無人機剛開始改寫戰爭規則，但它的剋星或已出現_風聞
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無人機以“無人”對“有人”的非對稱打擊能力，已在事實上改變了現代戰爭的“遊戲規則”。對於這個規則改變者，各國紛紛探索克制之法。微波武器由於其光速攻擊、面殺傷能力強、效費比高等優點，將成為反制無人機及其集羣的有效手段。
撰文 | 崔凱（中國空氣動力學會 科學傳播和普及工作委員會主任）
一架小型無人機懸停在巨大的以色列主戰坦克“梅卡瓦”MK4上方，迅速釋放所懸掛的RPG-7火箭彈。火箭彈在坦克最為脆弱的頂部爆炸，一瞬間，火光沖天，濃煙滾滾。
這是在2023年10月中旬曝出的一段視頻【前往“返樸”觀看】，顯示了哈馬斯無人機對以軍“梅卡瓦”坦克的獵殺。該視頻迅速在軍迷中引發圍觀和驚詫。要知道，“梅卡瓦”MK4被譽為擁有世界最強生存能力的主戰坦克，其裝甲防護能力突出，還配備主動防禦系統，能抵禦反坦克導彈和大威力反坦克火箭筒的攻擊。然而，它就這樣被一架小型無人機輕而易舉地破防了。
這個案例再次證明，在各類無人機俯視之下，包括主戰坦克在內，地面重型裝備的生存力愈發堪憂。
實際上，在近期包括俄烏衝突在內的幾場局部戰爭中，無人機都已開始扮演愈來愈重要的角色。從實戰效果看，無人機以“無人”對“有人”的非對稱打擊能力，已在事實上改變了現代戰爭的“遊戲規則”。在此背景下，如何有效應對無人機的威脅，針對其特點發展相應的反制技術已經成為世界各國，特別是發達國家的首要發展方向之一。目前有多種無人機反制技術發展路線，其中微波武器以其顯著特點，在無人機防禦中獨樹一幟。
01
無人機如何改變現代戰爭
自上世紀九十年代海灣戰爭以來，以精確制導彈藥為主要裝備的精確打擊模式逐漸成為現代戰爭的主導，並在伊拉克、阿富汗等多次局部戰爭中頻繁使用。這種打擊模式具有覆蓋範圍廣、發射平台多樣、攻擊目標精準、智能化程度高等優勢。但這種模式也存在較為明顯的不足，包括只能實現點對點攻擊、需體系協同、不適合攻擊人口密集地區或巷戰等。此外，精確制導武器價格高昂，單枚導彈價格往往動輒上百萬美元，甚至千萬美元以上，在大消耗戰爭中對交戰方的經濟支撐能力要求極高。
無人機的出現，對這一模式形成劇烈衝擊。目前使用的無人機主要包括固定翼和旋翼無人機兩類，具有攜帶方便、使用方式靈活、用途多樣等特點。單兵使用的無人機一般僅有幾公斤重，很容易放進作戰揹包並攜帶；同時還採用了先進的導航和定位系統，可以在複雜的環境中進行高精度的自主導航和定位。實戰中，無人機可以攜帶小型導彈或炸彈進行攻擊，其打擊精度和威力都非常強大。同時，無人機還可以進行作戰評估，即對敵人的戰鬥力、部署和行動進行偵察分析，為後續作戰提供重要參考。
除作戰能力十分突出外，無人機更大的優勢在於其價格低廉。由於其單機設計結構簡單，零部件通用化程度高，因此研發和製造成本都較低，如美軍“郊狼”無人機，其機身大部分採用複合材料和模塊化設計，單架成本僅1.5萬美元。有些通過民用無人機改裝而成的武器，其成本甚至可降至幾百美元。
在此基礎上，將一定數量的無人機集羣使用，所形成的無人機“蜂羣”則更為可怕。“蜂羣”由多架智能化程度較高的低成本無人機組成，且執行任務時可以相互通信和相互協同，既可對多個目標同時打擊，也可對單個高價值目標重複打擊。由於具備數量優勢，可以短時間內從多角度、多方向發起集羣進攻，使敵方的防空反導系統探測、跟蹤和攔截能力迅速飽和。“蜂羣”無人機體積小，雷達信號特徵小，難以被敵方探測發現，可以從戰機、艦艇和車輛等多種平台快速發射，便於瞬時發起集中攻擊，達到攻其不備、防不勝防的效果。
02
誰能剋制無人機？
隨着無人機及其蜂羣系統作戰模式逐漸成為未來戰爭的重要樣式，發展有效的反制手段逐漸受到各國的高度重視。以美國為例，自2015年以來，美軍日益重視反無人機系統的發展。2019至2021財政年度，平均每年投資約5億美元。2023財政年度，美國國防部又花費6.68億美元用於反無人機系統的研發，另外至少花費7800萬美元用於採購。
反制無人機的過程主要可分為發現和打擊兩個階段，即首先對目標無人機進行探測跟蹤及預警，然後依據實際情況採取相應的毀傷手段進行打擊。常用的毀傷手段包括：1）利用高炮、防空導彈進行硬殺傷，此手段雖然技術成熟度高，但成本也高；2）從地面或空中拋網利用物理捕捉的方式捕獲無人機，此手段成本低且實施簡單，但命中率低，且作用距離十分有限；3）利用格鬥無人機對抗無人機具有精度高、附帶毀傷小的特徵，但技術成熟度相對較低，且一般只能實現點對點攻擊，對於具有自修復能力的蜂羣系統的殺傷力有限；4）利用高能激光武器直接殺傷目標，這種方式具有反應快、精度高、威力大的特點，但其效能發揮受目標材質和天氣的影響較大，且應對數量龐大的蜂羣時效果一般。
相比之下，正在發展中的微波武器可能成為無人機，特別是無人機蜂羣的剋星。微波武器是指配備高功率微波（High-Power Microwave, HPM）載荷的作戰武器，可搭載於陸基、空基、海基、甚至彈基等多種平台。微波武器的毀傷原理與常見的微波爐類似，即不斷髮射電磁脈衝，通過無人機的後門（孔縫等）耦合擾亂無人機飛控系統，或通過前門（微波接收通道）耦合損傷無人機測控接收機，根據耦合能量大小致使無人機失控或受損。
相較於其他毀傷手段而言，微波武器在反無人機及其集羣方面具有獨特優勢。
首先，它殺傷面積廣，能同時對區域內的多個目標進行殺傷，且對導引系統精度要求不高。例如，由美國空軍研究實驗室開發的“戰術高功率作戰響應器”（THOR）反蜂羣電磁武器，實測中可以一次性擊落50架以上的無人機。
其二，攻擊時間短，微波以光速傳播，且能量密度高，在微秒量級內就可對目標造成損傷。例如美國Epirus公司於2020年推出的陸基“奧尼達斯”系統，在2021年2月的一次原型演示中，僅僅數分鐘，就成功擊落了所有66架無人機。
其三，微波波長相較於激光更長，對天氣不敏感，可全天候使用。
最後，效費比超高，反制無人機作戰時，僅需消耗電能，並且可以反覆使用。
基於上述優勢，高功率微波可以對無人機及其集羣實現廣域殺傷和高效對抗，已逐漸成為無人機的“剋星”。
03
微波武器的研製現狀
其實，微波武器並非為對抗無人機而生。其相關研究始於20世紀70年代，當時它主要被設計用於電子戰，通過發射高功率微波干擾敵方通信系統，或毀傷其傳感器和重要電子元件，對敵方實施電子干擾或損毀其電子設備。
微波武器的早期研究，主要集中在高功率微波源和高功率武器殺傷機理的探索；進入80年代後，相關理論研究取得突破性進展，裝備研究也開始從實驗室階段轉向實用化階段；90年代，開始出現應用牽引的高功率微波研究項目；新世紀以來，逐漸向軍用平台和進攻型武器的方向過渡。
這一領域的研究以美國的進展最為顯著，他們採用的策略是在發展高功率微波技術的基礎上，同步研製武器樣機，並在試驗場演示驗證，甚至用於戰場。如在海灣戰爭中，美軍就利用“戰斧”巡航導彈作為載彈平台投擲了試驗型微波炸彈，在科索沃戰爭中再次用其對南聯盟實施信息打擊。
近年來，伴隨無人機威脅不斷增加，作為微波武器的重要分支之一，與反無人機或蜂羣系統相關的研究項目不斷增加，以下介紹部分重點項目：
“相位器” (Phaser) 高功率微波武器系統
“相位器”高功率微波武器系統由美國雷神公司開發，是用於反無人機等任務的柴油動力陸基微波武器系統。整個系統安裝在20英尺高的集裝箱上，在搜索雷達的引導下，可持續跟蹤無人機目標所在的位置，過程中通過碟形天線定向發射高能微波，燒燬目標物內部的電子元件。在2013年9-10月，美陸軍在俄克拉荷馬州錫爾堡，成功使用這一系統進行了攔截小型無人機目標的防空試驗。
戰術高功率微波作戰響應器（THOR）
“戰術高功率作戰響應器”由美國空軍研究實驗室、BAE系統公司、Leidos公司以及VerusResearch公司聯合開發，旨在發展新型的空軍基地反蜂羣威脅武器。
2021年2月，美國陸軍快速能力和關鍵技術辦公室簽署了THOR計劃，將與美國空軍進行合作，期望在2024年左右提供火力防護高功率微波系統，並可供一個排裝備。2021年7月，美國空軍研究實驗室透露了開發新的高功率微波武器系統原型計劃，新系統被稱為Mjolnir。雖然Mjolnir所使用的技術與THOR基本相同，但將在能力、可靠性和製造方面有所不同和突破。
“奧尼達斯”（Leonidas）反電子系統
美國Epirus公司於2020年推出了陸基“奧尼達斯”系統，並號稱是世界上首台小型化高功率微波系統。Epirus公司正在對該系統進行能力擴展以適應不同的任務需求，包括開發單兵型、地面機動型、無人機載吊艙型，以及艦載型等系列化高功率微波武器。2021年10月，美國通用動力陸地系統公司與Epirus公司達成合作，將“奧尼達斯”反電子系統集成到斯特瑞克戰車和其他有人/無人駕駛地面車輛上，以抵禦無人機及蜂羣和其他電子威脅，增強美國陸軍的近程防空能力。
MORFIUS系統
MORFIUS系統是一種可重複使用的高功率微波攔截器，由洛·馬公司專為對抗無人機/機羣而設計研發。該系統能夠在空中一次摧毀多架無人機，且不會對地面、車輛等造成損害。該系統支持分層防禦，並可以通過開放接口集成至任何指揮和控制網絡。據報道，自2018年以來，MORFIUS已進行了15次以上的測試活動，且將在未來不斷進行更多的測試，以展示其端到端的能力。
此外，俄羅斯在微波武器領域也有近10年的深耕。2014年，俄羅斯無線電電子技術集團（KRET）研製了“克拉蘇哈”（Krasukha）系列電子戰武器，其中“克拉蘇哈”-4系統是該系列最新的高功率微波干擾系統。車載型“克拉蘇哈”-4系統能夠對抗美國E-8C類戰場監視機、“捕食者”無人偵察攻擊機、“全球鷹”無人戰略偵察機。有消息指出，俄羅斯每個軍區通常會有兩個獨立電子戰連，並在其中一個連隊裝備“克拉蘇哈”系統。
04
微波武器未來發展方向
綜上所述，高功率微波由於其光速攻擊、面殺傷能力強、效費比高等優點，將成為反制無人機及其集羣的有效手段。通過研判，未來在技術和裝備層面主要的發展趨勢如下：
1） 從技術角度看，亟需進一步提高微波系統的能量轉換效率。現階段高功率微波武器樣機普遍存在打擊範圍有限、機動性不強、反應速度慢等缺點，問題的關鍵在於其高功率微波產生系統較為龐大笨重，其中的根本原因又是微波系統的能量轉換效率較低所導致。
2） 從裝備研製角度看，武器系統的輕量化、小型化、模塊化將是下一步的發展方向。考慮到未來在戰爭中適應不同的作戰環境和作戰任務，微波武器裝備應適應陸基、海基、空基等多種搭載平台，實現對無人機及蜂羣系統的多維度打擊，這要求系統具有質量輕、體積小和適應靈活組合等特點。
3） 從系統功能角度看，智能化、多功能化和平台協同化將是未來發展方向。隨着無人機系統的智能化程度和隱身能力不斷提升，微波武器系統對目標進行智能化快速識別變得越來越重要，同時，也要求系統同時具備探測追蹤、預警、機動、瞄準和發射等多種功能，以實現快速防禦。這不但需要提升微波武器系統自身的集成度水平，還需與搭載平台協同使用，以最大程度發揮其優勢。
參考文獻
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[4] MoRFIUS: an airborne HPM counter-UAS asset by Lockheed Martin. https://www.edrmagazine.eu/morfius-an-airborne-hpm-counter-uas-asset-by-lockheed-martin
本文受科普中國·星空計劃項目扶持
出品：中國科協科普部
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