美国导弹防御多目标拦截器的发展

张相国

2015年8月，美国导弹防御局正式启动了“多目标拦截器”（MOKV）发展计划，这被外界认为是美国导弹防御技术发展进入了新阶段。那么，这种“多目标拦截器”与此前被叫停的“多拦截器”（MKV）有什么不同呢？

美导弹防御多目标拦截器的发展

虽然“多目标拦截器”计划在2015年才启动，但其技术由来已久，经历了微型杀伤拦截器、多杀伤拦截器和多目标杀伤拦截器等多个阶段。

微型杀伤拦截器（MKV）为了在核军备竞赛中保持有限状态，美、苏于1972年签订反弹道导弹条约，禁止进行反导实地试验，还明确把针对目标的拦截器技术规定为禁止技术。但早在上世纪90年代末，美国陆军空间和导弹防御技术中心就提出了微型拦截器计划，以保证能从1枚导弹上发射多个尺寸小、质量轻、有杀伤力的拦截器。但直到美国于2002年6月退出反弹道导弹条约以后，该项目才首次向公众披露。该项目于2002年2月授予由科学应用国际公司、斯卡佛公司和洛马公司组成的团队。当时，美国参议院通过的2003年财年国防拨款法案中，包括了拨款500万美元用于中段防御的微型杀伤拦截器技术。2003年6月，五角大楼准备部署微型杀伤拦截器系统。当时媒体报道，导弹防御局希望每个拦截器能携带几十枚杀伤拦截器。2004年1月，洛马公司获得了为期8年价值7.68亿美元的“发展和验证微型杀伤拦截器”合同，同时，美国导弹防御局将“微型杀伤拦截器计划”更名为“多拦截器计划”。

多拦截器（MKV）多拦截器计划在2005年8月完成设计评审，其最根本的目的是通过对每个出现在探测器视野中的目标进行攻击，从而避免复杂的多目标识别问题。洛马公司设计的拦截器大小如同1个咖啡筒。重约4～6千克。作战时，预警系统探测到敌方弹道导弹的发射，对目标进行跟踪并引导拦截弹发射。助推火箭抛撒出大量的MKV后，它们将与1个母舱保持联系，借助该母舱的远程红外探测器探测、跟踪及识别弹头和诱饵。每个MKV都会从母舱收到瞄准信息，对于每一个已经识别出来的弹头可能需要分配几枚MKV进行拦截，每个MKV都配备了一个焦平面阵红外探测器，将它们导向指定的目标。MKV将实时地接收到母舱提供的目标修正信息。2005年进行该项目单发拦截器的悬浮测试，但该计划中拦截器上关键设备的微小型化却是重大的技术难关，另外目标的分配与攻击中的相互通信、单个MKV的机动能力与MKV数量的折中也会是技术难点，因为未来MKV可能需要应对具有中段机动能力或滑翔能力的弹头。正是这些困难导致美国导弹防御局在2009年放弃了多拦截器计划，转而发展“上升段拦截”系统，如前沿部署的“宙斯盾”弹道导弹防御系统等。

多目标杀伤拦截器（MOKV）在多拦截器计划中断的同时，美国继续发展新一代的EKV拦截器，由于前期EKV一再失败，导致美国导弹防御局对其可靠性缺乏信任。为此，美国导弹防御局为满足国防部降低单次拦截成本的要求，提出了两种新型杀伤器概念：一种是“重新设计的杀伤器”（RKV），计划在2020年左右部署；另一个是“多目标杀伤器”（MOKV），将在5年内发展成熟。其中，RKV采用改进型设计，利用成熟的、经过验证的组件以简化设计并提高可靠性；而MOKV旨在同时摧毁多个目标，有望解决当前导弹防御系统的最大问题，即无法区分导弹弹头、诱饵和其它物体。作为当前EKV的后续产品，MOKV在太空中可一次性拦截摧毁多个目标。MOKV将增强美国导弹防御体系，同时无需增加已部署拦截弹的数量。

目前，美国雷锡恩公司正在开展MOKV概念设计工作，属于雷锡恩公司“先进导弹系统”项目。2015年8月，美国导弹防御局授予雷锡恩公司价值977万美元的合同。雷锡恩公司将通过评估相关概念的技术成熟度，为所有关键部件确定发展计划。此外，雷锡恩公司还将负责“多目标杀伤器”概念验证样机演示，预计于2016年5月完成。几乎同时，美国导弹防御局再次授予波音公司和洛马公司980万美元的合同，开展“多目标杀伤器”的设计，但美国导弹防御局希望最终产生一名承包商来进行“多目标杀伤器”的制造。2015年11月，美导弹防御局和雷锡恩公司完成了“多目标杀伤器”概念的首次评审。导弹防御局希望“多目标杀伤器”能最早在2025年具备作战能力，并在2030年前装备美军。

原理分析

虽然美国导弹防御局并没正式公布新的MOKV设计方案，但MOKV的开发仍然在参与MKV竞争的洛马和雷锡恩等公司之间展开，因此谈到MOKV几乎无法回避MKV，而从洛马公司和雷锡恩公司的MKV竞争方案不难看出两者思路，并对MOKV方案作出大致推测。

MKV方案当初在MKV设计竞争时，洛马公司提出的多拦截器方案被命名为MKV-L，其组成包括一个配备独立的轨控姿控系统的运载器（CV）和多个微型化的拦截器（KV）。其中CV配备有512×512像素大型红外焦平面阵列，它能对目标进行跟踪和识别、威胁排序，引导其携带的多个KV飞向各自目标。CV和KV都采用标准化设计，通过专用接口可与三种拦截弹助推器连接。

雷锡恩公司研制的多拦截器被命名为MKV-R，它由一组完全相同的拦截器组成，每个都拥有同样的传感器数据链、软件和推进系统，其推进系统直径254毫米，长457毫米，寻的头直径约152毫米。其交战过程是：当拦截弹头锥整流罩分离后，拦截器开始接收来自地基、海基X波段雷达、天基空间跟踪与监视系统卫星的最新威胁评估。当第一枚拦截器与拦截弹助推器分离后，它立即开启红外传感器，并将进行一次快速评估，确认来自地基、天基传感器的威胁数据，并根据自身红外传感器探测到的数据调整拦截目标的优先顺序。第一枚释放出来的拦截器就是整个拦截任务的管理器，它负责指挥其它拦截器攻击各自的目标。如果某个目标不具有威胁，它能中止当前拦截器的任务，转而向其分配其它目标。如果某个目标威胁突出，该管理器还能指定2枚拦截器同时拦截这个目标。一旦第一个分离出来的拦截器出现故障无法担负任务管理职能，那么第二个分离出的拦截器将接管拦截管理的职能。在所有拦截器中，管理器将最后一个飞向目标，这样就可以为地面提供尽可能全面的战果评估。

两相比较洛马和雷锡恩公司各有优长，两者最大的区别就是有没有设计专门的目标探测与拦截任务管理器。

MOKV方案从发展情况来看，在MKV的竞争中，基本是洛马方案胜出，其MKV-L项目得到了较为充足和稳定的资金，但2009年由于对技术风险的担心，发展被终止。而此次MOKV计划从启动伊始就由雷锡恩主导，可以看出，美国导弹防御局再次将发展重心转移到了雷锡恩公司方面，虽然不能说MOKV方案就是雷锡恩公司的MKV-R方案，但是从目前透露的情况看，其在基本原理上有很大的相似度。

在MKV方案中，洛马的方案由于重量和体积相对较大，其在拦截弹头锥中将占据相当部分的体积，因此KV必须更小更轻。目前KV的尺寸数据被严格保密，但根据已披露的资料推断每个KV大小与一块面包相仿。KV体积受限产生的直接问题就是仅能携带较少的燃料，造成其飞行距离非常有限，但由于CV配备先进的512×512像素红外焦平面阵列传感器，因此在交战过程中其对目标的识别、跟踪能力更强，探测距离更远，导航性能更好，可将KV运至尽可能接近目标的区域。其不利一面在于一旦CV出现故障，整个拦截作战任务即失败，而雷锡恩公司的方案中所有拦截器都相同，且所用技术均借鉴自该公司单体直接碰撞拦截器技术，具备更好的技术成熟性和更高的标准化程度。新编写的多拦截器协同软件，使得拦截弹所携带的任何一枚拦截器都能在需要时担负起拦截任务管理器的职能，避免了整个系统失效，但就拦截器而言雷锡恩方案的载荷和体积都要高于洛马方案，其飞行距离也相应较长。雷锡恩公司每枚拦截器均配备的是256×256像素的红外焦平面阵列传感器，尽管技术成熟但性能低于洛马公司CV的512×512红外焦平面阵列，因此雷锡恩公司拦截器必须在距离目标更近的地方才能展开拦截。

由雷锡恩公司主导的新MOKV方案估计将以MKV-R方案为基础发展，美国导弹防御局透露，MOKV计划中每枚拦截弹将携带1个装有6枚杀伤器的平台，每枚杀伤器可用自身传感器和转向推进器。可以看出，其6个杀伤器不存在专门的探测和管理平台，但在红外焦平面阵列和机动平台方面将有所改进。

多目标拦截器的特点

美国导弹防御局宣称，“多目标杀伤器”是为拦截导弹设计的第三代“大气层外杀伤器”。那么其有哪些特点呢？

多目标拦截提高反导效率MOKV计划中每枚拦截弹可携带6枚杀伤器，使单枚拦截弹能同时摧毁弹头或诱饵等多个目标，并具有很高的成功率。这不仅能满足美国拦截分导式多弹头洲际导弹的要求，也能极大地降低拦截成本。参与这一项目的洛马公司负责人表示，弹道导弹可携带多个弹头和诱饵，当前的传感器不能有效发现真正的弹头。但如果拥有足够多的火力，将能对所有目标进行拦截。利用现有地基拦截器或其它中段拦截器的推进器，多目标拦截器能够在地基或海基雷达的导引下，向来袭的弹道导弹飞行。外界分析认为，虽然导弹防御局目前还拒绝承认，但多目标拦截器技术也能用于助推段拦截或者天基中段拦截。

体积重量小，满足多载荷要求传统拦截器直径约60厘米、长约140厘米，一枚拦截导弹只能搭载一枚拦截器。而洛马公司的微型杀伤拦截器直径约15～ 20厘米、长约25厘米。美国导弹防御局官员曾估计，单个微型杀伤拦截器的重量最后将介于2～10千克之间。导弹防御局和洛马公司暗示，单枚助推器可以携带24枚或更多的微型杀伤拦截器。假如杀伤拦截器重量为以前估计的5千克，那么杀伤拦截器的数量将明显少于24枚。与之相比，传统地基拦截器携带的杀伤拦截器包括传感器和通信部件在内重70千克，因此携带的杀伤拦截器很难超过12个，除非使用推力更大的助推器。可见，MKV计划对拦截器重量和体积的要求过于严苛，其需要将陀螺仪、加速度计、高度控制系统、微米级传感器和推进器等集成在只有5千克的载荷内，这也是MKV计划下马原因之一。而按照目前MOKV计划，未来的地基拦截弹（GBI）将安装至少6个多目标拦截器，也就是说，每个拦截器的质量大致10千克左右，如此推算，“标准”-3 BLOCK2B拦截弹最多安装3个这样的拦截器。也就是说，MOKV的体积和质量将大于以前的MKV，但明显小于目前GBI使用的EKV。

分辨能力强，实现了诱饵辨别按照美国导弹防御局计划，MOKV在开发期间还将解决当前导弹防御系统存在的无法区分导弹弹头与假目标和其它目标的问题。当时MKV解决这一问题的策略，一是利用众多的拦截杀伤器，即无论真假同时攻击，二是利用较高分辨率（512×512像素）的红外焦平面阵列传感器实现识别。但是MOKV的杀伤拦截器数量由于体积增大而明显减少，因此只有提高传感器性能。雷锡恩公司以前使用的是256×256像素的红外焦平面阵列，在MOKV计划中可能尝试512×512像素阵列，也可能采用新型识别技术。2013年5月，美国导弹防御局在预算申请中包括了为通用杀伤器寻求的两项激光技术，该技术采用10千瓦激光系统，可协助区分弹头和诱饵等。

可多目标智能拦截MOKV弹头将被设计为能彼此通信以协调攻击。当运载飞行器在大气层外与助推器分离后，向威胁弹头群方向释放杀伤拦截器，并对每个杀伤拦截器分配具体的拦截目标、与杀伤拦截器保持通信。这种通信能力不仅可以接收来自地基、海基X波段雷达、天基空间跟踪与监视系统卫星的最新威胁评估，而且担负任务管理的拦截器可协调其它拦截器，发现目标为假时，可发出指令中断拦截器的拦截任务，并为其分配新的目标，甚至指定两枚以上拦截器同时攻击威胁突出的目标，还可将攻击效果评估图像传回地面。

通用化设计，降低了项目风险目前，“多目标杀伤器”的初始工作已经开始。雷锡恩公司和洛马公司都表示希望将先前取消的“多杀伤器”计划中的电子技术、制导技术及传感器技术应用于“多目标杀伤器”中。需要的杀伤器组件主要包括：射频接收单元、电扫相控阵或贴片天线、惯性测量单元、应对远程弹道导弹的识别算法软件、分离装置、先进传感器、高压燃料和氧化剂容器、激光引发器和热气发生器等。美国导弹防御局希望新杀伤器使用模块化结构及通用的内部接口和标准，使未来升级更加容易。此外，美国导弹防御局要求这些组件的技术成熟度至少为5，在12～18个月的研究后技术成熟度达到7。可见，新的MOKV将通过继承先期研究中的通用化设计，来降低项目的技术风险。

多目标拦截器发展动因

应对严重的多弹头威胁美国导弹防御局认为，无论是MKV还是MOKV至少在理论上适合对分导式多弹头的防御。一旦助推段拦截失败，分导式多弹头释放后，传统的中段拦截器对它就无效了。这时就需要大量的中段拦截器对每个再入目标进行拦截，由于分导式多弹头基本集中在一定方向和空间内，因此适合用MOKV实施拦截。目前，俄罗斯不但停止了对多弹头导弹的削减，而且将单弹头的“白杨”M发展为多弹头型的RS-24“亚尔斯”。2015年10月，俄罗斯试射了这种导弹。“亚尔斯”目前配备3个弹头，今后可能调整为4到6个，无论是突防能力、毁伤能力、反应速度还是超机动变轨能力，都对美国构成很大压力。美国导弹防御局早在MKV计划中就设想在几乎所有中段拦截系统——海基“标准”3BLOCK2B拦截弹以及GBI拦截弹上部署多拦截器，每枚GBI需布置10～20个拦截器，而“标准”3BLOCK2B拦截弹最多安装5个拦截器，MOKV将成为这一计划的延续。

饱和诱饵突防攻击美国情报部门认为，导弹诱饵突防技术正不断扩散。这些诱饵的结构可以非常简单，比如随导弹弹头一起释放出来的金属碎片或气球，也可能非常复杂，能模拟导弹及弹头的红外信号。在目前拦截器传感器以及地基、天基传感器目标识别能力没有突破性提高的情况下，使一枚拦截弹释放出多个拦截器对所有弹头和诱饵实施拦截，无疑是一种有效方案，这就是研制多拦截器的出发点。

降低拦截成本目前，美国为提高反导成功率，要发射多枚拦截导弹来对付一个分弹头。美国导弹防御局此前曾表示，如果一枚洲际导弹携10个弹头或诱饵，其它国家只需发射两三枚洲际导弹，美国所有的地基拦截导弹库存就会被耗尽。即便未来美国装备更多的拦截导弹，拦截成本也无法承受。正是因为这种经济上的不平衡，俄罗斯近年才不断研制多型多弹头洲际导弹，希望能与美国反导系统构成战略核均势。而若“多目标杀伤器”研制成功，一枚地基拦截导弹可当5枚用，不仅满足美国拦截分导式多弹头导弹的要求，成本也大大降低，作战效率将大幅提高。

提高拦截可靠性美国发展MKV

和MOKV的一个重要原因就是担心地基和海基雷达及地基拦截器携带的光学传感器不灵敏，没把握识别弹头和诱饵。目前拦截导弹配备的早期“大气层外杀伤器”只能拦截单个弹道导弹目标，主要配备在阿拉斯加的格利堡空军基地，负责拦截俄罗斯向美国本土发射的洲际导弹。由于该系统试射成功率较低，美军的临时补救措施是给每枚来袭导弹分配多个拦截导弹，并重点攻关“大气层外杀伤器”的可靠性问题。导弹防御专家认为，相当简单的突防措施就能欺骗现有防御系统的传感器。利用MOKV能对更多的威胁目标分配杀伤拦截器，这样就降低了对识别能力的要求。

应对更加复杂的未来威胁为提高未来作战信息节点的抗摧毁能力，多国都在发展小卫星星座，使重要卫星分布在邻近区域内，协同互补。新型MOKV拦截器将安装于拥有三级固体发动机的地基拦截导弹上，拦截高度超过1 000千米，能攻击1 000千米高度以下轨道上的卫星。而目前各国发射的对地侦察卫星，包括光学侦察卫星、雷达侦察卫星以及大量的小卫星均位于这个空间内。考虑到大型卫星在战时容易遭攻击，多国希望用多个小型卫星组成的星座来弥补损失。然而一旦美国的“多目标杀伤器”研制成功，通过几次发射就能将小卫星星座彻底摧毁。