汶川联想——HAARP [复制链接]

haarp，全称“high frequency activ auroral research program”，中文称为“高频极光干预研究项目”。
  haarp是一个针对电离层的科研项目，目的是通过对电离层与无线电波相互作用的详细研究，最终设计一种提高通信和监控能力的系统。这个项目无论在民用还是军用领域都有广阔前景。

http://www.mlauto.net/bbs1/showbbs.asp?bd=17&id=16068&totable=1

尽管近一个世纪以来，我们已经学会了利用电离层的诸多方法，但是仍然有很多关于电离层的值得我们学习研究的东西。例如其化学组成以及动态响应受太阳射线的影响情况等。电离层较高的部分可以利用人造卫星携带的设备来研究。而较低的部分虽然低于人造卫星的轨道高度但对气球和飞机来说仍然比较高，不方便研究。目前主要方法是通过电离层对通信系统的影响来推断电离层的情况。另外，通过火箭也可以获得很多有用的信息。象haarp这样的电离层激励的研究方法能够提供其他手段无法获得的细致资料，特别是在形成电离层的等离子状态的动态响应的研究上。在haarp观测站将设置一系列的非相干散射雷达，利用这些雷达我们可以在地面进行研究。

在发生极光的区域，电离层内的电流可以达到上百万安培。这种被称为极光喷流的电流会因受到太阳射线的影响而改变，地面上的某些较长的导体能够感应到这些变化，例如输电线和管线等。电离层的激励实验并不能再现类似的自然现象，但是在haarp观测站的精密仪器能够追踪磁暴的进程，并提供研究电离层物理机制的数据。

  电离层处于等离子态，这是宇宙中的常见物态，通常我们称其为第四态。等离子态不仅在地球表面自然条件下无法产生，即便在实验室也不容易制造出来用于研究。当前极光干预研究项目中的许多课题都是为了能让我们更好的理解这种物态，更准确的了解自然界中的等离子态。

对电离层基本物理原理的研究从五十年代就开始了，今后随着通信技术的发展更要重视这种多变的媒体。除了haarp，美国还在近几年启动了两个电离层研究机构。一个在波多黎各的阿雷西沃天文台附近；另一个被称为hipas，在阿拉斯加的费尔班克斯附近。这两个机构都使用与haarp类似的设备。对电离层感兴趣的不是只有美国人：一个五国联盟正运作着欧洲非相干散射雷达站，它位于挪威北部的特罗姆瑟附近；在秘鲁的jicamarca也有相关设备；另外，在俄罗斯的莫斯科、诺夫哥罗德、阿帕季特，在乌克兰的哈尔科夫，在塔吉克斯坦的杜尚别等地也都有电离层研究设备。所有这些装置的主要任务是研究电离层，利用很小的激励，通过系统研究电离层有限区域对激励的反应，来推导出自然状态下更大范围内电离层的变化规律。haarp相比其他类似设备具有独一无二的优势，主要体现在器材种类更全并且具有射线控制能力，频率范围更广发射功率更大。

haarp的建立、运行、管理、维护和评估由美国空军实验室、美国海军研究中心、美国海军研究实验室和美国国防高级研究计划署联合实施。haarp使用的设备大大小小、五花八门，有许多是商业企业、学院和政府机构捐助的，也有专门设计采购的。这些电离层研究设备最大的承建商是bae高新技术公司，其他捐助haarp的单位还有阿拉斯加大学、斯坦福大学、康乃尔大学、马萨诸塞大学、加利福尼亚大学洛杉矶分校、麻省理工学院、达特茅斯大学、克莱姆森大学、宾夕法尼亚州立大学、塔尔萨大学、马里兰大学、斯坦福研究院、美国西北研究学会和地球空间公司。

美国国防部介入北极地区的科研项目，是为了使极地研究及其研究成果在国防需求的可控范围内。haarp的课题范围非常广阔，涉及与电离层相关的通信、监控以及导航等各个领域。同时，还致力于发现科技创新的潜能，例如地下探物、深海通信和地下通信，还有激发红外线和可见光等。美国国防部认为，对穿过电离层或经电离层反射的信号的进一步研究有助于解决未来发展过程中遇到的难题，特别是对那些需要实时通信的商用系统帮助很大。

由于haarp的研究方式会对周围环境有一定影响，所以其选址条件相对比较苛刻。它应该在极光区，并且有全时通畅的道路，还要远离居民区以避免生活用电器对灵敏设备的干扰，周围应该地势平坦，便于建设和降低维护成本，同时尽量减少对周围环境的影响。1993年7月15日美国空军发布了一个关于haarp对环境潜在影响的评估报告，同年10月18日美国空军助理副部长签署命令，决定在阿拉斯加的伽可那建立haarp。

haarp位于阿拉斯加托克公路11.3英里处。高频天线阵的地理坐标为北纬62.39度，西经145.15度；地磁坐标为北纬63.09度，西经92.44度。

一般来说，iri是一个相控阵发射装置，其设计目标是在2.8到10mhz范围内发射大功率窄带无线电信号。其天线阵设置在长1200英尺宽1000英尺（大约33英亩）的沙砾层上，共有180个天线架排成15行每行12个，每个天线架高72英尺相距80英尺。在每个天线架顶部安装有两对成十字交叉的偶极天线，一对工作在低段（2.8到8.3mhz），另一对工作在高段（7到10mhz）。整个天线阵最外面有一圈起保护作用的围栏。在天线架15英尺高的地方安装有地网，以屏蔽地面设备对天线阵的干扰。在天线阵区域内的地面上散布安装有30个环境控制发射器掩体，每个掩体内有6对10千瓦发射器，总共可以提供6 x 30 x 2 x 10千瓦 = 3600千瓦的发射功率，每个发射器都既可以驱动低段天线也可以驱动高段天线。天线阵的主电源是一个小型发电厂，有5台2500千瓦的发电机，每台发电机都由一台3600马力的柴油机驱动。其中4台发电机为iri提供电力，第5台发电机作为备份。180个天线架上的每对天线都由位于操作中心控制室内的计算机来精确控制，以保证全部发射信号都指向电离层的某个很小的区域。当发射信号到达电离层的时候，其强度小于每平方厘米3毫瓦，大约是到达地球的太阳射线强度的千分之一。

iri的天线经过专门设计，使其在水平方向发射的信号远远少于垂直方向，地表包括天线阵正下方的场强都低于rfr标准规定的人体可接受的强度。这完全是可以做到的，因为独立的发射装置散布在超过33英亩的范围内，射线强度决不会超过公认的安全标准。自1994年以来，一直对该地区的电磁场强进行监测，取样点包括地表、天线阵正下方以及周围多个点。由eis记录在案的监测结果显示完全符合rfr标准。例如，在距离托克公路最近的监测点测得，射线场强是rfr标准允许强度的万分之一，是一般am广播电台发射天线附近场强的百分之一。并且，射线强度随距离增加成级数迅速减小。

  haarp发射的信号在地面传播的时候其强度绝对低于安全标准，但是对附近经过的飞机确实有一定的干扰。为了确保在haarp附近的飞行安全，专门安装了一个飞机警报雷达，当发现附近有飞机进入警报区域的时候自动暂停天线阵的发射。经测试证明，即使是很小的目标，这个雷达也能发现。一旦飞机警报雷达发现目标，天线阵将停止工作，直到警报解除。

  任何一种无线电发射设备都会对其他频率的用户造成一定的干扰。环境影响研究项目中专门有一个广义射频干扰的研究课题，就是为了评估haarp对其他频率用户的影响，例如阿拉斯加电视台，am/fm广播电台，业余无线电以及haarp本身的精密观测仪器。从理论上讲，在附近使用与haarp相近频率的用户会遇到很糟糕的情况。但是，在其他地方进行类似电离层研究和雷达实验的经验告诉我们，情况并不象想象的那么差。美国国家电信与信息委员会对haarp有一个认证项目，有关于发射装置的艺术级的使，包括严苛的杂散辐射限制，高频天线阵精确定向以及严格的操作规程；还有通过射线导向最大限度的减少天线阵副瓣；还有使用特殊技术，例如波形修整、过滤和天线空置；以及降低干扰程度等。任何感觉受到haarp干扰的用户都可以拨打电话(907)822-5497向伽可那观测站管理中心投诉。同时，在haarp安装有一个自动频率监视器，使监控人员能够及时了解周围无线电的使用情况，以协助解决干扰问题。

haarp为极光带的电离层研究开发了许多监测仪器，以通过大功率无线电波对高空大气和电离层的特性进行研究，这些研究成果将为美国国防部的电离层无线电技术的研发提供帮助。这些仪器有一些是与iri组合在一起的，另一些则独立安装与iri保持距离以减少干扰。其中最常用的是高频电离层探测仪，它工作在1mhz到30mhz频段，为研究人员提供电离层的电子密度分布图。另一个是超高频电离层雷达，它工作在430mhz到450mhz频段，用来扩展非相干散射容能。

  在被动监测设备中常用的是两个用来监测地球磁场变化的磁力计和两个测量电离层对背景电磁辐射的吸收情况的宇宙噪声测量计（相对电离层吸收仪）。从0.1mhz到1000mhz的频段内的电磁辐射情况都会被记录，以监督haarp的发射和研究过程符合美国联邦通信委员会和美国国家电信与信息委员会的要求。其他被动检测设备还有高灵敏度光学成像仪和光度计，极低频/超低频接收器，全电子含量观测仪等。这些科学仪器测得的数据可以几乎实时的从互联网上得到，这使更多的科学家能从自己的实验室就直接参与到这项研究中来。另外，这些数据还可以从多家联邦机构和阿拉斯加大学的地球物理学会得到。

  iri在2007年全部建成。建成初期的主要工作是测试和调试，包括对系统减少干扰和操作安全的评估。iri的测试开始于2007年3月。如今所有的集成和独立设备都已经开始工作。

  按照美国国家环境政策法的要求，已经对haarp进行了环境影响评估。评估包括电磁和电波干扰情况，对植被、湿地、野生动植物、空气质量、人文资源以及大气的影响等。除了遵守美国国家环境政策法，haarp的建立和运行还完全符合所有相关的联邦和州的法规要求。

haarp目前没有能力接待旅游团队，所以仅允许有合作项目的人员进入观测站。很多人对haarp的科学研究都非常感兴趣，因此haarp观测站每年举办一次招待会，邀请一些好奇的民众来参观。每次招待会还会请到几位参与研究的科学家，来访者可以直接向他们咨询有关研究和设备的问题。招待会从1995年开始举办，已经坚持了很多年，成为一项很受欢迎的活动。

  招待会通常在夏末举办，具体日期和时间在haarp网站上公布。目前haarp还没有专门的来访接待部门。

  haarp不是保密项目，也没有机密档案。eip档案一直是，现在也是，将来仍然是haarp的完整文件。eip档案是公开的。

haarp的研究主要是两个方面：
  1、研究太阳射线对电离层的影响。当然，也包括研究电离层对无线电信号的影响，以及如何减小这些影响，提高通信和导航系统的可靠性。
  2、研发电离层交互技术。例如，学习如何利用极低频进行地下和水下通信。

  在haarp开展研究活动的有大学里的物理学教授和他们的学生，还有政府和商业机构里对通信和无线电技术感兴趣的科学家。

  极光在自然条件下是由于太阳辐射的高能粒子到达地磁两极附近时与高空大气中的分子相互作用而产生的。在这个过程中会释放大量的能量，但是这个过程是自然发生的，在地球的历史上也是很常见的。haarp发射的能量比自然条件下产生极光的能量小得多，还不足以制造出人工极光。但是，可以制造出一些光斑，并且已经用高灵敏度照相机拍到了这些光斑。

  haapr可以制造极低频。haarp并不直接发射极低频，而是通过激励电离层，在大约100公里高度制造出极低频，频率范围从1hz到20khz。这些极低频信号的强度很弱，大约是地球背噪的一千一百万分之一，大约是生物电流强度的一百万分之一。要探测这些极低频信号必须使用非常精密和灵敏的仪器。尽管如此，这对科学研究和通信应用仍然具有很高的价值。