太空戰(zhàn)中的天基武器技術(shù)

潘晨 王海蘭

未來(lái)能否實(shí)現(xiàn)太空作戰(zhàn)，天基武器技術(shù)是關(guān)鍵。當(dāng)今世界軍事強(qiáng)國(guó)圍繞太空主導(dǎo)權(quán)的爭(zhēng)奪日趨激烈，推動(dòng)了太空技術(shù)的快速發(fā)展。近年來(lái)，太空技術(shù)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，軍事與太空技術(shù)的捆綁也越來(lái)越緊密。太空軍事技術(shù)包括太空投送、太空態(tài)勢(shì)感知等。這些技術(shù)不僅是維護(hù)國(guó)家安全的重要支撐，而且也是國(guó)家綜合實(shí)力的顯著標(biāo)志，其發(fā)展決定著未來(lái)太空作戰(zhàn)的形態(tài)、作戰(zhàn)理論的創(chuàng)新以及部隊(duì)編制體制的調(diào)整。

天基武器技術(shù)的昨天

20世紀(jì)50年代末至60年代末是天基武器技術(shù)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到初步形成的階段。在這一階段，美蘇兩個(gè)大國(guó)都在探索未來(lái)空間爭(zhēng)霸的可能性，也投入了大量人力和財(cái)力研發(fā)載人航天器和衛(wèi)星，并進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)探索。美蘇相繼發(fā)射了偵查、監(jiān)視和預(yù)警衛(wèi)星，并測(cè)試了軌道打擊系統(tǒng)和反衛(wèi)星武器。這一階段的發(fā)展重點(diǎn)是發(fā)展載人航天技術(shù)，包括運(yùn)載、出艙、對(duì)接、返回等技術(shù)。

20世紀(jì)70年代初到80年代末是天基武器技術(shù)由應(yīng)用試驗(yàn)到快速發(fā)展的階段。這一階段，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，軍事衛(wèi)星為各類軍事行動(dòng)提供了精確保障，商用衛(wèi)星也在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。這一時(shí)期在載人航天方面，側(cè)重于發(fā)展保障人類外太空長(zhǎng)期執(zhí)行任務(wù)的能力。而在天基武器技術(shù)方面，美國(guó)在1983年便提出了“星球大戰(zhàn)”計(jì)劃，2年后就利用反衛(wèi)星技術(shù)摧毀了一顆在軌衛(wèi)星。蘇聯(lián)則在這一階段進(jìn)行了約20次反衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)。

20世紀(jì)90年代至近年，天基武器技術(shù)日臻完善，進(jìn)入實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用階段。從1981年美國(guó)的航天飛機(jī)首飛，到1986年提出研發(fā)面向未來(lái)的、可重復(fù)使用的空天飛機(jī)（最近進(jìn)行了第6次驗(yàn)證飛行的X-37B屬于此類），可以看出航天大國(guó)逐步將其應(yīng)用范圍從戰(zhàn)略層面向戰(zhàn)役、戰(zhàn)術(shù)層面擴(kuò)展，建立起以戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用為主的天基武器系統(tǒng)，目標(biāo)直指未來(lái)太空戰(zhàn)爭(zhēng)。

天基武器技術(shù)的今天

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，太空中的各類偵查、預(yù)警、導(dǎo)航、通信衛(wèi)星等信息系統(tǒng)，對(duì)地表、空中甚至深海的軍事行動(dòng)產(chǎn)生越來(lái)越大的影響。作為目前天基技術(shù)的重要組成部分，太空態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)是戰(zhàn)場(chǎng)上的倍增器，其重要程度與日俱增，美軍把太空感知建設(shè)作為太空武器化的首要步驟，又將發(fā)展星鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和衛(wèi)星編隊(duì)飛行技術(shù)列為重中之重。

星鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指的是航天器之間信息傳輸和交換的技術(shù)。前期快速組網(wǎng)階段，關(guān)鍵在于快速發(fā)射、設(shè)計(jì)小型化和可控成本三個(gè)方面。首先，在發(fā)射技術(shù)方面，目前美國(guó)的“星鏈”計(jì)劃，是由分布在低、中、高軌道的上萬(wàn)顆衛(wèi)星組成的一整套偵查預(yù)警系統(tǒng)。要在軌道中布置如此眾多的衛(wèi)星，肯定要突破傳統(tǒng)的運(yùn)載模式，目前“星鏈”計(jì)劃采用的發(fā)射技術(shù)是一箭多星技術(shù)。其次，要提高發(fā)射效率，這要看衛(wèi)星設(shè)計(jì)在小型化、多功能方面能否有所突破，小衛(wèi)星成本低、體積小、重量輕且部署快，能大大降低衛(wèi)星的發(fā)射成本。最后，要降低發(fā)射成本，火箭的重復(fù)回收、快速再發(fā)射技術(shù)就十分關(guān)鍵了。美國(guó)的商用火箭公司SpaceX已經(jīng)測(cè)試了相關(guān)的回收再發(fā)射技術(shù)，有效地提升了經(jīng)濟(jì)效益。在后期的實(shí)際運(yùn)用上，鏈接技術(shù)要讓眾多衛(wèi)星成為一個(gè)整體，有效彌補(bǔ)原本小型化設(shè)計(jì)時(shí)可能帶來(lái)的缺陷。鏈接技術(shù)在運(yùn)用時(shí)，需要在多顆衛(wèi)星之間建立統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。同時(shí)，由于衛(wèi)星相對(duì)位置的不確定性，需要采取實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)來(lái)增加精度。此外，為了提高通訊效率，還要采用有效的算法來(lái)矯正相關(guān)的誤差。

衛(wèi)星編隊(duì)飛行技術(shù) 指的是多顆衛(wèi)星為完成任務(wù)而采取特定動(dòng)作的技術(shù)，包括組成編隊(duì)和姿態(tài)控制。組成編隊(duì)時(shí)，區(qū)域內(nèi)多顆衛(wèi)星能按照計(jì)劃各自變軌形成衛(wèi)星群;姿態(tài)控制方面，要做到全過(guò)程統(tǒng)一，就需要運(yùn)用集成軌道動(dòng)力學(xué)和軌道導(dǎo)航技術(shù)，以及多星管理、協(xié)同工作、自主運(yùn)行等技術(shù)。在多星管理方面的要求十分復(fù)雜，因?yàn)榫庩?duì)中某個(gè)衛(wèi)星的任何一個(gè)動(dòng)作都會(huì)對(duì)編隊(duì)全局產(chǎn)生影響。同時(shí)，在協(xié)同工作方面，外太空中的參照點(diǎn)可能隨時(shí)發(fā)生變化，特別是衛(wèi)星變軌后，要做到迅速整理隊(duì)形，保持監(jiān)測(cè)目標(biāo)的不丟失，就要求編隊(duì)內(nèi)的衛(wèi)星建立統(tǒng)一的邏輯。最后，在自主運(yùn)行方面，要求衛(wèi)星不僅要控制自身的編隊(duì)姿態(tài)，也要靠慣性制導(dǎo)、光學(xué)遙感等技術(shù)來(lái)捕捉編隊(duì)位置。

當(dāng)然，任何技術(shù)都有弱點(diǎn)，由星鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和編隊(duì)飛行技術(shù)所構(gòu)成的太空態(tài)勢(shì)感知體系，最易受到敵方軟殺傷的打擊，這種軟殺傷主要采用了干擾技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在干擾技術(shù)方面，首先是干擾衛(wèi)星系統(tǒng)，使其工作失常，主要方式是采用定向干擾，對(duì)軌道范圍內(nèi)的衛(wèi)星進(jìn)行直接壓制，使其偏離軌道而無(wú)法正常工作;其次是干擾通信，阻斷信息鏈接，采用的方式有發(fā)射大功率雜波、欺騙干擾等。網(wǎng)絡(luò)攻擊方面和我們所熟知的黑客攻擊方式相類似，采取情報(bào)收集、漏洞監(jiān)測(cè)和實(shí)施攻擊這“三部曲”。網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)更新迭代迅速，而老舊衛(wèi)星的防護(hù)、硬件水平相對(duì)滯后，所以網(wǎng)絡(luò)攻擊容易奏效。

天基武器技術(shù)的未來(lái)

現(xiàn)有的太空武器或空間設(shè)備都是在地面工廠制造好后，由火箭送入太空的，這不僅意味著這些設(shè)備的重量將受到制約，其形狀、性能也會(huì)大打折扣，而且太空設(shè)備十分精密，入軌使用后一旦某個(gè)部件損壞，就可能導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備的癱瘓。隨著現(xiàn)有3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)太空3D打印技術(shù)也將不斷完善，甚至替代地面的制造、組裝工作。太空3D打印有諸多好處：一是在真空中打印具有天然的優(yōu)勢(shì)。目前的電子束3D打印還需特別搭載真空設(shè)備，且受真空環(huán)境大小的制約，無(wú)法制造體積大的物件，而在太空中打印則沒(méi)有限制。二是材料唾手可得。目前在太空中有無(wú)數(shù)的太空垃圾，這些垃圾都是由衛(wèi)星的碎片組成的，可重復(fù)使用率極高，未來(lái)或可不用單獨(dú)從地球發(fā)送打印原材料。三是太空打印物體大小不受限制。太空3D打印機(jī)既可以打印小的子彈，也可以打印大型的天基電磁脈沖炮。這種技術(shù)有效降低了未來(lái)的太空部隊(duì)對(duì)地面制造裝備系統(tǒng)的依賴，提升了軍事活動(dòng)的靈活性和機(jī)動(dòng)性。

在未來(lái)的太空戰(zhàn)中，納米技術(shù)的廣泛應(yīng)用將會(huì)提高天基武器的戰(zhàn)斗力。例如碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的材料，它既能導(dǎo)熱也能導(dǎo)電，導(dǎo)電能力是傳統(tǒng)材料的萬(wàn)倍以上，同時(shí)在高溫后能迅速恢復(fù)其原有形狀。在未來(lái)的太空戰(zhàn)中，納米技術(shù)能用于制作電子軌道炮的彈道導(dǎo)管，或者抵擋敵方激光武器、電子脈沖和高能微波攻擊的覆蓋材料。此外，納米材料可能還具備自愈性質(zhì)，通過(guò)合成修復(fù)技術(shù)制造的聚合材料，能在設(shè)備受到撞擊后主動(dòng)填補(bǔ)裂縫，防止設(shè)備進(jìn)一步損壞。在武器系統(tǒng)中，納米電子技術(shù)能提高武器的智能化程度，其構(gòu)成的微小機(jī)電系統(tǒng)不僅提高了天基武器的信息化程度和安全性，也使天基武器的性能更加強(qiáng)勁。例如納米衛(wèi)星、納米導(dǎo)彈等小型化設(shè)備能有效突破對(duì)方的防御系統(tǒng)，同時(shí)打擊效果也沒(méi)有絲毫折扣。在未來(lái)的太空戰(zhàn)場(chǎng)上，巨型武器和納米武器將同時(shí)存在，相互補(bǔ)充。在納米技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的情況下，太空戰(zhàn)場(chǎng)將變得更加透明，擁有納米技術(shù)優(yōu)勢(shì)的國(guó)家將具有更大的威懾力。

在未來(lái)的太空戰(zhàn)爭(zhēng)中，對(duì)地球造成最大威脅的就是小行星武器化技術(shù)，該技術(shù)指的是通過(guò)“誘捕”近地的太空隕石，然后利用發(fā)動(dòng)機(jī)加速的攻擊方式垂直打擊地面目標(biāo)。這種攻擊方式威力巨大，據(jù)測(cè)算，直徑約10米的小行星就能造成相當(dāng)于廣島核爆的威力。防御這種攻擊十分困難，因?yàn)榧词雇ㄟ^(guò)天基武器及時(shí)攔截到了行星武器，其破裂后的碎片也可以間接或直接打擊大氣層內(nèi)的設(shè)備。

一般來(lái)說(shuō)，使用小行星武器化技術(shù)可分為三個(gè)階段：首先，尋找、定位小行星，或者直接從月球開(kāi)采加工;其次，將重型推力火箭與其對(duì)接后，安置于月球“軌道倉(cāng)庫(kù)”，以便隨時(shí)發(fā)動(dòng)打擊;最后，在明確打擊的戰(zhàn)術(shù)路徑之前，先要確定適合打擊的行星，太大容易造成全球?yàn)?zāi)難，太小則容易在進(jìn)入大氣層時(shí)被燒毀或擊落。同時(shí)還要確保自己的太空設(shè)備不在打擊路徑上，提前機(jī)動(dòng)變軌，并要預(yù)測(cè)行星武器被攔截后碎片覆蓋地表的范圍，確保同盟國(guó)不受巨大影響。當(dāng)然，小行星武器化是一項(xiàng)十分危險(xiǎn)的技術(shù)，使用它直接打擊地球的可能性并不大。

傳統(tǒng)的原子彈爆炸是不可控的核裂變，它在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量。這種裂變的方式其實(shí)只是利用了原子很小的一部分，且裂變后還會(huì)產(chǎn)生放射性污染，原料也有限。而可控核聚變能慢慢地把能量釋放出來(lái)，可以說(shuō)研發(fā)可控核聚變技術(shù)就是制造一個(gè)人造太陽(yáng)。

可控核聚變技術(shù)有諸多好處：首先，在未來(lái)要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的星際航行，關(guān)鍵要解決太空推進(jìn)問(wèn)題，可控核聚變技術(shù)可以使用氫基物作為補(bǔ)給，而這種元素在宇宙中是十分常見(jiàn)的。其次，可控核聚變技術(shù)不僅能開(kāi)啟人類探索宇宙的步伐，讓星際飛船以亞光速航行，而且可以為天基定向能武器提供源源不竭的能量。目前，掣肘天基武器發(fā)展的一大重要因素就是無(wú)法保障其基本運(yùn)行。雖然美軍目前已經(jīng)開(kāi)展了地基、海基、空基激光武器的測(cè)試，但其后勤設(shè)備上往往帶有大量的輔助發(fā)電設(shè)施，而天基激光武器的成型還需要未來(lái)可控核聚變技術(shù)的加持。最后，可控核聚變技術(shù)對(duì)于天基武器的設(shè)計(jì)也會(huì)產(chǎn)生較大的影響，目前我們可以看到衛(wèi)星、空間站等設(shè)備都帶有巨大的太陽(yáng)能板，這種設(shè)計(jì)并不適應(yīng)未來(lái)的太空作戰(zhàn)環(huán)境，敵方可以輕易攻擊外露的供電系統(tǒng)，如果將動(dòng)力系統(tǒng)安置在防護(hù)層內(nèi)部，那么就大大提升了天基武器的生存能力。

隨著近年來(lái)太空技術(shù)的迅猛發(fā)展，外太空、高邊疆已成為維護(hù)國(guó)家安全和利益的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。傳統(tǒng)大國(guó)、強(qiáng)國(guó)必將為奪取太空制權(quán)而全力尋求關(guān)鍵技術(shù)的顛覆性突破，構(gòu)建戰(zhàn)略打擊力量體系，對(duì)敵形成不對(duì)稱威懾?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)的太空將成為“技術(shù)強(qiáng)者”的天下。