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观察者网一周军情:反导的盾和突防的矛

2017-10-15 12:20:31

【文/ 观察者网专栏作者 席亚洲】

本周,美国《外交》杂志刊发文章,称美国情报机关消息源透露,俄罗斯9月进行的“亚尔斯”导弹试射中,首次进行了“全导式”多弹头导弹实验。这又是一种据称能让美国反导拦截系统失效的新技术。另一方面,本周有报道提到,可能观察到了美国SR-72高超声速原型机。那么“全导式”导弹和高超声速,究竟谁是未来突防技术的尖端,中国又是不是需要学习呢?

俄罗斯在操心突防的同时,美国雷西昂公司向五角大楼建议在夏威夷或东西海岸建设“陆基宙斯盾”基地,部署标准3导弹,来对付朝鲜洲际导弹,这又是什么故事?我们也要谈谈。

突防技术的尖端究竟是啥

根据俄罗斯依据美俄START条约公布的数据,目前俄罗斯处于部署状态的战略核武器共523件发射工具(包括陆基、海基和空射巡航导弹),弹头1765个。其中,战略火箭军的陆基核导弹是俄核威慑的基石,共包括导弹286枚,共携带286个战略核弹头,其中,46枚R-36M2(SS-18)导弹,30枚UR-100N(SS-19)导弹;36枚公路机动的“白杨”导弹(SS-25),18枚“白杨M”(SS-27)和96枚RS-24“亚尔斯”(SS-29)导弹。

从上述数量可以看出,作为苏联第一种实用陆基机动洲际导弹,“白杨”和改进发射车的“白杨M”正在逐步减少,可能最终退出现役,而俄罗斯未来机动式部署战略核导弹的核心力量是RS-24“亚尔斯”导弹——未来可能再加上目前尚处于试验阶段的“微型洲际导弹”RS-26型。

近日俄罗斯国防部公布的视频中,进行公路机动部署的“亚尔斯”

相比陆基核力量, 目前俄海基核力量因为“圆锤”导弹研制装备进度缓慢,迄今只装备了32枚(只有2艘“北风之神”级核潜艇装备有导弹),在现代化程度上要比陆基核力量差不少,主力还是液体燃料的R-29RM导弹。

苏联/俄罗斯各型潜射弹道导弹

当然,尽管如此,以俄罗斯这样规模的核力量,美国现有的反导拦截弹就算百分之百拦截成功,且一发导弹拦截一发导弹(而不是一个弹头),也拯救不了美国主要经济地区被炸成放射性废土的命运。

但是——讨论美俄核力量对比的时候始终不要忘记美国是“先发制人”派,美国的核战争想定是首先使用核武器,其陆基“民兵3”导弹和海基“三叉戟”导弹精度较高,当量较大,B-2隐身轰炸机突防能力较强——近年来俄罗斯还指责美军研制的B-61-12等精确制导的战术核武器和F-22隐身战斗机结合,实际上也具备“准战略”打击能力,即用来摧毁俄导弹发射井。

而传统上来说的主要二次核反击力量——核潜艇方面,俄罗斯的潜艇大部分老旧不堪,即使是采取“堡垒海域”战术,因为其反潜力量多年未得到更新,且舰艇数量严重不足,在美国“海狼”、“弗吉尼亚”级等先进攻击型核潜艇的渗透面前,也谈不上安全,很可能大部分核潜艇会被先发制人的击沉。

即使是生存能力最强的公路机动核导弹,也会被B-2轰炸机通过合成孔径雷达搜索发现和攻击,实际上真正能生存下来多少也很可疑——此前有分析指出,俄罗斯地广人稀,西伯利亚地区几乎寸草不生的地理环境,不太适合陆基发射车逃避空中雷达侦测——这一点和中国形成鲜明对比,中国繁忙的公路运输和极其重视道旁植树等因素实际上对发射车逃避雷达追踪很有用。

根据当初START条约谈判时的想法,俄罗斯本来应该拥有比美国更多的核武器,以平衡其技术上相对落后的问题。

但事实上由于经济问题,俄罗斯实际装备的核武器数量反而不如美国,尤其是美国找种种理由“拖延”执行START条约。

此外,毕竟美国经费比俄罗斯充裕的多,“非部署”状态的核武器保存情况显然也要好于俄国,因此实际上美国可用的核武器数量更多。

美国公开信息中宣称还具有6800枚左右的核弹头

在这种情况下,美国一旦发起“第一击”,俄罗斯的核武器很可能大部分被毁,最后或许只有几十枚公路机动式洲际导弹和一两艘核潜艇能侥幸生存,并发起反击。

这样一来,美国的反导系统就会有巨大的价值了。

事实上这也正是当初美俄START条约谈判的时候,俄罗斯坚决反对美国部署反导系统。最后双方谈崩,美国单方面开始部署反导系统的重要原因。

要是在冷战时代,美国退出反导条约,很可能引发START条约谈判整个崩溃,最后双方进入无限制大造核导弹状态……

但毕竟时代不同了,今天俄罗斯唯一能制衡美国进一步扩大核优势的手段,就只剩下谈判了,所以无论如何俄罗斯也不会让START条约谈崩。

俄罗斯当然也在试图建立自己的反导系统,本周中俄宣布要召开反导会议,这是去年中俄首次反导司令部演习后,又一个高层次反导合作的动作。尽管俄罗斯吹嘘自己的“努多尔河”和A-235反导系统,但这套系统的实战能力恐怕非常有限。

中国既然已经在先进的动能杀伤器拦截系统方面取得了突破,那么俄罗斯自然希望能够和中国合作——只是和中俄间其他军事合作的问题一样,第一,技术肯定不能免费给,俄罗斯想要先进技术,得付出一定代价(相应的中国引进俄罗斯技术也没有免费白拿的,当然,中国主要是给钱,俄罗斯现在大概则是要拿出一些压箱底的东西来交换);第二,合作必然是有限的,中国不大可能无原则的提供最先进技术,只能说是在某些关键领域“点拨”一下,也就是说,俄罗斯还得花大量的经费,投入巨大的力量去实现从技术到工程的转化,这需要时间和经费。

在反导很难短时间内突破的情况下,既要在START条约框架内,又要尽量降低美国反导系统的效能,俄罗斯绞尽脑汁。

去年有个“大新闻”,普京总统亲自召开商讨对付美国反导系统的会议,会上俄海军提出的装有千万吨级弹头的“超级鱼雷”方案的材料被镜头“无意间”拍到。其实在那个材料上,另外一边就是加强导弹突防能力的计划。

2016年俄罗斯电视台意外发表的“状况6”核鱼雷画面

其实从普京拉上俄军所有高层亲自开会讨论这个问题,就可以看出俄罗斯决策层对此有多重视,毕竟这是关系到生死存亡的大问题。

正如我们前面所说,“亚尔斯”导弹其实是“白杨”系列(虽然改了名字,但其实它依然是“白杨”技术树上的枝丫)中真正实现最初立项时设计目标的型号(地位有点像中国的东风-31AG),因此它的生产装备,是俄罗斯前几年最关心的问题。

在“亚尔斯”导弹试射之初,俄罗斯媒体就已经大肆吹嘘说这种导弹不惧任何拦截。

9月装备实验性质新弹头的RS-24亚尔斯导弹试射

从目前的信息来看,“亚尔斯”的反拦截技术,其实主要也就是冷战时期就已经规划的那些,包括上升段就开始进行不规则小幅度机动,制导舱能够进行机动等。但是,面对更新率、分辨率更高的先进雷达,这些不会对弹道做出大幅度改变的机动其实意义不大。而美国在雷达领域现在当然比俄罗斯领先不少,计划2020年代前半期,其新型LRDR雷达将投入使用,其精度、数据更新率等都有很大进步,其成本被要求控制在10亿美元以内,在美国不惜血本的前提下,多部署几台还是有能力的。这种雷达的效能将不亚于因为过于庞大笨重昂贵而只造了一台的海基X波段雷达,这将让传统的通过小幅度无规则机动造成预测导弹弹道困难的技术变得没有意义。

而另一方面,“亚尔斯”导弹虽然有弹道机动能力,但限于分导式原理,这种机动也只能在弹头从制导舱分离出去之前进行。虽然现在进行机动的制导舱实际上仍是拦截弹无法拦截的目标,但分离出去的弹头,弹道就已经确定了,只要敌方跟踪拦截系统精度够高,处理能力更强,拦截范围更大,还是一样会被拦截。

目前美国正在研制的RKV(重新设计动能杀伤器)与现有不考虑目标机动的KKV相比,可以大幅度改善GBI拦截弹的拦截范围,对投射出来的分导式弹头拦截效率更高了——换言之,“亚尔斯”的机动突防技术,对新一代GBI拦截弹的效能大幅度降低。

应用于标准3 block 2A上的新型动能杀伤器

总之,美国反导系统在未来一段时间内,将可以降低“亚尔斯”导弹的有效性。

在这种情况下,增强“亚尔斯”导弹突防能力自然有很大必要。


使用“全导式”技术后,弹头的分离可以推迟到接近目标上空才进行,此前,弹头和制导舱联合体一直可以机动,而现有的拦截弹是无法拦截机动目标的。因此,只有在弹头进入大气层后,才具有拦截的可能。这就直接废掉了美国“标准3”和GBI系统的拦截可能,只有“萨德”理论上能拦截,而实际上,或许需要能在大气层内外工作的“萨德-ER”(规划中)才行。

其实“全导式”方案也是冷战时期就已经规划过的方案,美苏都曾考虑过研制这种导弹。实际上,这种导弹的特征就是每一个弹头都有独立的制导舱——相比之下,现在主流的分导式方案则是所有弹头放在一个制导舱上,挨个投射出去。从这可以看出,如果只考虑制导舱技术难度,全导式反而比分导式更低,因为分导式多弹头需要一个制导舱依次把多个弹头送入不同轨道——中国真正完全实用的第一种分导式制导舱其实就是用来发射铱星的长征2号上面级(东风-5B导弹的制导舱和它基本一样),可见分导式制导舱研制并不容易。

分导式多弹头试验摄影场景

全导式的好处显而易见,每个弹头从弹道中段开始就有自己独立的弹道,大大增加了对手追踪的难度。而且,如果采用较大型的制导舱,弹头的机动能力可以更强,弹头可以攻击更大范围内的目标等等……当然这也带来一些缺点,例如根据美国的看法,多个制导舱的总重量会大于一个大型制导舱,机动能力还不如后者,弹头也会更轻……等等。

总之,如果考虑兼顾“第一波打击”的武器的话,按照美国的看法,全导式多弹头的效能其实是不如分导式多弹头的。

但现在时过境迁了,对于俄罗斯来说,“全导式”分弹头是能够在最短时间内拿出手,并且装备到“亚尔斯”导弹上,让美国现有,乃至20年代能够实现的反导技术失效的手段。

全导式分弹头简略结构扫描图

“如果一个蠢办法有效,那它就不是蠢办法”。况且根据苏联研制R-36时考虑全导式多弹头的论证,如果设计合理,全导式多弹头的弹头未必更小,携带的诱饵数量也可以和分导式一样,而且因为每个弹头可以控制的时间更长,其最终精度也可以更高(完全可以弥补弹头当量降低的影响)——也就是说除了带的弹头数量少了一个(采用分导式的“亚尔斯”导弹带4个弹头,全导式则是3个),采用全导式多弹头技术的“亚尔斯”导弹依然可以兼顾一定的进攻能力(直接攻击对方发射井)。

当然,美国方面也有人指出,如果仅仅是为了提高突防能力,更简单的办法其实是装备更多的分导式弹头,如中国今年进行的“东风5”导弹投掷10个分弹头的试验,俄罗斯自己更是老早就已经在R-36导弹上装备了10个重型弹头,新一代“萨尔马特”液体燃料导弹也肯定要装备10个乃至更多的弹头。只不过,一方面“亚尔斯”导弹的尺寸相对小,带4个分导式弹头已经很拥挤了,继续增加弹头不现实。另一方面,别忘了我们前面已经说过,俄罗斯要在不谈崩START条约的前提下发展核力量,而START条约对弹头总数可是有限制的——所以俄罗斯也没法大幅度增加弹头总数。

而且,全导式技术还有个好处,就是其研制难度其实是新的突防技术当中最容易的,美国媒体甚至称,朝鲜都可能努努力就能掌握全导式多弹头技术。对于俄罗斯来说,更是直接从苏联的故纸堆里翻翻就能找到当初很深入的预研成果了,短时间内搞定肯定没有压力。

这样两边一排除,我们可以发现,全导式多弹头,确实是俄罗斯现阶段最合理,最快速解决“反导危机”的选择。

不过,近年来关于洲际导弹突防,全导式技术似乎目前也只有俄罗斯努力研究。从21世纪初开始,美国在新型洲际导弹方面,考虑的就主要是高超声速滑翔技术,即所谓“一小时全球打击计划”。

本周美国《航空周刊》称,洛克希德公司内部的消息称,一架小型验证机本周抵达加利福尼亚州“臭鼬工厂”设施,可能是用于SR-72高超声速侦察机项目的无人验证机。

如果这一消息属实,这将是自X-51验证机后,美国又一种采用超燃冲压发动机的高超声速验证机。

目前俄罗斯号称其飞行速度达到5倍声速的“锆石”导弹即将入役,但这种导弹的高超声速飞行动力原理不明,不清楚是火箭动力的高超声速滑翔,还是用亚燃冲压发动机达到接近高超声速飞行的边缘(理论上亚燃冲压发动机可以达到5马赫的速度)。但总之,俄罗斯现在是不大可能有超燃冲压发动机的。

2015年锆石首次陆基试验失败,2016年第一次成功试验

2015年中国“冯如航空科技精英奖”授予了进行高超声速研究,其成果就是进行了世界上除了美国X-51A外,第二款进行实验的超燃冲压吸气式发动机飞机。

“冯如航空科技精英奖”

超燃冲压距离弹道导弹有点远,但通过上面关于高超声速飞机和超燃冲压发动机的进展情况,我们可以发现,俄罗斯在这一领域已经落后于中美。

而在直接运用到弹道导弹上的“助推-滑翔”式高超声速飞行器方面,目前中、美、俄都已经进行过成功的试验,不过俄罗斯在这方面比较磕磕绊绊,直到今年才首次发射成功,显然是错过了去年普京亲自主持的确定新一代突防技术方向的会议,发展能得到多大重视尚不清楚。

相比之下,美国在2012年就成功进行了用“北极星”中程导弹为助推器的高超声速滑翔弹头试验,不过悲剧的是,随着2014年试验中该型验证导弹悲剧性的爆炸,至今美国也没有恢复类似的试验。

我国至今进行了8次“长征2号”火箭为助推器的高超声速滑翔弹头试验。从试验成功次数,试验中展示的滑翔器性能(在后期试验中,中国的高超声速滑翔器展示了大范围侧向机动能力)等方面,目前我国在这一领域领先美俄,已经是很多美国人也不得不正视的事实了。事实上,中国火箭军部队的电视节目中已经展示了东风-5洲际导弹(与长征2号火箭基本一样)携带的高超声速滑翔弹头的画面,表明这种装备在中国已经进入工程研制阶段,距离成为实际可用的武器装备的时间或许已经可以掰着手指头算了。

也正是由于这个原因,今年“兰德”公司就出台了建议美国与中国谈判限制高超声速技术研究……这和20年代英国在舰队实力上追赶美国无望后,主动提出进行限制海军军备竞赛谈判是一样的。

超声速滑翔弹头的技术显然要比“全导式”复杂,但从原理上来说,对现有的反导系统的克制作用也显然更加有效。只不过,科研从来都不是说什么技术更先进,更有潜力,就能上马什么技术的,任何新武器新装备都必须考虑研制时本国技术、工程能力。从这个意义上讲,“亚尔斯”的全导技术当然还是有意义的。只不过,对于中国来说,似乎我们也没有必要回过头去学习俄罗斯这种“复古”的技术了,就好像东风-21D成功后,中国在新一代远程舰射反舰导弹方面,不会再去研制类似“锆石”这样的高空超声速飞航式反舰导弹一样。

“标准3 Block 2A”能对付洲际导弹?

本周美国雷西昂公司向五角大楼提出建议,用该公司研制的“标准3 Block 2A”导弹(以下简称为SM-3 B2A)执行拦截洲际导弹的任务。他们提出,可以在夏威夷或者美国东、西海岸部署“陆基宙斯盾”系统,使用SM-3 B2A导弹,作为GBI拦截弹之后的“第二道防线”,来拦截朝鲜来袭洲际导弹。

试射的SM-3 B2A

因为SM-3 B2A导弹研制中有日本三菱重工的参与——三菱负责第三级火箭发动机和头锥的研制,因此是中国媒体经常关注的导弹。该型导弹也是日本一直视为“护国神器”的存在,日本对于“金刚”级驱逐舰携带SM-3 B2A导弹拦截朝鲜的导弹有着很高的期望。

有意思的是,雷西昂公司这次提出的建议却体现出了美国和日本的反导技术合作——显然还是有相当保留的。

这次雷西昂提出的建议是,把为GBI研制的RKV拦截器的软件移植到SM-3 B2A的拦截器上,提高其拦截能力,这样就可以具备拦截洲际导弹的能力。

换言之,此前俄罗斯曾多次抗议,而美国反复否认的SM-3 B2A具备拦截洲际导弹能力的说法,现在在雷西昂公司自己的这个建议面前,已经得到了证实——只是,作为该导弹的合作研制方,日本别想获得这种能力。

为什么移植了新的软件以后SM-3 B2A就能拦截洲际导弹了呢?

笔者猜测,这应该是关于导弹的引导算法问题。

导弹要追踪目标,使用不同的算法,会带来性能上的很大区别。

大家知道,空空导弹早期一般用的引导规则叫做视线追踪法,简单的说就是导弹追踪目标的动作,目标作出什么动作,导弹就会调整追上目标。但如果导弹和目标距离较远,在燃料耗尽,依靠惯性飞行的阶段,目标做几个机动,导弹就会在追踪过程中迅速丧失速度,而此时又没有燃料来获得速度,最后导弹就会追不上目标而坠地。

空空导弹拦截示意图,需要考虑接近姿态,运动角速度等诸多计算量

而如果迎头攻击目标,理论上说,要想直接击中目标,导弹需要以无穷大的过载,在与目标交错而过的一刹那以无穷大的过载掉头追上目标。

所以现在的导弹一般采用比例引导法,实际上瞄准目标运动方向前方飞行,以在迎头攻击时能击中目标。

而对于拦截高速机动的弹头目标来说,相关的算法就更复杂了,通过使用更好的算法,大幅度提高导弹的拦截命中概率,降低拦截所需过载,减少飞行时间,减少脱靶量,都是非常重要的。

在现代先进的高性能导弹上,还往往会使用多种引导方法互相结合,以获得最优性能。

这方面的研究需要结合大量的模拟仿真研究和实际试射,非常复杂,对于现代军事工业体系不完整的日本来说,要想独自研发——那真是有点期望过高了。

不过,改善算法后的SM-3 B2A导弹真能有效拦截洲际导弹吗?

理论上说,当然能。SM-3系列导弹之前也有过拦截模拟洲际导弹目标的历史,例如中国首次反卫星试验后美国用标准3 BLOCK 1导弹进行的击落报废卫星那次“我们能做得更好”试验,靶标参数就比较接近即将再入大气层的洲际导弹弹头。

因此标准3拦截洲际导弹能力也是俄罗斯反对美国继续开发标准3系列导弹的主要理由。

但实际上,SM-3系列导弹的拦截能力是有很大限制的。

这种导弹虽然也是中段拦截,但和GBI导弹的拦截是不一样的。

GBI导弹“身大力不亏”,本身就具有类似洲际导弹的射程和投送能力,因此其实际上是将一个相当大的拦截器送入轨道,以实现在很远的距离上击落敌方来袭导弹的目标。

今年的GBI导弹首次拦截洲际导弹靶弹试验中,拦截点距离GBI导弹发射场距离达到3000公里之遥。换句话来说,部署在美国阿拉斯加和东西海岸的发射场发射的导弹,实际上能够对四面八方来袭的洲际导弹进行拦截,限制不过是监控能力。

而对于尺寸小得多的“标准3”来说,它的拦截范围就很小了,尤其是它本来是考虑对付中程导弹的,拦截洲际导弹的时候,这个拦截条件就更加苛刻了——这是改进软件没法改的东西。

因此,“陆基宙斯盾”系统如果要用来拦截洲际导弹,只能是在接近目标区域附近,对即将进入大气层的来袭弹头进行拦截,而不能像GBI那样,大大外推拦截距离。

所以,雷西昂虽然牛皮吹得震天响,也只敢说用“陆基宙斯盾”充当“第二道防线”,解决“弹匣深度”的问题。

了解了这一点,我们就可以明白为何雷西昂建议部署的地点是夏威夷和美国东西海岸了,因为这里是朝鲜洲际导弹的主要可能目标区——虽然理论上朝鲜导弹可以打阿拉斯加,但去轰炸那片不毛之地恐怕没什么实际意义。

美国和俄罗斯在突防系统和反导系统方面的高度重视,也说明当代世界虽然已经进入了限制核武器的时代,但实际上围绕核武器、核技术的竞争远没有结束。

中国如果没有更先进、更强大的核武器作为强硬的后盾,中华民族的伟大复兴之路也必然要更加困难和曲折,甚至可能无从谈起。这也是21世纪以后,中国日益重视和发展核力量的根本原因——所谓防人之心不可无,尤其是在大洋彼岸的对手始终没有放弃过“首先使用核武器”原则的今天。

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席亚洲

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独立军事评论员,IT业观察者

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来源:观察者网 | 责任编辑:荀越
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