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极音速飞弹与雷射炮:即将改变未来战场的新武器

来源:  联合新闻网    时间:2020-02-21 13:10:11   关注:116   转发
2019年中共建政70年举办阅兵大典,图为东风17型极音速飞弹
2019年中共建政70年举办阅兵大典,图为东风17型极音速飞弹

在中国于去年国庆阅兵中展出东风17型极音速(Hypersonic)飞弹、俄罗斯第一个先锋(Avangard)极音速飞弹部队也正式成军服役后,美国代理海军部长汤玛斯.莫德利(Thomas Modly)日前向海军各单位发出一份备忘录,提到美国已经像1957年一样,又处于「卫星时刻(Sputnik Moment)」之中。当时苏联抢先发射了世界上第一枚人造卫星进入地球轨道,让美国在太空科技的竞争中处于落后的危机。这一份备忘录明确显示,美国对于目前极音速飞弹的发展落后于中、俄两国,有很深的危机感。

美国2021会计年度的国防预算草案最近出炉,五角大厦新编列了32亿美元以加速发展各型极音速武器,其中多款极音速飞弹将从今年开始试射。美国急起直追的强烈企图心,说明了极音速武器已成了兵家必争之地,更将是未来主导战场胜负的重要武器之一。

极音速武器的特性是速度超越5倍音速,如俄罗斯就宣称,先锋极音速飞弹的终端速度高达20倍音速。这种高速可以轻易突破世界上所有的防空系统,换言之,目前没有任何一个国家有办法反制这种新型武器。

前后线模糊,极音速飞弹将改变战场生态

过去的弹道飞弹难以拦截,原因在于弹道飞弹的弹头重返大地层后,会以数倍于音速的高速落下,旧型的防空飞弹系统就算侦测的到,也没有足够时间反应。

不过随着相位阵列雷达的进步,防空飞弹的反应速度越来越快,新型的防空飞弹系统逐渐能拦截到垂直落下的弹道飞弹。但是极音速飞弹比弹道飞弹更难以防御,除了极音速飞弹的速度更快以外,还有另外两个极为关键的原因。

其一,传统的弹道飞弹是以几乎垂直的方式落下,纵然少数的弹道飞弹有变轨欺敌的能力,但整体来说,弹道飞弹的弹道较好预测。而且这种抛物线式的弹道,飞行时间也较长,让拦截方有较为充裕的反应时间。

然而,极音速飞弹的弹道低伸,攻击的角度不固定,再加上很有可能会如目前的反舰飞弹或巡弋飞弹一样,在弹道末端会进行蛇行式的闪避动作,以避免遭到拦截,更大幅加深了反制这种武器的困难度。

其二,弹道飞弹的抛物线弹道很高,多数的弹道飞弹都会先冲出大气层,再落下重返地表。飞这么高的弹道飞弹会是很醒目的目标,长程预警雷达能不受地球曲率的影响,有效侦测到弹道飞弹来袭。

极音速飞弹却不同,发射以后不会离开大气层,在大气层的边缘处就会释放出极音速弹头,这种被称为极音速滑翔载具(HGV)的弹头,会高速俯冲而下,达到5倍音速以上的速度。这样的弹道特性导致了长程预警雷达难以侦测到极音速飞弹。

弹道飞弹与极音速飞弹的不同弹道特性示意图
弹道飞弹与极音速飞弹的不同弹道特性示意图

极音速飞弹除了速度快,另一个特点是攻击距离极长,动辄有1、2千公里的射程,传统的目标获取方式已经没有办法满足极音速飞弹的作战需求。

也就是说,发射单位无法依靠自己,取得这种远距离目标的座标资讯,更难以识别这个目标是敌是友。比较可行的两个解决方案,一是利用在太空中的卫星,二是以战区资料链来串连前方的侦察单位与后方的发射单位。

卫星的好处是居高临下,对于整个战场一览无遗,缺点是即时性较差,对于固定目标比较有用,在面对会快速移动的敌方舰艇或机动型飞弹发射车时,很可能在卫星传回空拍影像,进行处理判读后,已经失去作战的时效性。

而战区资料链的优点是传输快,能将目标资讯即时分享给战区内的所有单位,还能连结无人侦察机、水面舰艇与空中预警机。但缺点是要让陆海空三军的作战单位都安装资料链,会非常的昂贵,而且在广阔的战区中有讯号如何中继的问题。

由极音速飞弹的这些特性,已经可以看出这款武器将如何改变战场生态。未来前线与后方的界线将会趋于模糊,前方单位可以指挥上千公里外的极音速飞弹攻击目标,三军协同作战将会变的非常重要,甚至延伸到太空中。

资讯传递能力将决定攻击速度,在战场上没有一个地方是安全的,随时都可能受到极音速飞弹的攻击。战事很可能在开战后的几个小时内就分出胜负,胜出的一方在短短的时间里,就利用极音速飞弹摧毁大部份的敌方目标,战争会以5倍音速以上的速度进行,大幅压缩战场上的时间与空间。
俄国超高音速飞弹2019年12月27日正式服役
俄国超高音速飞弹2019年12月27日正式服役

雷射炮反制极音速飞弹?

面对极音速飞弹来势汹汹的威胁,俄罗斯与美国也不断积极研发反制与拦截的可行方法。由于地面发射的防空飞弹,需要一段时间让飞弹爬升并加速,与高速来袭的极音速飞弹相比,反应速度实在太慢,很难有效拦截。

所以,俄罗斯提出的新构想,是以MiG-31拦截机或未来的MiG-41拦截机,挂载新型的长程多功能拦截飞弹,由空中发射以缩短反应时间。至于美国方面,则偏向使用雷射等高能量武器;因为雷射以是光速前进,速度远比极音速飞弹还要更快,拦截的成功率在理论上应该会更高。

美国从十几年前就注挹大笔经费发展雷射武器,近几年更不断进行测试。陆军正在全力研发的「高能雷射战术载具验证车(HEL-TVD)」与「高能雷射机动验证车(HEL-MD)」等系统,已在测验中多次成功击落来袭的飞弹与火炮。

空军装载在军机上的「自卫型高能雷射验证系统(SHiELD)」,也已完成击落空对空飞弹、地对空飞弹的实验。海军则在去年于波特兰号(USS Portland)船坞运输舰上,安装「固态雷射技术成熟化计画(SSL-TM)」所发展出来的雷射炮,并出港进行海上测试。美国对于发展雷射武器非常积极,目前也领先全球,很有可能会在未来几年内开始小规模量产服役。
美国陆军全力研发中的「高能雷射战术载具验证车(HEL-TVD)」
美国陆军全力研发中的「高能雷射战术载具验证车(HEL-TVD)」

雷射炮的特点在于技术门槛很高,初期要投入的研发成本惊人,也需要庞大且稳定的电力系统支援。可是在使用时,每一次发射的成本非常低廉,远比目前一枚动辄要数万美金的精凖炮弹要便宜太多,而且再填装的速度也比传统火炮要快许多。

特别是雷射炮还有一个很重要的特性,那就是大型雷射炮是由多组小型雷射光束所汇集而成,因此可以藉由控制小型雷射光束的数量,调整雷射炮的威力,以应付不同特性的目标并节省能源,这也暗示了未来的雷射炮可以精确选择「干扰」、「击伤」或「摧毁目标」,更有战术应用上的弹性。

此外,雷射武器会受到重视,军用无人机的快速普及是另一个重要原因。面对造价非常便宜的无人机,使用昂贵的防空飞弹来拦截并不划算,也因为造价如此便宜,很容易使用大量小型无人机进行饱合式的蜂群攻击,让防空系统来不及反应。

面对这样的新威胁,最可行的反制方式仍是雷射或微波这种高能量武器,微波系统可以一次攻击大范围的无人机,干扰其电子装置;雷射炮则反应速度快,单次发射成本便宜,同时技术最为成熟。

目前包括美国在内的雷射武器发展计画,大都是以防御性质为主,不过随着未来发展,一定会逐渐出现攻击性的雷射武器。现阶段因为还无法解决电力供应的问题,暂时还不太可能将攻击性的雷射武器安装在轨道卫星上,由太空对地表上的目标发动攻击,但用来干扰敌方卫星摄影镜头或天线的微型雷射,很可能早已经秘密踏入太空之中。

防御性的雷射武器未来开始服役后,将会大幅改变目前战场上的攻防态势,毕竟传统的飞弹速度再快,也快不过光速,反应再灵敏也远远不如雷射防御系统,飞弹接下来要怎么发展以突破雷射防御,很值得后续观察。

矛与盾之争,台湾武器的发展规划

以台湾的国力来说,虽然不太可能立刻投注大量的国防资源,加入研发极音速飞弹与雷射武器这场矛与盾的竞争之中,但是传闻中的云峰巡弋飞弹应该是采用冲压引擎,属于高空高速的攻陆飞弹,终端速度可以高达数倍音速。

云峰飞弹是否已经量产部署,属于国防机密,外界不得而知,不过云峰飞弹如果真的存在,代表台湾已经拥有基础的高空载具。未来是否要进一步发展超音速冲压引擎(Scramjet)或极音速弹头,让台湾拥有更具吓阻力的武器,同时延续云峰飞弹的研发能力,是个政府可以尝试思考的方向。

至于雷射武器,近日媒体报导国防部将以「雷护专案」为名,编列9亿3千多万经费,委托中科院研发用于低空防御的高能量雷射系统。目前看来这个计画将用来反制低空渗透的巡弋飞弹、无人机与传统火炮,刚好可以补足国军低空防御能力不足的问题。

不过以美国发展雷射武器的情况来看,这样的投资金额大概只是前期研发的规模,离武器化还有一段距离,但愿意跨出第一步仍然值得赞许。先从低空防御开始,也能为接下来技术更成熟时,研发拦截极音速飞弹的雷射防御系统奠立一定的基础。
云峰飞弹是否已经量产部署,属于国防机密,外界不得而知,不过云峰飞弹如果真的存在,代表台湾已经拥有基础的高空载具。图为2019年蔡英文总统视导花莲空军防空部队
云峰飞弹是否已经量产部署,属于国防机密,外界不得而知,不过云峰飞弹如果真的存在,代表台湾已经拥有基础的高空载具。图为2019年蔡英文总统视导花莲空军防空部队

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