Detektor SQUID postrachem dla okrętów podwodnych US Navy

Witold RYCHTER

South China Media Post, poinformowała że chińscy naukowcy osiągnęli przełom w możliwości wykrywania okrętów podwodnych dzięki nowej generacji detektorów SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices). Detektory SQUID to czujniki wykorzystywane do pomiaru wyjątkowo słabych pól magnetycznych. Urządzenia z zainstalowanymi czujnikami SQUID działają w oparciu o zjawisko nadprzewodnictwa, w którym niektóre materiały wykazują zerowy opór elektryczny w ultraniskich temperaturach.

SQUID (ang. superconducting quantum interference device) −jest to jedno z najczulszych urządzeń służących do pomiaru natężenia pola magnetycznego. Wykorzystywany jest efekt kwantyzacji strumienia indukcji magnetycznej w pierścieniu nadprzewodzącym i efekt Josephsona.

Rewelacyjny detektor SQUID

Detektory SQUID dzięki swojej wyjątkowej czułości, mają zastosowanie w diagnostyce medycznej, badaniach fizycznych i technologiach wykrywania okrętów podwodnych. Są wykorzystywane głównie w samolotach ZOP. To właśnie wojskowe zastosowanie tych czujników budzi szczególną ekscytację, gdyż według opublikowanych informacji jest możliwe śledzenie dowolnego okrętu podwodnego, bez względu na jego wyciszenie. Gdyby te informacje się potwierdziły, atomowe okręty podwodne US Navy mogłyby być śledzone przez urządzenia wyposażone właśnie w te czujniki. Wyniki rewelacyjnych badań opublikowano w chińskojęzycznym czasopiśmie Cryogenics & Superconductivity.

Nadprzewodzące detektory SQUID istnieją już od jakiegoś czasu, ale są bardzo drogie, co ogranicza ich zastosowanie tylko do specjalnych samolotów wywiadowczych wykrywających okręty podwodne. Chińscy naukowcy pod kierunkiem Zhanga Yingziego zredukowali liczbę czujników z sześciu do jednego, co pozwoliło zmniejszyć koszty i zwiększyć precyzję pomiaru nawet 10 razy.

Wyścig o dominację w wykrywaniu okrętów podwodnych

Technologia oparta na czujnikach SQUID wykorzystuje cewki nadprzewodzące, które mogą wykrywać nawet najmniejsze zakłócenia w ziemskim polu magnetycznym, spowodowane np. przepływającym okrętem podwodnym, ujawniając tym samym jego położenie. Amerykańscy naukowcy opracowali takie detektory już w 1964 r., technologia nie przyjęła się, gdyż nie pozwalała na śledzenie poruszających się okrętów podwodnych. Dopiero niemieccy badacze wprowadzili odpowiednie modyfikacje, które umożliwiły praktyczniejsze zastosowanie tych czujników..

Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk dokonali pionierskich odkryć, tworząc urządzenia przewyższające czułością niemieckie odpowiedniki. Przełom może zmienić globalny układ sił w odniesieniu do posiadanych okrętów podwodnych, dając Chinom przewagę, szczególnie przeciwko zaawansowanym amerykańskim atomowym okrętom podwodnym typu Ohio lub Virginia, wpływającym na Morze Południowochińskie.

Chińczycy zaprojektowali urządzenie, które wykorzystuje tylko pojedynczy nadprzewodzący gradiometr magnetyczny, osiągając tym samym wyższy poziom precyzji lokalizacji anomalii magnetycznej w porównaniu do standardowych detektorów pola magnetycznego. Stare detektory miały problem ze zbyt dużymi zakłóceniami, przez co były mniej czułe. Aby ulepszyć wykrywacze, naukowcy zastosowali nową metodę zwaną optymalizacją strukturalną z dwuwymiarową transformacją Fouriera, która przekształca skomplikowane dane w prostsze informacje, zwiększając czułość pomiaru. Testy wykazały, że urządzenie zachowuje stabilność w trudnych warunkach środowiskowych, a ponadto wykrywa nawet słabe anomalie magnetyczne.

Nieujawnione zastosowania wojskowe sugerują potencjalne przyjęcie detektorów SQUID przez chińską armię, prawdopodobnie na pokłady bezzałogowych aparatów latających (UAV) nowej generacji. Nie wiadomo, czy technologia jest już użyteczna, czy dopiero trafiła do fazy testów. Amerykanie być może będą mieli twardy orzech do zgryzienia, jeśli ta technologia wejdzie do wojskowego zastosowania.

Pamiętać należy że od etapu badań po testy i finalny produkt zwłaszcza w technologiach wojskowych mogą upłynąć lata jak nie dekady. Przykładem są liczne projekty rosyjskie, które nigdy nie zostały zmaterializowane. Barierą czasami nie do przekroczenia jest cena i faktyczne-skuteczne zastosowanie takiego urządzenia. Badania laboratoryjne nie są w stanie oddać w pełni środowiska morskiego.

Źródło: South China Morning Post, CAOD, Interesting Engineering, Focus.pl

Przeczytaj też: