精灵之约暗访夜精灵蛾与蝙蝠与现代战争

每当夜幕降临，上海植物园的空中总会有一些小动物盘旋飞舞。上海夜行性的鸟类并不多，上海植物园偶尔有夜鹭在傍晚的夜空掠过。“精灵之约暗访夜精灵”上海植物园夜间自然观察活动中，蝙蝠是更多地能被观察到的飞行动物。东亚伏翼小草摄蝙蝠是哺乳纲翼手目下物种的统称，该类动物多数在夜间活动，但视觉却十分有限。因为蝙蝠自身可发出超声波，利用回波定位的方式感知周围的一切。人耳能探听的声音频率在20—Hz，而蝙蝠发出的超声波则高于Hz，人耳无法感知。目前已知的蝙蝠发声方式包括三种——短促脉冲（喀哒声）、扫频脉冲（一组变频超声波）和恒定脉冲。解决不同的问题，蝙蝠的发声方式不同，同时频率也会发生改变。蝙蝠声波频率在10kHz—kHz间变动，还有一些种类可突破kHz。蝙蝠的回声定位能力极具特点：首先，其发声、接收和处理超声波的口、耳、脑虽然仅仅占体重的10%上下，却十分高效，能分辨空中飞行的飞虫和纸片。另外，信号探测能力极强，回波强度即使降至发射时的数十万甚至百万分之一的情况下，依旧可被探知。蝙蝠具有宽广的频率范围，多频声波好处多多——不同频率的波探测距离不同，对不同大小、形状的物体探测能力不同，多种波段复合使用，优势相互补充。高频波方向性好，精度高，但距离近；低频波传播性佳，所以范围远。现代军事使用的长程搜索雷达通常工作在S或L波段（波长长，频率低），强调探测范围；而军事装备上的火控照明雷达通常在X波段（波长短，频率高），距离短但精度高——这和蝙蝠的回声探测方案一致。在多个频率间“跳频”还具有抗干扰能力——上万只蝙蝠拥挤在一个洞穴中，却不会发生干扰。当蝙蝠发现一个频率上的干扰过多，可以选择其他频率，在大干扰下获得最佳的超声波“视野”。美国国家导弹防御系统，SBX-1海基X波段雷达（目标追踪）中国JY-26对空L波段相控阵雷达（长程探空）蝙蝠凭借强大的回声定位系统，在夜空中无往不利。但生物界的军备竞赛从未停止过。夜间出没的飞蛾往往会成为蝙蝠的美餐，在夜空中，飞蛾处于极大的被动地位。为了生存，飞蛾也进化出了高超的自保方式。昆虫没有我们人类的耳朵，但它们并不都是聋子。像蟋蟀、螽斯这样依靠摩擦发声求偶的昆虫，也拥有发达的听器。飞蛾本身不会发声，却也拥有听器，多位于胸腹之间，内有2、3个感觉细胞，看似简陋，但可以探测广域的超声波。当飞蛾探知蝙蝠的超声波后，会开始疾速变换飞行姿态，频繁做出“诡异”的方向转换，和蝙蝠比拼飞行特技。如果蝙蝠已疾速接近，飞蛾收到很高的声波信号，它甚至会收起翅膀，自由下落。这是因为超声波的频率高，方向性好，形成一个波束，这也就意味着，这道波束以外的区域，蝙蝠是无法探知的——飞蛾需要尽速逃到波束以外，从蝙蝠的“视野”中消失。现代空战中，当一方战机被敌方主动/半主动雷达制导导弹追踪时，需要做大幅度的机动动作，摆脱敌方的雷达视野——这与蝙蝠飞蛾间的对抗何其相似！只不过没有哪个飞行员会关闭发动机玩坠机罢了。飞蛾停歇时，通常双翅展平，整体多呈三角形或宽三角扇形——这又与当今的隐身战机外形有着颇多相似之处，这样的外形不利于波反射，有效降低雷达反射截面积（RCS）。所以，当飞蛾停飞下坠时，它的外形保证其不易被探知。除此以外，鳞翅目的飞蛾，体表有很多鳞片和毛，柔软有弹性，对超声波有吸收作用，减小回波——这也是各国都在隐身战机表面布设吸波材料的原因。所以，飞蛾才是昆虫中的战斗机，而且是隐形的。现代战机减小RCS的方法，几乎都可以在飞蛾身上找到理论原型。夜蛾美国F-A隐身攻击机（8年除役）夜蛾美国B-2隐形战略轰炸机上海植物园——城市绿肺、健康旅游圣地，动植物精灵们在这里与您相约，欢迎您的到来。“精灵之约暗访夜精灵-上海植物园大型系列公益科普活动”获上海市“科技创新行动计划”科普项目、上海市科学技术委员会科普项目资助（项目编号：18dz2312）文：黄麒通图：小草、修美玲、网络图

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