高超音速導彈的防禦問題_風聞
晨枫-军事撰稿人-古今多少事,都付笑谈中2021-11-17 07:37
中國在高超音速導彈方面領先,但科技不是巫術,假以時日,其他國家也會趕上來的。中國也會面臨高超音速導彈的防禦問題,只是眼下高超音速導彈防禦壓力最大的是美國。
高超音速比超音速快得多,但有比彈道導彈慢。高超音速最大的特點是:飛得更快的沒法機動,機動性更好的不可能飛到那麼快。這個獨特的空隙使得高超音速導彈的防禦很難。
導彈防禦有兩個關鍵:
1、 探測
2、 攔截
由於高超音速導彈的彈道比彈道導彈低,地球曲率使得陸基遠程雷達的探測盲區增大,等到截獲的時候,導彈已經很近了,攔截窗口太小。預警機可以增加探測距離,但最重要的還是空間預警。
在彈道導彈時代,空間預警衞星以紅外探測為主,捕捉導彈發射時巨大的尾焰特徵,並以此推斷初始彈道、判明彈着點。導彈一旦進入慣性飛行,紅外預警衞星就失去跟蹤能力了。接下來就要靠陸基預警雷達及早捕獲了。
這個預警模式在高超音速時代不管用了。高超音速導彈有助推-滑翔彈和巡航彈兩種,助推-滑翔彈的發射方式和彈道導彈相同,也產生巨大尾焰。不過一旦進入滑翔,就偏離拋物線彈道了,依據初始彈道的彈道推算就完全失效了。事實上,高超音速導彈甚至可能在大氣層內就轉入水平推進,然後直接起滑,降低再入-拉起的彈體過載和過熱問題,也便於向滑翔順利過渡,代價是速度和射程要降低一點,熱管理問題也更大,因為大氣層內累計高超音速飛行時間更長。
高超音速飛行是產生高熱的。在理論上,傳統紅外預警衞星可以捕捉飛行中的熾熱導彈,東烏馬航17事件後,美國提供的防空導彈發射和飛行熱像就是SBIRS導彈預警衞星上來的。這是新一代導彈預警衞星,紅外靈敏度大大提高,但還是為導彈預警而設計的。
導彈尾焰的温度高,非常明亮,而且巨大,很容易捕獲。這也意味着SBIRS的靈敏度只要能捕獲這麼大的尾焰就夠用了,降低的靈敏度可以換來更大的視場和更大範圍的監視。地球表面説大不大,説小也不小,只凝視幾個主要發射場已經不夠用了。
高超彈的紅外特徵雖然大,但在飛行中,還是沒有導彈發射尾焰那麼大。靠現有的導彈預警衞星是捕捉不到的。提高靈敏度是可能的,但需要縮小視場,有限的幾顆衞星還要廣域預警,那就做不到了。在進一步提高靈敏度的同時保持視場,在理論上是做得到的,但還有一個分辨率的問題。這些都是高軌道衞星。
但小衞星已經發展起來了。SAR雷達小衞星的公開分辨率達到0.5米,重量只有100公斤級,可以在近地軌道上撒豆成兵。SAR雷達是不能用於導彈預警的,這是用反覆對固定目標從多角度掃描以提高分辨率的方法,在原理上就不可能跟蹤快速目標。但低軌道雷達預警衞星確實是美國空軍正在預研的項目。
在低軌道上,雷達和紅外都是選項,關鍵是要與地面動目標顯示(GMTI)結合起來。從地面往空間看,除了目標,都是虛空;從衞星上往下看,不僅有目標,還有結結實實的大地、海洋、山巒、城鎮。好處是,那些都是固定不動的。如果把緊接着相鄰的兩幅圖像相減,固定的物體就隱去了,運動的目標就顯示出來了,這就是地面動目標顯示,最早在預警機上使用。
真實實現起來沒有那麼簡單。飛機和衞星本身也在移動,兩幅圖像裏理論上不動的大地、建築等會有所移動,增加地物移動的容差則降低了對真實移動目標的分辨率,不過目標速度足夠快的話,這點容差還是不影響探測。要是與高精度地貌數據庫結合起來,可以實時補償,恢復分辨率。在這裏,高超音速的速度反而成了暴露行蹤的敵人。
航天科技已經使得小衞星羣成為可能。馬斯克能打上千顆小衞星,組成星鏈,美國空軍也能做到。在180-200公里的極低軌道可以用較小的傳感器就達到很高的分辨率,但衞星本身的移動使得GMTI反而降低分辨率。在500公里的低軌道上,可以減少衞星的數量,但傳感器需要加大。不管技術如何進步,對於傳感器來説,尺寸為王。然後在星上實現GMTI,把監測數據通過中繼衞星發回地面站,是可以做到全球監控的。
如果數據處理足夠快,可以把GMTI的速度下限降低,連飛機也一起探測。不管隱身飛機多隱身,在地球背景下,一個黑洞反而是顯眼的。要實時地與地球背景的反射特徵相同或者透明,還是做不到。
探測問題解決了,還是需要解決攔截問題。探測問題解決了,還是需要解決攔截問題。要説明的是:高超彈有“等離子鞘體”圍護,和飛船再入是的黑障在本質上是一樣的東西。黑障可以完全屏蔽無線電通信和雷達跟蹤,實際上也屏蔽激光,因為光波在本質上還是電磁波,只是波長短。所以即使激光武器的功率、大氣層耗散等問題都解決了,等離子體的穿透可能還是問題。激光武器反高超彈也靠不住。就現在來看,還是要靠動能的反高超彈。
現有反導彈能攔截速度更高的彈道導彈,S500號稱能來接射程3500-4000公里、飛行速度5000-7000米/秒的彈道導彈,但這都是基於逆彈道原理的,在對敵人彈道導彈的飛行彈道精確計算的基礎上,逆彈道而行,本身的機動性只是用於補償探測和計算誤差,這才能實現相對可靠的攔截。這對攔截沒有固定彈道的高超彈是不管用的。所以美國薩德和俄羅斯S500能攔截高超彈都是在誇口。
防空導彈攔截來襲導彈的關鍵在於速度和機動性都要比目標更高。烏龜抓烏龜是永遠抓不住的,兔子抓烏龜才行。問題是,高超彈處於“比它快的打不上、打得上的沒它快”的獨特空擋,而高超音速飛行本身又是極限技術,很難做到比高超彈更快、機動性更強的攔截器。怎麼辦?
或許需要另闢思路,從比高超彈更快、機動性更好的路線分段走。
首先,需要在很長的距離上達到很高的速度,不能及時趕到需要攔截的高超彈之前是沒用的。高超彈瞬息之間就能飛好遠,所以反導彈的射程也需要特別大,遍地開花地設置點防空的反導彈是不現實的。
高超彈在速度和機動性方面都達到極限,反高超彈要達到更高的速度和機動性非常艱難,如果不是徹底不可能的話。但快出飛出大氣層,在大氣層外加速的技術是現成的。只要不怕很高的燃料消耗代價,在大氣層外機動飛行也是可能的。反高超彈有希望在大氣層外搶先達到有利攔截位置,然後再入為滑翔彈,這是比一味追趕或者逆彈道更加有希望的路線,因為高超彈沒有彈道可以逆循,在大氣層內追趕更是追不上。
彈道導彈飛出大氣層後,一般就轉入慣性的彈道飛行了。作為反高超彈,不應該轉入以最大射程為目的的高拋彈道,而是應該轉入以最快到達目標區的壓低彈道,並根據預警和指揮系統的引導,機動到達指定的再入位置,利用剛開始滑翔的速度和能量優勢,截獲目標高超彈。
這樣的方式用於攔截助推-滑翔彈和巡航彈都可以。助推-滑翔彈的起滑速度高,但在長途滑翔後,速度、高度和動能都有明顯損失。巡航彈的速度和高度比助推-滑翔彈更低,優點是發動機利用空氣中的氧,能量效率高,能以較小的重量和足夠高的速度達到較大的射程。反高超彈在進入攔截階段時,還在再入初期,速度和動能都很高,有利於在與目標高超彈技術水平相當的情況下,依然能成功地追擊和攔截。
這只是個猜想,會成為現實嗎?不知道。但真是看不出來高超彈還能用別的辦法攔截,“比它快的打不上、打得上的沒它快”,這真是難以逾越的難關。