美国弹道导弹防御体系研究及对我国海军的启示*

张　伟

(北京西三环中路19号　北京　100071)

ZHANG Wei

(No.19 Central Xisanhuan Road, Beijing　100071)



美国弹道导弹防御体系研究及对我国海军的启示*

张伟

(北京西三环中路19号北京100071)

弹道导弹是极具威力的武器,世界军事大国都在大力发展弹道导弹防御系统。论文介绍了美国弹道导弹防御系统的发展历程,并通过分析美军弹道导弹防御系统的组成,指出了美国海基弹道导弹防御系统在中段防御的重要作用。然后分析了美国海基弹道导弹防御系统的发展建设,结合我国海军的实际情况,最后提出了弹道导弹防御系统发展的新思路。

弹道导弹防御系统; 中段防御; 海基弹道导弹防御系统; 陆基弹道导弹防御系统; 发展趋势

ZHANG Wei

(No.19 Central Xisanhuan Road, Beijing100071)

Class NumberE927

1　引言

自二战末期弹道导弹问世以来,世界各国便竞相研制各种弹道导弹,它是现代战争中极具威力的进攻性武器,具有射程远、速度快、精度高、突防能力强、杀伤威力大、效费比高等优点[1～2]。与此同时,世界军事大国也在积极寻找各种对付弹道导弹的途径,大力发展弹道导弹防御系统[3～4]。弹道导弹防御系统是用于探测、拦截并摧毁正在高速飞行的敌方弹道导弹弹头,使弹头失去进攻能力的武器系统。典型的弹道导弹防御系统由目标探测系统、拦截弹系统与指挥控制系统三大部分构成。美国、俄罗斯自20世纪60年代就开始研制自己的弹道导弹防御系统,历经几十年的探索与进步,美国已经初步形成了其以本土为中心,覆盖亚洲、欧洲、中东地区的一体化多层防御网络,俄罗斯也具备了较强的弹道导弹防御能力。在亚洲,印度、日本等国不甘落后,纷纷将弹道导弹防御技术作为本国的研究重点,并且已经取得了阶段性的成果。一个国家弹道导弹防御系统的发展程度在一定程度上显示了该国的综合实力。

2　美军弹道导弹防御系统发展历程

从冷战初期,美国就开始进行弹道导弹防御系统(ballistic missile defense,BMD)的研究,其导弹防御系统曾几经修改,先后研制了“奈基—宙斯”系统、“哨兵”系统、“卫兵”系统、“星球大战”计划、“防御有限打击的全球保护系统”、“弹道导弹防御计划”、“全球导弹防御计划”、“欧洲导弹防御系统”计划。

“奈基—宙斯”反弹道导弹系统和“哨兵”反导系统均是验证阶段的反导系统,并没有实用化,在经历了短时间的发展后,便由于种种原因被迫停止了,从根本意义上讲,1969年3月14日,尼克松政府宣布部署的“卫兵”反导系统,是美国第一个实用化的反导系统,核心依然是“哨兵”的系统部件,其设备及反导导弹都没有改变,但作战任务发生了变化。

1983年3月23日,里根政府提出了发展导弹防御武器系统的计划,正式命名为“战略防御倡议计划”,俗称“星球大战”计划,该计划试图通过发展包括动能武器和定向能武器在内的先进的非核防御武器以及各种先进的探测器技术,组建一个所谓的“天网”,对来袭的战略导弹飞行全程进行多层拦截。这是“星球大战”计划作战方式的基本构想。对导弹的拦截主要分四个阶段:第一阶段为助推段拦截,第二阶段为末助推段拦截,第三阶段为中段拦截,第四阶段为再入段拦截。

美国总统克林顿于1993年5月宣布停止执行星球大战计划,转而执行“弹道导弹防御计划”。该计划包括两个部分,一是战区导弹防御系统(theater missile defense,TMD),是BMD计划重点发展的武器系统,主要用于在美国派遣有大量海外驻军和认为美军和盟国正在遭受导弹威胁的地区进行部署。二是国家导弹防御系统(national missile defense,NMD),用于在美国本土部署,避免美国直接遭受来自敌国的导弹袭击。

1994年6月,美国防部成立“弹道导弹防御体系办公室”。所谓“弹道导弹防御体系”是指在一个全球性的雷达与红外传感器网络引导下,利用空基或陆基(包括海基)导弹拦截敌方向美国发射的洲际弹道导弹。1999年1月20日,美国国防部长科恩公布了美国发展导弹防御系统的新计划。该计划提出的防御系统仍然包括两个部分。一个称为有限的国家导弹防御系统,另一个就是战区导弹防御系统。同年10月,美国军方对用于国家导弹防御系统的导弹拦截技术进行了首次试验,并获得成功。但是由于对技术和使用效能缺乏足够的信心,克林顿在2000年9月宣布中止了该系统的部署。

2002年12月布什下令部署“导弹防御”(missile defense,MD)系统,大力加速了发展弹道导弹防御系统建设步伐。美国还积极促进导弹防御的国际合作。日本、澳大利亚、以色列、德国、意大利、英国以及美国的一些盟国都积极参与美国的导弹防御活动[5]。

2010年2月1日,奥巴马政府对单一的、一体化、多层次的弹道导弹防御系统的组成稍加调整,在助推段防御、中段防御、末段防御基础上,新增上升段防御。发展计划也有所变动,助推段取消“动能拦截弹”计划和第2架“机载激光器”飞机计划,现有的机载激光器转入技术验证项目[6];上升段新增无人机载探测器、“标准-3”I/II型地基与海基拦截弹计划;中段保持“地基拦截弹”部署规模,暂停“多拦截器”计划,大力发展“宙斯盾”弹道导弹防御(Aegis BMD)计划;末段加强“末段高空区域防御”(terminal high-altitude area defense,THAAD)系统发展,继续改进“爱国者-3”系统和发展海基末段防御系统[7]。

3　美军弹道导弹防御基本组成

美国现行的弹道导弹防御系统是“一体化分段多层防御系统”,按照弹道导弹的飞行阶段划分为助推段防御、上升段防御、中段防御和末端防御。

图1　美国弹道导弹防御系统示意图

3.1助推段防御

助推段防御的最大优点是可以在导弹投放子弹头、诱饵等其他对抗手段之前将其拦截,从而避免这些对抗手段带来的防御难题。这也减少了中段和末段防御面临的威胁。

2002年底,美国国防部导弹防御局(Missile Defense Agency,MDA)决定发展用于助推段防御的动能拦截弹(kinetic energy interception,KEI)。其目标是在2012年～2013年研制出地基机动KEI拦截弹,为BMDS增加动能助推段防御层。KEI拦截弹将以现有的成熟技术为基础进行设计。目前,KEI计划的重点是发展高速、高加速助推火箭。2008年,其第1级和第2级助推火箭先后进行了点火试验,都取得成功。2009财年将专注于助推火箭的飞行试验,以验证是否已经准备就绪进行总体开发和试验。

助推段防御系统可实现尽早拦截,但留给拦截系统的响应时间短,对拦截弹飞行速度和作战响应的技术挑战大,短期内难以达到作战需求,因此美国2012年后也取消了助推段拦截系统研发项目。

3.2上升段防御

上升段防御系统目前还未形成作战能力,美国导弹防御局原计划利用海军“标准-3”Block 2B导弹拦截处于上升段的弹道导弹,但2012年美国导弹防御局经过评估认为,潜在敌对国弹道导弹的技术发展速度较慢,目前的中段和末段防御已经能够实现防御的目的,因此取消了所有上升段拦截武器研发项目。

3.3中段防御

美国现已部署的中段防御单元包括“地基中段防御系统”(ground-based midcourse defense,GMD)和“海基中段防御系统”——即现有的Aegis BMD系统。“海基中段防御系统”利用“宙斯盾”舰携带的“标准-3”导弹,在外大气层拦截处于飞行中段的中、近程弹道导弹,是美国目前中段反导的主力。“地基中段防御系统”相对复杂,仅具备初始作战能力,尚处于发展完善过程中。

3.3.1GMD系统

GMD系统用以防御针对美国本土战略目标和人口密集城市发动的导弹袭击,它主要拦截飞行中的来袭导弹。GMD系统目前主要由预警系统、跟踪制导系统、拦截武器系统和作战管理/指挥控制通信情报系统四个部分组成[8]。

GMD系统目前使用的预警卫星系统是国防支援系统,计划自20世纪70年代初开始执行,已发展了三代,其主要目的是对来袭的洲际导弹进行预警。首要任务是实时探测并报告导弹和航天器的发射,同时还承担监视核爆炸、监督核试验条约的履行情况和收集其感兴趣的红外辐射数据的任务。地基探测设备方面主要包括预警雷达、火控雷达和前沿部署雷达。

3.3.2Aegis BMD系统

Aegis BMD系统,即以前所说的海基中段防御系统[9～10]、海军全战区防御(或海军高层防御系统。其用来保护美国本土军队和盟国,使其免遭短程、中程弹道导弹的袭击。主要组成单元包括:舰载SPY-1雷达,标准-3(SM-3)导弹和指挥控制系统。Aegis BMD系统不仅用于防御近程、中程弹道导弹,还担负远程监视和跟踪任务。Aegis驱逐舰具有侦察、探测并跟踪洲际弹道导弹的能力,为BMDS提供跟踪数据。同时与其他导弹防御传感器共享跟踪数据,并为地基中段防御拦截弹提供火控数据。

3.4末段防御

末段防御系统的拦截武器为“末段高层区域防御”系统(terminal high-altitude area defense,THAAD)和“爱国者”PAC-3。THAAD主要用于在外大气层拦截处于末段飞行的近、中程弹道导弹;“爱国者”PAC-3主要用于在内大气层低层拦截弹道导弹目标,其拦截高度为20km。上述两种武器系统技术较为成熟,均已部署。

3.4.1THAAD

THAAD系统的开发始于1992年,是原先战区导弹防御系统总体结构框架的高层防御部分,是TMD系统的核心之一,用于防御射程达3500km的弹道导弹,不仅能在大气层内拦截来袭导弹,也能在大气层外摧毁目标,能够更有效地保护大范围的区域、分散的资源和人口中心免遭弹道导弹的攻击。

THAAD计划办公室表示THAAD系统的所有关键技术都已成熟。2008年6月25日,THAAD系统第1次成功拦截弹头和弹体可分离目标。MDA2009年预算指出,THAAD第1和第2火力单元的地面系统将在2009财年～2010财年交付,但是拦截弹的交付要推迟6个月。同时,THAAD的第3和第4火力单元的交付要被推迟一年,交付时间分别是2013财年和2014财年。

3.4.2PAC-3

PAC-3导弹防御系统是由美国早期的爱国者导弹防御系统发展而来的,是目前美国技术上最成熟的先进防空与导弹防御系统,其主要任务是保护地面作战部队和重要的资源与地区免遭短程/中程弹道导弹、巡航导弹与各种飞机的攻击。该系统的特点是:搜索速度高,跟踪能力强;反应时间快;火力强,可以实施多目标同步攻击;有对付现有电子对抗手段的能力;能够与其他武器系统联合作战;具有很强的机动性,可由C-17或C-5运输机空运到世界任何地方。

PAC-3系统是目前美国唯一完成作战试验并经受了实战检验的系统。PAC-3系统基本组成包括:地基雷达,交战控制站,发射装置和拦截弹。美国国防部作战试验鉴定局最新的评估报告认为PAC-3系统已经交付了“全面能力”,属于信心度最高,能支持作战人员决定全面任务能力的系统。

4　美国海基弹道导弹防御系统的意义

4.1美国弹道导弹中段防御主要依靠海基力量

美国主要依靠舰载“宙斯盾”系统和“标准-3”导弹,探测并跟踪所有射程的弹道导弹,包括洲际弹道导弹,并在外大气层拦截处于飞行中段的中、近程弹道导弹。目前这套海基系统还不具备拦截远程洲际弹道导弹的能力。

目前美国海军已有9艘“提康德罗加”级巡洋舰和27艘“阿利·伯克”级驱逐舰可装备“标准-3”Block 1A导弹,占两型舰总数的45%,载弹量达到246枚。计划到2015年12月共装备32艘“宙斯盾”巡洋舰/驱逐舰,可携带421枚“标准-3”Block 1A/B导弹,届时美军将具备强大的海基反导能力。

“标准-3”Block 1A是已发展成熟并装备部队的拦截弹,2002年首次试验成功。Block 1A针对弹道导弹的拦截距离大于400km。拦截高度大于160km,拦截速度可达3.7km/s。除了“标准-3”Block 1A导弹外,美军目前还有“标准-3”Block 1B和Block 2A在研。Block 1B于2013年首次试验成功,拦截距离,目标识别能力,机动性均优于Block 1A。Block 2A由美、日联合研制,日本参与了头锥、战斗部、双模红外引导头和二级火箭发动机的研制。该型弹除射程更远、拦截高度更高以外,还加强了对低空目标的拦截能力,可承担编队的远程区域防空职能,集防空、反导能力于一身。Block 2A的首次全制导拦截试验计划于2016年进行,预计2018年部署,美国DDG-1000驱逐舰和日本“爱宕”级驱逐舰有可能装备Block 2A导弹。

美国海军主要通过“标准-6”导弹来完成海基末段弹道导弹防御,其采用破片杀伤式高爆战斗部,炸毁处于飞行末段的弹道导弹,同时还可以承担对超声速巡航导弹、飞机、直升机和无人机的拦截任务。而承担中段防御的“标准-3”导弹则是采用动能拦截的方式撞毁处于飞行状态的弹道导弹,“标准-6”导弹于2013年完成了全速生产评审,并成功进行了首次超视距拦截试验,2013年底已在“基德”号驱逐舰上部署,说明导弹已经具备了初始作战能力。“标准-6”的最大拦截距离为370km,与“标准-3”采用同样的发射系统和指控系统。未来“标准-3”Block 2A和“标准-6”配套使用,可实现对弹道导弹的中段,末端防御以及对海上编队的超视距远程区域防空一体化。

4.2美国海基弹道导弹防御系统的发展建设

从“标准-6”的顺利部署和“标准-3”的不断升级可以看出,美国海军的“宙斯盾”/“标准”导弹组合已经成为一个成熟、完善的防空反导系统。在国家弹道导弹防御和海上编队远程区域防空中发挥重要作用。

4.2.1依托预警卫星和专用预警雷达提供早期预警

美国弹道导弹预警系统由预警卫星和弹道导弹预警雷达组成,海基兵力主要通过上述装备获得弹道导弹预警信息。美国共有在轨预警卫星11颗,可对全球弹道导弹的发射和全程飞行进行24小时不间断探测及高精度实时跟踪。并将信息传递给地面控制站,由地面控制站传递给指挥控制系统,进而分发给舰载“宙斯盾”系统,地基弹道导弹预警雷达在美国本土部署了6部,以色列、日本和土耳其各部署1部。在日本还计划部署第2部,上述雷达覆盖了任何可能对美国进行攻击的弹道导弹飞行方向,可再弹道导弹发射的第一时间对其进行捕获、跟踪、识别及飞行弹道的估算,并将目标数据传递给指挥控制系统,用于中、末段传感器和武器的后续跟踪和拦截。

4.2.2重视推进发展防空反导一体化作战能力

在弹道导弹防御拦截武器系统技术相对成熟的基础上,美国海军高度重视发展防空和导弹防御一体化作战能力。美国海军的舰载反导武器装备是在编队防空武器装备基础上发展而来的,如“标准-3”导弹是“标准-2”Block 4防空导弹的弹体加新型战斗部组合而成。发射装置也采用“标准-2”Block 4防空导弹的弹体加新型战斗部组合而成。发射装置也采用“标准-2”防空导弹的垂直发射装置,为美国海军防空反导一体化提供了先天的物质基础。可见,从建设编队防空能力过渡到建设弹道导弹防御能力,进而获得防空反导一体化防御能力,是行之有效的发展途径。

4.2.3注重发展关键技术提升作战能力

美国海军在弹道导弹防御系统建设中,既注重利用成熟系统又注重发展创新技术,不断提高作战能力。除了持续关注先进概念与性能评估技术,传感器识别技术,武器技术,先进的指挥,控制、通信、计算机、情报、监视与侦察(C4ISR)技术外,美国海军为应对未来威胁,还在重点研究和试验高性能机动推进系统、远距离识别导引头、轻型低散射特性电子设备,拦截管理算法、建模与仿真等关键技术。随着上述关键技术的发展,美国海军弹道导弹防御能力必将得到进一步提升。

4.2.4采用渐进发展、不断完善的发展模式

弹道导弹防御系统建设技术复杂,投资巨大,建设周期长,美国海军采取先形成初始作战能力,之后不断开发提高的方法,渐进发展,降低风险,美国海军在反导装备体系建设过程中,没有明显的“状态冻结和定型”概念,总是边研制、边试用、边评估,逐渐改进,螺旋发展,这种模式有利于不断引进新技术,有利于在实际作战环境下使用系统、发现问题,便于及时调整计划。

4.2.5指挥控制采用总体上集中与交战上独立的方式

总体集中是指美国海军的弹道导弹防御指挥控制总体上服从美军反导指控系统C2BMC(指挥、控制、作战管理与通信)的统一指挥,交战独立是指在具体的海基中段拦截作战中,由海军“宙斯盾”系统使用自身的指挥/控制/作战管理/通信系统和任务计划工具独立进行。C2BMC目前已经具有网络化一体化能力,可向美国部署在全球的作战司令部和指挥中心(包括海军)提供来自反导预警体系的所有信息,促成各单位在反导作战中的相互协调,协助海军利用“宙斯盾”系统实施海基中段反导作战。

5　对我国海军弹道导弹防御系统发展的一些启示

由于我国军事探测及武器系统的研制工作起步较晚,技术基础相对薄弱,现有技术极大地落后于其它国家,特别是发达国家。虽然现阶段还没有能力部署全方位的导弹防御系统,但是可以利用已有的技术条件分阶段、分步骤地完成该系统的研制工作。结合我国实际的技术现状,可以从以下三个方面入手。

第一,提高卫星研制能力和雷达探测性能,完成天基预警系统和雷达预警系统的建设,从而实现对远距离目标的警戒,特别是对空中目标的警戒,为拦截武器提供充足的反应时间。同时发展预警探测技术、真假弹头识别技术、拦截弹制导与控制技术等关键技术。

第二,提高不同类型拦截武器的性能,包括天基、陆基和海基拦截系统的拦截能力,特别是拦截距离和高度亟待提高,以实现拦截武器的全方位部署。特别需要一提的是海基弹道导弹防御系统具有极高的机动性,可以在前沿长期作战而不需当地批准或东道主国家的支持。除了能保护陆上部队和人口经济中心外,还能扩大舰队的防空范围。此外,由于海军战略意义的上升,使得海基防御系统的作用愈发的突出。虽然受我国海军武器装备的限制,我国的海基拦截能力还不强,但是我们可以通过学习和借鉴,不断提高自身的研制能力,实现拦截能力的提高。

第三,提高海军指挥控制系统的能力,必须要拥有强大的信息处理和控制系统,其指挥控制系统的结构必须是独特的,并能保证数据传输的实时性、精确性。指挥控制系统基本以自主方式在极短的时间内完成来袭的弹道导弹威胁判定、传感器网管控、真假弹头识别、火力分配、拦截控制、效果评估、再次组织拦截等作战过程。

6　结语

本文针对美国弹道导弹防御体系的发展做了一个初步的探讨,其总体概念、组成结构均在不断变化,系统设备亦在不断更新。然而,随着弹道导弹防御技术的进步,美国导弹防御系统将更加成熟、可靠,实战能力将不断提升,因此要加强对此类问题的研究和改进,不断提高我们的海上实力,促进我们的国防事业更上一层楼。

需要重点研究指挥控制系统,它是弹道导弹防御体系中的核心与神经中枢,而海基指挥控制防御系统是其非常重要的组成部分。同时进一步深入研究易于工程化实现的弹道导弹识别的理论和方法,提高我国海上反弹道导弹能力。

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Development and Inlightment of US Ballistic Missile Defense System*

The ballistic missiles are powerful attacking weapon. Many countries develop ballistic missiles defense (BMD) system rapidly. This paper introduces the development of the BMD system. By analyzing the composition of the US BMD system, it proves that sea-based midcourse defense system play an important role in the midcourse defense. Then the development of the BMD system is analyzed, and some new ideas of the ballistic missile defense system combined with the actual situations of our navy are put forcoard.

ballistic missile defense system, midcourse defense system, sea-based midcourse defense system, ground-based midcourse defense system, development trend

2015年2月3日,

2015年3月24日

张伟,男,研究方向:电子信息装备管理。

E927

10.3969/j.issn.1672-9730.2016.08.005