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导弹拦截论文 空天作战体系的构建——美国新军事革命(五)

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中国进行的陆基中段反导弹拦截试验详解 视频 : 高科技武器 1、★中国反导拦截试验震惊全球2、★反导拦截技术的背后3、★美继续无人机搭载光武器拦截助推段弹道导弹技术4、★洪姆思悬浮术:科学无法解释的超能力

影舞者

人类的作战维度从最初只有陆地,到开始涉足河湖海洋,再到1903年莱特兄弟发明飞机后开始进入大气层,人类初步实现了陆海空三维的作战体系构建,而到了二战后,随着火箭技术的发展,人类又开拓了地球轨道空间的战场,当然,随着电子及网络技术的发展,又出现了新的维度.在战场力量日益融合的今天,这几个维度的争夺已经很难说哪个更重要了.

一个有趣的现象就是,美国作为一个在技术上最有进取心的国家,在军事领域所塑造的优势恰恰就是沿着人类扩展活动维度的先后顺序而优势逐步扩大,比如说美国陆军如果单纯只看最传统的那部分,如 械、火炮、卡车等,是谈不上有多大优势的,更晚一些出现的坦克、装甲车等领域相对于其它军事强国也同样没有决定性优势,但是一旦加入直升机、无人机等组成的航空系统以及各种先进弹药,优势就人大增强了,再加进天基信息系统、侦察系统、导航系统、电子战能力,网络战能力等,就拥有了决定性的优势.也就是说,美国是个最有能力也最注重“顶层设计”的国家,它的优势是一种自上而下的总体性优势.在这总体性优势里,空天作战体系占有异乎寻常的重要地位.

冷战体系面临新挑战

再好的总体设计也需要坚实的平台基础,美国现在庞大先进的空问作战体系直接得益于冷战时期和苏联的军备竞赛,在那个双方都近乎神经质的时代,各种耗资巨大的计划都可以得到国会的批准.自从1957年苏联抢先发射了第一颗卫星之后,美国在这方面砸进了天文数字的金钱.因此在短短的20年后,美国就已经基本建立起了一个十分完善而高端的天基装备体系.

这个体系主要由这样几个子系统组成:首先是用于信息传递的卫星,包括通讯卫星和中继卫星等,美国于1962年就发射了世界第一颗通信卫星,之后连续开发了几代军用通信卫星以及中继星.现在连曾经极其高端的“军事星”系统也已经过时,美军的新一代军事通信卫星系统正在建立.对于需要全球作战的美军来说,这些通信卫星的战略意义是决定性的.

其次是用于空间定位的卫星,这也是现代战场的基石,因为每一支部队每一个重武器都需要精确的定位,不然根本无法撑开一个如此分散又紧密的战场网络.上世纪70年代时美国建立的第一代“子午仪”导航卫星系统能力还相对有限,但是到80年代末开始投入使用的第二代GPS导航卫星系统,就已经相当成熟且功能强大了,因而迅速引起了整个战场建设的革命性变化.

第三类是通过传感器采集各种信息的卫星,最著名的自然是侦察卫星,包括光学侦察卫星、雷达侦察卫星、电子侦察卫星等几种,冷战时期最著名的美国侦察卫星是代号“大鸟”的“锁眼”9,其因为在1973年中东战争中发现了埃及军队结合部的漏洞,从而使以色列反败为胜而名声大噪.从广义上说还有另一种卫星也可以归为侦察卫星,也就是侦察对方弹道导弹发射状况的战略预警卫星,不过普通的对地面和海面目标观测的侦察卫星都运行在较低的轨道,而战略预警卫星往往运行在36 000千米高的地球同步轨道或者高倾角大椭圆轨道,为的是时刻监控足够大面积的大陆,以在第一时间发现敌国发射的弹道导弹.美国从1970年开始陆续发射DSP战略预警卫星系统.利用它,美国可以24小时监视苏联及其它国家的导弹及火箭发射,这种卫星也是美国导弹防御系统的核心装备之一.此外海洋卫星、气象卫星和遥感卫星本质上其实也是“侦察”卫星,上述这些卫星系统早在几十年前就已经成型,直到现在也仍然是军事卫星体系的骨干.

但是如果美国只专注于在这些领域继续提高,那美国将会逐渐失去在天基军事装备体系里的绝对优势,甚至被反超.这是因为在原有已经开拓的技术领域里,很多技术能力是有极限的,先行者固然领先一步,但是竞争者也会跟进.也就是说,即使美国的GPS精度更高一些,抗干扰等能力更强一些,也无法否定这样一个事实,那就是对手从无到有,和美国的差距大大缩小了;而侦察卫星也一样,受物理规律的限制,光学侦察卫星对地面目标的分辨率无法超过0.1米,这个精度美国早在几十年前就达到了,它同样无法阻止竞争者也慢慢从1米到0.7米再到0.5米这样逐渐接近,虽然美国的卫星可以在信息传递的时效性、变轨能力等方面继续提高,但优势仍将是不可避免地被削弱的,很多领域都是如此.

当然,美国在这些传统领域的技术优势仍然是巨大的,但关键在于美国追求的是一种压倒性的战略优势,从而确保其全球战略行动的自由度.以这个标准衡量,未来可能缩小的优势是无法让美国人满意的.同时还有一个问题也在显现,那就是会有越来越多的对手掌握危害在轨卫星的能力,而美军的作战能力不能容忍失去这些卫星,如果面对新世纪其它国家逐渐获得可信的反卫星能力而美国缺乏应对之道,同样会失去其绝对的战略优势,而成为一个在战略上受到挟持的国家.

美国太空战略的布局

美国作为一个技术立国的国家,自然不会坐视竞争对手取得和自己接近的实力地位.就像里根政府试图用“星球大战计划”,以弹道导弹防御为重点来重新甩开苏联在战略核力量上的均势一样,现在美国在军事航天领域一样进行着静悄悄的变革来巩固和增强其战略优势.

具体来看,首先是快速响应卫星发射能力的建设,现在美国经常使用的“德尔塔”4和“宇宙神”5两种火箭威力强大,自然是众人瞩目的焦点,但这些不管是发射系统还是卫星其实更接近和平时期军力建设的特点,是延续了冷战时代概念的恐龙,虽然强大,但面对灵活多变的战场态势存在很多不足的地方,如发射准备周期太长,卫星功能强大集中从而造价高昂,数量稀少,发射成本极高等,一旦被敌方摧毁影响极大.

为此美国现在正着力发展快速响应卫星能力,包括2个部分的建设,一个是廉价、机动、快速、灵活的卫星载荷发射能力.为此美国以NASA带头着力推动了航天技术向私营企业的扩散,培育出了类似spaceX公司这样优秀的私营航天企业.以高度的商业竞争和技术路线的精心选择,打造廉价的航天发射系统.如spaceX公司的“猎鹰”1和“猎鹰”5的发射报价分别为670万和1 200万美元.其中“猎鹰”1火箭的低轨道发射能力接近700千克,对于发射各种小卫星载荷十分适用.而另一家公司,美国轨道科学公司以空军退役的洲际弹道导弹为基础研制的“米诺陶”运载火箭、 “飞马座”/“金牛座”空射型运载火箭等已经进行了大量的小卫星发射,成效显著.此外美国空射公司研制的代号“快速抵达”的空射小型运载火箭项目也正在抓紧研发,最终目标是实现在24小时响应时间内发射小卫星进入近地轨道,发射费用低于500万美元.可以说,美国现在在快速发射上呈现一种高度竞争的繁荣局面,这使得美国的低成本快速发射能力在迅速增强.

第二个部分是廉价的军事卫星研发制造和供应问题,为此美国正在成系列地开发代号“战术星”的小卫星,这些卫星质量不大,只有几十至几百千克,预期成本在1500万美元左右,这样即使加上那些廉价的发射火箭,总的成本也只有不到3 000万美元,虽然功能上不如那些几吨重、造价若干亿美元的大型卫星,但依靠其快速响应发射的能力,可以迅速填补和加强战场卫星群的力量,甚至可以由战区指挥官直接控制,大大提高战区部队的作战能力.以2007年发射的美国空军实验室研制的“战术星”2为例,这种卫星是一种全色成像卫星,重量只有300千克,但分辨率可达0.9米.而紧随其后的“战术星”4则是一种搭载通信设备的卫星,可为战区部队提供通信和定位服务.也就是说,未来的快速响应卫星将是一个包括多种能力的系列化卫星.美国正在努力提高这些卫星的建造和准备速度,力求它们真的可以实现快速响应的目标.

其次,美国正在开发在轨维护系统,其代表性计划是被列为绝密的“轨道快车”项目,其核心是一种进入轨道空间的太空机器人,能自主交会和对接,对在轨卫星补给燃料、更换组件、升级设备.“轨道快车”在轨道中可以单星运行也可以双星合作工作.由于其能捕获卫星和维护卫星,因此在未来的空间作战中既可以大大提高对本国卫星群的支持能力,也可以对别国卫星进行抵近侦察、干扰、摧毁乃至俘获.具有很强的军事意义.

第三,是以X-37B为代表的新概念轨道空间和亚轨道空间飞行器,这个领域也是项目众多,很多是探索性的技术项目,但即使是X-37B也已经展露了很强的太空多任务能力,未来发展不可小觑.

当然,除了应对敌方的反卫星作战,美国人自己是绝不会放松针对敌方的反卫星作战的.早在上世纪80年代美国就试验了由F-15战斗机在高空发射空射反卫星导弹并摧毁低轨道卫星的能力,不过那个系统随后随着冷战的缓和而放弃发展,现在美国的反卫星作战除了可以利用上述的“轨道快车”等在轨项目,主力其实就是反导防御系统.

反导系统的真正战略价值和意义

反导/反卫星能力是建立在前述各个技术领域的基础之上,但仅仅是有了这些基础,反导方面的高端战力并不会自动掉到手里,这方面同样需要长期的高投入和持续的技术积累与研发,才可能实现预想中的战力.说到这里,笔者打算从几个常见的但却是流传甚广的谬误人手,来分析一下美国导弹防御系统真实的战略意义.

首先,一种错误说法是导弹防御系统无法解决诱饵问题或突防导弹的机动变轨等问题,因而在理论上是不可行的“ 打 ”.这种论调在本世纪初美国开始研发NMD系统开始一度十分盛行,但随着中国也在进行反导试验,这个论调已经因为处境尴尬而逐渐式微,因为如果是理论上就行不通的事情,那么其它国家的军方和科技工作者也没理由去干.事实上,弹道导弹突防确实有很多手段,但并非只要一用就万事大吉,反导系统同样针对这些突防手段有应对措施,这里是一个道高一尺魔高一丈的技术较量问题.比如诱饵和箔条是早在20世纪60年代就在研发的突防手段,因此反导研究也是从第一时间就在考虑这些问题,因为诱饵在质量、章动、形状、温度、旋转等物理量上都很难做到和真实弹头完全一样,是可以通过技术的进步予以区分的.反导系统通过不断的改进地基雷达的探测精度和算法,以及杀伤器上红外及光学探测设备的能力等方法,反导系统应对这些突防措施的能力也是在不断提高.

其次,还有一种说法是反导系统的拦截成本会大大超过被拦截对象,这其实也是一种基于老技术的过时思维,我们必须注意这样一个基本事实,那就是弹道导弹的投掷重量已经几乎无法再削减,早在上世纪80年代,美国热核弹头的大小就已经趋近于物理极限,而如果是常规弹头更是不能轻易缩减,因为必须保证毁伤效果.那么这个投掷重量必然是几百千克到一吨左右,对于远程乃至洲际导弹来说,要将如此巨大的重量加速到5~7千米/秒的速度,导弹的体积和重量都将十分巨大,如技术十分先进但因为冷战结束而下马的美国“侏儒”导弹,导弹长16.15米,起飞重量16.8吨,连同其加固发射装置近百吨.反过来看拦截弹,由于技术进步使得已经完全可以实现直接碰撞杀伤,而拦截时 与目标弹头的相对速度极高,因此即使是加固核弹头也只需要很轻的 就能确保摧毁.美国十几年前研发的第一代KKV拦截弹头质量还有64千克,而最新的“标准”3导弹的KKV已经降低到只有10千克级别.这就带来了一个直接的效果,那就是拦截弹可以做到很小.比如可以在大气层上缘进行拦截的THAAD导弹,全弹长只有6.17米,弹重只有660千克,关机速度已经达到了2.5~2.8千米/秒.这实际上是一种天然的关键性优势,因为弹道导弹和拦截弹的技术是相通的,主要就是头部的载荷不同而已,一枚10吨重的导弹不管是在导弹本身还是在全系统上所消耗的成本都很容易超过一枚1吨重的导弹.

那么从现在来看,一枚“标准”3导弹的价格大约是超过1 200万美元,未来实现大批量生产的话价格还会下降,而更轻小一些的THAAD系统的价格更低,根据201 1年的一份合同,美军以约7亿美元价格采购48枚THAAD ,6套THAAD发射器,4套火力控制单元以及额外的相关支持装洛,即使将全系统费用分摊到每枚导弹也只是1450万美元左右,考虑到事实上这些雷达、火力控制单元、发射器等不会随着导弹一起射出去而再采购新的,单纯只是拦截弹,价格可能只有七八百万美元,这相对于其要拦截的目标而言并不贵.由此我们也就不难理解,为何美国计划让其海军的“宙斯盾”舰都具备导弹防御能力o根据201 1年预算,到2015年美国将采购436枚“标准”3导弹和431枚THAAD导弹,而到2020年这个数量还会继续增长.

反过来说,一枚重型洲际弹道导弹连同其核弹头,采购可以上亿美元,一枚中远程弹道导弹也要几千万美元,尤其需要注意的是,核武器需要极其严格的管理、保卫、维护和技术支持,这方面的相关成本十分高昂,因此即使是冷战时期美苏两个超级大国倾尽全力进行军备竞赛,洲际弹道导弹的数量也都各自在达到1000枚左右的规模后就再难增长了.在未来全球核裁军是大势所趋的情况下,俄罗斯所能保留的战略核导弹也将只是几百枚规模,中国会更少.那么即使是拦截一方采取的是射击一观察一再射击的模式,每次发射两枚导弹实施拦截,在经济上也并非不可承受.更不要说考虑到核弹头一旦落地所造成的损伤,这更是一笔绝对要做的买卖.因此不管是美国,日本还是中国、印度都在不遗余力地发展自己的导弹防御系统,就是最好的证明.

第三个经常被流传的错误概念是,过分低估美国导弹防御系统的能力,这其实是很危险的阿Q精神,不承认不等于就不存在,言语贬低不等于自己就真的领先了.我们先看美军导弹防御的主力“宙斯盾”——“标准”3系统.现有的“标准”3 BLOCK 1A导弹关机速度是3.5千米/秒,未来进一步升级的“标准”3系列导弹,更是可以实现6千米/秒左右的关机速度,依靠前置部署和系统信息支持,这已经可以在一个相当广大的范围内对远程甚至洲际弹道导弹实现中段乃至上升段的拦截,而绝不仅仅是一款只能拦截中程导弹的低层次系统.

按照美军的计划,当“标准”3拦截弹的速度达到4.5千米/秒,其最大的拦截距离就已经可以达到1 200千米,最大拦截高度可以达到500千米,对于绝大部分国家的导弹发射都将有着巨大的威胁.而如果是速度超过6千米/秒的拦截弹,就已经具备了不可小视的在上升段拦截大国洲际导弹的能力.一个简单的计算就可以明白,按照这个速度,拦截弹1分钟就可以飞行360千米,5分钟就可以飞行1 800千米,那么按照延迟发射一分钟(对弹道导弹发射的探测,跟踪和形成射击条件需要一定的时间)来计算,洲际导弹在其发射后的6~8分钟内将达到在600~800千米高度,这种情况下考虑进“标准”3导弹的加速时间,其拦截覆盖射程也可以达到约2 000千米.用个实际的例子来说明就是,假设从中国中西部地区发射的一枚射向美国中西部地区的洲际弹道导弹,那么关机速度超过6千米/秒的“标准”3拦截弹从位于日本海的“宙斯盾”舰上发射,将可以在约10分钟后在蒙古东部和俄罗斯东南部区域上空,约900千米的高度拦截到还处在上升段的弹道导弹.

在这里顺便提一下之前美国本土导弹防御的主力GBI拦截弹,这种导弹的个头和洲际弹道导弹相仿,因此速度快拦截高度高,可达几千千米,但因为位置的关系,无法进行助推段或上升段拦截,而且成本高,使用灵活性不足,未来当“标准”3的最新版本在2020年左右成为美军全球范围内中段拦截的主力,GBI将作为本土覆盖的导弹防御手段以及反卫星的利器.根据2010年美国用“标准”3导弹进行的反导试验的情况看,同样采用KKV的GBI导弹进行类似的反卫星作战不存在技术门槛,而且作战高度要高的多.

另外在这里需要特别提醒注意的一点是,美国的反导建设绝不仅仅是研发导弹,这是一个很庞大的系统建设,有一些基础技术装备的研发将对这一领域带来革命性的影响,比如天基的观测系统,2010年美国发射升空的STSS卫星就是一个关键环节,这种卫星可以首次实现对弹道导弹发射的全过程追踪和定位,以前的战略预警卫星只能够探查导弹助推段炽热的尾焰,而STSS则可以追踪温度低得多的弹头,并利用双星的观测建立三维数据,然后将信息传递给“宙斯盾”等作战系统,从而实现拦截弹的提前发射.在201 1年的一次实验中已经检验了这一战法,只不过暂时是使用THAAD系统的AN/TPY-2雷达提供先导数据.未来当SISS及后继的PTSS卫星系统成熟后,就可以完全实现这种战法,从而大大扩展现有反导拦截弹的拦截范围.

按照在2020年服役的“标准”3 BLOCK IIB的助推时间、关机速度和STSS、PTSS等传感器网络的支持下,美军只要在波罗的海、挪威海、巴伦支海部署9艘“宙斯盾”舰,那么俄罗斯很大一部分在其西部地区部署的洲际导弹都将面临上升段被拦截的危险.至于伊朗就更是如此,美国在土耳其前置部署了AN/TPY-2雷达后,依托其提供的先期导弹发射数据以及STSS和PTSS天基系统的支持,以部署在捷克和波兰的“标准”3导弹,完全可以封锁住伊朗导弹各种可能的威胁.

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综上所述,在新的世纪,美军一方面在加强原有的天基军事装备,另一方面通过不断开拓新的技术边疆而在强化其空天作战的优势,这方面的挑战和迎战将决定未来世界军事格局的态势.

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