求破解之法高超聲速飛行器的攔截和防御

劉宜

按照目前國(guó)際上通行的定義，高超聲速飛行器特指速度大于5馬赫，飛行高度在20～100千米的飛行器，這一類目標(biāo)的典型飛行區(qū)間介于傳統(tǒng)的航空與航天之間的空白區(qū)。由于高超聲速飛行器的特殊性，使得現(xiàn)有的防空體系對(duì)其幾乎不起作用，而反導(dǎo)系統(tǒng)雖然理論上可以對(duì)其構(gòu)成威脅，但實(shí)際上也存在一些問(wèn)題，使得反導(dǎo)系統(tǒng)并不能直接用于攔截高超聲速飛行器。

那么，高超聲速飛行器應(yīng)如何進(jìn)行攔截和防御呢？

如何發(fā)現(xiàn)

任何攔截系統(tǒng)要達(dá)到防御高超聲速飛行器的目的，其首要條件就是必須發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。在現(xiàn)代的防空系統(tǒng)中，主要依靠預(yù)警機(jī)和地面雷達(dá)組網(wǎng)，共同實(shí)施早期預(yù)警。但是，對(duì)于普通的預(yù)警機(jī)雷達(dá)和地面防空雷達(dá)而言，高超聲速飛行器并不是容易捕捉的目標(biāo)，由于其速度快，飛行高度相對(duì)于航天軌道來(lái)講較低，相對(duì)于雷達(dá)的視角速度較大，傳統(tǒng)雷達(dá)需要更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)積累目標(biāo)信號(hào)，進(jìn)行識(shí)別、解算，而現(xiàn)在已知設(shè)計(jì)的高超聲速飛行器，幾乎無(wú)一例外地采用了較容易進(jìn)行雷達(dá)隱身設(shè)計(jì)的乘波體構(gòu)型，這使得預(yù)警機(jī)和地面防空雷達(dá)對(duì)超高聲速飛行器的截獲距離極大壓縮，預(yù)警時(shí)間極短，從對(duì)普通高空飛機(jī)的約半小時(shí)壓縮到不超過(guò)1分鐘，使得傳統(tǒng)防空預(yù)警網(wǎng)絡(luò)失去了實(shí)際作用。

對(duì)于設(shè)計(jì)用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的地基大型相控陣預(yù)警雷達(dá)而言，由于其功率大、分辨率高、作用距離遠(yuǎn)，可以探測(cè)彈道導(dǎo)彈的彈頭這樣的小目標(biāo)，其對(duì)于高超聲速飛行器也具有較好的發(fā)現(xiàn)能力，但是大型相控陣預(yù)警雷達(dá)均為固定式設(shè)計(jì)，主要面向敵國(guó)可能的彈道導(dǎo)彈來(lái)襲方向布置，即使是美國(guó)?；鶑椀缹?dǎo)彈防御系統(tǒng)的移動(dòng)式預(yù)警雷達(dá)，也僅能裝在大型浮動(dòng)平臺(tái)上，機(jī)動(dòng)能力極其有限，仍屬于固定布設(shè)范疇，這導(dǎo)致大型相控陣預(yù)警雷達(dá)的監(jiān)視漏洞太大，而高超聲速飛行器完全可以選擇大型相控陣預(yù)警雷達(dá)視角之外的盲區(qū)機(jī)動(dòng)進(jìn)入，使其失去預(yù)警作用，同時(shí)，由于地球曲率的遮蔽作用，即使高超聲速飛行器直接進(jìn)入大型相控陣預(yù)警雷達(dá)的視野，也只能在躍出地平線之后才能被發(fā)現(xiàn)，其預(yù)警時(shí)間只有5分鐘左右，所以，必須多個(gè)基地交叉布置監(jiān)視視角，才能具備一定的實(shí)用意義。另外，大型相控陣預(yù)警雷達(dá)成本高昂，目前也只有美國(guó)和俄羅斯有一定數(shù)量的裝備，對(duì)于沒(méi)有大型相控陣預(yù)警雷達(dá)的中小國(guó)家而言，面對(duì)高超聲速目標(biāo)只有兩眼一抹黑的份兒了。

理論上，從衛(wèi)星軌道上俯瞰的相控陣?yán)走_(dá)沒(méi)有盲區(qū)，較容易發(fā)現(xiàn)高超聲速飛行器，但在目前技術(shù)條件下，在衛(wèi)星上難以裝備具有足夠功率的雷達(dá)，其運(yùn)行壽命也難以保證，實(shí)際上是不可行的。

相對(duì)于困難重重的雷達(dá)預(yù)警，另有一種預(yù)警方式卻可以輕易發(fā)現(xiàn)高超聲速飛行器，這就是紅外預(yù)警，這也是在彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中已經(jīng)實(shí)用化的預(yù)警手段。對(duì)于高超聲速飛行器而言，由于在高層大氣中飛行時(shí)，與空氣劇烈摩擦，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致機(jī)體溫度急劇升高，當(dāng)速度超過(guò)10馬赫時(shí)，表面最高溫度可達(dá)2 400℃以上，如此之高的溫度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鋼鐵的熔點(diǎn)，整個(gè)高超聲速飛行器都將處于紅熱狀態(tài)下，會(huì)釋放出劇烈的近紅外輻射，這使得高超聲速飛行器極易被紅外傳感器發(fā)現(xiàn)。而美國(guó)研制、用于彈道導(dǎo)彈防御的紅外預(yù)警衛(wèi)星，采用了快速掃描+凝視確認(rèn)的工作原理，平時(shí)值守用線型紅外傳感器進(jìn)行大面積掃描，以取得較高的普查速度，而發(fā)現(xiàn)有異常信號(hào)時(shí)，則調(diào)用凝視型熱成像儀進(jìn)行精確分辨，這不但可以發(fā)現(xiàn)彈道導(dǎo)彈發(fā)射，也能發(fā)現(xiàn)巡航飛行的高超聲速飛行器。

但是，與彈道導(dǎo)彈發(fā)射有一定區(qū)別的是，高超聲速飛行器的紅外信號(hào)發(fā)射波段較窄，信號(hào)相對(duì)較弱，必須進(jìn)一步改善和提高紅外預(yù)警衛(wèi)星的探測(cè)能力，才能做到較好預(yù)警。另外，為提高探測(cè)準(zhǔn)確率，減少虛警，可在紅外預(yù)警衛(wèi)星上增加紫外探測(cè)器，因大氣平流層中的臭氧對(duì)紫外輻射吸收強(qiáng)烈，在近地大氣中幾乎不存在太陽(yáng)紫外輻射，背景干擾小，而高超聲速飛行器的巡航溫度足以產(chǎn)生穩(wěn)定的紫外輻射，即使經(jīng)過(guò)大氣衰減，仍是可以探測(cè)的，這樣可以更加有效的對(duì)高超聲速飛行器進(jìn)行預(yù)警。

當(dāng)然，紅外預(yù)警衛(wèi)星也有其不足之處，就是無(wú)法提供目標(biāo)的三維坐標(biāo)，仍需其他探測(cè)手段進(jìn)行跟蹤測(cè)量，才能對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確定位。

總的來(lái)說(shuō)，由于高超聲速飛行器速度高、射程遠(yuǎn)、機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)，需要極大的拓展防御縱深，預(yù)警探測(cè)能力必須達(dá)到一千千米甚至更高，必須保證對(duì)目標(biāo)信息的數(shù)據(jù)鏈實(shí)時(shí)共享能力，才能保證快速反應(yīng)能力，贏得必要的防御作戰(zhàn)反應(yīng)時(shí)間。

如何攔截

預(yù)警系統(tǒng)一旦截獲高超聲速飛行器，并解算出其精確坐標(biāo)，即可利用攔截系統(tǒng)進(jìn)行攔截。對(duì)于傳統(tǒng)防空導(dǎo)彈而言，由于其制導(dǎo)方式要求目標(biāo)速度不高于導(dǎo)彈最大速度，而導(dǎo)彈最大速度一般不高于5馬赫，所以是無(wú)法攔截高超聲速飛行器的，只能干瞪眼看。理論上，“低速”防空導(dǎo)彈可以通過(guò)前置射擊法來(lái)對(duì)高速目標(biāo)進(jìn)行攻擊，但由于目標(biāo)可以輕易進(jìn)行機(jī)動(dòng)，而攔截彈的要求前置區(qū)會(huì)隨之發(fā)生劇烈變化，實(shí)際上是不可行的。

用反彈道導(dǎo)彈導(dǎo)彈進(jìn)行攔截也是一個(gè)選項(xiàng)，由于其專為彈道導(dǎo)彈目標(biāo)優(yōu)化，速度高，射程遠(yuǎn)，看起來(lái)是很適用的。但是事實(shí)并不如想象的那么美妙，以標(biāo)準(zhǔn)-3?；鶖r截導(dǎo)彈為例，其只有攔截彈道目標(biāo)時(shí)，加速段機(jī)動(dòng)過(guò)載較小，彈道較平直，才能達(dá)到足夠的末端速度，若射擊大氣層內(nèi)直飛臨近的高超聲速目標(biāo)，由于彈道較彎曲，阻力較大，并不能達(dá)到標(biāo)稱的射程和射高。另外，目前的攔截彈均采用了紅外制導(dǎo)、直接碰撞殺傷的動(dòng)能殺傷戰(zhàn)斗部，用于大氣層外攔截彈道導(dǎo)彈彈頭是比較理想的，但在大氣層內(nèi)攔截高超聲速目標(biāo)時(shí)，因?yàn)閯?dòng)能殺傷戰(zhàn)斗部的末制導(dǎo)無(wú)法起作用，只能依賴地面或載艦進(jìn)行目標(biāo)指示，無(wú)法達(dá)到直接碰撞殺傷的高導(dǎo)引精度，難以達(dá)到效果。

如果要用導(dǎo)彈進(jìn)行攔截，那么比較可行的方法，是用空射高超聲速導(dǎo)彈進(jìn)行攔截。由于載機(jī)在空中具有較大的巡邏范圍，可以較容易對(duì)付不同方向來(lái)襲的目標(biāo)，同時(shí)，高超聲速空空導(dǎo)彈也有足夠的把握擊落來(lái)襲的高超聲速目標(biāo)。但是，難題仍然不少，首先，載機(jī)的火控雷達(dá)必須足夠強(qiáng)勁，才能在數(shù)百乃至上千千米遠(yuǎn)的距離截獲來(lái)襲目標(biāo)，這對(duì)于目前的戰(zhàn)斗機(jī)來(lái)講，幾乎是不可能完成的任務(wù)；其次，高超聲速空空導(dǎo)彈的制導(dǎo)模式仍是個(gè)懸而未決的問(wèn)題，由于在大氣層內(nèi)飛行產(chǎn)生的高溫，無(wú)法采用跟蹤效果最好的紅外導(dǎo)引方式，若采用雷達(dá)導(dǎo)引，則不但有截獲距離太短的問(wèn)題，其耐高溫天線罩也難以解決；第三，一般攔截彈的機(jī)動(dòng)過(guò)載要求不小于目標(biāo)的3倍，才能實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)引，如此則高超聲速空空導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題更難解決。

在目前現(xiàn)實(shí)可用的攔截手段中，似乎最適宜攔截高超聲速飛行器的，就是激光武器了。高超聲速飛行器的速度再快，相對(duì)于光速而言，也只是跟靜止目標(biāo)差不多，只要能夠解決預(yù)警和跟蹤定位的問(wèn)題，激光炮打高超聲速飛行器，真是一打一個(gè)準(zhǔn)。另外，激光武器也接近了實(shí)用化，早在上世紀(jì)60年代，美國(guó)就使用大功率激光器進(jìn)行過(guò)地面摧毀彈道導(dǎo)彈等多種目標(biāo)的試驗(yàn)，進(jìn)入新世紀(jì)之后，又在波音747貨機(jī)上改裝了大功率激光器，用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的主動(dòng)段攔截，射程可達(dá)500千米，美國(guó)海軍的?；す馄饔?jì)劃也在緊鑼密鼓的進(jìn)行中。種種跡象，似乎都指明了激光武器才是眾望所歸。

然而，要用激光武器來(lái)攔截高超聲速飛行器，仍然需要解決一些難題。為了克服巡航飛行時(shí)候高溫對(duì)機(jī)體材料和內(nèi)部設(shè)備的影響，高超聲速飛行器的表面都覆蓋有一層綜合防熱材料，通常由內(nèi)層的隔熱層和外層的燒蝕層共同組成，還有用碳?xì)淙剂狭鬟^(guò)機(jī)體表面吸熱進(jìn)行冷卻的方法，以進(jìn)一步保證隔熱效果，而激光武器的主要作用效應(yīng)，就是短時(shí)間大能量密度的光束產(chǎn)生燒蝕，對(duì)于高超聲速飛行器來(lái)講，由于有防熱材料的防護(hù)，激光武器要將其瞬間燒毀是個(gè)比較頭疼的事情，波音747激光武器系統(tǒng)被美軍放棄的主要原因之一，就是系統(tǒng)過(guò)于龐大、復(fù)雜、昂貴，其激光也只能保證燒毀無(wú)復(fù)雜防熱層的彈道導(dǎo)彈殼體而已，如果要燒毀高超聲速飛行器的復(fù)雜防熱層，現(xiàn)有條件下難以將其小型化，更難以大批量采購(gòu)裝備部隊(duì)。

總的來(lái)說(shuō)，攔截高超聲速飛行器的基本方法都已經(jīng)成形，并具有一定的操作性，但仍有許多工程問(wèn)題必須解決，才能保證攔截效果。

新時(shí)代的星球大戰(zhàn)？

可以看出，高超聲速武器的確是一種劃時(shí)代的裝備，對(duì)于地球上大多數(shù)普通國(guó)家的傳統(tǒng)防空體系對(duì)其是無(wú)解的，而且普通國(guó)家也沒(méi)有財(cái)力和科研實(shí)力來(lái)解決高超聲速武器的防御問(wèn)題，只能處于被動(dòng)挨打的地位。

目前看來(lái)，只有像美國(guó)、俄羅斯、中國(guó)這樣國(guó)土遼闊、國(guó)力能夠支撐、又有相應(yīng)科研實(shí)力的國(guó)家，才有能力建設(shè)自主的高超聲速武器防御系統(tǒng)。其中，由于美國(guó)國(guó)力、科研實(shí)力都處于世界前列，特別是高超聲速研究一直處于領(lǐng)先水平，而且有不斷完善的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，可望在較短的時(shí)間內(nèi)，研制出功能較為齊備的高超聲速武器防御系統(tǒng)。但由于二十一世紀(jì)初的經(jīng)濟(jì)危機(jī)對(duì)美國(guó)的打擊也很嚴(yán)重，其國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)仍在緩慢復(fù)蘇之中，與歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家一樣存在軍費(fèi)不敷使用的問(wèn)題，能夠在高超聲速武器防御系統(tǒng)的發(fā)展中投入多少還是個(gè)未知數(shù)，何時(shí)方能初步建成仍有待觀察。俄羅斯則由于一直處于蘇聯(lián)解體之后的經(jīng)濟(jì)恢復(fù)期，而且有大量蘇聯(lián)時(shí)期留存的老舊武器已經(jīng)到了更新年限，軍費(fèi)也是捉襟見(jiàn)肘，雖然沒(méi)有放松對(duì)高超聲速武器技術(shù)的追蹤，但在目前其彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)都不太完善的情況下，高超聲速武器防御系統(tǒng)更是無(wú)從談起。

無(wú)論如何，高超聲速武器開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)的新時(shí)代，在這個(gè)新時(shí)代里，落后的就必然挨打，隨著全球經(jīng)濟(jì)逐漸走出危機(jī)，各大國(guó)、特別是美國(guó)和俄羅斯必將致力于高超聲速武器防御系統(tǒng)的建設(shè)，新時(shí)代的“星球大戰(zhàn)”已經(jīng)露出了曙光。

責(zé)任編輯：王鑫邦