美国导弹防御系统新进展
2014-09-02杨云翔
杨云翔
2013年,美国以朝鲜威胁为借口,公布了导弹防御系统计划的4点新举措,加快了本土和亚洲导弹防御系统的建设步伐。同时,美国调整了部分研制项目,取消了“精确跟踪空间系统”(PTSS)项目,暂停了“标准3-2B”拦截弹项目,启动了“通用杀伤器”技术研究,未来将继续发展助推段动能拦截和激光拦截技术等。最终,美国将建成一个覆盖近程到洲际射程、从助推段到末段拦截的全球一体化、多层弹道导弹防御系统。
部署现状
截至2013年底,美国在全球范围内部署的导弹防御系统如下(见表1):
* 探测系统: “国防支援计划”(DSP)、“天基红外探测系统”(SBIRS)以及“空间跟踪和监视系统”(STSS)等天基红外探测系统,“丹麦眼镜蛇”、“改进的早期预警雷达”(UEWR)和AN/TPY-2等陆基雷达和海基X波段雷达。
* 拦截系统: “地基中段防御系统”(GMD)、“宙斯盾”系统、末段高空区域拦截系统(THAAD)和“爱国者-3”系统(PAC-3)等。
* “指挥、控制、作战管理和通信系统”(C2BMC): 负责全球反导系统的协同作战。目前服役的是6.2版本系统,6.4版本系统正处于部署过程中。
试验情况
2013年,美国共开展14次飞行试验,其中地基中段防御系统2次,“宙斯盾”反导系统6次,THAAD系统1次,“爱国者-3”系统4次,中程增程防空系统(MEADS)1次,其中仅地基中段防御系统拦截试验失败,具体试验情况见表2。
美国导弹防御局继续执行一体化、高效费比的地面和飞行试验计划,即“一体化试验计划”(IMTP)。2014财年,MDA为IMTP计划增加了12次飞行试验,总数达到49次。该计划模拟真实作战条件,验证导弹防御系统应对当前及未来威胁的能力。
目前,国防部作战试验和评估办公室与MDA开展合作,利用飞行试验数据为导弹防御系统建模和仿真中的“校核、验证与确认”(VV&A)工作提供支持。多种作战场景及大规模性能评估的建模和仿真还需要多年时间才能完成。
随着导弹防御系统的成熟,美国未来会逐步提高飞行试验的复杂度,包括增加系统级的作战试验、反导系统的参试数量、试验靶弹的数量和种类(弹道式和吸气式)、评估作战、策略、技术和流程的整体作战指挥链等。
试验特点及能力分析
GMD系统拦截试验遭遇三连败,实际作战能力有限。
2013年1月26日,GMD系统成功开展代号为“CTV-01”的非拦截控制飞行试验,试验采用3级地基拦截弹,携带CE-II型EKV。EKV与助推器分离后,按照预定计划实施机动,成功收集空间环境数据。
7月5日,美国开展的GMD系统拦截试验(代号FTG-07)遭遇失败,这是2010年以来连续第3次拦截试验失败。试验采用3级地基拦截弹和LV-2型中远程弹道靶弹,拦截弹携带CE-I型EKV。试验中,里根试验靶场附近的“宙斯盾”舰载AN/SPY-1雷达、STSS系统卫星、以及太平洋导弹靶场附近的海基X波段雷达参与探测和跟踪任务。7月17日,导弹防御局局长在参议院拨款委员会的预算听证会上称,经初步调查,此次拦截失败原因为轨道科学公司研制的地基拦截弹的第三级助推器与杀伤器分离失败,其根本原因是弹载电池和电子控制器件的设计问题。
GMD系统采用“边研制、边部署”的并行采办策略,甚至是先部署,后开展研制试验,因此存在极大风险。此外,历次拦截试验场景较为简单,靶弹并没有采用复杂的突防装置。尽管如此,至今的拦截试验成功率仅为50%,失败多由杀伤器及其探测系统故障导致,表明探测识别和杀伤器技术还不成熟,实际作战能力有限。
美国导弹防御局称,尽管2013年7月的拦截试验失败,但还是取得了一定成绩,包括天基、海基探测系统成功开展跟踪交接工作,首次采用“宙斯盾”舰载雷达跟踪信息引导发射地基拦截弹,验证了地基中段防御系统的“远程发射”(LOR)能力。
“宙斯盾”系统试验场景复杂,中段和末段拦截能力较为成熟。
试验特点方面,每次试验的侧重点不同,难度逐步提高。
2013年2月13日,FTM-19试验首次采用STSS卫星跟踪数据发射“标准3-1A”拦截弹,成功验证了基于天基探测系统的“远程发射”能力。
9月10日,FTO-01试验是继2012年FTI-01试验以后开展的第2次多系统协同拦截试验。天基预警卫星、AN/TPY-2雷达和“宙斯盾”舰载SPY-1雷达在试验中相互协同跟踪目标,在实战场景下验证了“宙斯盾”系统和THAAD系统的多层防御能力。此次试验中包括了“增程中程弹道导弹”(EMRBM)空射靶弹的首飞试验,试验成功表明美国空射弹道导弹的能力也在不断提高。
9月18日,FTM-21试验不但首次验证了“标准3-1B”拦截弹双发齐射能力,还创造了拦截高度的记录,超过了2008年反卫星试验的拦截高度。实际上,更高的拦截高度能够提供更长的决策时间,尤其对“拦截-观测-拦截”能力至关重要,即拦截后观测目标是否被摧毁,如有需要,可进行再次拦截。
8月23日,“标准-6”拦截弹首次在海上开展飞行拦截试验(2008年曾在白沙导弹靶场的沙漠中开展过拦截试验),2枚“标准-6”拦截弹成功拦截2枚BQM-74巡航导弹靶弹,验证了超视距拦截巡航导弹靶弹的能力。
拦截能力方面,“宙斯盾”系统具备较为成熟的中段和末段拦截能力。
中段拦截方面,“标准3”系列拦截弹拦截能力已经十分成熟,至今共开展过31次飞行试验,其中失败6次,成功率达80%以上。此外,参试靶弹种类和数量多,靶弹攻击弹道多样化,试验场景复杂并且接近实战配置,试验设计难度逐步增强,几乎均与天基预警和跟踪系统协同作战,验证了远程发射等能力。endprint
末段拦截方面,“标准2-4”型拦截弹至今开展过3次拦截试验,全部获得成功,而新型“标准-6”拦截弹结合了“标准-2”、“标准-3”拦截弹和AMRAAM型空空导弹的优势,验证了超视距拦截多靶弹的能力,未来逐步替代“标准-2”拦截弹,末段拦截能力将会更为成熟。
THAAD系统验证了中程弹道导弹拦截能力,正在发展远程发射能力。
THAAD系统的现阶段试验项目起始于2006年,至今开展的11次拦截试验全部成功,成功率达100%。自2012年起,美国成功开展了2次中程弹道靶弹拦截试验,具备了中程弹道导弹拦截能力。
根据美国最新欧洲部署计划,未来可能在欧部署的THAAD系统将具备远程发射能力,即利用其他位置部署的外部探测跟踪信息发射THAAD拦截弹,该策略能够进一步扩大作战区域和提高拦截能力。
MEADS系统成功开展多次试验,验证了360°拦截能力。
2013年10月21日,中程增程防空系统(MEADS)在新墨西哥州白沙导弹靶场成功开展雷达跟踪试验。试验中,多功能火控雷达探测和跟踪了1枚“长矛”战术弹道导弹,为11月的拦截试验做准备。
11月6日,MEADS系统在白沙导弹靶场开展双发拦截试验,2辆发射车几乎同时发射PAC-3 MSE拦截弹,成功拦截相反方向来袭的1架QF-4靶机和1枚“长矛”弹道导弹靶弹,验证了360°防空反导能力。北约MEADS管理机构总干事称,目前机动型防空反导系统没有能像MEADS一样,能够同时拦截2个方向的目标。
研制进展
拦截系统
地基中段防御系统(GMD)
GMD系统能够在大气层外拦截中段飞行的弹道导弹,重点防御美国本土免遭远程弹道导弹的打击。该系统包括天基红外预警和陆基早期预警雷达等探测系统,以及携带外大气层杀伤器的地基拦截弹和指挥控制系统等。目前,美国共部署30枚地基拦截弹,其中阿拉斯加州格里利堡部署26枚,范登堡空军基地部署4枚,均为轨道科学公司研制的3级地基拦截弹。轨道科学公司正在研制性能更好的2级地基拦截弹,2级拦截弹的助推段燃烧时间小于3级拦截弹,其作战时间更短。
2013年,美国提出强化导弹防御新举措,扩大地基中段防御系统部署规模,提出进一步增强美国本土防御能力。2017财年前,美国计划在阿拉斯加州格里利堡增加14枚地基拦截弹(第1阵地6枚,第2阵地8枚),预计投资约10亿美元,拦截弹总数从当前的30枚增至44枚。此外,美国可能在东海岸建设GMD拦截阵地。该阵地将是美国建立的第3处GMD拦截阵地。目前已经开展相关环境影响研究,计划2016财年完成环境影响声明。美国导弹防御局局长9月称,需要评估的东海岸备选阵地共5处:纽约州德拉姆堡、佛蒙特州伊森艾伦训练营、缅因州朴茨茅斯、俄亥俄州拉文纳训练中心和密歇根州卡斯特堡训练中心。
此外,美国还继续在东海岸纽约州德拉姆堡建设新的“飞行中拦截弹通信系统数据终端”(IDT),计划2015年建成并运行。该终端能够与格里利堡和范登堡空军基地进行远距离通信,进一步提升本土东部的导弹防御能力,可能是为东海岸建立GMD拦截阵地奠定基础。
“宙斯盾”导弹防御系统
目前,“宙斯盾”导弹防御系统包括海基和陆基系统,其中海基“宙斯盾”系统主要执行海基中段和海基末段防御任务,陆基“宙斯盾”系统还处于研制阶段,计划将于2015年首先在欧洲部署。
海基“宙斯盾”系统是以“宙斯盾”军舰为平台,以舰载“宙斯盾”作战系统为核心,以“标准-3”系列拦截弹为武器的拦截系统。“宙斯盾”舰、“宙斯盾”作战系统和“标准-3”拦截弹正处于不断改进的过程中,当前装备了“宙斯盾”3.6.1系统版本和“标准3-1A/1B”拦截弹。未来将继续改进“宙斯盾”舰,扩大具备导弹防御能力的“宙斯盾”舰的数量,将“宙斯盾”作战系统改进至5.X版本,拦截弹将发展至“标准3-2A”型号。“标准3-2A”拦截弹在“标准3-1”型基础上开展研制,未来将具备上升段拦截能力,以及远程发射和远程作战能力。
2013年3月,美国宣布暂停“标准3-2B”拦截弹项目,并取消了欧洲“分阶段、适应性方案”(EPAA)第4阶段计划。原因是国会预算削减,“标准3-2B”拦截弹部署时间至少推迟到2022年。而将该项目资金划拨到GBI部署以及先进杀伤器技术上,进而提高GBI和“标准-3”系列拦截弹的性能。该结果与2012年美国国家科学院及2013年美国政府问责局报告结论相符,或已证明这些报告产生了决策效力。这些报告提到,“标准3-2B”拦截弹关机速度大于4000米/秒,不能拦截俄罗斯采用抬高弹道打击美国东部的战略弹道导弹。此外,根据攻击美国本土的弹道特点,罗马尼亚和波兰并不是“标准3-2B”拦截弹的合适部署地点,而应该是欧洲北海地区。
2013年8月,美国建成了夏威夷太平洋导弹靶场的陆基“宙斯盾”试验设施。美国将在该靶场开展各种试验,计划2014财年开展陆基“宙斯盾”系统的首飞试验。根据欧洲“分阶段、适应性”方案的第2和第3阶段计划,美国将于2015年和2018年分别在罗马尼亚和波兰部署陆基“宙斯盾”系统,配备“标准3-1B”和“标准3-2A”拦截弹。
末段高空区域拦截系统(THAAD)
THAAD系统用于防御中程和近程弹道导弹,是目前唯一一种既能在大气层内也能在大气层外拦截弹道导弹的反导系统。
2013年4月,美国以朝鲜威胁为借口,首次在西太平洋的关岛部署1套THAAD系统,美国之前仅在本土的德克萨斯州布里斯堡部署THAAD系统,以及在亚太地区的里根试验靶场和太平洋导弹靶场部署试验用系统。
日本计划2015财年引入THAAD系统。韩国也曾提出引进THAAD系统的意向。由此表明,THAAD系统可能从研制阶段转为部署阶段,未来很有可能在韩国等亚太国家部署。endprint
探测系统
2013年,美国陆海天基探测预警系统研制进展较为顺利,均成功参与导弹防御试验。由于技术和预算风险,美国取消了PTSS项目,但将继续改进陆基早期预警雷达,扩大天基红外探测卫星和陆基前沿AN/TPY-2雷达的部署。
天基红外预警系统
“天基红外探测系统”(SBIRS)是美国新一代红外预警卫星,未来将逐步取代DSP卫星。2013年3月,美国成功发射第2颗SBIRS系统卫星(GEO-2),11月完成了空军太空司令部的验收。项目负责人称,GEO-2能够提高对全球弹道导弹发射的早期预警和探测能力,支持弹道导弹防御系统作战,扩大技术情报收集能力,提升战场态势感知能力。截至目前,美国部署了4颗SBIRS卫星,包括2颗HEO和2颗GEO轨道卫星。2013年,美国空军还授予洛·马公司价值约2.8亿美元的合同,计划建造第5和第6颗天基红外探测系统的地球同步轨道卫星。
“精确跟踪空间系统”(PTSS)项目于2009年启动,计划在空间轨道上部署PTSS卫星星座,用来取代STSS卫星,旨在采用商业化的成熟技术降低成本,利用红外探测技术持久稳定地跟踪上升段及中段飞行的弹道导弹。2013年4月,美国决定终止该项目,并取消未来预算申请。主要原因是PTSS技术和进度风险高,实际投资远高于预期。该调整与2012年9月美国国家科学院(NAS)发布的《美国助推段导弹防御与其他备选方案的概念和系统对比评估》报告结论相符。该报告称,PTSS探测系统寿命周期成本相对其探测能力来说过于高昂,部署多部AN/TPY-2雷达的成本更为合理,当前没有证据表明PTSS的中段识别能力好于SBIRS/X波段/弹载探测器相结合的效果,因此建议取消PTSS系统。
陆基雷达系统
美国为提升雷达的探测、跟踪、识别目标,以及引导拦截弹对来袭导弹实施拦截的能力,对已有的“铺路爪”等预警雷达进行升级改进,升级后的雷达就是改进型早期预警雷达(UEWR)。2013年,美国继续改进阿拉斯加州克利尔和马萨诸塞州科德角的早期预警雷达,计划分别于2017财年和2018财年改进完毕。届时,世界范围内将共有5部改进的早期预警雷达。
AN/TPY-2为固态相控阵X波段雷达。该雷达由卡车拖动进行近距离转移,也可由C-5/C-17运输机远距离运输转移,可为反导系统提供探测、监视、跟踪弹道导弹与杀伤评估,具备识别弹头、碎片和假目标的能力。2013年2月,美日宣布在日本京丹后市航空自卫队的经岬分屯基地部署AN/TPY-2雷达。该雷达将是美国在日本部署的第2部前沿预警雷达,未来美国将继续扩大该型雷达在全球的部署规模。
海基雷达系统
美国正在研制新型舰载防空反导雷达(AMDR),该雷达是下一代双波段导弹防御及防空雷达系统,计划在2019年首先装备在“宙斯盾”驱逐舰上,美海军使用该雷达应对未来更加先进复杂的威胁,未来可能逐步取代“宙斯盾”舰载AN/SPY-1雷达。
该雷达包括导弹防御和防空的主动电扫阵列(AESA)S波段雷达、X波段雷达和集成控制2种雷达的控制器。AMDR雷达能够在航母战斗群中担负防空和反导一体化防御任务,性能优于AN/SPY-1雷达。其中,S波段雷达用于立体搜索和跟踪,弹道导弹防御识别和导弹通讯,主要执行分辨率较低的搜索任务,X波段雷达用于水平搜索,精确跟踪,导弹通讯和末端照射等,主要执行分辨率较高的识别任务。
指挥、控制、作战管理和通信系统(C2BMC)
C2BMC系统是连接、集成导弹防御单元的全球网络,能够使不同战略作战层面的人员能够系统地规划弹道导弹防御作战,并能动态管理网络中的探测器及武器系统以实现全球及区域作战任务。目前采用的是2007年12月服役的6.2版本,6.4版本正处于部署阶段,8.2版本处于研制阶段,计划2017年部署。
6.2版本系统已经具备link16数据链以及“宙斯盾”系统UHF/EHF波段等通信能力,具备一定态势感知能力。6.4版本系统具备区域管理多部雷达的能力,以及初步全球作战管理能力。8.2版本将具备探测系统和拦截系统直接匹配和管理的能力,完成通用X波段接口的研制,即将实现探测系统的一体化管理。
新技术、新方案研究
美国一直重视新技术和新方案的研究,在达到较高技术成熟度后,集成到整个反导系统中,进一步提高未来导弹防御能力。
2013年8月,美国导弹防御局长提出了识别技术、高能激光器、通用杀伤器、机载拦截器和轨道炮等5项需要重点投资的技术领域,并且针对当前探测识别的技术问题,制定了详细的探测识别技术发展路线图。美国为以上5项技术制定了试验、概念验证和研制3个阶段的计划,最终将获取持久精确的识别技术、无人机载激光拦截武器、GBI和“标准-3”拦截弹通用的多杀伤拦截器、以及机载动能拦截系统,考虑发展轨道炮技术并首先实现其区域性反导能力。
拦截技术
启动“通用杀伤器”技术研究,降低地基拦截弹和“标准-3”拦截弹项目风险
2013年,美国启动“通用杀伤器”技术研究,可用于地基拦截弹和“标准-3”拦截弹,预计2020年前完成研制。该研究旨在降低地基拦截弹和“标准-3”拦截弹项目的风险和成本,重点开展推进系统和导引头等多种技术的研制和试验。其中导引头技术将集中攻克长期困扰美国的弹头与诱饵识别问题。该杀伤器可能重新采用2009年暂停研制的多杀伤器技术。
继续研制空基动能拦截技术,寻求助推段拦截能力
2013年11月,美空军分别授予雷声、洛·马和波音公司价值28.4万美元的合同,开展名为“机载武器层”(AWL)的研究项目,标志着美国将继续发展助推段拦截能力。项目负责人称,该合同将于2014年6月完成,主要为空基反导系统的采办项目开展可行性分析。在政府确认采办项目前,暂不直接启动研制项目。
此前,美国曾开展过2项机载动能拦截研究,分别是空射PAC-3和THAAD拦截弹以及以网络为中心的机载导弹防御系统(NCADE)。“机载武器层”项目被认为是以上研究的延续。综合相关资料,F-15、F-35战斗机、B-1轰炸机和MQ-9无人机等都可能成为空基拦截弹的搭载平台。
高层和低层防御两种方案包括:
* 高层拦截弹将由F-35战机携带,其关机速度为3500米/秒,机动能力达2000米/秒,侧向机动加速度值最高达10g。其质量约900千克,作战区域与“标准3-2”型拦截弹大致相同,但不需要地面或海面设施。
* 低层拦截弹的尺寸和重量与中程空空导弹(AMRAAM)相同。由于采用碰撞杀伤方式,无需携带战斗部,因此其拦截速度和距离是AMRAAM的2倍。
探测识别技术
美国为提高探测识别能力,制定了探测器“识别技术”发展路线图。2013至2019财年间,计划并行开展探测器、定向能平台以及算法等研制工作。其中,探测器以“多光谱瞄准系统”B和C型(即MTS-B和MTS-C)两种机载探测器为基础,分别设计、制造和试验“跟踪和识别”系统,最终将跟踪、识别、定向能拦截和无人机平台集成为一体,建成基于无人机载平台的跟踪、识别及定向能拦截系统。endprint