打坦克、抗新冠的探测技术，被中国逆袭了！

俄乌冲突自今年2月爆发至今已持续了5个多月。

本文，我们来聊聊在这次军事冲突的第一阶段“大放异彩”，也是西方向乌克兰大量提供的主要单兵武器之一，“标枪”反坦克导弹及其和仪器技术的渊源。

首先，从一些第三方国家的军事观察来看，“标枪”在乌克兰战场的作战效果还是不错的，是乌方抗俄的主要装备之一。

美国“标枪”反坦克导弹，来源环球时报

印度陆军专家马德汉·库马尔在今年4月份的时候宣称，虽然尚不清楚俄军到底在乌克兰损失了多少辆T-90主战坦克，但从粗略汇总的开源数据能看出，至少已经损失了15辆，轻型反坦克系统尤其是美国制造的“标枪”，对T-90有着严重威胁。

注：印度自己也装备了1000多辆T-90，所以比较关注它在实战中的表现。

另据美国国防部称，截止到今年4月底，仅美国就已向乌克兰提供了5500枚“标枪”反坦克导弹。

01 "标枪"的历史

从这款单兵反坦克导弹的服役时间上看，可以算得上是一位“老兵”，它于1996年6月列装美国陆军。目前在美国武装部队和其19个盟国装备有超过50,000枚标枪导弹和12,000具发射单元（CLU），预计该型导弹在美军服役至2050年。

在世界众多的反坦克武器中，“标枪”反坦克导弹被公认为是最先进和最危险的一种。它也是全球第一种“发射后不管”的单兵反坦克导弹。

首先，“标枪”具有多元化的打击方式，既可以攻击目标正面、侧面和后面，也可以从天而降，打击坦克最脆弱的顶部。

这是因为“标枪”反坦克导弹拥有两种不同的攻击模式：一种是直射模式，一般用于打击敌方工事和非装甲目标；另一种就是“俯冲攻顶”模式，主要用于反坦克作战。

其次，是“标枪”的被动制导技术，它采用了红外焦平面阵列导引头，一旦目标被其锁定之后，很难逃脱它的致命打击。

不同像素非制冷红外焦平面，来源大立科技

注：在红外热像制导方面，美国目前还是保持着领先优势。

“标枪”导弹的研发始于上世纪80年代末，美国军方发布研制合同，两家美国公司组建联合公司具体负责导弹的研发。

这两家公司之一就是现在仪器界很有名的TI公司（德州仪器）。作为模拟芯片领域的跨国“巨头”，TI是目前很多测试测量仪器厂商的主要芯片供应商之一。

在1990年代中期，TI公司将其与军事相关的业务部分出售给了美国雷神技术公司。（注：也有译成雷锡恩公司或雷声公司）

另一家公司则是马丁·玛丽埃塔公司。1995年，它与洛克希德公司合并，合并后的公司更是大名鼎鼎，也就是后来长期稳坐国际头号军火公司宝座的洛克希德·马丁公司。

美国军工制造巨头洛克希德·马丁公司，来源网络

很巧的是，雷神技术公司和洛克希德·马丁公司在今年初都上了中国政府反制裁的“黑名单”。

当时，“标枪”导弹研制工作的任务分工是：TI公司负责“标枪”指挥发射单元（CLU）、导弹制导电子单元、系统软件和系统工程管理；而马丁·玛丽埃塔公司公司负责导弹导引头、工程和组装。

来源网络

如前所述，“标枪”导弹所配备的是一种成像红外导引头，而其中的关键技术则是红外探测系统。它如同导弹的“眼睛”，能够精准捕捉到目标。

当初，“标枪”导弹研制计划两次延期，就是因为红外导引头的批量生产过程遇到问题，后来美国陆军把休斯飞机公司（注：该公司后来经过不断的拆分并购已不复存在）的圣·巴巴拉研究中心引入，作为第二生产公司，才使问题得到解决。

02 先军后民的红外探测

说到红外探测，想必仪器口的人就不陌生了。

我们知道，一切高于绝对零度的物体都可以产生红外辐射，有些动物如蛇、蜥蜴、蚊子等可以感受到这些红外辐射从而进行追踪捕猎。于是，工程师们从动物身上得到启示，利用红外信号“捕捉”目标。

与人眼成像原理类似，当红外探测系统的“镜头”接收到目标的红外辐射后，通过“晶状体”透镜将目标红外辐射聚焦到相当于“视网膜”的探测器上。

红外探测成像图，来源小火箭

如同视网膜上的锥状细胞能够感知光线一样，探测器也有特制的元件，可以感知红外线的照射并将接收到红外辐射能量转换为电信号，经放大处理实现对目标方位的测量和记录，达到发现跟踪目标的目的。

“标枪”导弹所采用的红外探测器是一种基于8微米-12微米波段的碲化镉汞(CdHgTe)64x64凝视焦平面阵列（FPA），属于第三代红外探测器。

注：据说美国军方后续提出用128×128焦平面红外成像探测器阵列替代原来的64×64阵列，以增大导引头探测距离、强化抗干扰能力。

8微米-12微米（注：也有材料显示是8微米-10微米）属于远红外波段，这个波段适合在浓密烟雾、夜间环境中探测目标，抗干扰能力很好。

红外探测成像图，来源 网易 王大漂亮爱看书

需要说明的是，以上波段划分是基于大气对红外辐射的吸收，而非光谱学意义上的划分。

主要生产军用红外探测器的公司除了雷神、洛克希德·马丁外，还有美国DRS公司、TIS公司、英国BAE系统公司、英国Selex公司、法国Sofradir公司、以色列SCD公司等等。当然，这些公司也有一些产品是面向民用市场的。

而说到民用红外探测器，它的应用可能就更加广泛，涉及领域包括：安防监控、个人消费、辅助驾驶、消防及警用、工业监测、电力检测、医疗检疫等等。

就拿这次延绵不绝的全球新冠疫情来说，除了口罩、核酸试剂外，也带动了基于红外探测技术的额温枪、红外热成像测温仪等检测设备的需求激增。

其中，红外热像仪最早也是因为军事目的而诞生的，后来，随着非制冷红外探测器技术的发展，红外热成像仪才开始在民用领域得到广泛的应用。

这里需要解释一下的是，根据制冷需求，红外探测器可以分为制冷红外探测器和非制冷红外探测器。

制冷型红外探测器具有响应速度更快、灵敏度更高、探测距离更远及性能更稳定等诸多优点，但是需在低温环境下才能体现性能优势。这就使得制冷型红外探测器的成本高，体积重量大，主要应用在军事和科研领域。

还是以“标枪”反坦克导弹为例，其红外导引头的后部安装有一个杜瓦瓶，在导弹飞行过程中，其中的制冷液氮源源不断地输送到探测器，使探测器的温度保持在低温状态，以保证探测灵敏度。

与制冷型相反的是，非制冷型红外探测器整机小巧，成本低，而且使用的寿命长，但是精度相对较差，在对成像性能要求不高的军事领域和民用领域，应用得更加广泛。

晶圆级封装非制冷红外探测器，来源高德红外官网

不过，技术总是在不断地向前发展。在过去的20年里，随着非制冷红外探测器技术的迅猛发展，以多晶硅、氧化钒为代表的微量热型探测器（microbolometer）技术日益成熟，非制冷红外成像导引头已开始配备于单兵或近程导弹的探测、识别和跟踪。

红箭-12E反坦克导弹，来源北方工业

譬如，号称国产“标枪”的“红箭-12”单兵反坦克导弹（注：2014年首次公开亮相），采用的就是非制冷红外热像制导。据说，美军在后续对“标枪”的改进上，也计划将制冷式红外导引头更换为新一代的非制冷红外导引头，以减少导弹的重量与反应时间。

注：采用制冷方式红外制导的导弹，最让人诟病的地方就是开机后不能马上使用，得等个据说60到90秒以便让导引头冷却。而战场情况瞬息万变，等你可以进行目标锁定的时候，没准敌方坦克已经冲到你跟前了。

当然，如果就市场份额而言，非制冷型红外探测器占绝对份额的还得说是民用领域。

在民用红外市场，最著名的公司可能得首推美国FLIR（注：在2021年被工业传感器巨头美国Teledyne收购），该公司的红外热像仪占据全球市场份额第一的宝座，是该领域竞争实力最强的公司，其红外热像仪的每个核心部件基本都由FLIR自行研发制造。

此外，美国Fluke、法国ULIS等也都是民用红外热成像仪领域竞争力较强的跨国公司。

03 从"被卡"到"卡人"

最后，咱们再来说说国内。

就国内红外成像产业而言，如果用一句话简要概括的话，就是基本已突破西方对中国的长期封锁。

因为红外探测器对于军事信息化具有重要作用，因此国外在红外探测器的关键技术方面，尤其是红外芯片，对中国一直持技术封锁态度，为的就是避免中国将高端红外探测技术，应用于军事化领域。

曾经，欧美国家明确规定，禁止向中国出口像素超过30万的红外芯片。仅有法国愿意出口少量的工业级低端红外芯片供我国使用，但是也有明确的要求——不允许应用在军事领域。（注：后来迫于美国的压力，法国也基本停止了向中国的出口）。

而且，据说当时西方出口到中国的红外芯片一律锁频到8.7Hz（注：正常帧频都在25Hz以上），让你很难捕捉到任何动态实物，就更甭提红外技术军用化了。

那个时代，中国红外芯片的“脖子”确实是被卡得死死的。在这种情况下，走自主研发的道路成了当时唯一的选择。

早在上个世纪90年代，红外探测器就被中科院列为重大课题。

2008年前后，我国更是掀起了一股国产红外热成像探测器芯片自研热潮，陆续有企业走上红外热成像技术的自主研发之路，砸资金采购设备、半导体材料、搭建厂房、自建产线、引进研发人才……一步一个脚印地搭建起从上游红外热成像探测器到中游机芯，再到下游红外热成像整机的全产业链布局。

国产Clip1红外融合热成像夜视仪，来源睿创纳微官网 

在国家层面，政府也通过各项政策和专项提供了良好的科研环境。国务院分别于2014年和2015年出台的《国家集成电路产业发展推进纲要》和《中国制造2025》，更是直接将集成电路（IC）产业的发展提高到了国家层面，着力提升包括红外热成像探测器芯片在内的国产IC设计制造水平，以及封装和测试技术的自主发展能力。 经过10余年的艰难追赶，我国自主可控的红外芯片技术水平目前已经迈进“百万像素”门槛，中国也成为全球少数几个完全掌握全套核心技术，具备红外芯片和配套元件的产业化生产能力的国家。

如果客观评价我国追赶先进国家程度的话，可以说是从原来的“望尘莫及”追到了可“望其项背”的地步。

在这场红外热成像技术国产化的翻身仗中，主力军既有中科院下属单位（例如：上海技物所、长春光机所）和国家军工企业（例如：中电11所、北方夜视），也有一些民营企业。

这些民营企业中，在产业链上游红外探测器技术方面实力较突出的有：高德红外（股票代码：002414）、大立科技（股票代码：002214）、睿创微纳（股票代码：688002）等。

在全球民用红外市场，这些民营企业也凭借在产品研发和科技创新上的持续发力，稳步扩大其市场份额。

国外某市场调研公司的数据显示，2020年，中国造红外热像仪占据全球市场44%的份额，预计到2025年，这一数字将提升到64%。

在军事领域，随着敏感核心技术被突破，中国在红外制导武器方面也进入了自由王国。譬如据《亚洲时报》不久前报道称，中国科学家正在开发一种红外成像制导的高超音速导弹，可以击中汽车大小的移动目标。

而据原军方人士分析认为，现有的高超音速导弹一般只能用来打击固定目标，很难打击动态目标。

因此，如果这型红外制导的高超音速导弹能够研制成功的话，那将会是又一款针对移动目标的“杀手锏“武器。

注：高超音速导弹一般是指全部飞行在大气层中完成的狭义上的高超音速导弹。

2020年8月，调整后的《中国禁止出口限制出口技术目录》正式对外发布，其中，“红外成像技术的总体方案及指标“赫然在列。

这种可以去卡卡别人“脖子“的仪器相关技术，其追赶过程中的成败得失，还是很值得让人用心体味……