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航天/武器

美反導新招:高空無人機激光攔截助推段導彈

星之球激光 來源:中國航空報2015-03-11 我要評論(0 )   

YAL-1A在2010年2月11日的第2次交戰(zhàn)試驗中摧毀靶彈的連續(xù)圖像。YAL-1A激光武器反導飛機。定向能研究并不是美國第一次探索使用高空


YAL-1A在2010年2月11日的第2次交戰(zhàn)試驗中摧毀靶彈的連續(xù)圖像。
YAL-1A激光武器反導飛機。
定向能研究并不是美國第一次探索使用高空無人機防御彈道導彈,這方面的探索早在20世紀90年代初就已開始進行,上圖顯示了1992~1994年實施的“猛禽之爪”項目中研究的無人機(上)和攔截彈(下)方案。
  2月2日,美國防部導彈防御局(MDA)在其提交的2016財年(2015年10月1日至2016年9月30日)預算中,繼續(xù)安排了“定向能研究”項目。2月18日,美國知名防務媒體《防務內情》對該項目的有關安排和考慮進行了進一步報道。
  MDA在其2016財年預算中,通過“定向能研究”(DER)項目安排了高空無人機以激光探測和攔截助推段彈道導彈的研究工作(DER項目從2011財年即開始啟動,至今每年都有投資或預算安排)。根據(jù)MDA提交的2016財年預算,2013財年為DER項目實際投資額度為2631.5萬美元,2015財年獲批額度為1334.8萬美元,2016~2020財年總的計劃預算是2.57億美元,其中2016財年預算為3029.1萬美元,2017~2020財年分別計劃安排4647.7萬、6638.2萬、5157.2萬、6299.6萬美元。該項目旨在尋求新的途徑,將高效緊湊的激光武器集成到高空長航時無人機上,最終用于攔截處于助推段的彈道導彈。由于高空長航時無人機飛行高度很高,因此可以最大程度上避免大氣環(huán)境和云層對激光武器運用的不利影響。
  MDA的發(fā)言人表示,DER項目是該局正在推進的唯一一個助推段相關專項計劃,并表示,“近期我們的激光武器研究終點是低功率激光用于導彈防御。這一低功率研究將為在本世紀20年代使用高功率激光武器實現(xiàn)助推段攔截奠定基礎”。該局還透露,當前該局正在開展工作的激光武器功率水平只能在近期提供目標跟蹤和辨識能力。
  美國國家科學院的一個研究小組曾在2012年發(fā)表一篇研究報告,認為考慮到地理因素和時間限制,助推段導彈防御不實際、不可行。該研究指出,“助推段導彈防務的根本問題是攔截的時間窗口短,并且攔截武器(無論是導彈還是定向能)的射程是有限的,因此助推段攔截系統(tǒng)的平臺必須相對靠近彈道導彈的飛行路徑,這樣攔截才有可能”。對此MDA認為,“助推段導彈防御能夠挫敗包括洲際彈道導彈在內的所有射程的彈道導彈,但它也是最艱難的攔截階段。攔截‘窗口’只有1~5分鐘。盡管助推段明亮和高熱的噴焰使這一階段的彈道導彈很容易被探測和跟蹤,但攔截器和傳感器都必須與彈道導彈發(fā)射位置靠得很近。不過,對助推段的早期探測允許導彈防御系統(tǒng)快速反應和盡早對飛行中的彈道導彈進行攔截,這也許比其他任何措施都能實現(xiàn)更早的攔截”。
  MDA指出,此前已被取消的“機載激光武器”(ABL)項目暴露了許多缺陷,它希望DER項目能解決這些缺陷。首先,ABL項目采用波音747-200飛機作為平臺,該機只能在大氣層內飛行,因激光容易“抖動”而使其精度不可靠;DER項目將采用能夠在6萬英尺(約18.3千米)高度飛行的高空無人機(如“全球鷹”),減少了大氣層的抖動效應。MDA指出,“在高空的無風環(huán)境中以低速飛行,可顯著降低激光光束指向和大氣抖動補償系統(tǒng)的復雜性,這兩點在ABL項目中是大麻煩”。第二,目前美國國防部沒有一種激光武器能提供快速摧毀一枚助推段彈道導彈所需的功率。在對付液體燃料推進的彈道導彈時,激光武器將只需少數(shù)幾秒即可摧毀目標;對付固體燃料彈道導彈則需要更長時間。為了縮短時間,需要提高功率。美國防部僅成功演示過功率34千瓦的合成光纖激光器和功率10千瓦的二極管泵浦堿金屬激光器,MDA認為這兩種激光技術在實現(xiàn)很高的平均功率和非常低的系統(tǒng)質量方面都有良好的前景。該局和美國防部國防高級研究計劃局(DARPA)將在DER項目中合作建造一臺50千瓦級的合成光纖激光器,并在2017~2018財年將其功率提高到數(shù)百千瓦,并最終提高到兆瓦級。這項工作的第一步是在2016財年創(chuàng)造和集成質量功率比達到5千克/千瓦的光纖激光器。
  前述美國國家科學院研究小組的聯(lián)合主席之一大衛(wèi)·蒙塔古仍質疑MDA設想的可行性。他指出這種方案仍需要足夠靠近目標,否則沒有足夠的反應時間。他認為,無人機在距離目標最遠不會超過200千米,這樣可能出現(xiàn)在敵方防區(qū)內,生存面臨挑戰(zhàn)。即使是在朝鮮這樣領土面積有限的國家,距離彈道導彈200千米盡管可能意味著在朝鮮領土上空之外,但仍可能在防空系統(tǒng)的射程內。這還沒有考慮諸如伊朗這樣面積更大的國家。此外他認為還有一個續(xù)航時間問題。無人機必須在合適的距離范圍內持續(xù)飛行并待機進行攔截,因此國防部要么得使用多架無人機,要么就得提高無人機的續(xù)航時間。但蒙塔古也承認,無人機在類似領域可以有一些實際作用,例如攔截陸地發(fā)射的火箭彈(比如哈馬斯對以色列發(fā)射的)。在這種情況下,無人機機載或陸基車載激光武器可能可用。此外,如果美國國防部不關注無人機是否損失,則配裝激光武器的無人機在戰(zhàn)區(qū)內緊急使用也是可以的。
  對此,筆者的觀點是:除了MDA指出的通過對助推段彈道導彈的發(fā)現(xiàn)和跟蹤為后方導彈防御體系提供快反能力和早攔機會之外,直接實施助推段攔截、特別是以軍機執(zhí)行這一任務的意義或應與獵殺彈道導彈發(fā)射車的任務放在一起考慮。
  實際上,美國很早就認識到空基助推段攔截裝備應當具備獵殺彈道導彈發(fā)射車的能力。例如,美國蘭德公司早在1997年完成的報告《空基助推段和上升段導彈防御:選擇與問題》就提出,助推段/上升段攔截任務與對地攻擊任務之間有數(shù)種可能的協(xié)同方式,其中最有可能的就是在彈道導彈發(fā)射之后,通過對地攻擊來摧毀機動式彈道導彈發(fā)射車及其相關的裝備;用于助推段/上升段攔截的目標捕獲解決方案也能提供精確的逆推處理,從而確定出彈道導彈的發(fā)射位置。因此,如果用于助推段攔截的飛機及其傳感器和機載武器,既能夠執(zhí)行助推段攔截任務,又能夠執(zhí)行發(fā)射后的打擊任務,將是最有吸引力的。

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