尹瑞涛
2019年3月27日,印度进行了代号“沙克提行动”反卫星试验,标志着印度已进入能够击落太空卫星的精英俱乐部,是印度正在成长的开发关键技术的一个缩影,对潜在对手也是一个威慑。我们来关注一下其后的成因和可能产生的潜在影响。
印度民众在观看莫迪总理关于反卫星试验的电视讲话
PDV MK-Ⅱ导弹的结构示意图
拦截弹PDV HK发射瞬间
事实上,印度发展反导反卫星能力由来已久,印度反卫星导弹研制也早有征兆。印度官员曾多次表示,印度拥有反卫星导弹所需的所有基础设施和技术。2006年11月,印度就使用PAD导彈在50千米高度的高空拦截了一枚弹道导弹,印度一直计划进一步增强反导能力,实现反卫星能力。该导弹的原型PDV导弹在2014年、2017年和2019年先后进行三次反导试验,使用动能杀伤技术攻击大气层外弹道导弹。印度人早就在规划更强大的反导反卫拦截弹:AD-1和AD-2,它们同样用HTK(碰撞杀伤)技术,将用于拦截5000千米射程的洲际导弹,也能打高度更高的卫星!
DRDO称,本次反卫星试验依托印度弹道导弹防御(BHD)体系,分三个阶段进行
雷达搜索并瞄准太空中的目标
雷达识别并锁定运行在地球轨道上的卫星目标
反卫星导弹从陆地发射
反卫星导弹分离战斗部
无线电精确导引战斗部飞向目标卫星
战斗部牢牢锁定目标卫星
最后将目标卫星摧毁,太空中又多了数不清的垃圾
印度总理莫迪说“印度从2012年就具备了开发反卫星武器的技术能力”。印度2007年开始发展反卫星武器和相关技术。2010年,DRDO主席萨拉斯瓦特声称,印度拥有研制反低轨及太阳同步轨道卫星所需的所有能力。2011年,印度进行了一系列导弹拦截试验,试验中验证了许多新技术,包括定向弹头、光导纤维陀螺仪、无线电频率导引头等,导引头引导拦截器在16千米的高空拦截了一枚“敌方导弹”。2012年,印度试射了5000千米射程的“烈火”5导弹,导弹抛物线弹道的最高点进入到了600千米的太空,这次试验也标志着印度向成为太空强国的路上迈出了关键一步。同年,印度国防研究与发展组织提议,用“烈火”3或“烈火”5导弹的两级固体燃料发动机为基础研制三级反卫星导弹,但当时印度正在重点开发更加先进的潜射弹道导弹技术,没有对反卫星项目提供拨款。此后,尽管印度具备了反卫星试验的全部要素,但仍坚守“太空非军事化”政策。而2016年9月,印度反卫星导弹型号却正式立项,称为“XSV-1工程”。2017年2月11日,印度在卡拉姆岛成功试射“大地防御飞行器”(PDV)导弹,试验中,一枚模拟中程弹道导弹的靶弹从2 000千米以外的孟加拉湾舰船上发射,2枚PDV拦截弹在大约97千米高度成功将靶弹摧毁,PDV拦截试验验证了印度双层反弹道导弹防御高层拦截能力,也验证了红外导引头技术、动能杀伤拦截器的轨道及高度控制技术、碰撞杀伤技术等。2018年9月底,印度开始筹划反卫星拦截试验。
反卫星导弹是美、俄、中等国已经研制、试验的主要反卫星武器。按照其接近目标卫星方式的不同,反卫星导弹可以分为直接上升式和共轨式两类。印度采用的是前者。我们来科普一下两者的相关知识。
直接上升式反卫星导弹,系指利用助推火箭把反卫星导弹的弹头直接发射到目标卫星附近,通过弹头的爆炸或直接碰撞摧毁卫星的反卫星武器。其主要特点是:导弹的弹头高速接近并击毁目标卫星,可以拦截在其射程之内的任何卫星。
共轨式反卫星导弹,系指利用助推火箭把反卫星导弹的弹头送入与目标卫星基本相同的轨道上,并进入轨道飞行,当弹头到达目标附近时,通过弹头的爆炸摧毁卫星。其主要特点是:导弹的弹头与目标卫星基本是在同一轨道平面内按相同的方向飞行,接近速度低;地基共轨式反卫星导弹只能拦截从反卫星导弹基地上空通过的卫星,实施拦截的机会有限。
北京时间2019年01月25日02点08分,ISRO用PSLV-C44发射“微星”R卫星
反卫星试验地点,图中绿色圆圈中心处为靶星
反卫星试验示意图
反卫星过程示意图
直升式反卫星导弹可以看作是一种特殊的反弹道导弹,不过拦截对象不是弹道导弹,而是飞行高度更高的卫星,目前各军事大国(包括印度)广泛采用的反卫星导弹就属于直升式反卫星武器。与共轨式反卫星武器不同,直升式反卫星导弹既不需要大推力火箭将其送入轨道,也不需要进行变轨。导弹发射升空后,直接进入预定拦截点对目标卫星实施拦截摧毁,全程作战只需几分钟。
与共轨式反卫星武器相比,直升式反卫星导弹的战斗部更小,可以像常规导弹一样部署发射。例如,美国的ASM-135反卫星导弹就是由F-15战斗机从空中发射,俄罗斯的地基反卫星导弹配有发射车,作战时可灵活部署,敌方任何在轨卫星都有可能被锁定打击,令对手防不胜防。由于打击目标都处于大气层外,直升式反卫星导弹与弹道导弹防御系统有着密不可分的联系,换句话说,能在大气层外拦截弹道导弹的武器,在一定程度上都具备反卫星能力。
直升式反卫星导弹依靠高速运动物体的动量破坏目标,通常利用火箭推进的方式把弹头加速到很高的速度,并使它与目标航天器直接碰撞将其击毁,也可以通过弹头携带的高能炸药爆破装置在目标附近爆炸产生密集的金属碎片或弹丸击毁目标。采用动能杀伤手段的反卫星武器要求高度精密的制导技术。
动能杀伤拦截器由寻的导引头、制导装置、通信装置、增压剂贮箱、变轨发动机、冷气姿态控制系统、推进剂贮箱、推进剂姿态控制系统、电源和杀伤装置组成。典型的动能拦截器至少包括5个关键部分:①精确捕获目标特征信号信息的导引头;②处理导引头信息的高速信号处理机;③确定拦截器自身速度和姿态的惯性测量装置;④用于拦截器制导计算和飞行路线修正计算的高速数据处理机;⑤使拦截器快速机动的轨控与姿控系统。
信号处理机与数据处理机主要完成对目标信息和拦截器运动信息的计算处理,从而控制拦截器相对于目标卫星的飞行方式。信号处理机通过对由导引头获取的目标原始数据进行处理,从而快速确定目标的位置、方向、速度等参数,并将结果提交给数据处理机;数据处理机根据惯性测量装置提供的拦截器飞行数据,结合目标飞行参数,对轨控与姿控系统下达拦截器机动指令以完成飞行路线的修正。
印度的弹道导弹防御项目
红色区域为此次拦截试验的碎片溅落区域
轨控与姿控系统依据数据处理机的指令控制拦截器飞行,保证拦截器与目標实现交会碰撞。轨控系统通常由4个快速响应的小型发动机组成,在拦截器的质心位置呈“十”字形配置,发动机根据数据处理机的指令点火,使拦截器进行上下和左右机动。姿控系统通常由6个或8个更小的快响应发动机组成。这些小发动机也根据数据处理机的指令点火,用以调整拦截器的俯仰、偏航和滚动,保持拦截器姿态稳定。
为有效地拦截杀伤目标,动能拦截器的拦截弹头须有很高的飞行速度,速度越高,动能就越大,毁伤目标的能力也越强。精确寻的制导是动能武器的最关键技术,其精确性越高,对拦截弹头的质量和速度要求越低,效果也越好。
作战时,导弹由地面或者飞机发射,先根据探测系统提供的目标跟踪数据,固体助推器把动能杀伤拦截器以足够的速度送入目标附近空域的空间拦截轨道,并且可机动变轨飞行。通过弹头上的长波红外探测器可探测到几百千米外卫星发出的红外辐射,捕获并跟踪目标,计算机依目标数据和导航数据算出拦截弹道,由周围的小型火箭发动机控制其飞行弹道,弹头自动跟踪并导向目标,最后以十几千米每秒的相对速度与目标碰撞,将目标击毁。
本次反卫星试验是印度这一能力的首次展示,向世界各国宣告:战时印度能够摧毁敌方卫星或者干扰卫星通信。这次行动表明印度具备在浩瀚的太空中击中一个高速运动“小目标”的能力。印军可以选择在发生冲突时击落任何国家的卫星。这将产生巨大的军事影响,特别是对使用间谍卫星和导航卫星的国家。
印度如果未来想继续提高反卫星能力,试验靶标可能会使用高轨道的电子靶标。另外,反卫星系统的公路机动车辆也会继续进行改进。
本次反卫星试验的技术成果对印度其它的导弹具有很强的借鉴意义,特别是印度未来的弹道导弹防御系统。目前,印度第一阶段的弹道导弹防御系统经过多次试验后已经成熟。反卫星试验所取得的成果可以直接用于第二阶段的导弹防御系统。反卫星与反导两项任务具有诸多相通之处,关于第二阶段的导弹防御系统采用什么类型的发动机目前尚无定论,在国防研究与发展组织早先的规划中,计划使用速燃发动机,该型发动机加速度更大、反应时间更短。
PDV Mk-Ⅱ导弹上所用的环形激光陀螺仪惯性导航系统是目前为止印度所开发的最先进的技术,这项技术将来也会运用到远程弹道导弹上以提高精度。
另一方面,印度反卫星试验也凸显了失效卫星快速替补的隐忧,战时敌方通过反卫星摧毁了本国的卫星之后,就要在尽量短的时间内发射替补卫星。目前来说,印度也已经初步具备了这种能力。2019年1月,印度太空研究组织开发了小卫星发射火箭,这种火箭能够将500~1000千克级别的卫星发射到低轨道或者太阳同步轨道,从火箭组装到发射,只需要3天就能完成。
试射反卫星导弹已经触发邻国巴基斯坦警觉,巴基斯坦现有多颗卫星。巴基斯坦外交部在一份声明中说,“太空属于全人类,每个国家都有责任避免从事可能导致太空军事化的活动”。印度此次反卫星导弹试验,虽然在一定程度上表明其反卫星能力有所提升,但同时也引发一系列后续问题:改变了这一地区的战略平衡,可能会加速这一地区的军备竞赛,引发更多国家进行反卫星导弹试验,导致太空军事化,中国、印度和巴基斯坦之间的冲突与对抗可能会更加剧烈,并延伸到太空。以上这些是令国际社会为之深深担忧的地方。
[编辑/何懿]