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天网恢恢,既疏且漏
——在建中的欧洲导弹防御系统(下)
本文为《现代舰船-军事广角》独家授权凤凰新媒体军事频道稿件
欧洲导弹防御作战构想
让我们设想一下,假如伊朗获得并生产了自己的洲际核导弹,并由于某次冲突向华盛顿发起自杀性的导弹攻击,导弹途经欧洲防区时的情景。
在德黑兰发射导弹60秒后,即导弹在助推上升段时,部署在空间的早期预警卫星(DSP)即捕捉到火箭发射的异常热辐射,美国为构筑全球性的反导预警网络,早已在空间部署了数十颗DSP卫星,全球任一地点的火箭发射通常被至少两颗卫星观测到,根据两颗卫星自身的位置和观测到发射点的角度,可以大致推算出导弹发射的位置(可精确到1平方千米的范围内)。
在导弹发射后3分钟内,它将升空到足够的高度,这时地球曲率就不再对FBX雷达的探测造成影响。在早期预警卫星先期警报的情报支援下,FBX雷达将提前对准导弹发射的方位,像按照灯一样等着目标导弹的出现。导弹进入探测范围后,FBX雷达发出的雷达波束就会根据目标有效雷达截面积的大小,反射回数量不等的雷达波,并以此对目标进行定位。因此,在捕获目标之前,FBX的雷达波束总是在空中的特定方向和区域进行长时间扫描,并从微弱的反射回波中发现蛛丝马迹。如果事先未得到关于目标大致方位等情报,FBX雷达就只能大海捞针似地连续扫描大范围的空域,极易漏过目标。如果目标导弹的雷达反射截面较小,且位置方位未知的话,FBX雷达就很难发现,也就没有办法指引EMR雷达和拦截弹提前作好战斗准备。
FBX雷达波束在1000千米外的搜索带宽约10千米,这一宽度将随着搜索距离的增加而加大,但即使如此,仅仅10多千米的搜索宽度也极易漏过高速导弹;因此,FBX雷达在早期预警卫星的支援下提前对准导弹发射的方位,是极其重要的。一旦目标被FBX雷达捕获,FBX就会根据反射回波的若干物理特性大致推算目标的速度、距离和方位。有了这些情报,后面的EMR雷达就省去了大量搜索的时间。反导系统运行至此,FBX雷达已在早期预警卫星探测的基础上,获取了目标速度、高度、距离和方位的大致信息,并以此推算出目标未来的位置,为下一步跟踪和拦截做好准备。此时,导弹已完成助推段飞行,进入了空间中段的飞行,在这一阶段,导弹将施放出弹头。由于弹头的雷达反射截面相对较低,就不得不需要升级后的EMR、GLOBUS II等高精度雷达来探测定位了。此外,由于导弹最后一级助推器与弹头一起进入空间,它们具有相同的速度、相距也较近,这也对雷达的识别能力提出了挑战,加上一些先进的弹头还可能施放诱饵弹头,就更增加了识别的难度。因此,即便FBX雷达无法找到小型弹头,但也能根据稍大些的末级助推器确定弹头的大致位置和速度。而以目前EMR雷达的性能来看,它有限的探测距离根本无法胜任防御这类远程、洲际导弹的重任。
弹头飞过FBX的下一站,即进入了EMR雷达的探测范围。几分钟后,英国费林戴尔斯的低频预警雷达、挪威瓦尔德的GLOBUS II雷达也将跟踪到飞行中段的弹头。在这一阶段,升级后的EMR雷达和GLOBUS II雷达将收集精确的高分辨率弹头数据,并辨别出弹头、末级助推器残骸和诱饵,这些数据将直接用于拦截弹升空后的拦截碰撞。如果部署在波兰的拦截弹拦截失败,上述雷达探测到的数据将继续传输给位于美国本土阿拉斯加和加州的拦截阵地,用于第二次拦截。拦截弹升空后,在指定时间内飞到预定拦截位置,并施放动能战斗部;战斗部随即打开弹头上的红外寻的器搜索附近空间的目标,并根据雷达先前对弹头、残骸和诱饵的分辨数据和红外引导头获得的目标图像,精确设定撞击弹道。一切顺利的话,弹头将进行最后的姿调,完成撞击。
在对上述反导交战的模拟情景中,导弹防御局的官员们明显倾向于增大弹头的雷达截面积(被设定为1平方米、实际上真弹头比这小得多),这样EMR雷达就能够很容易地精确定位目标,然而这种自欺欺人的做法却很难经得起实战考验。这是由于反导雷达系统大多采用波长小于2.5厘米的波束,加之弹头普遍都是锥体或圆柱体,使其在照射到大得多的弹头后像白炽灯一样各四周反射、折射开来,能返回雷达天线并被捕捉到的回波更是微乎其微。除非角度正好合适,否则弹头的雷达反射截面通常都很小(约0.01平方米甚至更低)。因此在实战中,以目前EMR雷达的性能很难探测到这么小的目标,对费林戴尔斯的低频雷达更是如此,只有升级后的EMR雷达和GLOBUS II雷达才能胜任这样的任务。
反制防御系统的几种手段
美国的导弹防御系统,无论是部署在本土还是欧洲的版本,都遭遇到一个最基本也是无法解决的问题,即无法对哪怕是最简单的反制措施做出有效的反应,其原因基于以下物理现实:拦截弹和弹头在外层空间以极高的速度飞行,那里没有空气阻力,哪怕很小的力都会对物体的运动状态造成影响;在这种无重力环境下,一片火箭残片和900千米重的弹头都能以同样的速度飞行,对于红外传感器来说,一颗真的弹头与一段圆柱体的末级助推段没有什么区别,加之残酷的环境、有限的载荷,系统的极端复杂性都使反导作战困难重重。最重要的是反导系统做为一个复杂的巨系统,系统组分之单相互依赖性、联动性非常强,哪怕只是一点点失误,经系统不断放大、累积后都可能造成失败。
弹头与诱饵。至于成功拦截的另一个关键性步骤——弹头识别和区分,也是困扰导弹防御的难点。对此,只要想想机场对各式行李的安检就能体会技术上的复杂、艰辛。探测雷达和红外寻的头通过雷达波和红外辐射从远距离上观测目标弹头,就相当于机场安检员在远距离上目视观察被检行李,他们不能打开行李、不能晃动它们、不能动用警犬去逐个嗅探,更不能用X光机透视检察,他们只能在远处通过行李的颜色、尺寸、形态来辨别哪个有潜在危险。然而,在外层空间,实际情况甚至比我们类比机场安检的例子更复杂。
辨别弹头和诱饵的过程也与此类似,两者只有在远程雷达及红外传感器能够感知到差异,或对方未采用任何反制措施的前提下,才能被明确地区分开来。但任何对手就会有意去模糊弹头和诱饵在雷达和红外传感器中的不同,他们会改变传统上弹头的外形,将弹头内的载荷封装于气囊内,施放大量不同形状、尺寸的诱饵气囊,它们与真弹头外部都涂覆同样的金属涂层等. 这些诱饵不仅使远程雷达和红外传感器无所适从,而且光是数量也会很快耗尽有限的拦截弹。
雷达等传感器除了必须能够区分出弹头和诱饵外,还必须拥有足够高的精度才能引导拦截弹准确撞击目标。而获取定量的、高精度的目标数据所需的信号要比探测所需的信号强得多,当目标向雷达快速接近时,雷达照射到目标的信号强度会显著增加,因此雷达能区分弹头和诱饵的有效范围就会小于它所能定性探测的范围。根据导弹防御局公布的数据,部署在中欧的EMR雷达只有经过大规模升级,其信号强度才足以探测并区分出弹头和诱饵,而且即便已经升级也不能保证EMR雷达在所有诱饵中不漏过真弹头。
而诱饵也只是众多反制手段中的一种,其它还包括:
弹头自旋稳定。降低弹头被探测的概率还可减少弹头的雷达反射截面积,如果反射截面积够小,雷达对它的探测距离将显著缩短。当弹头再入大气层,可考虑使弹头自旋保持弹头锥体的稳定性,因为弹头自旋后相对稳定,能始终保持弹头锥体向下,这种姿态的雷达反射截面也是最小的,一枚不自旋的弹头反射截面约0.01平方米,但如果锥体朝下自旋稳定后,其反射截面将显著降低为0.001平方米。此外,还可为弹头涂覆磁性吸波涂料,其雷达反射截面还将进一步下降。
金属箔条。在弹头再入大气层时,还可随弹头抛洒金属箔条,这些金属箔条长约2厘米,可增大对X波段雷达波的反射,在弹头附近造成一大片目标,使真弹头隐藏于金属箔条云之中。这样,雷达根本无从分辨哪些回波由真弹头反射。据估算,在高空一磅金属箔条抛洒后可形成约数百万个假目标,还可在弹头上配备箔条抛洒器,在弹头飞行的不同阶段抛洒箔条,全程保护弹头。
低功率干扰机。干扰机可产生噪声信号,这些信号强度很弱,与由弹头反射回的雷达波非常相似,当弹头在飞行途中施放干扰机后,干扰机的信号就将使雷达无法分辨哪些是弹头反射回波,哪些是干扰机的干扰信号。比如,中欧的EMR雷达在探测500千米外、截面积为0.01平方米的弹头时,如果弹头有附近一台功率为1瓦的干扰机,那么它的干扰信号将产生数以万计的假目标,而这些低功率干扰机自身也很小(数英寸大小、几十克重),一枚弹头完全可以布置上数台这样的干扰机。在飞行的不同阶段,沿途施放,形成大面积的假目标区。《现代舰船-军事广角》2009年刊载
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