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光电桅杆的奥秘
在潜艇上工作的船员可能会好几个月都潜在海里，他们甚至连瞥一眼太阳光的机会都没有——通向外界的唯一窗口是控制室里潜望镜上的目镜。潜望镜是潜艇上的基础设备，它能在战斗中或确定船只位置时提供有价值的视觉资料。
传统潜望镜为美国海军提供了80多年的宝贵服务，但很快它就要退出舞台了。1999年，美国海军开始建造一种没有潜望镜的新型攻击潜艇。这种新型弗吉尼亚级潜艇将使用被称为光电桅杆的非透视成像设备来执行侦查任务。每艘新的潜艇将装备两个光电桅杆，它们实际是由高分辨率相机组成的阵列，这些相机抓拍图像并将其送到控制室里的平板显示器上。

海军海上系统司令部供图
测试中的光电桅杆，它是美国新型潜艇采用的革命性设计之一。
在本文中，您将了解到传统潜望镜的基本原理，以及光电桅杆是如何给潜艇的侦查方式带来变革的。
对我们大多数人来说，“潜望镜下移”跟“潜望镜上移”这两个命令，跟我们脑海中关于潜艇的概念完全联系在一起。这些短语我们在有关潜艇的电影里已经听到过无数次了，那些电影通常会有这样一个戏剧性的场景——潜艇艇长紧紧握着潜望镜的把手，密切监视着水面上敌人的一举一动。像这样站立着观察潜望镜又被称为“与Gray Lady一起跳舞”。

美国海军供图
一名海军士官在潜艇上浮前用潜望镜扫视海面周围。光电桅杆将代替传统潜望镜。
潜望镜的基本用途是使得全体船员在潜艇潜伏在水下时仍能看到水面上的物体。在一根垂直放置的管子顶端和底部分别放置一面成45度角的镜子，就可制作出一个简单的潜望镜。这个装置的基本功能是收集图像发出的光线并将其从潜望镜顶端的镜子导向底部的镜子。当然，现代的潜望镜要比这复杂得多。
潜望镜可长达18米。当一艘潜艇下潜的深度与潜望镜管长度相等时，就认为它处在潜望深度。由于潜望镜长度的缘故，仅仅在其两端安放平面镜并不能有效地将图像从顶层窗口送到目镜。
实际的潜望镜用平行排列的棱镜代替潜望镜管两端的平面镜。顶端的棱镜收集图像发出的光线并将其反射，通过一系列透镜和两个占据潜望镜管全长的望远镜后到达第二个棱镜。这个棱镜位于潜望镜管底部，光线被它反射到另一只包含两面透镜的管子中，最后通过目镜。
潜望镜在潜艇瞭望塔（sail）中潜望井的内部。在潜艇上，“Sail”一词常用来描述瞭望塔。瞭望塔是附接在潜艇上方的圆柱形舱台。通常位于控制室正上方。潜望井从瞭望塔顶部一直延伸到潜艇底部。潜望镜可以旋转，使操作员获得海面上360度的视野。如果发现需要避开的物体（比如敌舰），潜艇将会下潜。一旦位于潜望深度以下，潜艇将使用声纳进行导航。

光电桅杆使得控制室可以设置在更为宽敞的第二层甲板上。
新型潜艇装备了两种潜望镜，一个位于潜艇右侧（右舷），另一个位于潜艇左侧（左舷）。比如，美国导弹轻巡洋舰“斯普林菲尔德”号在右舷配备了2号攻击潜望镜，在左舷配备了18号搜索潜望镜。18号潜望镜仅限于在有日光的条件下使用。它使用一台70毫米数码相机拍摄照片并将其显示在电视监视器上。一些潜望镜还配有夜视仪、静物照相机以及摄像机，并能放大所要观察的图像。
有两个问题一直困扰着传统的光学潜望镜。第一，潜望井占据了整个潜艇的高度，它的尺寸限制了瞭望塔的安放位置以及潜艇内部船舱的布置。第二个问题是潜望镜每次只能容纳一个人使用。美国海军新开发出AN/BVS-1型光电桅杆来解决这两个问题。计划于2004年进行初次试验的弗吉尼亚级攻击潜艇将成为第一艘装备光电桅杆的潜艇。

美国海军供图
电脑生成的新型弗吉尼亚级攻击潜艇的图像。
根据美国海军的相关文件，光电桅杆提供了传统光学潜望镜所具有的成像、导航、电子战和通信的功能。每艘弗吉尼亚级潜艇都将拥有两个光电桅杆，它们并不延伸到潜艇内部。桅杆能像伸缩着的汽车天线一样探出。
电子成像设备将代替旧式光学潜望镜的棱镜和透镜。整个系统的核心是能够在水中伸出的传感装置。这只复合的电光传感器位于桅杆的旋转顶端。桅杆装备了三台照相机，包括一台彩色照相机、一台高分辨率黑白照相机和一台红外照相机来为潜艇提供成像功能。另外，它在一个抗压并且淬过火的独立壳体内安放了一台紧急任务控制相机，还使用一台护眼激光测距仪来确定目标的精确范围并帮助导航。

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AN/BVS-1型光电桅杆的组成元件
容纳桅杆的潜望井将被完全布置到瞭望塔中。潜望井变小意味着在确定控制室的建造位置时有更多的自由。在使用传统潜望镜的潜艇中，控制室不得不设置在狭窄的上层甲板上。而在新型弗吉尼亚级潜艇中，控制室将被设置在更宽的第二层甲板上，并拥有更开放的布局。

光电桅杆使得控制室可以设置在更为宽敞的第二层甲板。
光电桅杆获得的图像通过光纤送到两个工作站和一个指挥官控制台。从任意工作站都可以用控制杆来操纵这两个光电桅杆。每个工作站配备有两台平板显示器、一块标准键盘和一台追踪球接口设备。拍摄到的图像同时存储到录像带和CD-ROM中。
光电桅杆是即将加入到美国电子战武器库的最新装备。这种新技术将使弗吉尼亚级潜艇成为海军舰队中最先进最自动化的潜艇。