美國導(dǎo)彈防御多目標(biāo)攔截器的發(fā)展

張相國

2015年8月，美國導(dǎo)彈防御局正式啟動了“多目標(biāo)攔截器”（MOKV）發(fā)展計劃，這被外界認(rèn)為是美國導(dǎo)彈防御技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了新階段。那么，這種“多目標(biāo)攔截器”與此前被叫停的“多攔截器”（MKV）有什么不同呢？

美導(dǎo)彈防御多目標(biāo)攔截器的發(fā)展

雖然“多目標(biāo)攔截器”計劃在2015年才啟動，但其技術(shù)由來已久，經(jīng)歷了微型殺傷攔截器、多殺傷攔截器和多目標(biāo)殺傷攔截器等多個階段。

微型殺傷攔截器（MKV）為了在核軍備競賽中保持有限狀態(tài)，美、蘇于1972年簽訂反彈道導(dǎo)彈條約，禁止進(jìn)行反導(dǎo)實地試驗，還明確把針對目標(biāo)的攔截器技術(shù)規(guī)定為禁止技術(shù)。但早在上世紀(jì)90年代末，美國陸軍空間和導(dǎo)彈防御技術(shù)中心就提出了微型攔截器計劃，以保證能從1枚導(dǎo)彈上發(fā)射多個尺寸小、質(zhì)量輕、有殺傷力的攔截器。但直到美國于2002年6月退出反彈道導(dǎo)彈條約以后，該項目才首次向公眾披露。該項目于2002年2月授予由科學(xué)應(yīng)用國際公司、斯卡佛公司和洛馬公司組成的團(tuán)隊。當(dāng)時，美國參議院通過的2003年財年國防撥款法案中，包括了撥款500萬美元用于中段防御的微型殺傷攔截器技術(shù)。2003年6月，五角大樓準(zhǔn)備部署微型殺傷攔截器系統(tǒng)。當(dāng)時媒體報道，導(dǎo)彈防御局希望每個攔截器能攜帶幾十枚殺傷攔截器。2004年1月，洛馬公司獲得了為期8年價值7.68億美元的“發(fā)展和驗證微型殺傷攔截器”合同，同時，美國導(dǎo)彈防御局將“微型殺傷攔截器計劃”更名為“多攔截器計劃”。

多攔截器（MKV）多攔截器計劃在2005年8月完成設(shè)計評審，其最根本的目的是通過對每個出現(xiàn)在探測器視野中的目標(biāo)進(jìn)行攻擊，從而避免復(fù)雜的多目標(biāo)識別問題。洛馬公司設(shè)計的攔截器大小如同1個咖啡筒。重約4～6千克。作戰(zhàn)時，預(yù)警系統(tǒng)探測到敵方彈道導(dǎo)彈的發(fā)射，對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤并引導(dǎo)攔截彈發(fā)射。助推火箭拋撒出大量的MKV后，它們將與1個母艙保持聯(lián)系，借助該母艙的遠(yuǎn)程紅外探測器探測、跟蹤及識別彈頭和誘餌。每個MKV都會從母艙收到瞄準(zhǔn)信息，對于每一個已經(jīng)識別出來的彈頭可能需要分配幾枚MKV進(jìn)行攔截，每個MKV都配備了一個焦平面陣紅外探測器，將它們導(dǎo)向指定的目標(biāo)。MKV將實時地接收到母艙提供的目標(biāo)修正信息。2005年進(jìn)行該項目單發(fā)攔截器的懸浮測試，但該計劃中攔截器上關(guān)鍵設(shè)備的微小型化卻是重大的技術(shù)難關(guān)，另外目標(biāo)的分配與攻擊中的相互通信、單個MKV的機動能力與MKV數(shù)量的折中也會是技術(shù)難點，因為未來MKV可能需要應(yīng)對具有中段機動能力或滑翔能力的彈頭。正是這些困難導(dǎo)致美國導(dǎo)彈防御局在2009年放棄了多攔截器計劃，轉(zhuǎn)而發(fā)展“上升段攔截”系統(tǒng)，如前沿部署的“宙斯盾”彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)等。

多目標(biāo)殺傷攔截器（MOKV）在多攔截器計劃中斷的同時，美國繼續(xù)發(fā)展新一代的EKV攔截器，由于前期EKV一再失敗，導(dǎo)致美國導(dǎo)彈防御局對其可靠性缺乏信任。為此，美國導(dǎo)彈防御局為滿足國防部降低單次攔截成本的要求，提出了兩種新型殺傷器概念：一種是“重新設(shè)計的殺傷器”（RKV），計劃在2020年左右部署；另一個是“多目標(biāo)殺傷器”（MOKV），將在5年內(nèi)發(fā)展成熟。其中，RKV采用改進(jìn)型設(shè)計，利用成熟的、經(jīng)過驗證的組件以簡化設(shè)計并提高可靠性；而MOKV旨在同時摧毀多個目標(biāo)，有望解決當(dāng)前導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的最大問題，即無法區(qū)分導(dǎo)彈彈頭、誘餌和其它物體。作為當(dāng)前EKV的后續(xù)產(chǎn)品，MOKV在太空中可一次性攔截摧毀多個目標(biāo)。MOKV將增強美國導(dǎo)彈防御體系，同時無需增加已部署攔截彈的數(shù)量。

目前，美國雷錫恩公司正在開展MOKV概念設(shè)計工作，屬于雷錫恩公司“先進(jìn)導(dǎo)彈系統(tǒng)”項目。2015年8月，美國導(dǎo)彈防御局授予雷錫恩公司價值977萬美元的合同。雷錫恩公司將通過評估相關(guān)概念的技術(shù)成熟度，為所有關(guān)鍵部件確定發(fā)展計劃。此外，雷錫恩公司還將負(fù)責(zé)“多目標(biāo)殺傷器”概念驗證樣機演示，預(yù)計于2016年5月完成。幾乎同時，美國導(dǎo)彈防御局再次授予波音公司和洛馬公司980萬美元的合同，開展“多目標(biāo)殺傷器”的設(shè)計，但美國導(dǎo)彈防御局希望最終產(chǎn)生一名承包商來進(jìn)行“多目標(biāo)殺傷器”的制造。2015年11月，美導(dǎo)彈防御局和雷錫恩公司完成了“多目標(biāo)殺傷器”概念的首次評審。導(dǎo)彈防御局希望“多目標(biāo)殺傷器”能最早在2025年具備作戰(zhàn)能力，并在2030年前裝備美軍。

原理分析

雖然美國導(dǎo)彈防御局并沒正式公布新的MOKV設(shè)計方案，但MOKV的開發(fā)仍然在參與MKV競爭的洛馬和雷錫恩等公司之間展開，因此談到MOKV幾乎無法回避MKV，而從洛馬公司和雷錫恩公司的MKV競爭方案不難看出兩者思路，并對MOKV方案作出大致推測。

MKV方案當(dāng)初在MKV設(shè)計競爭時，洛馬公司提出的多攔截器方案被命名為MKV-L，其組成包括一個配備獨立的軌控姿控系統(tǒng)的運載器（CV）和多個微型化的攔截器（KV）。其中CV配備有512×512像素大型紅外焦平面陣列，它能對目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和識別、威脅排序，引導(dǎo)其攜帶的多個KV飛向各自目標(biāo)。CV和KV都采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，通過專用接口可與三種攔截彈助推器連接。

雷錫恩公司研制的多攔截器被命名為MKV-R，它由一組完全相同的攔截器組成，每個都擁有同樣的傳感器數(shù)據(jù)鏈、軟件和推進(jìn)系統(tǒng)，其推進(jìn)系統(tǒng)直徑254毫米，長457毫米，尋的頭直徑約152毫米。其交戰(zhàn)過程是：當(dāng)攔截彈頭錐整流罩分離后，攔截器開始接收來自地基、海基X波段雷達(dá)、天基空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)衛(wèi)星的最新威脅評估。當(dāng)?shù)谝幻稊r截器與攔截彈助推器分離后，它立即開啟紅外傳感器，并將進(jìn)行一次快速評估，確認(rèn)來自地基、天基傳感器的威脅數(shù)據(jù)，并根據(jù)自身紅外傳感器探測到的數(shù)據(jù)調(diào)整攔截目標(biāo)的優(yōu)先順序。第一枚釋放出來的攔截器就是整個攔截任務(wù)的管理器，它負(fù)責(zé)指揮其它攔截器攻擊各自的目標(biāo)。如果某個目標(biāo)不具有威脅，它能中止當(dāng)前攔截器的任務(wù)，轉(zhuǎn)而向其分配其它目標(biāo)。如果某個目標(biāo)威脅突出，該管理器還能指定2枚攔截器同時攔截這個目標(biāo)。一旦第一個分離出來的攔截器出現(xiàn)故障無法擔(dān)負(fù)任務(wù)管理職能，那么第二個分離出的攔截器將接管攔截管理的職能。在所有攔截器中，管理器將最后一個飛向目標(biāo)，這樣就可以為地面提供盡可能全面的戰(zhàn)果評估。

兩相比較洛馬和雷錫恩公司各有優(yōu)長，兩者最大的區(qū)別就是有沒有設(shè)計專門的目標(biāo)探測與攔截任務(wù)管理器。

MOKV方案從發(fā)展情況來看，在MKV的競爭中，基本是洛馬方案勝出，其MKV-L項目得到了較為充足和穩(wěn)定的資金，但2009年由于對技術(shù)風(fēng)險的擔(dān)心，發(fā)展被終止。而此次MOKV計劃從啟動伊始就由雷錫恩主導(dǎo)，可以看出，美國導(dǎo)彈防御局再次將發(fā)展重心轉(zhuǎn)移到了雷錫恩公司方面，雖然不能說MOKV方案就是雷錫恩公司的MKV-R方案，但是從目前透露的情況看，其在基本原理上有很大的相似度。

在MKV方案中，洛馬的方案由于重量和體積相對較大，其在攔截彈頭錐中將占據(jù)相當(dāng)部分的體積，因此KV必須更小更輕。目前KV的尺寸數(shù)據(jù)被嚴(yán)格保密，但根據(jù)已披露的資料推斷每個KV大小與一塊面包相仿。KV體積受限產(chǎn)生的直接問題就是僅能攜帶較少的燃料，造成其飛行距離非常有限，但由于CV配備先進(jìn)的512×512像素紅外焦平面陣列傳感器，因此在交戰(zhàn)過程中其對目標(biāo)的識別、跟蹤能力更強，探測距離更遠(yuǎn)，導(dǎo)航性能更好，可將KV運至盡可能接近目標(biāo)的區(qū)域。其不利一面在于一旦CV出現(xiàn)故障，整個攔截作戰(zhàn)任務(wù)即失敗，而雷錫恩公司的方案中所有攔截器都相同，且所用技術(shù)均借鑒自該公司單體直接碰撞攔截器技術(shù)，具備更好的技術(shù)成熟性和更高的標(biāo)準(zhǔn)化程度。新編寫的多攔截器協(xié)同軟件，使得攔截彈所攜帶的任何一枚攔截器都能在需要時擔(dān)負(fù)起攔截任務(wù)管理器的職能，避免了整個系統(tǒng)失效，但就攔截器而言雷錫恩方案的載荷和體積都要高于洛馬方案，其飛行距離也相應(yīng)較長。雷錫恩公司每枚攔截器均配備的是256×256像素的紅外焦平面陣列傳感器，盡管技術(shù)成熟但性能低于洛馬公司CV的512×512紅外焦平面陣列，因此雷錫恩公司攔截器必須在距離目標(biāo)更近的地方才能展開攔截。

由雷錫恩公司主導(dǎo)的新MOKV方案估計將以MKV-R方案為基礎(chǔ)發(fā)展，美國導(dǎo)彈防御局透露，MOKV計劃中每枚攔截彈將攜帶1個裝有6枚殺傷器的平臺，每枚殺傷器可用自身傳感器和轉(zhuǎn)向推進(jìn)器?？梢钥闯?，其6個殺傷器不存在專門的探測和管理平臺，但在紅外焦平面陣列和機動平臺方面將有所改進(jìn)。

多目標(biāo)攔截器的特點

美國導(dǎo)彈防御局宣稱，“多目標(biāo)殺傷器”是為攔截導(dǎo)彈設(shè)計的第三代“大氣層外殺傷器”。那么其有哪些特點呢？

多目標(biāo)攔截提高反導(dǎo)效率MOKV計劃中每枚攔截彈可攜帶6枚殺傷器，使單枚攔截彈能同時摧毀彈頭或誘餌等多個目標(biāo)，并具有很高的成功率。這不僅能滿足美國攔截分導(dǎo)式多彈頭洲際導(dǎo)彈的要求，也能極大地降低攔截成本。參與這一項目的洛馬公司負(fù)責(zé)人表示，彈道導(dǎo)彈可攜帶多個彈頭和誘餌，當(dāng)前的傳感器不能有效發(fā)現(xiàn)真正的彈頭。但如果擁有足夠多的火力，將能對所有目標(biāo)進(jìn)行攔截。利用現(xiàn)有地基攔截器或其它中段攔截器的推進(jìn)器，多目標(biāo)攔截器能夠在地基或?；走_(dá)的導(dǎo)引下，向來襲的彈道導(dǎo)彈飛行。外界分析認(rèn)為，雖然導(dǎo)彈防御局目前還拒絕承認(rèn)，但多目標(biāo)攔截器技術(shù)也能用于助推段攔截或者天基中段攔截。

體積重量小，滿足多載荷要求傳統(tǒng)攔截器直徑約60厘米、長約140厘米，一枚攔截導(dǎo)彈只能搭載一枚攔截器。而洛馬公司的微型殺傷攔截器直徑約15～ 20厘米、長約25厘米。美國導(dǎo)彈防御局官員曾估計，單個微型殺傷攔截器的重量最后將介于2～10千克之間。導(dǎo)彈防御局和洛馬公司暗示，單枚助推器可以攜帶24枚或更多的微型殺傷攔截器。假如殺傷攔截器重量為以前估計的5千克，那么殺傷攔截器的數(shù)量將明顯少于24枚。與之相比，傳統(tǒng)地基攔截器攜帶的殺傷攔截器包括傳感器和通信部件在內(nèi)重70千克，因此攜帶的殺傷攔截器很難超過12個，除非使用推力更大的助推器?？梢?，MKV計劃對攔截器重量和體積的要求過于嚴(yán)苛，其需要將陀螺儀、加速度計、高度控制系統(tǒng)、微米級傳感器和推進(jìn)器等集成在只有5千克的載荷內(nèi)，這也是MKV計劃下馬原因之一。而按照目前MOKV計劃，未來的地基攔截彈（GBI）將安裝至少6個多目標(biāo)攔截器，也就是說，每個攔截器的質(zhì)量大致10千克左右，如此推算，“標(biāo)準(zhǔn)”-3 BLOCK2B攔截彈最多安裝3個這樣的攔截器。也就是說，MOKV的體積和質(zhì)量將大于以前的MKV，但明顯小于目前GBI使用的EKV。

分辨能力強，實現(xiàn)了誘餌辨別按照美國導(dǎo)彈防御局計劃，MOKV在開發(fā)期間還將解決當(dāng)前導(dǎo)彈防御系統(tǒng)存在的無法區(qū)分導(dǎo)彈彈頭與假目標(biāo)和其它目標(biāo)的問題。當(dāng)時MKV解決這一問題的策略，一是利用眾多的攔截殺傷器，即無論真假同時攻擊，二是利用較高分辨率（512×512像素）的紅外焦平面陣列傳感器實現(xiàn)識別。但是MOKV的殺傷攔截器數(shù)量由于體積增大而明顯減少，因此只有提高傳感器性能。雷錫恩公司以前使用的是256×256像素的紅外焦平面陣列，在MOKV計劃中可能嘗試512×512像素陣列，也可能采用新型識別技術(shù)。2013年5月，美國導(dǎo)彈防御局在預(yù)算申請中包括了為通用殺傷器尋求的兩項激光技術(shù)，該技術(shù)采用10千瓦激光系統(tǒng)，可協(xié)助區(qū)分彈頭和誘餌等。

可多目標(biāo)智能攔截MOKV彈頭將被設(shè)計為能彼此通信以協(xié)調(diào)攻擊。當(dāng)運載飛行器在大氣層外與助推器分離后，向威脅彈頭群方向釋放殺傷攔截器，并對每個殺傷攔截器分配具體的攔截目標(biāo)、與殺傷攔截器保持通信。這種通信能力不僅可以接收來自地基、?；鵛波段雷達(dá)、天基空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)衛(wèi)星的最新威脅評估，而且擔(dān)負(fù)任務(wù)管理的攔截器可協(xié)調(diào)其它攔截器，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)為假時，可發(fā)出指令中斷攔截器的攔截任務(wù)，并為其分配新的目標(biāo)，甚至指定兩枚以上攔截器同時攻擊威脅突出的目標(biāo)，還可將攻擊效果評估圖像傳回地面。

通用化設(shè)計，降低了項目風(fēng)險目前，“多目標(biāo)殺傷器”的初始工作已經(jīng)開始。雷錫恩公司和洛馬公司都表示希望將先前取消的“多殺傷器”計劃中的電子技術(shù)、制導(dǎo)技術(shù)及傳感器技術(shù)應(yīng)用于“多目標(biāo)殺傷器”中。需要的殺傷器組件主要包括：射頻接收單元、電掃相控陣或貼片天線、慣性測量單元、應(yīng)對遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈的識別算法軟件、分離裝置、先進(jìn)傳感器、高壓燃料和氧化劑容器、激光引發(fā)器和熱氣發(fā)生器等。美國導(dǎo)彈防御局希望新殺傷器使用模塊化結(jié)構(gòu)及通用的內(nèi)部接口和標(biāo)準(zhǔn)，使未來升級更加容易。此外，美國導(dǎo)彈防御局要求這些組件的技術(shù)成熟度至少為5，在12～18個月的研究后技術(shù)成熟度達(dá)到7。可見，新的MOKV將通過繼承先期研究中的通用化設(shè)計，來降低項目的技術(shù)風(fēng)險。

多目標(biāo)攔截器發(fā)展動因

應(yīng)對嚴(yán)重的多彈頭威脅美國導(dǎo)彈防御局認(rèn)為，無論是MKV還是MOKV至少在理論上適合對分導(dǎo)式多彈頭的防御。一旦助推段攔截失敗，分導(dǎo)式多彈頭釋放后，傳統(tǒng)的中段攔截器對它就無效了。這時就需要大量的中段攔截器對每個再入目標(biāo)進(jìn)行攔截，由于分導(dǎo)式多彈頭基本集中在一定方向和空間內(nèi)，因此適合用MOKV實施攔截。目前，俄羅斯不但停止了對多彈頭導(dǎo)彈的削減，而且將單彈頭的“白楊”M發(fā)展為多彈頭型的RS-24“亞爾斯”。2015年10月，俄羅斯試射了這種導(dǎo)彈?！皝啝査埂蹦壳芭鋫?個彈頭，今后可能調(diào)整為4到6個，無論是突防能力、毀傷能力、反應(yīng)速度還是超機動變軌能力，都對美國構(gòu)成很大壓力。美國導(dǎo)彈防御局早在MKV計劃中就設(shè)想在幾乎所有中段攔截系統(tǒng)——?；皹?biāo)準(zhǔn)”3BLOCK2B攔截彈以及GBI攔截彈上部署多攔截器，每枚GBI需布置10～20個攔截器，而“標(biāo)準(zhǔn)”3BLOCK2B攔截彈最多安裝5個攔截器，MOKV將成為這一計劃的延續(xù)。

飽和誘餌突防攻擊美國情報部門認(rèn)為，導(dǎo)彈誘餌突防技術(shù)正不斷擴散。這些誘餌的結(jié)構(gòu)可以非常簡單，比如隨導(dǎo)彈彈頭一起釋放出來的金屬碎片或氣球，也可能非常復(fù)雜，能模擬導(dǎo)彈及彈頭的紅外信號。在目前攔截器傳感器以及地基、天基傳感器目標(biāo)識別能力沒有突破性提高的情況下，使一枚攔截彈釋放出多個攔截器對所有彈頭和誘餌實施攔截，無疑是一種有效方案，這就是研制多攔截器的出發(fā)點。

降低攔截成本目前，美國為提高反導(dǎo)成功率，要發(fā)射多枚攔截導(dǎo)彈來對付一個分彈頭。美國導(dǎo)彈防御局此前曾表示，如果一枚洲際導(dǎo)彈攜10個彈頭或誘餌，其它國家只需發(fā)射兩三枚洲際導(dǎo)彈，美國所有的地基攔截導(dǎo)彈庫存就會被耗盡。即便未來美國裝備更多的攔截導(dǎo)彈，攔截成本也無法承受。正是因為這種經(jīng)濟(jì)上的不平衡，俄羅斯近年才不斷研制多型多彈頭洲際導(dǎo)彈，希望能與美國反導(dǎo)系統(tǒng)構(gòu)成戰(zhàn)略核均勢。而若“多目標(biāo)殺傷器”研制成功，一枚地基攔截導(dǎo)彈可當(dāng)5枚用，不僅滿足美國攔截分導(dǎo)式多彈頭導(dǎo)彈的要求，成本也大大降低，作戰(zhàn)效率將大幅提高。

提高攔截可靠性美國發(fā)展MKV

和MOKV的一個重要原因就是擔(dān)心地基和?；走_(dá)及地基攔截器攜帶的光學(xué)傳感器不靈敏，沒把握識別彈頭和誘餌。目前攔截導(dǎo)彈配備的早期“大氣層外殺傷器”只能攔截單個彈道導(dǎo)彈目標(biāo)，主要配備在阿拉斯加的格利堡空軍基地，負(fù)責(zé)攔截俄羅斯向美國本土發(fā)射的洲際導(dǎo)彈。由于該系統(tǒng)試射成功率較低，美軍的臨時補救措施是給每枚來襲導(dǎo)彈分配多個攔截導(dǎo)彈，并重點攻關(guān)“大氣層外殺傷器”的可靠性問題。導(dǎo)彈防御專家認(rèn)為，相當(dāng)簡單的突防措施就能欺騙現(xiàn)有防御系統(tǒng)的傳感器。利用MOKV能對更多的威脅目標(biāo)分配殺傷攔截器，這樣就降低了對識別能力的要求。

應(yīng)對更加復(fù)雜的未來威脅為提高未來作戰(zhàn)信息節(jié)點的抗摧毀能力，多國都在發(fā)展小衛(wèi)星星座，使重要衛(wèi)星分布在鄰近區(qū)域內(nèi)，協(xié)同互補。新型MOKV攔截器將安裝于擁有三級固體發(fā)動機的地基攔截導(dǎo)彈上，攔截高度超過1 000千米，能攻擊1 000千米高度以下軌道上的衛(wèi)星。而目前各國發(fā)射的對地偵察衛(wèi)星，包括光學(xué)偵察衛(wèi)星、雷達(dá)偵察衛(wèi)星以及大量的小衛(wèi)星均位于這個空間內(nèi)?？紤]到大型衛(wèi)星在戰(zhàn)時容易遭攻擊，多國希望用多個小型衛(wèi)星組成的星座來彌補損失。然而一旦美國的“多目標(biāo)殺傷器”研制成功，通過幾次發(fā)射就能將小衛(wèi)星星座徹底摧毀。