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美开发下一代拦截器技术构筑未来本土第一道防线

2021-06-16杨慧君

太空探索 2021年6期
关键词:中段反导弹道导弹

文/ 杨慧君

近日,美国导弹防御局授予诺·格公司和洛·马公司总额达76亿美元的合同,用于开发下一代拦截器技术,以取代老化、陈旧的现役陆基反导拦截弹,打造美国未来拦截洲际弹道导弹的第一道本土防线。那么,什么是下一代拦截器?与美国现役陆基反导拦截弹相比,下一代拦截器的优势在哪儿?

寄予厚望 任重道远

近日,美国导弹防御局宣布,分别授予诺·格公司和洛·马公司下一代拦截器技术合同,合同金额分别为36.9亿美元和39.3亿美元,用于下一代拦截器的开发和飞行试验,并为最后一轮竞标做准备。

美国导弹防御局副局长乔恩·希尔表示,下一代拦截器是陆基反导系统自2004年投入运行以来,美国国防部首次对国土防御进行全面技术评估的结果。

根据美国导弹防御局要求,下一代拦截器计划不仅仅是开发新型大气层外拦截器,而是要研制整个地基拦截弹,包括新型助推系统和大气层外拦截器。合同要求下一代拦截器必须具备快速拦截功能,并可装备多个拦截器,在必要情况下能同时摧毁多枚洲际弹道导弹,预计在2028年左右实现全面部署,可有效应对2030年代乃至之后的预期威胁。

美国军方各界也对下一代拦截器提出了更高要求,期望下一代拦截器能够应对新威胁,例如弹道导弹投放的诱饵,以及其他国家正在研制的高超声速飞行器。尽管两家公司未提供任何技术细节,但有媒体认为,下一代拦截器很可能会寻求采用多目标杀伤拦截器和新一代导引头技术来识别和瞄准威胁,能一次性摧毁多枚来袭洲际弹道导弹。

▲ 2019年3月25日,美国陆基反导导弹从范登堡空军基地发射,进行导弹拦截测试

2020年4月24日,美国导弹防御局正式发布下一代拦截器项目,并进行公开招标。诺·格公司、洛·马公司和波音公司都提交了自己的方案,最终美国导弹防御局选定前两家公司,要求他们开展竞争性研制,为最后一轮竞标做准备。美国导弹防御局的5年预算计划中,为下一代拦截器项目申请了49亿美元,不包括采购资金,其中2021财年申请金额为6.641亿美元。

但是,下一代拦截器计划自公布以来,也受到来自美国各界的质疑。美国国会一直在质疑下一代拦截器计划的可行性,包括成本、需求以及长达10年的研制周期。美国北美司令部认为,朝鲜洲际弹道导弹最快可能在2025年威胁到美国导弹防御系统。很多国会议员担忧,在近10年的下一代拦截器发展和部署计划中,美国将如何改进现有的地基中段防御系统。

为打消各方的疑虑,美国导弹防御局在启动下一代拦截器计划的同时,提出了分层本土防御系统,包括标准3-2A拦截弹和萨德拦截弹,希望它们能在下一代拦截器服役之前,弥补本土拦截能力的不足。在美国导弹防御局设想的本土分层防御中:阿拉斯加州和加利福尼亚州部署的地基拦截弹拥有两次中段拦截机会,一旦拦截失败,宙斯盾反导系统将发射标准3-2A拦截弹在敌方弹头开始下降时进行第三次拦截,萨德拦截弹将是最后一次拦截机会。

▲ 多目标杀伤器概念图

▲ 美国反导体系构成图

有效应对 日趋完善

下一代拦截器属于美国地基中段导弹防御系统,是美国导弹防御系统的重要组成部分。美国导弹防御系统是伴随着弹道导弹的出现而出现的,旨在保护美国的陆基洲际导弹发射场、战略空军基地和指挥中心,其前身是1963年部署的哨兵系统。

1983年3月,美国里根政府提出了著名的“星球大战”,首次提出通过建立太空和地面相结合的多层次导弹防御系统来应对苏联的战略核武器。随着冷战结束和苏联解体,加上技术和经费的制约,美国逐渐以“弹道导弹防御”计划取代“星球大战”。

根据计划,美国将打造两套导弹防御系统,保护美国海外驻军及盟国和伙伴的“战区导弹防御系统”,以及保护美国本土的“国家导弹防御系统”。随着大规模杀伤型武器和弹道导弹技术发展,美国将上述两套导弹防御系统合二为一,并将美国导弹防御系统扩展为由陆基导弹防御和海基导弹防御等不同拦截方式组成的多层次防御系统,重点放在美国本土的导弹防御上。

在对美国导弹防御现状评估的基础上,2010年2月美国政府出台了《弹道导弹防御评估》报告。2019年1月,美国再次发布《导弹防御评估》报告,报告题目上删除了“弹道”一词,将威胁对象从弹道导弹威胁扩展至包括巡航导弹和高超声速武器在内的所有导弹威胁。

报告要求,美国将建设一体化分层导弹防御能力,发展具有灵活性和适应性的导弹防御系统,实现更加紧密的攻防一体化和互操作性,构建天基防御系统,以应对包括高超声速武器在内的导弹威胁。

地基中段防御系统的建设目标就是针对有限的远程弹道导弹攻击,提供美国本土、阿拉斯加州和夏威夷的防御能力。美国地基中段防御系统由天基预警卫星、改进的早期预警雷达、前沿部署雷达、地基拦截弹和火力控制/通信网络组成。

天基红外预警卫星对导弹进行早期预警,前置AN/TPY-2雷达和宙斯盾SPY-1雷达进行助推段探测跟踪,AN/FPS-132升级预警雷达和海基X波段雷达进行导弹跟踪、分辨和识别,最终使用地基拦截弹摧毁来袭弹头。

拦截弹作为反导系统中最后的“拳头”,其打击能力和作战威力直接决定着反导系统的拦截效能。地基拦截弹起源于克林顿时期的国家导弹防御计划,旨在对远程和洲际导弹进行中段动能拦截,防止核弹头碎片散落本土,造成次生的放射性危害。在交战过程中,地基拦截弹依据地面传感器数据,利用红外导引头完成目标图像的分辨和匹配,最终以动能撞击的方式在大气层外拦截来袭目标。

▲ 正在进行吊装的位于阿拉斯加发射基地的GBI

匆忙上马 备受诟病

美国现役的地基拦截弹由三级助推火箭和大气层外拦截器载荷构成,其中,助推器由ATK·轨道公司制造,负责将拦截器运送到大气层外的设定轨道上,赋予其较大的初始动能。大气层外拦截器由美国雷锡恩公司研制,用于动能拦截威胁弹头。根据其物理结构划分,大气层外拦截器可分为机械控制单元、通信单元和传感器单元,通过姿轨控制推进系统飞向目标导弹,完成“致命一击”。

地基拦截弹计划于1992年启动,1997年进行了第一次飞行试验。由于采取的是“边研制、边试验、边生产、边部署”的采办策略,导致很多关键技术没有经过充分演示验证就仓促部署,严重影响了作战有效性。截至目前,美国地基中段导弹防御系统总共进行了20次拦截飞行试验,12次成功,成功率仅为60%。如此不如人意的成功率,令地基中段导弹防御系统备受诟病。

作为项目总承包商的波音公司一直在致力于地基拦截弹的改进升级,已研制出了能力增强-1型拦截弹、能力增强-2型拦截弹和能力增强-IIBlock1型拦截弹。其外形尺寸和技术指标完全相同,区别主要在于姿轨控制系统和传感器系统。现役的地基拦截弹长16.6米,直径1.3米,重22.5吨,最大射程5000公里,射高2000公里,推进时间超过200秒,其中,大气层外拦截器长1.4米,直径0.6米,重55公斤。

能力增强-IIBlock1拦截器是最新型号,使用替代型姿轨控制系统解决了姿轨控制问题,换装新组件解决了制导故障和电源故障,改进了电器系统,改善了惯性测量系统的可靠性,解决了部件老化问题,提高了部件的可维护性和生产率。

2019年3月25日,美国地基中段防御系统首次成功进行了齐射拦截洲际弹道导弹试验。此次试验首次发射了2枚拦截弹,成功拦截了带有干扰措施的远程导弹,是迄今为止地基中段防御系统最复杂的拦截试验。

自2004年开始部署以来,美国已在阿拉斯加州的格里利堡基地和加利福尼亚州的范登堡基地部署了44枚地基拦截弹,并计划于2023年后将这一数量增加至64枚。同时,阿拉斯加州还具有扩增40枚地基拦截弹的潜力。

其实,一直以来美国都在试图扩大地基中段拦截弹的部署版图,计划在本土东海岸新建第三个部署基地,目前已完成3个备选地点的环评报告。

这3个备选地点分别是纽约州的德拉姆堡基地、俄亥俄州的加菲尔德营联合训练中心和密歇根州的卡斯特堡训练中心。2019年,美国新版《导弹防御评估》报告指出,今后会根据未来发展,综合考量多方面因素后,做出增建决定,确定部署地点。

▲ 重新设计拦截器概念图

持续改进 更新换代

虽然美国现役地基拦截弹存在可靠性差、装备数量少、拦截威力不足等缺陷,但它确实是目前世界上唯一一种成功完成洲际导弹拦截试验的拦截弹,代表了美国反导武器的最高成就。因此,美国导弹防御局仍然寄希望于通过技术改进提高其可靠性,重新设计杀伤器项目应运而生。

重新设计杀伤器项目也被称为能力增强-III型拦截器,将具备更高的可靠性、可生产性、可测试性和更好的成本效益,最终将取代现役地基拦截弹中的能力增强-I型拦截器和能力增强-II型拦截器。

2015年,美国导弹防御局授予波音公司为期6年的开发和生产合同,要求波音公司在2020年前交付4枚地基拦截弹,2022年进行首次飞行试验,2023年开展首次拦截试验。但是,2018年12月美国导弹防御局认定,拦截器的“某些关键部件”没有达到技术指标,并于2019年8月正式宣告重新设计杀伤器项目下马。

为跳出“试验-失败-查找原因-再试验-再失败”的恶性循环怪圈,美国导弹防御局痛定思痛,不再满足现有型号的修修补补,决定研制新型杀伤器,先后提出了多目标杀伤器项目和下一代拦截器项目研究计划。

▲ EKV动能弹头原型

多目标杀伤器项目旨在研制尺寸足够小、威力足够拦截多个目标的杀伤器。这种杀伤器以多枚并装的方式装载在同一枚拦截弹上,用于攻击目标云中的多个可信目标,减小地面雷达的目标分辨压力。每个杀伤器都配有三色红外导引头、姿轨控制系统和先进目标识别算法,是对抗多批次、多弹头弹道导弹攻击最有效的手段之一。

2015年8月,美国导弹防御局向波音公司、雷锡恩公司和洛·马公司分别授予1000万美元合同进行概念研究。2017年3月,又向这3家公司追加了1.7亿美元合同。根据发展规划,多目标杀伤器将在2025年~2030年间部署。这种武器一旦服役,将有效改变美国导弹防御体系结构,提升导弹拦截的效费比。

负责将拦截器助推至预设高度的助推器也是改进的重点对象。为了增强导弹防御的灵活性,缩短发射和拦截时间,美国一直在坚持研制两级助推器拦截弹,未来计划研制两级/三级可选助推器,计划今年开展飞行试验。如果成功,美国导弹防御局将装备由两级/三级可选助推器和下一代杀伤器组装而成的新型地基拦截弹。

作为对现有地基、海基防空反导力量的补充,美国计划重启天基拦截探索研究,打造天基反导能力。相比地基和海基拦截弹,天基拦截弹具有全球部署、早期发现、助推段防御等潜在优势。

未来,美国将继续发展一体化分层反导系统,研制新一代地基拦截弹,发展分层本土防御系统,提升本土拦截能力。通过发展具有灵活性和适应性的导弹防御系统,实现更紧密的攻防一体化和互操作性,构建天基防御系统,以有效应对包括高超声速滑翔武器在内的导弹威胁。而被赋予众望的新一代地基拦截弹计划是否能够如期顺利开展,并担负起保卫美国本土重任,使其免受来袭导弹的打击,值得大家高度关注。

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