云打击:美国研究新型高超声速导弹拦截技术
在全球高超声速武器不断扩散的情况下,如何对这种武器进行有效防御,是各国军方面临的难题。由于高超声速武器的弹道与传统弹道导弹有明显区别,因此,高超声速武器几乎使针对传统弹道导弹的导弹防御系统“在一夜之间过时”。
1.美国导弹防御局的研究
2019年8月,美国国防部取消了波音公司10亿美元的“改进型拦截器”(RKV)计划,其理由是“仍然存在技术设计问题”。当然,RKV的实际开发者是雷神公司,雷神该项目中是波音的分包商。按当初的计划,RKV旨在取代目前陆基反导拦截弹(GBI)上配备的“大气层外杀伤飞行器”(EKV),而EKV本身存在技术不成熟的问题。
在各国高超声速导弹都在加速服役进程的时候,花巨资解决RKV存在的设计问题就显得事倍功半,因此,美国国防部取消RKV项目,转而开发新型拦截弹,也是情理之中。据美国导弹防御局(MDA)和国防部的官员表示,现有型号的拦截弹将不会再生产,未来地基导弹防御(GMD)系统都将部署新型拦截弹。虽然官员并未点明新型拦截弹的作战能力,但显然,应对高超声速导弹的挑战,很可能是其能力谱系中的重要部分。
DARPA在研究的高超声速拦截器,可以为高超音速防御系统做出贡献。
自2002年MDA成立以来,已经花费1600亿美元来开发弹道导弹拦截系统,并取得显著成果。MDA已经初步建立起了分层的反导体系,包括中段反导和末段反导系统(如THAAD)等实战装备。然而,MDA和美国国防部的官员都承认,投入巨资打造的导弹防御系统可能无法应对诸如俄罗斯“先锋”、“匕首”等在大气层内以高超声速飞行的导弹。
对此,MDA在2019年征集到了多种高超声速拦截武器概念方案供评估,DARPA也在开展相关的保密计划。到2021年初,MDA已经完成多种方案的评估,并加速部署新的滑翔段拦截器(GPI)来应对高超声速武器。同时,MDA还将原来的“弹道导弹防御系统”更名为“导弹防御系统”。去掉“弹道”一词,意味着该系统的防御范围有所扩大,很可能包括可在大气层内机动飞行的高超声速导弹。
2.有效探测是拦截的基础
要防御高超声速武器,首要任务是进行有效探测,而用于探测弹道导弹的导弹预警卫星并不足以完成这个任务。
现役的导弹预警卫星轨道较高,主要作用是探测弹道导弹的发射活动,随后在太空的低温背景下对准备再入的弹头进行跟踪。但高超声速武器的飞行方式与弹道导弹不同,飞行器被设计为在大气层内飞行,其红外特征被地球相对温暖的背景所掩盖,难以被高轨道卫星有效跟踪。
为了解决这个问题,可以在低地球轨道布置小型卫星星座,采用宽视场(WFOV)传感器作为初始传感器,用以探测高超声速飞行器的发射,并大致跟踪其飞行轨迹。然后,WFOV传感器将该数据馈送到卫星上的中视场(MFOV)传感器,MFOV传器的分辨率更高,可以更为准确地跟踪目标,为拦截弹提供目标信息。
为了拦截高超声速飞行器,防御武器系统将需要新型的天基和地面传感器。
对此,美国太空发展署(SDA)已迈出第一步。到2024年,SDA将在战区范围建立一个防御系统,以防御高超声速机动导弹和弹道导弹。MFOV传感器由美国导弹防御局(MDA)在SDA资助的高超声速和弹道跟踪空间传感器(HBTSS)计划下开发。
整个计划的第一阶段到2024年,将发射多达126颗组网卫星,每颗卫星都配备多个激光通信终端,以安全、即时地在网络中传输数据。到2026年,SDA将部署数十颗跟踪层卫星,以建立针对高超声速武器的全球跟踪能力。如果届时可以实现对高超飞行器的稳定跟踪,那么MDA将加快开发新的滑翔段拦截器(GPI),并将在2030年之前投入服役。
3.新型拦截方式以应对新型挑战
然而,即便是研发中的GPI,采用的仍然是传统的以“导弹拦截导弹”的方式。这种方式对于拦截高超声速武器来说存在很大的问题。
对此,美国智库“战略与国际研究中心”(CSIS)发布报告称,除了投入更多资源,还要探索新的应对方法。
报告提出了一个新的高超声速防御概念——“区域杀伤机制”。在这个概念中,防御方可以在高超声速武器飞行路径前方的空气中,播撒固态小型颗粒或高功率微波,从而导致高超声速武器的性能下降,直至将其彻底摧毁。
报告称这种武器为“新世纪的高炮”,旨在向空中发射大量微小颗粒,布满来袭导弹飞行路线。在极高的速度下,即使微型颗粒的撞击也会产生较高的动能,从而偏转甚至破坏高超声速飞行器。
在二战的防空作战中,在对高空轰炸机编队进行防御时,往往采用大量高炮向空中发射炮弹。炮弹并不一定要直接命中轰炸机,而是在指定高度爆炸并产生大量弹片,大量的“弹片云”可对轰炸机造成有效杀伤,至少可以干扰轰炸机的飞行,使其必须冒着极大的风险才能在预定目标上空投弹。
这种新概念与上述高炮炮弹“弹片云”的原理相似,但复杂程度更高。防御方在高层大气中投放的微粒可能是金属,也可以是其他材质,并在高层大气中可悬浮数十分钟,从而为高超飞行器的防御提供更大的窗口。由于高超声速武器在飞行阶段早期的速度更高,因此这种微粒“云团”越是靠前部署,就越有效。因此,这种防御概念可以迫使对手在设计高超声速武器时采用更保守的设计,例如采用更厚的外壳、较低的速度等,以降低碰撞的影响,但这样的保守设计也影响了高超武器的性能,从而影响了作战效果。
这篇报告认为,美军目前的探索仍然是“试图用另一颗子弹击中一颗子弹”,这对于轨迹难以确定的高超声速武器来说难度极高。而采用“微粒云”的方式可提升拦截的命中概率并降低每次拦截的成本,因为不必进行十分精确的引导,也不用对目标飞行器的轨迹进行极为精确的预测。
此外,报告还建议采用高能微波武器来防御高超声速导弹。相比于激光武器,高能微波更有利于穿透高超声速飞行器周边由于高温产生的等离子云,而且在相对不够精确的瞄准数据下也可以发射,可以形成较大面积的微波波束,受恶劣天气的影响也小得多。当然,微波武器的射程比激光要近,而且可能仍需要与动能拦截器一起配合使用。
由于高超声速拦截的复杂性,报告建议将多种拦截方式整合到一起,包括微波武器、微型颗粒播撒和动能拦截器等。虽然每种方式都难以形成有效拦截,但组合在一起,就可能有效降低高超声速武器的威胁。
不过,上述拦截手段能否成功,在很大程度上取决于能否对高超声速武器本身进行试验,而这是美国军方目前面临的难题。
因此,这些新作战概念仍是高度理论化的,对此,报告指出,目前“最重要的努力方向仍然是部署新型空间传感器和GPI动能拦截器”。
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