美空軍高超聲速武器防御發(fā)展情況分析

朱月煥

2022年1月，美國《空軍雜志》發(fā)表《高超聲速武器防御》一文。文章認(rèn)為，高超聲速武器飛行速度快、飛行高度低、飛行路徑無法預(yù)測，對現(xiàn)有防御系統(tǒng)構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。美導(dǎo)彈防御局正在開發(fā)新的防御體系架構(gòu)、新型傳感器和攔截武器，提供分層防御，應(yīng)對高超聲速武器日益增長的威脅。

與亞聲速巡航導(dǎo)彈和帶有再入彈頭的彈道導(dǎo)彈相比，高超聲速武器具有速度快、機(jī)動性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠躲避傳感器的探測與跟蹤，穿透對手的防空反導(dǎo)系統(tǒng)，在現(xiàn)有預(yù)警系統(tǒng)幾乎沒有反應(yīng)的情況下打擊目標(biāo)，令對手猝不及防。

高超聲速打擊武器的質(zhì)量一般4500～9000千克，重量大使其飛行時機(jī)動性受到限制。針對這一情況，通過加裝控制舵和飛行翼，以調(diào)整武器的飛行高度和機(jī)動能力，但同時也會對飛行速度和射程產(chǎn)生一定影響。而對于防御系統(tǒng)來說，即使是很小的調(diào)整，也會對傳感器探測能力產(chǎn)生很大影響，使探測跟蹤變得更加困難。

在低海拔地區(qū)，大氣密度較大，升力和阻力都會變大。如果飛行器下降到較低高度時，大氣密度就會大幅增加，飛行器會產(chǎn)生更大的升力，從而轉(zhuǎn)彎更快，機(jī)動性更好，但上升的阻力也相應(yīng)增加。對于高超聲速武器而言，可以在飛行中段機(jī)動，當(dāng)其下降到約50千米的高度時，利用升力進(jìn)行機(jī)動，可在飛行軌道上飛行相當(dāng)長的距離。研究人員通過計(jì)算，得出結(jié)論：一個飛行速度為馬赫數(shù)15的高超聲速滑翔飛行器，機(jī)動轉(zhuǎn)彎30°需要7分鐘，如果在40千米的高度飛行，就必須下降2.5千米才能實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。當(dāng)曲率半徑約為4000千米時，機(jī)動轉(zhuǎn)彎所需時間較長，也會失去15%的覆蓋范圍。如果下降5千米，轉(zhuǎn)彎時間可以縮短一半，但武器的飛行距離將縮短25%。研究人員把高超聲速武器比喻為一艘四處巡游的快艇，但比快艇的速度要快得多，因此對防御帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

對于防御系統(tǒng)而言，傳感器可稱之為系統(tǒng)的“眼睛”，其重要性不言而喻。由于高超聲速武器飛行路徑復(fù)雜、軌跡不可預(yù)測，傳統(tǒng)的傳感器難以捕獲跟蹤，必須開發(fā)用于跟蹤高超聲速武器的新型傳感器。為此，美導(dǎo)彈防御局和太空軍正在開展研究。

高超聲速武器在20～60千米的高度飛行，既能在距飛機(jī)飛行高度更高的位置飛行，也能在近地軌道衛(wèi)星之下的某個空域飛行。這一位置處于美現(xiàn)役預(yù)警設(shè)備的接合部位。目前，天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）、國防支援計(jì)劃衛(wèi)星（DSP）以及天基持續(xù)過頂紅外導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，可探測在各種軌道上飛行的導(dǎo)彈和空間目標(biāo)，而地面雷達(dá)用于探測和跟蹤在大氣層內(nèi)外飛行的導(dǎo)彈。但無論是用于探測彈道導(dǎo)彈的天基傳感器，還是已部署的地基預(yù)警雷達(dá)，都無法跟蹤到高超聲速武器，因此需要新的預(yù)警探測能力。

針對高超聲速武器系統(tǒng)軌跡不可預(yù)測，機(jī)動性強(qiáng)的特點(diǎn)，天基紅外系統(tǒng)可以通過識別火箭發(fā)射的熱特征來對其進(jìn)行探測。理論上，人們還可以通過捕捉高超聲速武器在飛行中產(chǎn)生的紅外信號來對其進(jìn)行跟蹤。假如武器速度為馬赫數(shù)10，在50千米高度的大氣層中飛行，在飛行中產(chǎn)生的熱量會發(fā)出紅光，衛(wèi)星能夠探測到。但衛(wèi)星必須持續(xù)跟蹤這樣的武器，隨著它的減速，紅外信號可能變得太微弱以致無法捕捉，需要更高靈敏度的傳感器。為解決這一問題，美導(dǎo)彈防御局正在開發(fā)高超聲速和彈道跟蹤空間傳感器（HBTSS）預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)。

天基紅外系統(tǒng)顯著提高了美國的導(dǎo)彈預(yù)警能力，同時向其他關(guān)鍵任務(wù)領(lǐng)域提供支持

2021年1月，美導(dǎo)彈防御局將HBTSS開發(fā)合同授予了L3哈里斯技術(shù)公司和諾斯洛普·格魯曼公司。新型衛(wèi)星將與地面雷達(dá)結(jié)合，跟蹤全球任何地方的高超聲速武器，計(jì)劃在2023年前對兩顆原型衛(wèi)星進(jìn)行在軌演示。HBTSS旨在構(gòu)建一個由幾十顆低軌衛(wèi)星組成的軌道群，利用新型傳感器實(shí)現(xiàn)對高超聲速武器的探測與跟蹤，填補(bǔ)美國現(xiàn)有導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的能力空白。2021年11月10日，諾斯洛普·格魯曼公司發(fā)布公告稱，目前已完成原型機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)評審，確定了能準(zhǔn)確、及時探測來襲高超聲速導(dǎo)彈以及彈道導(dǎo)彈的技術(shù)方法。合同要求上述兩家公司在2023年7月之前提交組裝完整的原型衛(wèi)星，通過軍方測試后簽訂衛(wèi)星發(fā)射協(xié)議。作為一種獨(dú)特的天基持續(xù)過頂紅外傳感器，可為高超聲速威脅和彈道導(dǎo)彈防御威脅提供火力控制跟蹤數(shù)據(jù)。導(dǎo)彈防御局計(jì)劃與太空軍合作，將未來的系統(tǒng)整合為一個統(tǒng)一的防御系統(tǒng)。導(dǎo)彈防御局在宣布合同授予時表示，因?yàn)榈孛胬走_(dá)無法覆蓋地球和海洋，地面部署的雷達(dá)能夠看到1500千米高度的彈道導(dǎo)彈，但是地球曲率掩蓋了在較低高度的武器，500千米高度以內(nèi)都是如此，且大約只有兩分鐘的反應(yīng)時間，因此，需要HBTSS滿足這一需求。

2021年12月6日，美國在阿拉斯加克利爾太空基地首次完成了遠(yuǎn)程識別雷達(dá)部署，用于探測高超聲速武器。由于該型雷達(dá)視場寬度大，運(yùn)行狀態(tài)下具備對各種類型的彈道導(dǎo)彈搜索、跟蹤和識別的能力，下一步該型雷達(dá)在預(yù)警探測方面將發(fā)揮重要作用。

目前正在使用的先進(jìn)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)是愛國者-3，速度可達(dá)馬赫數(shù)5，并對目標(biāo)實(shí)施打擊。專家認(rèn)為，目前的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)可保護(hù)高價值資產(chǎn)免受高超聲速武器威脅，比如美國航母等，但前提是需部署在合適的位置。美國目前正在研究高超聲速武器對導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的影響，如果高超聲速武器的速度為馬赫數(shù)6以下，可以用愛國者之類的武器進(jìn)行攔截。通常情況下，速度更快的武器占有優(yōu)勢，如果攔截武器比來襲的導(dǎo)彈速度更快，就能將來襲導(dǎo)彈擊中。導(dǎo)彈防御局局長、海軍中將約翰·希爾認(rèn)為，高超聲速武器防御應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域作戰(zhàn)及多層跟蹤問題，開發(fā)滑翔段的攔截武器。

構(gòu)建多層攔截防御架構(gòu)。對于防御高超聲速武器，美導(dǎo)彈防御局采用的是多層攔截架構(gòu)。為保護(hù)航母戰(zhàn)斗群，美國在驅(qū)逐艦上裝備了海基末段導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。?；┒螌?dǎo)彈防御系統(tǒng)使用宙斯盾基線9C作戰(zhàn)系統(tǒng)，包括AN/SPY-1雷達(dá)和標(biāo)準(zhǔn)-6攔截彈，防御反艦彈道導(dǎo)彈和一些高超聲速武器威脅。但美導(dǎo)彈防御局和專家認(rèn)為，要想最終成功擊敗高超聲速武器，就必須在彈道的末段之前進(jìn)行攔截摧毀。

太空傳感器負(fù)責(zé)跟蹤發(fā)射和巡航階段的高超聲速武器，直到地面雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)為止。跟蹤數(shù)據(jù)提供給部署在宙斯盾巡洋艦上的滑翔段攔截武器系統(tǒng)，攔截高超聲速滑翔飛行器;當(dāng)高超聲速武器未被攔截，宙斯盾標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈在末段與目標(biāo)交戰(zhàn)。攔截武器不需要采用直接碰撞殺傷方式摧毀目標(biāo)，可采用破片殺傷方式通過在目標(biāo)附近爆炸產(chǎn)生破片摧毀來襲目標(biāo)。但美國部分專家認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈的速度無法滿足末段摧毀來襲的高超聲速武器的需求。事實(shí)上，即使標(biāo)準(zhǔn)-6導(dǎo)彈能在末段打擊來襲武器，也不一定就完全有效，因此需要加大投資力度，提供一個全面的解決方案。

積極推進(jìn)滑翔段防御能力。美國正在加緊實(shí)施對高超聲速武器進(jìn)行分層防御，發(fā)展重點(diǎn)集中在滑翔段防御。按照設(shè)想，如果能在高超聲速武器飛行的彈道階段，或在巡航導(dǎo)彈發(fā)射時將其擊毀是最理想的。如果失敗的話，還可以在滑翔段將其擊毀，但存在較大困難。導(dǎo)彈防御系統(tǒng)對彈道導(dǎo)彈的跟蹤高度是確定的，但高超聲速武器在天空的不同高度飛行，還可以沿著航跡機(jī)動，增加了防御的難度。2021年11月，美導(dǎo)彈防御局向洛克希德·馬丁、諾斯羅普·格魯曼和雷神公司授予了3份新的滑翔段攔截器（GBI）合同，計(jì)劃在十年左右開發(fā)出一種具備攔截高超聲速武器能力的攔截器。

作為美國防工業(yè)巨頭，諾斯洛普·格魯曼公司年銷售額僅次于美國最大的國防合同商洛克希德·馬丁公司

愛國者-3反導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行試射

美高超聲速防御系統(tǒng)研發(fā)受益于彈道導(dǎo)彈防御相關(guān)裝備與設(shè)施，但熱防護(hù)系統(tǒng)、仿真能力和風(fēng)洞能力等與高超聲速武器相關(guān)的通用技術(shù)與設(shè)施有待進(jìn)一步互通互用。美加速推進(jìn)高超聲速武器發(fā)展，為防御系統(tǒng)利用相關(guān)通用技術(shù)與設(shè)施加速發(fā)展提供了支持。

美國在關(guān)注高超聲速防御的同時，迫切需要加速發(fā)展高超聲速武器，把研發(fā)和提高生產(chǎn)能力作為發(fā)展重點(diǎn)，保證未來擁有一定數(shù)量的高超聲速打擊武器。這也是美國防部同時關(guān)注進(jìn)攻和防御能力時，仍然優(yōu)先考慮進(jìn)攻系統(tǒng)的原因。

2020年底，美陸軍為其首個高超聲速導(dǎo)彈部隊(duì)配備了所需的所有地面支持設(shè)備，所屬部隊(duì)已經(jīng)在開發(fā)使用這種武器系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和程序，并且正在使用該系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練。

2021年8月，美陸軍高超聲速項(xiàng)目辦公室將遠(yuǎn)程高超聲速武器研發(fā)項(xiàng)目正式命名為暗鷹，高超聲速打擊武器將進(jìn)入部署階段。根據(jù)2022財(cái)年國防預(yù)算申請，計(jì)劃于2023財(cái)年部署首個暗鷹連，將駐扎在華盛頓的劉易斯·麥科德聯(lián)合基地。2025財(cái)年部署第2個連，2027年部署第3個連。2021年10月，陸軍向首支試驗(yàn)部隊(duì)交付首套暗鷹原型樣機(jī)，包括1輛指揮車和4輛運(yùn)輸—起豎—發(fā)射車等地面單元，然后部隊(duì)開始進(jìn)行測試與訓(xùn)練，但沒有交付導(dǎo)彈樣彈。這標(biāo)志著首個暗鷹連向初始列裝又邁進(jìn)一步。

2022年2月3日，美國防部長奧斯汀與美國防工業(yè)首席執(zhí)行官，商討加快高超聲速武器的研發(fā)生產(chǎn)問題，明確了高超聲速武器作為領(lǐng)域內(nèi)的高度優(yōu)先事項(xiàng)。在高超聲速武器研發(fā)投入方面，國防預(yù)算中高超聲速武器研發(fā)投入保持持續(xù)增加態(tài)勢，為更快地交付高超聲速能力奠定基礎(chǔ)。負(fù)責(zé)研發(fā)的公司也為相關(guān)項(xiàng)目提供資金，加速解決基礎(chǔ)設(shè)施與測試能力不足的問題，如建造更多的風(fēng)洞，使飛行測試變得更加容易。洛克希德·馬丁公司還在阿拉巴馬州考特蘭建造了一座占地6040平方米的工廠，專門為陸、海、空軍生產(chǎn)高超聲速打擊武器。

隨著高超武器威脅的不斷增加，美國將從四個方面持續(xù)推進(jìn)高超防御攔截武器和防御體系的發(fā)展，形成對抗能力。一是繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展高超聲速防御體系架構(gòu)，從探測威脅的先進(jìn)傳感器到信息傳輸與指揮控制系統(tǒng)快速決策，實(shí)現(xiàn)盡早消除威脅;二是繼續(xù)發(fā)展攔截武器、定向能和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并注重系統(tǒng)的智能化發(fā)展;三是投資數(shù)字工程以加快創(chuàng)新，利用數(shù)字工程創(chuàng)建殺傷鏈的模型和模擬，證明推進(jìn)整個地面?zhèn)鞲衅?、指揮控制、空間傳感器和效應(yīng)器的分層系統(tǒng)的價值，以檢測和應(yīng)對先進(jìn)的威脅;四是快速開發(fā)高超聲速武器需要的強(qiáng)大供應(yīng)鏈和高技能的人力資源。

責(zé)任編輯：陳曉芳