仿生物學——海豚、聲吶可以擦出怎樣的“火花”?

1941年12月,太平洋戰爭爆發。美軍的潛艇就像是長了眼睛一樣,穿過日本人佈置的水雷封鎖線,成功潛入日本海,出其不意地襲擊了日本軍事港口,使日軍遭受了巨大損失;反觀日本這邊,只要他們一派遣潛艇去襲擊美國港口和艦艇,但剛靠近美軍港或海岸邊,就遭到美國軍艦和戰機的攻擊。日本海軍上下倍感震驚,認為美國人使用了什麼秘密武器!

的確如日本人猜想的那樣,美國人確實使用了一種“秘密武器”——聲吶。

其實早在達芬奇那個年代,就已經出現了最早版本的聲吶(也可以說是聲吶最古老的的祖先)。而這個聲吶祖先也是達芬奇首先發現的,在人們印象中達芬奇是一個畫家,但卻不知道他也是一個科學家。1490年的一天,達芬奇去海邊寫生,他在聽到海浪聲時,頭腦裡突發一個念頭:人類能聽到水的聲音,那水裡到底有沒有什麼聲音?帶著這個疑問,達芬奇拿來一根管子,他將管子的另一頭放進水中,而另一端則放在耳朵旁,結果真聽到了“咕嚕咕嚕”聲。經過他仔細辨別,他發現這正是遠方航行的船的螺旋槳發動時擊水發出的聲音。而達芬奇的這根管子可謂是聲吶最古老的祖先了。


仿生物學——海豚、聲吶可以擦出怎樣的“火花”?

達芬奇


但礙於當時技術的發展,世界上第一部聲吶才在1880年誕生。後經過科學家們的不斷改進,又出現了“主動式聲吶”和“被動式聲吶”兩大類。主動式聲吶是主動發出聲音信號來追尋水下目標,根據聲波的發射情況來做出判斷;而被動式聲吶則是收聽水中目標發出的聲響,以此判斷目標方位和距離。但這兩種聲吶在使用過程中,也暴露出了一些缺陷:主動式聲吶發出的聲波容易被潛水艇發現,從而暴露自己;被動式聲吶對那些不發聲響的目標無能為力。


仿生物學——海豚、聲吶可以擦出怎樣的“火花”?

聲吶裝置


直到20世紀60年代,生物學家諾里斯偶然發現,將雙眼被橡皮矇住的海豚放進水中,它們的生活絲毫不受影響,但是將它們的前額矇住時,它們就會像瞎子一樣在水中亂撞。顯而易見,海豚是靠前額髮出聲波來辨別方向的。


仿生物學——海豚、聲吶可以擦出怎樣的“火花”?

海豚


經過進一步的研究發現,海豚有著兩部“聲波發射機”。當它需要探測遠距離目標時,它們就會發射低聲,實現遠距離傳播;當它們需要探測近距離目標時,它們就會發射超聲來提高辨別率。同時它的這兩部“聲波發射機”也可以充當“聲波接收機”,接收前方“發回的信息”。與此同時,科學家們還發現在海豚聲吶外層有一個導流罩,這個導流罩具有一定的抗水流噪音的作用。科學家們根據海豚的這兩個優勢,研製出了帶有導流罩的聲吶,從而使軍艦在航行中也能正常使用聲吶而不必停船。


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