超导技术：没有阻遏
只要学过物理就都会知道，物质有导体、半导体之分，对于导体大家都知道可以导电的物质都是导体；对于半导体，大家最熟悉的莫过于半导体收音机。那么，超导体又是什么呢？
1911年，荷兰科学家卡麦林·昂内斯首先发现了世界上有超导物质的存在，并认为所有金属都可能具有超导性，但是只有当它们被冷却到几K（K为绝对温度），即略高于绝对零度（-273℃）时，才具有超导性。1962年英国剑桥大学攻读博士学位的研究生约瑟夫森提出了超导效应的原理，超导技术自此开始崭露头角，展现出引人注目的前景。例如，用超导材料制成的磁场强度为15～20高斯的电磁体，重量只有几十千克，要是用铜线则要有几吨重；用超导材料制造的磁悬浮列车，速度可达550千米/小时，与民航飞机差不多，如果磁悬浮列车在真空隧道中运行，其速度可达1600千米/小时，比超音速飞机还快。
那么，什么又是超导材料呢？所谓超导材料是指电阻为零的物质，也就是电阻消失了的导体。超导材料的主要特性是零电阻、完全抗磁性和“约瑟夫森效应”。零电阻是在一定的温度条件下超导体的电阻几乎为零，即对电能没有损耗；完全抗磁性是材料一旦进入超导状态，磁力线就不能穿过超导体，即使原来穿进的磁力线也将被排除，即内部磁通量等于零。这两个特性是超导体的标准判据；“约瑟夫森效应”也叫“超导隧道效应”，即中间夹有极薄绝缘层的两块超导体之间形成一个“弱连接”超导体，被称为“超导结”，超导电流可以无阻地通过这个超导结。判断超导材料性能的指标是临界温度、临界磁场和临界电流密度。临界温度（Tc）是物质从正常态过渡到超导态的转变温度；临界磁场（Hc）是超导态被破坏恢复到正常态的磁场阈值；临界电流密度（Jc）是超导体由超导态转变为正常态的电流密度值。Tc、Hc和Jc数值越大，超导体的性能越好。
由于实现超导的温度太低，获得低温所消耗的电能远远超过超导所节省的电能，因而阻碍了超导技术的推广。为了实现超导体的大规模应用，关键是大幅度提高超导体的温度。目前，高温超导材料的应用正朝着大电流、电子学和抗磁性三个方向发展。科学家们正在努力寻找临界温度更高的，甚至室温超导材料。一旦获得成功，必将导致一场新的技术革命，在军事领域也将产生深远的影响，并有可能使武器装备和军队作战样式发生巨大的变革。那么，超导技术在军事领域能得到哪些应用呢？
超导电磁推进系统和超导陀螺仪。用超导材料制成的超导电磁推进系统将取代舰艇的传统推进系统，具有推进速度快、效率高、控制性能好、结构简单、易于维修和噪声小等特点，可使舰艇的航速和续航能力倍增，并可大大提高舰艇的机动作战能力和生存能力。此外，利用超导体的抗磁特性，可制成超导陀螺仪，能大大提高飞机和弹道导弹的飞行精度。
超导计算机。利用“约瑟夫森效应”，在超导结上加电源，当电流低于某一个临界值时，绝缘层上不出现电压降，此时结处于超导态；当电流超过临界值时，结呈现电阻，并产生几毫伏的电压降，即转变为正常态。如在结上加一个控制极来控制通过结的电流或利用外加磁场，可使结在两个工作状态之间转换，这就成了典型的超导开关。利用超导开关可制成超导存储器、超导大规模集成电路，这是计算机中理想的超高速器件。利用超导器件制成的超导计算机与普通计算机相比，具有诸多优势：一是运行速度快。超导开关的开关速度目前已达几微微秒（1微微秒=10-12秒），这使得超导计算机的运行速度将比目前的计算机快100倍；二是功耗低，集成度高。由于电流在超导体中流动时不发热，也不损耗，超导集成电路的功耗仅为硅集成电路的几百分之一，为一般晶体管的两千分之一，因此其集成度可望做得很高，目前已达到大规模集成电路的水平。日本ETL研究所已于1991年研制成世界上第一台超导计算机。超导计算机的研制成功，不仅促进了计算机技术的发展，也为军事系统的开发应用展现了美好前景。另外，超导器件的结构基本上可用现行大规模集成电路工艺制作，因无须花费大量的财力与人力。而且还可用超导传输线来完成计算机中元器件之间的信号传输，超导传输线具有无损耗和低色散的特点。
超导电磁测量装置。利用超导器件对磁场和电磁辐射进行测量，灵敏度非常高。超导电磁测量装备使极微弱的电磁信号都能被采集、处理和传递，实现高精度的测量和对比。例如利用“约瑟夫森器件”制成的超导量子干涉仪对周围磁场的变化极其敏感，其灵敏度可达10～13特斯拉。比常规手段高出3～5个数量级。在军事领域，采用超导量子干涉仪的磁异常探测系统，不但可探测敌方的地雷、潜艇，而且还能制成灵敏度极高的磁性水雷。
超导红外—毫米波探测器。利用超导器件可制成高灵敏度的超导红外—毫米波探测器。它不但灵敏度高，可探测10～16特斯拉的磁信号和10～15伏特的电信号，而且还具有频带宽的特点。其探测范围几乎可覆盖整个电磁波频谱，填补了现有探测器不能探测亚毫米波频段的空白。利用超导器件还可制成大型红外聚焦阵列探测器。如果用这些探测器装备部队，必将极大提高部队的电子侦察能力，并让隐身武器平台“原形毕露”。
大功率发动机。超导磁体能产生数万至十几万高斯的强磁场，可用它制成大功率发动机。超导发动机具有储能大、损耗小、重量轻、体积小等特点，能用来驱动飞机、轮船、潜艇和鱼雷等，其噪声很小。目前已在研制几百至1千兆瓦的超导发电机，将用于机载武器（如激光武器）、空中指挥所和预警机。
超导储能系统。超导材料具有高载流能力和零电阻的特点，可长时间无损耗地储存大量电能，需要时储存的能量可以连续释放出来。在此基础上可制成超导储能系统。1987年，美国“战略防御计划”办公室就提出建立超导储能工程实验模型（ETM）的计划，已投资2000万美元建成了一个储能系统，其最大储量可达到204兆千瓦时（7.35×1010焦耳）。超导储能系统容量虽大得惊人，体积却很小。有了它，就能换掉军车、坦克上笨重的油箱和内燃机，这对军用武器装备来说将是一次革命。
超导粒子束武器和自由电子激光器。粒子束武器和自由电子激光武器是未来反导、反卫星的新星，具有重要的战略意义。但它们在发射时需要巨大的能量，因而使得武器系统过于庞大，这就给它们的实际使用造成了困难。超导技术的出现，为这两种武器带来了新生。利用磁性极强、无损耗的超导磁体制成的高能加速器，不仅能提供巨大的能量，体积也不大，使这两种威力巨大的新概念武器，又倍添灵活，其前景甚为可观。
超导电磁炮。电磁炮是利用电磁力加速弹丸的现代化电磁发射系统。美国将它作为下一代坦克炮方案之一。超导技术使它拥有体积小、重量轻、可重复使用的电源，同时能减少导轨的磁性损失和焦耳热损耗，提高了系统效率。目前正在研究用超导线圈产生磁场，以便减小通过导轨的电流，从而减小导轨的剩磁损耗和热损耗，增加弹丸的动能，达到提高电磁炮系统效率的目的。