美國傾力打造“天基反導”或是攔截高超音速武器最有望出路

美國未來的“莊家”＋“黑夾克”系統能擋住俄高超音速武器嗎？

郭衍瑩

“天基反導”可能是攔截俄高超音速武器最有希望的出路

今年以來，五角大樓的將軍和研究反導的智庫們日子有點不太好過。先是俄羅斯宣佈：“先鋒”號、“鋯石”號、“匕首”號等一系列高超音速導彈先後試射成功。俄方宣稱這些飛行速度高達10-20馬赫的導彈足以捅破美國現有一切反導系統。今年9月14日，沙特的阿美石油公司煉油廠遭也門武裝的無人機和巡航導彈攻擊，部署在附近的多套愛國者-2和-3居然都沒有反應，令美國國防部大為尷尬。最近普京總統又親自宣佈，“先鋒”導彈已經完成全部國家試驗，明年起將正式服役；“鋯石”導彈已開始裝備 “轟鳴”號導彈護衞艦。在俄羅斯咄咄逼人攻勢下，五角大樓不得不首次承認美國在高超音速武器的研發上嚴重落後於俄羅斯。首次承認現在的反導大系統尚無力對抗俄羅斯的高超音速武器。

當然五角大樓不會坐以待斃。他們也相信“有矛必有盾”的道理。美國除了要自己大力發展高超音速武器外，在反導方面，多數美國專家認為，不能説現在耗資已400多億（不包括天基部分）的反導大系統只是一堆廢鋼鐵；經過改造升級，尤其是對天基部分，也即對衞星預警系統和星載反導武器改造升級，還是有能力來攔截俄羅斯的高超音速武器。“天基反導”可能是未來攔截俄高超音速武器最有希望的出路。

衞星預警系統由於居高臨下，偵察面積大、範圍廣、速度快、直觀效果好、可連續監視、可不受國界和地理條件限制，理論上可以做到在世界任一角落任一時刻只要有導彈起飛，就能快速發現，立刻進行跟蹤和識別，併為相關的天基和陸基反導武器提供關鍵的目標指示信息。而星載反導武器在接到預警信號後可以最快速度在助推段或中段開始段將目標擊落。

最理想的天基反導武器當然是核武器。實際上在上世紀美蘇開始進行反衞星試驗時，用的都是核彈頭。但1967年聯合國各成員國簽署“外太空非軍事化條約”後，不僅條約禁止任何國家向太空部署核武器和其它大規模殺傷性武器，而且此舉會受到國內外人民的強烈反對。但非核和非大規模殺傷武器武器不受限制。因此像激光、微波和束粒子等所謂“定向能武器”，幾個軍事大國一直在抓緊進行。其中以激光武器最為理想和最有希望。但遺憾的是至今在技術上還沒有過關。例如1993年美國空軍和導彈防禦局立項研發的ABL型機載激光器，以波音747飛機為平台，原設想在全球範圍內能摧毀起飛不久的助推段彈道導彈。但進行多次打靶試驗，耗資50多億，到了2012卻黯然下馬。原因是機載激光武器功率遠遠達不到殺傷對方導彈的要求。因此在現階段美國不得不把重點放在天基預警系統的研發上。

美國現有的天基紅外探測系統（SBIRS）和空間跟蹤和監視系統（STSS）就是根據這一思路發展起來的。這二個系統從正式立項至今，20多年還沒有完全建成，但已暴露不少問題。這些問題説明，即使完全建成，也難以有把握攔截俄羅斯的高超音速導彈。為此一些美國專家，又提出新的“黑傑克”系統和“莊家”系統的設想，並已開始立項研發。那麼這二個新天基系統能擔當攔截俄羅斯的高超音速武器的重任嗎？本文試和讀者一起作些分析。

美國現有天基預警系統（STSS和SIRS系統）的進展和存在問題

美國現有的天基紅外預警系統（SBIRS系統），是1998年由美空軍正式立項並負責監管研發，用以替代老的“國防支援計劃”DSP系統。最早規劃的天基系統是一個包括高軌道星座、低軌道星座和地面數據接收處理設施構成的複雜的綜合大系統。這個系統的高軌道星座部分，稱SBIRS-High，包括2顆高橢圓軌道衞星(HEO)和4顆靜止軌道衞星(GEO)。而低軌道星座，稱SBIRS-Low，包括24顆低軌道衞星（LEO，高度約為1600km）。而HEO的作用是將系統的預警範圍擴展至地球的南北極。

這些衞星檢測手段都是利用紅外傳感器。每顆衞星上至少搭載有兩部先進的紅外傳感器，其中一個用於紅外掃描覆蓋，另一個用於凝視探測。為使地球背景亮度的影響最小化，採用了2.7um和4.3um兩個大氣吸收帶內的譜段作為紅外探測譜段。高低衞星結合，可對全世界各地的火箭與彈道導彈發射進行快速發現，預警，跟蹤，和目標識別，並向地面反導設備告警，甚至還可直接向已發射的攔截彈提供目標引導數據。

天基紅外預警系統一開始就遇到經費不足問題。研發經費屢屢超出預算，研發進度一拖再拖（有的項目可拖延10年之久）。而SBIRS-Low部分由於需要至少24顆低軌道衞星，開支很大，且其前景不被看好，因此於2001年， 美國空軍將SBIRS-Low系統移交給彈道導彈防禦局，改稱太空跟蹤與監視系統(STSS)，而現在所稱的SBIRS系統就是指原有的SBIRS-High部分，見圖1。圖示目前仍有2顆DSP衞星在運行和參加提供數據

SBIRS系統後來一直拖延到2018年1月19日，美空軍才用阿特拉斯運載火箭發射成功第四枚GEO衞星（GEO-4）。據報道，4顆GEO中，至今只有GEO-1和-2的預警能力“得到驗證”。至於2顆HEO衞星，已先後於2006年和2008年發射在軌。空軍計劃再增加二顆HEO，並增購兩顆GEO衞星（SBIRS GEO－5和SBIRS GEO－6），它們計劃於21世紀20年代初發射。總的説來SBIRS計劃是當今世界規模最大、技術最先進的導彈預警系統。但計劃一再拖延。儘管經費預算已從最初的40億膨脹到100多億，但還存在技術不成熟、軟件複雜性過高以及項目監管不力等諸多問題。因此現在的空軍的計劃是到2030年正式服役使用。這自然是遠水救不了近火。

這一紅外預警系統另一受質疑的是測量精度。據系統論證，精度可小於1 km。雖然對4萬公里高度的同步衞星言，此一精度已很了不起，但用它來發現和跟蹤中短射程的彈道導彈言，還是很不夠的。

天基SBIRS系統另一大問題是信息傳輸和處理能力，以及數據處理時間太長。這幾顆衞星本身沒有數據處理能力，衞星間也互不通信。衞星獲得的數據都是送至一體化集成地面站，由名叫“增量”的系統進行處理，並根據結果控制衞星和地面反導武器。“增量1”系統早於2001年開始運行。增量2和3正設計中。但軍方希望能集中於一個控制站，以大幅度簡化數據處理流程和提高效率。據報道當前的水平，從發現目標至發出預警信號，至少需要 10-20秒。軍方希望提高效率，大幅縮短這一時間。

“莊家”系統＋“黑傑克”系統能挑起攔截高超音速武器的重任嗎？

在早先STSS系統一直不被看好。據報道自STSS項目提出以來，美軍 一直維持着對STSS低軌預警系統 的有限度發展，目前僅有2顆衞星 在軌演示驗證。主要還是經費問題，24顆低軌道衞星，需要一筆很大的開支。但一些有遠見的美國專家認為，低軌衞星有獨特的優勢，就是因高度較低，測量精度高。有眾多低軌衞星組成的“天網”，漏檢率極低。它對彈道導彈彈頭的精確定位，是通過4顆STSS衞星同時探測並跟蹤而得到的，具有很高的定位精度。這些美國專家認為，如果低軌系統與SBIRS配合探測，可以在助推段，上升段，中段和再入段實現對所有彈道導彈的全程探測與跟蹤，通過精確定位為攔截導彈提供座標，在來襲導彈進入陸基海基雷達探測範圍之前發射，實現多層攔截，提高攔截成功率。因此2018年美國國防高級研究計劃局提出新設想，能否利用現代商業衞星技術，在地球低軌上構建起一個有大量低軌衞星持續覆蓋全球的，和低成本的衞星網。這樣就解決了經費問題。系統暫名為“黑傑克”（圖3）。每顆衞星都具備自主智能運行能力。而為了實現衞星星座自主運行能力，為每一衞星配置一部名為“皮特博斯”的星上控制單元，類似薩特系統為每部薩特雷達和攔截彈配置一台C2BMC指控器一樣，使每顆衞星都有自主運行能力，同時可實現任一衞星與星座中的其他節點的協同作戰，保證整個星座不需人員干預也能長期自主運行。有的專家甚至設想，密集的“黑傑克”低軌衞星系統甚至可能獨立完成任務，而不需要SBIRS的幫助。

至於“莊家”系統，它是一套智能的自動任務管理系統，負責管理“黑傑克”這個情報蒐集系統。它具備導航定位、天地通信和向全世界快速分發關鍵信息的能力。説白了，就是將每一顆“黑傑克”衞星的星上控制單元連接起來，構成一個智能網絡系統。它不僅能讓每一顆“黑傑克”衞星具備處理本身傳感器獲取信息的能力，還能夠將來自各個“黑傑克”衞星的信息進行在軌融合處理，然後將相關信息發送給地面的最終用户，整個過程中不需要人類衞星操作員指令。總體來看，“莊家”系統的核心創新概念就是在軌數據處理能力上。它可以有效節省將數據發送到地面進行處理的時間。因而被認為有助於解決高超音速武器防禦的難題。

前景展望

據“簡氏防務週刊.”等的報道，莊家系統是美國國防高級研究計劃局於2018年發起的研發項目，現已提出系統的開發合同。發起後得到美國導彈防禦局的支持。因為他們認為，它的在軌信息處理和數據融合技術將有助於解決高超音速武器防禦的難點。五角大樓當局也認為，低軌方案可能具備對高超音速武器的預警能力。據説已有幾家大公司看好此項目。不過由於美方對該系統尚處於簽署合同階段，公開報道的細節甚少。我們尚無法對它作更進一步的解讀。不過它的“立足於天基反導，以低軌衞星為主”的思路值得我們借鑑，它的發展動向值得我們密切關注。