未来导弹在联合赛博空间行动中的能力探究
2019-03-25杨会林张邦楚欧军
杨会林 张邦楚 欧军
摘要:简要介绍了赛博空间及赛博空间作战的概念内涵、发展情况及赛博空間对抗技术和作战装备。针对未来联合赛博空间行动的目标,描述了导弹在联合作战行动中的作用,对导弹需具备的能力进行了分析。最后,为应对赛博空间作战需要提出了导弹技术发展的建议。
关键词:赛博空间;赛博空间行动;毁伤能力;防御能力;智能化;导弹
中图分类号:TJ760;E927文献标识码:A文章编号:1673-5048(2019)01-0053-05[SQ0]
0引言
随着信息网络技术在军事领域的不断发展和应用,赛博空间已与传统的陆、海、空、天四维作战空间构成了五维作战空间。赛博空间的发展必然催生相应的战争模式,世界各军事强国广泛关注新概念赛博武器的开发、应用和赛博空间作战的研究,美国对赛博空间的研究走在世界的前列,并第一个建立了“赛博空间司令部”,经过多年的建设,美国在赛博空间的军事应用不断深化,初步形成了相对完备的作战力量。
从赛博空间作战发展态势和对国家战略安全的重要性来看,预示着未来战争的取胜主要取决于对赛博空间能力的应用。为应对来自赛博空间的威胁,除了不断加强我国赛博力量建设外,还迫切需要在赛博空间中寻求可行的对抗措施。在新的战争模式中,传统导弹将如何继续发挥其作用及效果,加强导弹在赛博空间作战模式下的能力研究,使导弹的发展与赛博空间发展要求相协调,对保障我国赛博空间的利用,维护赛博空间安全以及在赛博空间与敌方有效对抗具有重要的意义。
1联合赛博空间和赛博空间作战
1.1赛博空间概念及特征
赛博空间(Cyberspace)[1-3]是20世纪80年代加拿大作家威廉·吉布森在科幻小说中创造的一个词汇。20世纪90年代,随着网络技术的发展与应用,学术界对赛博空间概念不断探讨后认为,赛博空间基本与互联网同义。2000年以后,美国政府和军方开始重视赛博空间,赛博空间的内涵在军事领域有了新的注解。经历了2003年、2006年、2008年多次修改后,2010年2月22日,美国陆军在《美国陆军赛博空间行动概念能力规划(2016-2028)》中首次完整地阐述了赛博空间的相关理论,给出了目前被大众广泛接受的赛博空间的定义,即:“赛博空间是信息环境中全球范围内的一个域,由一些相互依赖的信息基础设施网络以及承载的数据组成,包括因特网、电信网、计算机系统以及嵌入式处理器和控制器”。
从赛博空间概念及内涵的变化和发展来看,赛博空间具有以下特征[4]:
(1)赛博空间处于动态变化之中。
赛博空间基础设施能够动态配置,网络设施、计算机等更新速度较快,可以局部随时更换,也可随时实施节点的加入和退出,这都会引起赛博空间结构的变化。此外,由于赛博空间中运行的信息有明确的时效性,信息内容也在不断的变化中。
(2)赛博空间没有明确界限。
电磁频谱是赛博空间中进行接入、交互的连接纽带。由于电磁频谱在任何空间都能传播,使得赛博空间作战能在任何时间、任何地方发生,使得作战边界延伸到世界的每个角落。
(3)赛博空间中信息内容扩散快。
赛博空间内的信息内容以接近光速传播。同时,赛博空间连接大量的军用、民用及工业设施,同一信息可在短时间内大量扩散。充分利用此特点,可传播积极或消极信息,影响决策人员或扩大社会影响。
1.2赛博空间作战
赛博空间作战是人类活动在赛博空间发展的必然。由于赛博空间对于国家安全和利益的重要性,在未来充满复杂性和不确定性的安全环境中,不可避免地出现赛博空间控制权的争夺。
与在海、陆、空、天等物理实体空间中的作战行动相比,赛博空间作战是赛博空间能力的应用,作战行动的直接作用对象是信息运行活动,作战行动目的是为了实现对敌方赛博空间的控制和破坏,或者通过对赛博空间信息及信息运行活动施加影响,达到对信息系统、武器装备等物理实体的间接控制以及对敌方作战人员的认知产生一定的影响。其作战行动基本分为以下几种类型[5]:
(1)直接破坏物理实体:直接攻击计算机、信息网络等物理实体,破坏信息运行的环境。如电磁干扰、电子压制、动能打击、化学能武器攻击等。
(2)间接控制敌方装备:如远程入侵敌方武器或大型工业设施控制系统,通过使用病毒、木马等手段破坏敌方信息系统,获取其控制权限,达到控制敌方装备的目的。
(3)扰乱敌方决策:在敌方赛博系统中注入各种虚假或干扰信息,使其决策人员获取虚假、错误信息,或阻断其获取必要的有效信息,使其无法做出正确决策,甚至诱导其做出错误决策。
世界各国在不断研发赛博攻击武器的同时,也更加重视赛博空间的对抗与防护,赛博空间防护技术主要有主动防护技术、协同防护技术、系统自愈技术等[2]。
1.3赛博空间作战装备
基于赛博空间作战的不同作战样式,当前各国研究发展的主要赛博武器有[6]:
(1)侦察预警类:主要对赛博空间内的各种信息进行搜集、分析,对威胁进行告警。典型的有美军赛博飞机项目、“爱因斯坦计划”[7]等。
(2)攻击类:主要执行攻击任务,达到利用、阻止或破坏敌方信息及信息基础设施的目的。有软攻击和硬攻击两类:
“软攻击”类主要是利用窃听、欺骗、控制等手段攻击赛博空间中运行的信息;“硬攻击”类主要是采用定向能、化学能等有效载荷的武器,利用高热、高压、辐射等效应及化学能,实现干扰、毁伤敌方信息设施的作战目的。
航空兵器2019年第26卷第1期
杨会林,等:未来导弹在联合赛博空间行动中的能力探究
(3)防御类:主要执行赛博空间防御任务,利用物理隔离、信息安全、电子防护、网络防御等相关技术,对敌方赛博攻击进行探测和防御,达到己方赛博空间安全的目的。
(4)作战支援保障类:主要执行支持和保障任务,为赛博空间对抗提供试验和演习能力和手段,为赛博武器的研究提供测试、评估等方面支持。典型的有DARPA提出建设的“国家赛博靶场(NCR)”[8]。
2导弹在联合赛博空间行动中的作用
在传统的物理空间联合作战中,导弹作为主要精确打击武器,在现代战争中执行近距空中支援、战场空中遮断、纵深打击、压制防空作战、空袭、反舰等多种作战任务。在未来五维一体的联合赛博空间行动中,特别是遂行赛博攻击时,导弹可执行以下几种作战任务。
(1)充分利用其精确打击能力,遂行赛博基础设施的打击。
赛博空间是由一系列相互依存的信息基础设施网络等物理域的链路和节点构成其信息运行的载体。在赛博空间行动中,为了阻绝敌方建立、运行和使用赛博空间,最直接的方式就是对构成赛博空间的链路和节点以及设备所在的建筑进行毁灭性打击。
(2)携带高能战斗部,遂行赛博空间信息致盲。
导弹通过携带高能微波战斗部,能够有效摧毁敌方的信息网络和电子系统等,同时又不对基础设施造成严重的破坏,降低战争的政治风险。如美国空军实验室联合波音公司、雷神公司研制的高功率微波导弹。
(3)携带病毒、窃密载荷等,注入与外界隔离的赛博空间,控制敌方赛博空间。
为了防御通过有线或无线网络的连接对赛博空间的攻击,未来越来越多的关键赛博设施将实行物理隔离,以确保赛博空间的安全。在未来联合赛博空间对抗中,携带有诸如病毒或窃密载荷等特种载荷的导弹在执行侦察、巡逻压制过程中,适时地释放载荷,悄无声息地侵入到敌方隔离的赛博空间,窃取、破坏空间内的信息,生成错误信息等一系列的攻击行动,达到对敌方赛博空间的控制和限制。
3导弹在联合赛博空间行动中的能力探究
导弹要在赛博空间行动中发挥出相应的作用,需具备攻击和生存两方面的能力,同时应具备一定的智能化能力以适应赛博空间对抗的复杂性。在联合赛博空间行动中导弹有三方面的能力需求。
3.1毁伤能力
毁伤能力是指导弹能够使所攻击的目标受损或被破坏,失去运行的能力,包括硬杀伤能力和软杀伤能力。导弹也可同时搭载不同的有效载荷对目标进行软硬结合的毁伤。
3.1.1硬杀伤能力
硬杀伤能力指充分利用导弹精确打击的特点对敌方赛博空间基础设施实施攻击,要求导弹一方面能够采用传统的杀伤爆破战斗部、侵彻战斗部等化学能战斗部对敌方赛博空间中的计算机网络、通讯设施等所在的建筑物以及信息技术基础设施实施硬摧毁,进而使其赛博空间停止或中断运行。另一方面能够装载激光发射器、射频发射器、高功率微波武器等定向能载荷,实现干扰或破坏敌方电子信息系统。
3.1.2软杀伤能力
软杀伤能力指导弹能够携带病毒、木马等程序,飞抵敌方与外界物理隔离的信息系统目标上方,通过辐射或无线传输等方式向封闭网络进行无线渗透,或击中信息系统关键位置直接与信息系统连接等方式将病毒或木马程序注入敌方信息系统,进而对敌方信息网实施节点瘫痪、系统扰乱和综合攻击。
3.2防御能力
防御能力主要指在复杂战场环境中,尤其是在受到赛博攻击时导弹自身的生存能力,主要包括电磁防护能力、安全通讯能力和性能恢复能力。
3.2.1电磁防护能力
在复杂战场环境中飞行的导弹,弹上射频设备及电子元器件易遭受电磁打击和干扰,导弹应采用屏蔽、高功率微波限幅、安装保护设备[9-10]等多种方式使导弹具备电磁防护能力。
屏蔽可分为两个层次进行。第一是导弹表面的空缝经过适当防护后形成的外层近似法拉第笼结构;第二是采用高导电率和高导磁率的金属材料,将弹上电子设备屏蔽起来,并进行滤波、防浪涌及接地处理形成类似的法拉第笼结构,同时在所有穿过屏蔽的导线等处施加防护措施。
高功率微波限幅指通过对导弹上电缆信号和敏感性分析,确定对导弹上电缆采用限幅器设计,对电缆和传感器耦合进来的高能量进行抑制,大大减小通过前门耦合进入导弹电子系统内部的电磁能力,从而有效保护内部敏感单元和器件的安全,更有效地应对来自高功率微波的威胁。
安装保护设备指在具备短时关键电子设备暂停工作能力的导弹上安装高灵敏度的探测器和传感器,同时导弹实时监测战场电磁环境变化情况,在高强度电磁脉冲或微波攻击到来之前,及时断开关键电路,使电子设备暂停工作(几毫秒至几秒),以避开强电磁脉冲攻击。
3.2.2安全通讯能力
安全通讯能力指导弹在复杂战场环境中能够与周边己方导弹、飞机及指控中心进行安全通讯,同时能够防止敌方与导弹进行通讯以免导弹被敌方利用。要求导弹具備信息侦察与识别能力、高精度定向通讯能力、高加密数据传输技术、自适应高速和变速跳频通讯等能力。
3.2.3性能恢复能力
导弹性能恢复能力指导弹在受到电磁攻击,使部分设备受损,或为避免攻击,关键电子设备暂停工作后,导弹能够快速恢复到受攻击前或电子设备暂停工作前的状态的能力。要求导弹进行一定的冗余设计,在受到攻击时核心任务功能能够持续运行;导弹采用一定的容错设计,具备在部分数据或参数丢失、部分设备受损时能够完成主要作战任务的能力。
3.3智能化综合作战能力
智能化综合作战能力指在传统导弹中加入人工智能技术,使导弹具有较强适应性和自主性,同时与整个武器系统也能智能配合,达到最优作战效果的目的。具体应包含但不限于以下能力:
(1)全局态势信息智能感知能力
导弹将通过对覆盖自身周边整个战场威胁的探测,及多源信息融合,获得整个战场的态势信息,并与己方作战单元共享,为后续对抗打下基础。同时能够实时感知导弹自身的飞行状态、受到的威胁情况,以及在整个武器系统中的地位等,全方位、立体式把握战场态势和对抗情况。
(2)低特征能力
导弹将采用先进的隐身外形设计、隐身涂料以及主动式隐身措施实现导弹全方位、全频谱隐身;采用低红外辐射、低噪声动力系统、表面温度控制技术等实现红外及声隐身;采用电磁静默、定向辐射等电磁管理技术实现电磁隐身,真正具备“悄无声息”出没于战场的能力。
(3)自适应飞行能力
导弹将具有能够根据需要进行自适应快速爬升、低速或高速飞行、快速突防、大机动飞行等的飞行能力,如导弹在飞行过程中暴露时能够采用高速或大机动飞行;在需要对某一区域持续监视时能够低速巡逻飞行;在需要对目标攻击时能够快速突防抵近目标等。因此,导弹将采用更先进的动力系统,能够根据导弹飞行速度需要提供相应的动力和电力;采用智能变形技术,根据飞行速度等需求进行外形变化;采用自适应控制技术,对导弹变形、速度、姿态等进行控制,满足飞行要求。
(4)综合对抗及协同作战能力
導弹将采用智能信息处理系统和多传感器系统,对目标进行智能识别,能够识别敌我目标、目标类型、薄弱位置等,并根据识别情况选择所需的攻击方式,若导弹自身不具备毁伤能力,将向周边导弹或指控系统发出攻击请求,必要时继续监控攻击情况;同时,导弹将采用智能化突防技术,根据目标防御不同,选择低空抵近、高速突防、干扰对抗突防、大机动突防等突防能力;此外,导弹还将具备[4]智能通讯、决策、智能协同作战、智能精确打击、智能效果评估等能力。
4应对赛博作战的建议
通过分析可知,世界各国对赛博空间的研究和应用日趋密集,美国对赛博空间的研究走在世界的前列,并不断加强其在赛博空间的国家战略和军事战略的研究和部署。未来战争与赛博空间密不可分,导弹也将在赛博空间中使用,并为联合赛博空间作战提供核心作战能力。面对日益复杂和严峻的国际环境,为应对未来来自赛博空间的威胁并为在联合赛博空间行动中提供必要的能力,应加强以下几个导弹技术方面的能力建设。
4.1加强核心器件和软件的国产化
随着导弹信息化的提升,弹上芯片等核心器件及软件数量急剧增加,这些核心器件的制造商应用“硬件后门”[7]等技术在必要的时候采取一定的手段对其进行激活,或利用现有软件的漏洞进行攻击,对导弹武器产生致命的威胁。因此,必须研制自主可控的高性能核心器件和关键软件,同时有效地控制核心器件和软件的供应链,确保供应链上的每一个环节都没有引入赛博威胁的机会,实现核心器件和软件的自主可控。
4.2加强新型载荷的应用研究
加强导弹可搭载的、针对敌方赛博空间进行攻击的软杀伤手段如病毒、木马程序等,及其注入技术的研究;加强电磁脉冲载荷、高功率微波载荷等电磁攻击载荷的研究及弹上应用技术研究,丰富导弹的作战手段,使导弹能够采用灵活的作战手段完善对敌赛博空间的打击;同时加强高安全弹载通讯技术、高精度抗干扰导航技术等方面的研究,确保导弹在赛博空间的安全。
4.3加强人工智能在导弹上的应用
人工智能在很多应用领域取得了突破性进展,加强其在导弹武器领域的应用,使导弹武器装备实现从“数据优势”、“信息优势”、“知识优势”到“决策优势”的飞跃,具备战场态势感知能力、自主决策能力、高动态战场环境适应与决策能力、协同作战能力等,开发集探测、识别、决策、打击、评估等于一体的作战能力,最大限度地减少导弹武器对人为因素的依赖,实现导弹装备能力的跨代提升。
4.4加强赛博环境下导弹的能力考核
在接近真实作战条件下,加强导弹在赛博环境中的能力考核。一方面可对传统导弹武器装备的赛博适应性和安全性进行考核与评估,另一方面可加速赛博空间作战装备技术的发展。
对导弹武器装备的赛博能力考核可分为两步:第一步考核导弹在赛博环境中的易损性即导弹的赛博防御能力,找到导弹重要的易遭赛博攻击的弱点,以及被攻击后所导致的风险,对导弹做出适应性的改进设计,确保导弹武器装备的赛博安全;第二步考核导弹的赛博对抗能力,主要考核导弹的软/硬毁伤能力、自身防御能力、智能化综合对抗能力,提升导弹的联合赛博空间作战能力。
5结束语
赛博空间作为一个新兴的作战领域已经受到许多国家的高度重视与关注,各军事强国也不断提升与强化其在赛博空间作战的能力。赛博空间作战的实质是利用多领域多技术手段获取信息优势,赛博空间对抗随着技术的不断发展也将不断融入更多新的技术模式与应用。随着赛博攻击技术的发展,作为传统作战领域的武器——导弹,将在赛博对抗中面临严重的威胁,但通过自身防护能力及软杀伤和硬摧毁能力的提升,导弹必将在赛博空间对抗中发挥重要的作用。
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