《流浪地球2》剧照。电影片方供图

(资料图)

在热映的科幻电影《流浪地球2》中，人类利用相控阵技术引爆了月球。相控阵是什么技术，为什么能拿来炸月球？

相控阵技术一般应用在天线领域，比如航天领域的各种雷达天线。而雷达天线，通常又可以分为两大类：一类是像锅一样的反射面天线，这也是人们对雷达天线的一般印象；另一类就是相控阵天线。这种天线的外形通常是一个扁扁的长方体，有点像“切菜板”。

锅一样的反射面天线，只发射一束电磁波，搜索目标时需要靠自身转动，才能实现波束扫描，看起来就像“扭脖子”一样四处转动；而相控阵天线，是很多天线单元排成阵列，通过控制单元发射（接收）电磁波的相位，来控制波束扫描方向的变化，不扭动脖子也能实现一定角度内的波束扫描。

如果将电磁波比作水波纹，那么相控阵天线的单元，就像是扔进水面的石头。控制不同石头扔进水里的时间和位置，所产生的不同水波纹可以实现波峰叠加。同理，根据电磁波的干涉，相控阵天线单元发射的电磁波，也可以实现波峰的叠加，在特定方向形成波束，实现更远的搜索范围。

《流浪地球2》里使用相控阵技术控制核爆，正是利用了这个原理。把相控阵天线里每个单元换成核弹，形成圆形排列，让核弹从外圈到内圈依次引爆。爆炸产生的冲击波，也有类似电磁波的传播机理，经过精密计算，设定不同时间间隔的爆炸延迟，所有核弹爆炸的冲击波能量叠加到中心位置，瞬间产生超高温，实现氦3核聚变。

如此一来，相控阵技术，就实现了引爆月球的设想！

虽然这是科幻电影里的剧情，但实际上，相控阵技术离我们并不遥远。比如大家习以为常的天气预报，气象局是怎么提前知道天气信息的呢？这里面就有相控阵技术的功劳。采用相控阵技术的气象雷达，快速对大气进行扫描，并从空气中的水粒子等对象的反射信息中，获取天气的信息——实时的风速、风向，天上这片云会不会下雪等。再结合其他探测装备的信息，气象人员就能够快速精准对天气进行监测和预报。虽然“不知天上宫阙，今夕是何年。”却可预知未来的“雨疏风骤”。

地质灾害发生时，常伴随着恶劣天气，这时光学设备无法正常观测，为了更加准确地评估受灾情况，相关单位就可以利用相控阵技术高分辨成像雷达，对灾区进行全天时全天候监测工作，为救灾工作提供第一手的资料。

在5G时代网上冲浪的我们，其实也在享受着相控阵技术带来的便捷。在各种报道中常常听到的MIMO天线，正是利用相控阵技术，在同一时间将单元的能量分给多个用户，像一棵树那样通过不同的树枝分叉同时输送能量，从而提高传输距离和信息吞吐量。极窄的波束，可以用更强的信号更加精准地服务，给我们提供了更好的上网体验。

相控阵技术还应用于航空领域。随着航空业的繁荣发展，航空飞行器逐渐增多，相控阵天线可以快速分析出飞机的位置，全方位掌握飞行动态，防止发生空中交通事故。

随着我们科技创新的脚步越走越快，会有越来越多看似“科幻”的黑科技逐渐成为现实，我们不妨打开脑洞，大胆设想，毕竟你们负责幻想，我们可以负责实现。

（作者系中国航天科工二院23所设计师）

程慧 丽璇 来源：中国青年报