弹道导弹防御系统对抗技术研究

高勇

（海军驻航天科技集团公司第一研究院军事代表室，北京 100076）

弹道导弹防御系统对抗技术研究

高勇

（海军驻航天科技集团公司第一研究院军事代表室，北京 100076）

介绍了国外导弹防御系统研制和部署过程中所考虑的进攻方可能采取的几种典型对抗措施，研究分析了对抗导弹防御系统的基本方法、技术和策略。通过使用大量诱饵或假目标、减弱弹头的雷达信号特征或红外特征、隐藏弹头的真实位置，以及进行弹头机动等一种或多种组合的对抗措施，可以有效对付那些使用外大气层碰撞杀伤拦截器的导弹防御系统。

弹道导弹，防御系统，对抗策略，拦截

0 引言

弹道导弹的弹道可以分成3个阶段：主动段（助推段）、中段（自由飞行段）和末段（再入段）。导弹在主动段时，其发动机和制导系统都处于工作状态。中段主要是在大气层外，导弹弹道为理想弹道。在弹道末段，弹头再入大气层。一般来讲，导弹防御系统分为三类（主动段防御系统、中段防御系统和末段防御系统），其分类标准是根据它被设计为在进攻导弹的飞行弹道的那一段拦截目标。这3种类型的导弹防御系统每种都有其优缺点，但由于它们的技术要求各不相同，每一种防御系统只适用于特定区段的拦截，一般不能用于其他区段。更大型的、多层拦截系统也可能包括3种类型中的一种以上［1］。例如，美国国家导弹防御系统计划只具有中段拦截能力。本文将介绍国外在弹道导弹防御系统研发和部署过程中所考虑的进攻方可能采取的几种典型对抗措施。

1 诱饵

使用大量的诱饵或假目标，使防御系统的探测器不能识别出真弹头，是一种非常重要的对抗措施。防御系统必须击中所有的目标，以避免核弹头轻易突防。但是，只要进攻方使用足够多的诱饵，那么有限防御系统就会因拦截弹数量不足而失效。

用诱饵来对付大气层防御系统是一种有效手段。使用诱饵来对付大气层防御系统，利用了在真空环境下没有大气阻力的特点，质量较小的物体飞行弹道与质量较大的弹头的弹道相同。由于诱饵可以做得很轻，进攻方能够大量使用它们。因为导弹的尺寸和射程与有效负载的质量有关，通过限制有效载荷的质量可以增大导弹的射程，或者减小导弹的总体尺寸［2］。

一般而言，诱饵越重，它可被识别的高度越低。识别高度随诱饵的弹道系数β=W/(CDA)而变化，W表示诱饵的重量、CD表示阻力系数、A表示横截面积。另外，如果防御系统必须在大气层内高层，而不是大气层外拦截来袭导弹，那么，防御方在发射其他拦截弹之前，就没有时间来评估首发拦截弹是否命中目标。此时，“射击－观测－再射击”的策略不能发挥作用。

1.1 电子诱饵

在弹头上加装电子雷达信号源，以淹没弹头的雷达反射信号，这种技术即“干扰技术”。没有弹头的诱饵就是简单的电子雷达干扰机。因此，干扰机不但可以伪装成目标，还可以隐藏弹头。

现代的导弹防御系统雷达，例如X波段雷达，可以工作于很宽频率范围内的任何频点，并且可以迅速转换频率。如果使用一个简单的宽带干扰机，要想干扰各种可能的工作频率下的雷达信号，需要特别大的功率。例如，对于工作频率范围是1 GHz的雷达，干扰机应该在整个频带散布能量。对于长度为1 μs的雷达脉冲，带宽为1 MHz，干扰机只有0.1%的能量处于这个频带内。基于这一原因，进攻方趋向于选用电子诱饵，处于返回相同频率的雷达信号，且所需的功率最低。

低功率干扰机的技术已经能够很容易地获得，电子雷达干扰机可使用异频雷达收发机来制作，这种干扰机从弹头或诱饵返回同样的信号。弹头前锥和诱饵上的小型天线接收到防御系统雷达发射的雷达信号，该信号通过多种方式被迅速放大，并且持续一段比信号直接从弹头反射所需时间稍长一点的时间，然后使其返回雷达。防御系统的雷达将接收到弹头或诱饵上的异频雷达收发机（即干扰机）发射回来的相同的回波信号，这些信号淹没了从弹头和诱饵本身返回的较弱的信号。进攻方还能利用信号特征差异让每个异频雷达收发机发射不同频率的信号，使得每个目标都表现不同的特征，从而避免防御系统从很多具有相似特征的目标中识别出仅有微小差异的一个目标。

由于天线和放大器具有很宽的响应频率，进攻方不需要准确了解防御系统的雷达频率，而且防御方雷达在工作频率范围内进行频率转换也不能够分辨出弹头和诱饵。另外，进攻方所需的天线类型，通常是螺旋型天线，可以做得很小，直径可以达到厘米级。轻型电子诱饵的重量只有几公斤，它可以采用这种天线，另外再加轻型放大器和电源制成。这样，进攻方就可以随弹头部署大量的此类诱饵。由于电子装置体积小巧，可以把诱饵作为圆锥型。这样电子诱饵能够比其他类型的轻型诱饵更深地穿入大气层。

由于天线在很大的角度范围内具有基本上各向同性的响应，进攻方可以阻止异频雷达收发机产生可探测的信号变化，这种变化是由于弹头和诱饵沿旋转轴的任何章动或其他运动引起的。而且，采用随时间变化的放大率，异频雷达收发机也可以用电子方式模拟这种章动。此外，由于现代雷达可以存储和分析信号序列，因此，为了隐藏连续回波信号之间任何可能的关联，异频雷达收发机可以发送与每个雷达脉冲都不同的回波信号。

2 减小目标的雷达特征信号

通过减小目标的雷达特征信号，进攻方可以缩短目标被防御系统雷达探测到的距离，从而缩短防御系统的反应时间。这使得防御系统的工作更加困难，另外还能使其他对抗措施发挥更大的效率。例如，在进攻方使用箔条隐蔽弹头的时候，必定需要减小和弹头的雷达反射截面［3］。

进攻方通过改变再入飞行器的形状（或者用覆盖物包裹再入飞行器），使雷达反射回波达到最小，或者在再入飞行器的表面或覆盖物的表面使用雷达吸波材料，从而减小核弹头的雷达反射截面。如果不易通过改变弹头形状来减小雷达反射截面，那么进攻方还可以使用覆盖物。例如，进攻方将弹头制成前面为尖锥体，后部为球形（圆锥-球型），与圆锥-平底型结构相比，可以使前锥正面的X波段雷达的反射截面减小到1／10 000，约为0.000 1 m2。如果雷达探测的是这种弹头的前锥正面，那么，弹头的雷达反射截面将最小，并且在围绕前锥的一定范围的角度（约±60°）内，雷达反射截面都会很小。因此，进攻方需要在一定角度内进行方向控制，保持弹头的前锥段基本对准雷达，这一方法是可行的。

改变再入飞行器的形状，对早期预警系统不是十分有效，因为早期预警系统的波长约为0.66 m，与弹头的直径相当。不过，通过采用圆锥-球型的弹头结构，进攻方可以使雷达反射截面减小到原来的1/10或更小，约为0.01 m2～0.1 m2。通过这种方式来减小弹头的雷达反射截面，进攻方可以明显地缩短某些雷达的探测距离。根据弹头的弹道不同，雷达的探测距离在更大程度上受水平视距的影响。对于某些弹道，弹头在接近雷达之前不应在雷达水平视线以上飞行，否则，即使是很小的雷达反射截面也能被雷达探测到。进攻方通过减小弹头和诱饵的雷达反射截面，削弱了X波段雷达识别不同物体的能力。另外，进攻方通过减小弹头的雷达反射截面可以使其他对抗措施发挥效力，例如箔条云团。

3 通过红外隐身躲避碰撞杀伤

通过减小核弹头的红外特征，进攻方可以缩短低轨道红外探测器以及杀伤飞行器红外寻的头的探测距离。即使弹头的红外特征能够被明显减小，仍然不一定能够突破防御系统，因为弹头还可以被防御系统的雷达跟踪。杀伤飞行器上的小型红外探测器的探测距离没有低轨道红外探测器探测距离远，杀伤飞行器主要依靠足够时间的机动以及探测目标的距离来完成任务，击中目标。通过减小弹头的红外特征，进攻方可以缩短杀伤飞行器红外寻的头的探测距离，使得杀伤飞行器不能探测到弹头，或者探测到弹头后没有足够的时间进行机动，不能击中目标。在这种情况下，即使防御方的雷达和低轨道红外探测器能够跟踪到弹头，它也将遭到灾难性的失败［3］。我们讨论两种进攻方用来减小弹头红外特征的方法。

3.1 低辐射率涂层

弹头的红外特征是由它的温度、辐射物质和表面积决定的，因此，在弹头上加盖低辐射率涂层，是减小弹头红外特征的一个方法。采用碳基烧蚀涂层的弹头的红外辐射率约为0.9～0.95，粗金属表面暴露在外面的弹头的辐射率在0.4～0.8之间。如果在弹头表面覆盖薄层光滑的金镀层（金的辐射率约为0.02），弹头的辐射率将降低到1/20～1/40。

因为镀金弹头，在阳光下会升至室温，这种方法适合弹道完全或大部分处于地球阴影的弹头使用。在夜间弹道上，重型弹头逐渐冷却，低于初始温度（假设初始温度为室温300 K）。进攻方可以采用另一种方法，把弹头装入涂有薄层金的气球中，气球可以隔离弹头辐射的热量，这样也可以很大程度地减小弹头的红外特征。这样的气球能够很快冷却，达到夜间温度，约为108 K。如果气球达到200 K的温度，那么与300 K温度时的红外辐射率相比，此时它的红外辐射率可减小到1/10（相对8 μm～12 μm波段的红外探测器）至1/200（相对3 μm～5 μm波段的探测器）。通过使用这种完全被动的方法，进攻方可以把弹头的红外特征减小到1/200～1/400（8μm～12μm波段）或者1/4 000～1/8 000（3 μm～ 5 μm波段）。从而使杀伤飞行器的探测距离缩短到1/14～1/20（8 μm～12 μm波段）或者1/60～1/90（3 μm～5 μm波段），明显缩短杀伤飞行器可用来机动的时间。

3.2 冷却包络层

使用低辐射率涂层或被动冷却可能不足以缩短弹头可被探测到的距离，弹头不能有效躲避防御系统杀伤飞行器的探测和跟踪碰撞。进攻方使用冷却包络层可以显著缩短弹头可被探测到的距离。这种覆盖物与弹头绝缘，利用少量液氮冷却。液氮将弹头冷却至同等温度（77 K），使弹头的红外特征与室温时相比，减小到百万分之一（对于工作波长10 μm的红外传感器而言，红外信号将减小到一百万分之一；对于工作波长5 μm的红外传感器而言，红外信号将减小到一万亿分之一）。从而有效躲避杀伤飞行器的探测。在运用这种方法时，进攻方也需要避免杀伤飞行器探测到反射的红外探测波。即使弹头易被防御系统的雷达探测和跟踪，这种对抗措施仍然有效，但是，冷却包络层仍需要设计成具有较小雷达反射截面的形状，以对抗X波段雷达的探测。

4 通过隐藏弹头躲避碰撞杀伤

其他一些对抗措施主要利用碰撞杀伤拦截器必须直接撞击目标才能将其摧毁的特点。例如，进攻方可以将弹头装在大型金属气球中，气球半径约为5 m或更大。如果碰撞杀伤拦截器的杀伤半径比气球的半径小得多，那么即使拦截器撞击到气球本身，也不可能撞击到气球内部的弹头。事实上，进攻方可以通过增加气球的半径来使拦截器的杀伤概率变得很小。进攻方考虑到气球可能会被拦截器撞击摧毁，从而会使弹头暴露在第二枚拦截器面前。在这种情况下，进攻方在弹头周围再增加一个气球，当一个气球受撞击毁坏时，另一个气球随即膨胀，将弹头包起。

进攻方可以采取的另一个方法是：不使用单个的大气球，而使用集中在一起的很多小气球，其中一个气球中装有弹头。由于气球之间的间隙很小，低轨道红外探测器很难识别出弹头，另外，如果需要，不带弹头的气球可以使用加热器模拟弹头的热量辐射。这样，每个杀伤飞行器最多只能撞击几个气球，摧毁弹头的概率很小。

5 弹头机动

另外一个对抗措施是使弹头进行不能预测的机动，迷惑拦截弹或者破坏杀伤飞行器的寻的过程。

在大气层外进行机动，弹头需要携带助推器。通过助推器不断进行机动会消耗很多燃料，但是，执行一次机动或几次预定机动就可以突破防御系统。例如，进攻方可以执行一系列预先装订的机动程序，进行弹头机动，弥补因防御系统在一定高度下能够识别出轻诱饵而带来的损失。

6 结束语

弹道导弹防御系统对抗措施多种多样，上述介绍和分析只是一个概述，攻防技术的发展始终是一对矛盾，“魔高一尺、道高一丈”，随着科技水平的不断发展，“矛盾”之争也会日趋激烈。

［1］吴文正.导弹引论［M］.北京：国防工业出版社，1990：41-46．

［2］侯世明，周木波.导弹与航天丛书——固体弹道导弹系列：导弹总体设计与试验［M］.北京：宇航出版社，1996．

［3］穆立民，徐孝诚，蔡成钟，等.导弹与航天丛书——固体弹道导弹系列：弹头技术（中）［M］．北京：宇航出版社，1996．

［4］王国雄，曾庆湘，马鹏飞，等.导弹与航天丛书——固体弹道导弹系列：弹头技术（上）［M］.北京：宇航出版社，1996．

［5］王洪胜，禹大勇，曲延明.弹道导弹多层拦截方法及效能评估[J].四川兵工学报，2014，35（6）：22-24．

Study on Counterplots of Ballistic Missile Defense System

GAO Yong
（Navy Representative Office in the China Academy of Launch Vehicle Technology，Beijing 100076，China）

A few typical counterplots that the attacker adapted are presented,which are took into account by the foreign Missile Defense System during development and deployment.The essential methods, technics and tactics are analysed.There counterplots include using a lot of baits or false tergets，weakening the radar signal characteristic or the infrared characteristic of the warhead，concealing thereal position of the warhead and carrying on maneuver of the warthead，etc.It can effectively deal with those Missile Defense System in use of Exoatmospheric Kill Vehicle（EKV），using a kind of counterplot or a variety combinations of counterplots.

ballistic missile，defense system，counterplot，interception

TJ761.3

A

1002-0640（2015）07-0177-03

2014-05-20

2014-07-07

高 勇（1974- ），男，天津人，工程师。研究方向：导弹总体技术研究和管理工作。