美军高超声速防御体系发展研究 *

钟忠

（空军装备部驻北京地区第一军事代表室，北京 100854）

0 引言

在 “大国竞争”的国家安全战略背景下，美国2022 年新版《导弹防御评估》报告［1］强调“必须寻求新技术以抵消竞争对手持续发展的导弹武器和新兴能力”。随着中俄等竞争对手高超声速武器的成功研制和列装，尤其是俄乌战争中，俄罗斯“匕首”等高超声导弹武器的使用，凸显了高超声速导弹防御的威慑和实战价值，美国已在高超声速导弹预警探测、网络化指挥控制和防御拦截等技术方面开展了大量概念研究、技术探索和研制工作，计划在2034 年形成战区级高超声速防御能力。

1 典型作战构想

2021 年6 月，美国导弹防御局公布了以保护航母等高价值装备为目标的“滑翔段+末段”分层高超声速防御作战构想，该构想利用“过顶持续红外”传感器、“ 高超声速和弹道空间跟踪传感器”（hypersonic and ballistic tracking space sensor，HBTSS）、“宙斯盾”驱逐舰、“滑翔段拦截弹”和“标准”-6 导弹等典型装备，应对接连来袭的4 枚高超声速滑翔武器。总共考虑4 种想定模式：①滑翔段拦截-远程交战模式；②滑翔段拦截-远程发射模式；③滑翔段拦截-协同交战模式；④末段拦截-协同交战模式。

2 体系组成和特点

与传统弹道导弹相比，高超声速武器飞行高度较低（如图1 所示），速度快，这使得其防御难度较大。预警探测方面，由于高超声速武器飞行过程中目标特性复杂，再加上地球曲率限制，美国现有的天基和陆基传感器难以对其进行探测预警和稳定跟踪［2］；指挥控制方面，由于高超防御拦截窗口短，美军现有的指控系统难以满足拦截过程中的数据传输速度；拦截武器方面，由于高超声速武器速度快、机动能力强，轨迹不易预测，美军现有的反导拦截武器难以有效拦截。

2.1 传感器层——构建以天基为主、地基传感器为辅的多平台预警探测体系

针对美军现有高超声速预警探测能力不足等问题，美军正构建以天基传感器为主，陆基雷达为辅的多平台预警探测体系以实现从高超声速武器的发射阶段开始对其进行识别和跟踪，直至拦截。一是天基传感器，主要指美太空发展局主导的“扩散作战人员太空架构”（proliferated warfighter space architecture，PWSA）［3］（原名“下一代太空架构”［4］），该架构由传输层、监视层、跟踪层、威慑层、导航层、战斗管理层和支持层组成，计划在2030 年前后形成全球持续覆盖的高超声速探测跟踪能力［5］。其中，PWSA 跟踪层由用于高超声速武器预警的“过顶持续红外”宽视场传感器，以及用于连续跟踪的HBTSS 中视场传感器两部分组成。宽视场传感器获取高超声速武器的发射数据后传输至中视场传感器，可实现对高超声速武器从发射到拦截的探测跟踪，为导弹防御系统提供低延迟、高精度的关键数据。二是陆海基雷达，“低层防空反导传感器”雷达系统、远程雷达AN/TPY-5（V）1 已完成研制工作，部署于阿拉斯加的远程目标识别雷达即将正式使用，未来将与天基传感器协调工作以提供更精准的火控数据。三是空基传感器，利用长航时高空无人机搭载传感器对高超声速武器的被动探测和主动跟踪，能够有效补充对高超声速武器的预警探测能力并为其飞行轨迹提供交叉验证数据［6］。

2.2 指挥控制——构建实时传输、天地联通的网络化指挥控制系统

美国导弹防御局拟在现有弹道导弹防御体系架构基础上，增加高超防御能力，实现一体化反导反高超的防御体系。高超声速武器大幅度压缩了导弹防御作战时间，为与高超防御武器“同频同步”，美军更加注重信息传输和处理的实时性，要求指挥系统能够接收陆海空传感器实时动态数据，并进行多源信息融合处理。美军在指挥控制、作战管理与通信（command and control、battle management and communications，C2BMC）系统“螺旋”8.2-5 版本上进行改进，升级后的“螺旋”8.2-7 版本具备通过Link-16 数据链路网络报告高超声速威胁活动，并能够关联和融合各类传感器实现与作战指挥官共享战场画面。同时，美太空发展局正在建设的PWSA传输层卫星星座旨在将C2BMC 与传感器系统、拦截系统连接起来，为高超声速武器预警、探测、跟踪、拦截等各阶段的数据提供可靠、无缝、弹性、低延迟的传输连接保障。

以滑翔段拦截为例说明高超防御指控流程：在对手高超声速导弹发射后，美军“过顶持续红外”传感器首先截获导弹信息，并通过传输层卫星将相关数据上传至C2BMC。C2BMC 对导弹轨迹进行初步识别，确认目标为高超声速威胁后，将数据传输至HBTSS，指令其对来袭目标进行高精度连续跟踪。来袭高超声速武器进入滑翔段后，美军利用HBTSS、“宙斯盾”舰载雷达、无人机载红外系统等目标进行多域探测和交叉定位，实现持续弹道跟踪，并判断来袭规模，形成落点预报。传感器通过Link-16 数据链路将探测信息传至海军一体化火控系统，火控中心智能融合探测信息，自主生成拦截方案，预先发射拦截弹。

2.3 拦截武器——构建以滑翔段拦截和末段拦截为主，多种拦截方式并存的拦截系统

2020 年，美导弹防御局公布了高超声速防御概念，计划构建以海基滑翔段拦截和末段拦截段为主的高超声速分层防御体系，该体系的关键装备如表1所示。其中末段拦截主要是对现有反导系统能力的改进，美军正在研发“标准”-6 Block IB 导弹以拦截处于飞行末段的高超声速武器，相关工作包括重新设计弹体和火箭发动机。预计到2027 年，部署30 枚“标准”-6 Block IB 导弹。滑翔段拦截主要是研制新型拦截弹，重点发展“滑翔段拦截弹”和“滑翔破坏者”2 个项目［7］。其中，“滑翔段拦截弹”项目于2023年3 月进入技术开发阶段，计划于2028 财年演示高超声速飞行器滑翔段的拦截能力。“滑翔段拦截弹”采用海基发射方式，可与“宙斯盾”弹道导弹防御系统的MK-41 垂直发射系统相集成，发射后借助“宙斯盾”弹道导弹防御系统的雷达和低地球轨道卫星系统提供的信息发现并锁定目标，在大气层内采用动能拦截方式对高超声速武器进行硬杀伤。“滑翔破坏者”项目于2018 年启动，旨在研发用于远距离拦截高超声速威胁的轻质飞行器的关键技术，该项目于2022 年4 月进入第2 阶段工作，旨在通过风洞和飞行试验收集大气层内效应的数据，研究转向和姿态控制系统与高超声速横流之间的气流相互作用的影响等。

表1 关键装备及主要作用Table 1 Key equipment and main functions

3 最新发展

2022 年10 月，美国防部发布新版《导弹防御评估》报告，强调加强区域导弹防御能力建设是其导弹防御的四项重点工作之一，这其中包括发展高超声速主被动防御技术。

3.1 从预算文件看——美军高超防御的首要任务是“滑翔段拦截弹”

2017 年，美国防部发布的2018 财年国防预算申请中，美导弹防御局首次将“高超声速防御”专项列入预算，为其申请7 530 万美元［8］，标志着美军正式全面开展高超声速防御能力的探索。根据近3 年预算文件，2021 财年“高超声速防御”专项预算为2.07亿 美 元［9］；2022 财 年 预 算 申 请 为2.48 亿 美 元［10］；2023 财年，国会将“高超声速防御”专项预算从2.93亿美元增加至5.18 亿美元，增加部分用于“滑翔段拦截弹”项目［11］。近几年“高超声速防御”专项预算变化不大（如表2 所示），但是“滑翔段拦截弹”项目的预算比例不断增大。2024 财年，美导弹防御局为“高超声速防御”专项申请2.09 亿美元，该笔资金全部用于“滑翔段拦截弹”项目［12］，标志着美军已明确将“滑翔段拦截弹”作为其高超声速防御的首要任务。根据美国防部2024 财年国防预算文件，高超声速防御体系初步设计审查计划在2029 财年进行，关键设计审查在2032 财年进行，并在2034 财年交付，形成战区级高超声速防御能力。

表2 “高超声速防御”专项和“滑翔段拦截弹”项目预算Table 2 Budget for the “Hypersonic Defense” project and the “Glide Interceptor” project亿美元

3.2 从技术发展看——积极研究新兴技术在高超声速防御中的应用

3.2.1 研究以天基为主的新兴高超声速导弹预警探测技术

为应对高超声速武器这种新型威胁，美军不断引入新技术。一是开发算法优化传感器探测预警能力，美太空发展局与导弹防御局联合开展“红外有效载荷原型”试验，旨在收集图像以创建低地球轨道红外杂波背景数据库，该数据库将用于导弹检测和跟踪算法的开发和验证。二是探索光学星间链路技术实现卫星联通，美导弹防御局开展“立方星网络通信试验”项目在低轨道以验证星间通信技术可行性。2022 年6 月，导弹防御局发射2 颗“立方体”卫星以测试新型软件无线电，并演示支持天基高可靠性互联网协议加密技术。三是利用人工智能技术为高超声速导弹进行轨迹建模。美国防创新小组和美导弹防御局合作，基于现有物理模型，引入人工智能技术在几分钟内生成并分析数万条导弹轨迹，这使美军能快速评估高超声速武器打击意图，从而进行拦截。

3.2.2 发展定向能高超声速导弹拦截技术

目前，除传统拦截器之外，美军还在发展定向能武器来拦截高超声速武器，以增加拦截方式选择性和成功率。早在2019 年，美导弹防御局就选择雷声公司研究“用于高超声速防御的非动力学概念”项目，该项目致力于开发包括高能激光、高功率武器微波在内的定向能武器系统。目前，美军已研制出功率为300 kW 级的高能激光器，而防御高超声速武器的功率在兆瓦级左右。美导弹防御局在2023财年为高功率微波武器的高增益天线、电源及脉冲机制研究提交了2 850 万美元的资金需求，预计将于2023 年9 月前对“高功率微波技术试验台”系统进行关键设计审查，2024 年2 月前开始建造“高功率微波技术试验台”天线。

依据美国会即将通过的《2023 财年国防政策法案》规定，美国导弹防御局应制定一项计划，并在2024 至2028 财年提供该局所需资金，用于研发定向能武器和网络武器，以应对高超声速威胁。

3.2.3 探索“基于失效模式”的高超声速导弹拦截防御新概念

2022 年，美国战略与国际研究中心发布《复杂防空——应对高超声速导弹威胁》［13］报告，提出“基于失效模式”的防御理念，发展“颗粒弹头”和模块化荷载等新质局部杀伤拦截手段。“颗粒弹头”是指导弹或机载平台通过释放颗粒物质来干扰或毁伤高超声速武器。模块化载荷是指能够容纳多种有效载荷类型的平台，如破片杀伤、颗粒分散、碰撞杀伤、定向能或电磁系统（如图2 所示）。

图2 模块化有效载荷概念Fig.2 Modular payload concept

3.3 从实施方式看——积极与盟国合作应对高超声速导弹威胁

为加快发展高超声速武器防御技术，美军对外积极与日本合作。2022 年9 月，日本与美军就扩大高超声速防御系统合作达成共识，将共同开发对抗高超声速武器的装备与技术。日本将在2023 财年开始设计拦截弹的大型火箭发动机及其他零部件，要求能满足拦截高超声速武器远距离飞行的需要，并能够对高超声速滑翔武器的轨迹变化作出反应。2023 年3 月，美导弹防御局局长乔恩·希尔表示，美军正考虑与日本共同研发“滑翔段拦截弹”导引头等技术［14］。

4 结束语

针对竞争对手高超声速武器迅速发展、列装的现实，美军拓展导弹防御对象，在现有弹道导弹防御系统基础上新研、升级和改进，对预警探测系统补盲、指控系统流程加速、拦截武器能力拓展，并研制新型拦截能力，逐步构建具备对高超声速武器的探测、跟踪和拦截的高超声速防御能力。传感器方面，通过天基预警探测卫星和空/陆基雷达的密切协同，实现对高超声速武器预警、探测和跟踪。指控系统方面，通过升级现有C2BMC 传输链路，引入人工智能技术并搭配传输层卫星，实现实时指挥、快速决策。拦截武器方面，综合运用射前打击和动能、非动能等主被动防御手段，重点发展滑翔段和末段拦截，构建分层防御，有效增加拦截成功率。