還記得棱鏡門嗎?電子通信時代,人們的安全感就像窗戶紙一樣脆弱。隨著計算能力的提升和數學的進步,基于計算復雜度的經典加密體系終將崩塌。公鑰加密算法RSA512在1999年就被破解了,科學家估計目前主流的RSA1024將在2019年被攻克,盡管科學家們試圖尋找更加復雜的算法,但“抗解密”效果都不理想。在現代科學認知中,幾乎任何已知事物都是可測的,但量子是個例外。在多粒子量子系統中,存在一種奇特的關聯,即一對具有量子糾纏態的粒子,即使隔著一個太陽系,當其中一個狀態改變時,另一個狀態也會即刻發生相應改變。量子通信以其絕對安全性、超大信道容量、超高通信速率、可遠距離傳輸信息和高效等特點,得到全球科技界、產業界普遍重視,許多國家爭相將量子通信研究作為戰略項目。![]() 量子科學實驗衛星首席科學家、中科院院士潘建偉介紹,傳統的通信加密和傳輸安全都是依賴于復雜的算法,但是只要對方的計算能力足夠強大,再復雜的保密算法都能夠被破解,所以都不能夠做到絕對安全。量子通信能做到絕對安全,是由量子自身的特性所決定的。作為光的最小顆粒,單個的光量子在傳輸信息的時候具有測量不準、不可克隆等性質,這些特性構成了量子通信安全的基石。 量子的保密通訊的這種手段,原理上都是無條件安全的,哪怕計算能力再強,也是破解不了的,所以從這個角度上講,它就是一種革命性的東西。 ![]() 據中新網報道,記者1日從中國科學院獲悉,全球首顆“量子科學實驗衛星”擬于8月中旬在酒泉衛星發射中心擇機發射。 如果該衛星成功運行,中國將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信,并結合地面已有的光纖量子通信網絡,初步構建一個廣域量子通信體系。根據工程總指揮批準的星箭進場工作安排,量子科學實驗衛星及配套長征二號丁型遙三十二運載火箭,擬在7月上旬運抵酒泉衛星發射中心,計劃于8月中旬擇機發射。 這顆衛星質量約640千克,將由火箭發射至高度為500千米的預定軌道。該衛星包括4個有效載荷:量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機。可與地面上相距千公里量級的兩處光學站同時建立量子光鏈路。 量子密鑰分發其實比較簡單,就是相當于我在衛星上,你在地面,我就給你發一連串的單光子下來,發到你手中,你能把信號給解碼出來,這任務就完成了。4個光學地面站就可以來接收衛星下來的信號,那我們就可以進行量子通訊,那么在衛星的幫助之下,這4個地面站任何兩兩之間的地面站都可以實現一個安全的通訊,我們就可以組網了。 ![]() 光量子電話網和平常打電話一樣,卻不用擔心被竊聽。因為量子通信“一次一密”:兩人通話期間,密碼機每分每秒都在產生密碼,一旦通話結束,這串密碼就會立即失效,下一次通話絕對不會重復使用。 ![]() 按照我國量子通信研發、推廣預定計劃,北京、上海以及最邊遠的新疆烏魯木齊等城市也在陸續抓緊城域量子通信網的建設。這幾處城域網的建成,以及同合肥、濟南城域網的呼應與配合,將初步形成面向全國架構的局面。再經幾年過渡,越來越多的城市都將會利用量子衛星等方式加強信息連接,與此同時,由中國科學家自主研發的“量子科學實驗衛星(簡稱量子衛星)”現已完成關鍵部件的研制與交付,將使中國先于歐美擁有量子通信覆蓋全球的能力。美國人感慨量子這個技術中國走在我們前面了,量子科學實驗衛星這一裝備我們都還沒有。 在首顆量子科學實驗衛星發射成功后將發射多顆衛星,力爭到2020年實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發,建成聯接亞洲與歐洲的洲際量子通信網。到2030年左右,我國將建成全球化的廣域量子通信衛星網絡。 中國無人機靠一技術可持續跟蹤日本準航母 中國無人機最近幾年取得了相當喜人的成績,不僅僅出口全世界,而且在中國周邊開始相當高頻率的出動,尤其是中國的BZK-005型無人偵察機曾經對日本“伊勢”號準航母進行長達72小時的追蹤,這僅僅聽起來就是相當得提氣,而細細分析下中國能夠取得這樣的成績相當不易。 ![]() 我們做一個粗略的計算可知:日方準航母編隊以日常巡航18節的航速作為基準參考,72小時就是1296海里,那就2400公里。就算日方軍艦編隊不是以直線返回,而是沿著國際公共航線來返回,那距離中國沿岸距離在1700公里以上。這么遠的距離,中國無人機還要持續長時間追蹤,顯然利用傳統的地面站微波遙控模式是行不通的,那樣最遠距離只有250公里。能夠完成這樣遠程偵察任務必須要利用衛星數據鏈。從理論分析上來說,中國此舉應該是驗證了中國遠程衛星數據鏈至少應該達到1500公里以上的傳輸的能力。不過這只能算是側面驗證,并沒有相關的正面驗證報道;而就在最近中國公布了一款察打一體無人機的打靶實驗,正面證實了中國無人機和數據鏈配套系統的通聯能力和可靠性。 ![]() 根據美國《戰略之頁》網站的6月27日的報道稱,中國”彩虹-4“察打一體無人機不久前進行了一次超過1000公里以上衛星遙控打靶實驗。遙控地面站設在北京,而打靶靶場是在中國西部。在這次試驗中,“彩虹-4”無人機使用了衛星制導炸彈和AR-1空對地導彈進行了雙重打靶實驗,這也驗證中國無人機系統在衛星遙控下的對地攻擊能力。 由于“彩虹-4”無人機是一種中低空使用中程無人機,所以要換了體積更大,翼展更長,裝備尺寸更大衛星天線的的BZK-005型遠程無人偵察機,遠程遙控的性能還可以提升。這也是中國首次被公布出來具備這樣遠程打擊能力的報道。而且美國《戰略之頁》網站特地指出,中國的無人機整套采購成本要比美國便宜至少50%,這也使得全世界很多國家都開始采購中國產的無人機。 ![]() 目前來看,這種無人機的性能上不輸于美軍現役的“捕食者”攻擊無人機,只是缺少“捕食者”的輝煌戰績。在《戰略之頁》的文章末尾還特別指出,如果美國不能降低自己的無人機的運營成本和生產成本,未來被中國全面趕上是極有可能的。 ![]() 我們都知道長期以來,美國的“捕食者”系列還有其他系列無人機一直靠著遠程衛星數據鏈系統而馳騁于全球各大戰場。這套系統可以非常低的延時,使得遠在上千公里以外的操作員以準實時的狀態操控無人機;尤其是進行執行遠程打擊、定點清除任務的時候,衛星鏈路可以同時傳輸多組畫面給指揮中心,這樣讓指揮中心綜合判斷并下定作戰決心。這一幕不僅僅是出現在大片中,實際上美軍現在的無人機作戰已經可以達到這樣了,僅依靠戰區數據鏈系統就可以同時兼顧16路720P的影像。 不過,現在中國馬上也可以發動這樣的打擊行動了。目前中國在天空中已經擁有了“天鏈”通訊中繼衛星,目前已經在軌應用了3顆以上的“天鏈一號”衛星系統,這種最多可以同時容納64路720P畫面傳輸的衛星鏈路系統,使得中國具備了可以像美國一樣遠隔千里對敵方目標發動精確打擊的能力。而且這種遠程打擊甚至還可以配合其他衛星的同步追蹤來進行實時戰果評定,或者干脆同時調動超過4架以上的無人機對目標發動同時打擊,這是美國“捕食者”系統現在的能力,中國馬上也可以了;而中國現在的“彩虹”系列無人機尚只能利用地面站進行2架或者4架無人機,250公里內的同時指揮作戰行動,這么看來衛星數據鏈的意義尤為重大,同時也要為我們現在取得成就而拍手叫好,能夠取得目前的成績確實相當的不易。 ![]() 這還是只是在無人機領域的應用,其他領域也都需要這種高速數據鏈。并且中國還在會2016年下半年發射“天鏈一號”04星,這意味著中國的空天一體衛星通訊中繼網絡有了備份星,2017年還會發射“天鏈二號”系列衛星,這樣中國衛星數據鏈系統會具備更大容量通信帶寬,確保全球100%覆蓋的同時還可以有備份使用。 ![]() “天鏈二號”通訊能力的提升打個比方就是原來是64路720P畫面,現在可以升級為128路1080P畫面,要是傳輸超清4K分辨率視頻,配合專門的壓縮算法也可以達到32路甚至更多。如此看來,中國的無人機群在全球執行任務的時代已經不遠。作為能夠左右未來21世紀戰場的決定性武裝力量,無人機的應用也會越來越廣泛,極有可能會出現“0傷亡”而戰爭勝負已分的情況,在這種大趨勢下,中國勢必不會落后,還會一馬當先當好排頭兵。 印度射一箭20星看不上中國長征7 稱日才是對手 長期以來在航天領域中,美俄是真正的超級大國,尤其是追求各種發射記錄上。美俄之間是你追我趕,不是發射最大火箭上天就是一口氣射十幾顆衛星上天等等,無所不用其極。但是自從俄羅斯航天逐步萎縮后,美國也在航天領域轉而以商業應用為主。此時中國航天開始發力,雖然不是展開世界之最的競爭,卻更注重實用化和適合中國自己實用的角度來發展。但是這已經讓美國感受到了足夠的威脅,并且這個威脅正在轉化為實實在在的優勢,例如中國的“天宮”空間站將會成為2025年后全球唯一的空間站。但是此時另一個國家卻不甘落后于中國,甚至其還要叫囂讓美國的NASA(航空航天總署)知道誰才是世界航天老大!這就是剛剛成功進行過一箭20星發射的印度,一個處處瞄準中國卻有不承認中國是個對手的國家。 ![]() 印度在6月22日完成一次新的“亞洲衛星發射數量之最”的實驗,利用PSLV-C34的極地衛星運載火箭在26分鐘時間內,把20顆美國、加拿大、德國、印尼等客戶和印度本土的衛星送入軌道。相比于俄羅斯曾經的“一箭37星”和美國的“一箭20星”,印度此舉從數量上追平了中國的“長征-6號”發射的一箭20星成績。從數量上確實不少,可仔細查看載荷我們卻發現其中的問題,印度發射的這20顆衛星最大才700公斤,最小的只有1.5公斤,總共才1288公斤。相對于美國曾經調侃的中國“長征-6”火箭發射時把一筐土豆撒向天空的情景來看,印度這個估計就是一筐蘋果了。雖然大家都說你掌握了“一箭多星”技術,就理論上掌握的分導多彈頭技術。這也讓印度國內歡欣鼓舞,印度總理都稱這是印度領先亞洲的標志性事件之一,基本上就沒把中國當回事還是忘記了中國是亞洲的一員? ![]() 其實就說一個硬指標就知道印度航天的實際能力,載荷重量!按照國際上通常認為的核武器小型化標準來計算,印度現在對于核武器小型化能力大約能做出來在200到500公斤的核彈頭,而印度此番驗證的技術總載荷量才1.2噸,最多就是6枚彈頭,這還是最樂觀估計,中國現在10顆彈頭10000公里的射程都可以保證,僅僅這一點就印度就沒法比。 而且我們可以注意到一點“發射26分鐘后,把這些衛星送入軌道”,這也意味著印度的火箭并不具備像中國那樣的“上面級”運輸技術。而“上面級”運輸技術最初版本就是分導多彈頭推進分離器,在應用“上面級”技術后,中國可以在火箭發射分離后,把衛星甚至持續運輸數小時進入更高軌道,多次變軌。這樣來看,印度這次發射,確實只能算是為了打破中國紀錄而特地進行了專門發射。而且原本是要發生22顆打破中國的20顆紀錄,結果2顆不爭氣沒趕上最終調試,沒裝載火箭上發射。 ![]() 如此來看,印度航天目前的發展態勢仍然處于世界航天第二梯隊中的追趕位置,論火箭技術不上第二梯隊領頭羊的歐洲航空局的“阿麗亞娜”系列火箭;論探測器技術,印度雖然成功的發射了一枚火星探測器,但是很不”湊巧“,上面的載荷設計、發射后的測控、全部都不是印度自己完成的,背后站著兩大巨人:美國的航空航天總署還有歐洲的航空航天局,印度就是掛了個頭銜而已。在這方面中國跟印度比不了,中國唯一的一顆火星探測器還是由俄羅斯幫忙發射的。但是印度從來沒有進行過探月實驗,中國的探月試驗馬上都要開展第三期了。但是就這樣的差距,印度也絲毫看不上中國的取得的任何成就。以剛剛發射的“長征-7”號運載火箭為例,印度網絡上主流評論是:“中國不過就是在地球附近造了一堵墻(近地軌道運載能力提升),而印度的目標是到更遠的星球去。”可以說印度根本沒把中國航天成就放在眼里,并且大多數印度人認為日本才是有資格能夠在宇宙發射領域跟印度匹敵的國家,估計印度人都不知道日本H-2B火箭能夠把16.5噸的物資發射上天,印度還想跟日本比呢? ![]() 尤其是印度現在的航天工程師,主要研發投入不是在發展新式火箭和衛星技術,反而在更前沿的技術上花費大量的時間和精力。比如說“可重復使用運載火箭技術驗證器(RLV-TD)”的無人航天飛機的開發,還有高超音速脈沖爆震發動機的研發等等這些新興領域,而不是在大推力火箭發動機,遙測技術,衛星平臺技術這些基礎航天技術花費時間和精力。要知道印度現在近軌發射能力最強的火箭是GSLV,最大發射載荷才5噸,而中國的長征-7號以后,中國的近軌發射能力達到12.5噸,可靠性更是高達97%,印度目前是在92.86%。如此看來印度想方設法想要超越中國,而又不去加固地基,這種超越能持續多久,確實是個未知數。不過我們仍然要警惕印度這種盲目追求記錄和新技術的做法,如果中國陷入這樣的競賽循環中反而會耽誤主業的發展,這個潛在的威脅是必須考慮到的。當然發生這種情況的概率,確實不高。 |