找地下水源,确定打井井位。前不久,美国北达科他州水利专家用它在西南部干旱地区查找到了丰富的地下水资源,不仅解决了人们生活生产用水,而且还能用来引灌农田,使农作物获得了大面积丰收。
  在军事上,地下雷达更是显得“慧眼”不凡,不仅可以用于探雷,而且即便是防磁的非金属地雷,遇到它也在劫难逃。用它寻找敌人埋藏的武器弹药和隐蔽于地下的军事设施更是不在话下。
  可以预料,随着科学技术的不断进步,地下“千里眼”的“眼力”还会大大增强。它将看得更远更深,并得到更加广泛的应用。
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