安徽翼龍實業(yè)發(fā)展有限公司:戰(zhàn)略盾牌的中段反導如何實現(xiàn)一擊必殺
大道務虛,所謂新聞越短,事情越大。根據(jù)對公開資料的整理,這是中國官方第六次披露成功進行陸基中段反導試驗。(2014年7月23日的反導試驗未公開是否為中段反導)從最早的64年提出要搞反導,到640工程,到“反擊”系列的試驗,再到現(xiàn)在中段反導攔截技術試驗六戰(zhàn)六捷,為什么是中段反導攔截?這背后的技術有多不一般?
一、為什么要在中段進行導彈攔截?
“反導是戰(zhàn)略防御的堅盾,是大國博弈的重要籌碼,有沒有那是完全不一樣的?!蔽覈卸畏磳ЧΤ缄惖旅髟缡窃u價道。
由于中段攔截所需要的較大型火箭技術屬于導彈技術限制范圍,而且對相關的制導技術和導引頭技術要求很苛刻,因此在全球范圍內,堪稱是其中研制難度最大,系統(tǒng)組成最復雜,研制費用最為昂貴的一款反導攔截系統(tǒng)。只被有自主導彈技術的國家所掌握,目前只有中美俄三國獨立研制了中段反導系統(tǒng),各國之所以熱衷于開發(fā)中段反導攔截技術,主要是因為它有著多方面的優(yōu)勢。
盡早攔截,提高系統(tǒng)攔截概率
彈道導彈在助推起飛后即進入飛行中段,實際助推段飛行時間非常短,遠短于目前最先進的美國反導系統(tǒng)的探測和告警時間,因此助推段攔截需要將攔截和探測系統(tǒng)前置到導彈發(fā)射區(qū)附近。作為固定攔截系統(tǒng)最早的可攔截段即是目標導彈的飛行中段,這種盡可能早地攔截可以為后續(xù)攔截留出更充裕的時間。例如,美國地基中段攔截可以在一次失敗后,實施第二次攔截,如果仍然失敗,則可以將任務轉交給區(qū)域高空攔截系統(tǒng),實施第三次攔截。
陸基中段反導攔截演示(央視軍事紀錄片)
高空攔截,減少了附帶傷害
中段攔截大多發(fā)生在大氣層外的太空中,這里的碰撞可以將導彈彈頭摧毀為碎片,碎片會很快進入大氣層并燒毀,因此這是一種相對干凈的攔截方式。
防御區(qū)大,提高了防護效率
中段攔截的另一個優(yōu)勢就是其攔截高度大,火力覆蓋范圍廣。這主要是因為中段攔截幾乎是從導彈源頭實施攔截,而在導彈射向角一定的情況下,此時射向變換距離較小。如果進入末段,在相同射向角的情況下,射向變換距離較大,彈頭飛行范圍也較大,需要多個系統(tǒng)實施攔截。
目標特性簡單,作戰(zhàn)干擾少
中段攔截時目標導彈的速度相對是最低的,彈道相對平穩(wěn)和固定,這有利于攔截彈跟蹤目標導彈。末段攔截時,由于彈道導彈進入大氣層開始俯沖階段,彈頭軌跡傾角大,速度通常在7~ 8馬赫以上,反導系統(tǒng)要捕捉它相當困難。此外,中段攔截發(fā)生的太空中背景較為單純,溫度也較低,有利于攔截彈上的紅外導引頭盡快發(fā)現(xiàn)和鎖定溫度較高的彈頭目標。
中段反導攔截技術之所以被稱為反導技術皇冠上的寶石,是因為它在各種反導攔截技術中要求最高。
二、中段反導攔截技術原理?
美國反導系統(tǒng)(GMD)的工作原理是這樣的:陸基攔截彈(GBI)發(fā)射升空后,遠程跟蹤雷達不斷保持對敵方彈頭和己方攔截彈的跟蹤,并引導己方攔截彈進行攔截;陸基攔截彈(GBI)在達到適當?shù)母叨?、速度后,進行彈體分離,釋放大氣層外動能攔截彈頭(EKV);EKV上搭載有紅外導引頭,變軌推進器等;在紅外導引頭截獲敵方彈頭后,EKV進行變軌機動使自己的飛行軌道與敵方彈頭的飛行軌道交匯,最后直接將敵方彈頭撞毀。
美國中段反導系統(tǒng)示意圖
中段攔截實際就是利用探測到的導彈火箭發(fā)動機關機點的最后方向和速度,計算出導彈以后的飛行彈道,然后在其進入再入階段前實施攔截。對于中程以上導彈的中段攔截,往往是在大氣層外空間發(fā)生的。
中段反導攔截系統(tǒng)一般由攔截導彈、雷達或衛(wèi)星等傳感器和戰(zhàn)斗管理系統(tǒng)組成。攔截彈根據(jù)發(fā)射平臺可以分為陸基和?;鶅煞N,傳感器也可以根據(jù)架設平臺分為像“鋪路爪”這樣的陸基傳感器,“宙斯盾”這樣的海基傳感器,以及“紅外預警衛(wèi)星”這樣的天基傳感器。
導引頭反應速度要足夠快,目前中段反導攔截大多使用紅外或雷達導引頭。由于攔截彈頭要在太空中很短的時間內發(fā)現(xiàn)、跟蹤和鎖定目標彈頭,因此導引頭一方面需要較大的視場,在遠處可以發(fā)現(xiàn)目標,并將快速移動的目標納入視場,另一方面需要導引頭鎖定目標信號,并快速跟蹤目標。
三、攔截彈頭是“導彈打導彈”的技術難點
為了讓彈頭可以攔截更高的目標,并能靈活機動地跟蹤目標。因此,攔截彈頭必須擁有小型化的結構。"麻雀雖小,五臟俱全"這個"小導彈"有動力、跟蹤、目標識別等系統(tǒng),對彈頭的飛行精度要求很高,要有很靈敏的目標捕獲的制導系統(tǒng)。另外,指揮系統(tǒng)計算機的計算能力也要很強,速度要很快。同時有自己的殺傷部分。動力系統(tǒng)要推動彈頭,最終瞄準目標彈;制導系統(tǒng)捕捉目標導彈的物理特征,特別是紅外特征,對它進行跟蹤、識別,引導帶有動力的彈頭和目標彈相撞,將其摧毀。
美國GBI陸基中段反導攔截彈的結構組成示意
由于攔截彈頭速度非常高,因為是在外太空飛行,沒有空氣阻力,利用其本身的質量就可以高速撞擊摧毀目標,為避免導彈彈頭在進入大氣層時燒毀,彈頭都非常堅固,因此碰撞必須準確,而且相對速度要高,這樣才有足夠的動能將目標摧毀,否則彈頭只能發(fā)生軌道偏離,仍能在空中或地面發(fā)生核爆炸。動能碰撞的技術核心是殺傷載具的快速姿態(tài)調整和目標鎖定技術。
大氣層外攔截彈的關鍵系動能攔截,采用KKV戰(zhàn)斗部
識別難
中段攔截中最難解決的就是誘餌彈頭的識別問題,因為在這一飛行段中投放誘餌是最容易的。中段處于太空中,在地面中殘留有極少氣體的氣球在進入太空后,由于失去了大氣壓強,可以迅速膨脹為飽滿的氣球,所以許多國家都在這一階段投放外觀與彈頭類似的氣球。這些氣球表面涂有金屬錫箔涂層,可以反射雷達信號,并可以在內部加裝加熱裝置,使其具有真彈頭的熱紅外特征。而太空中幾乎沒有空氣阻力,它們可以伴隨真彈頭一同飛行,這使火控雷達和攔截彈紅外導引頭無法區(qū)別真假。
當然這種誘餌在進入大氣層后,很快會被大氣阻礙而被過濾掉,落在質量較大的真彈頭后面,這種誘餌在末段是無能為力的。識別這種誘餌需要發(fā)展大功率的X波段雷達,因為X波段可以穿透大部分的氣球薄壁,從而分辨出真彈頭。此外,還需要進行多次反誘餌攔截試驗,從而積累一定的經(jīng)驗,制定科學的識別算法。這就是美國不斷進行反導攔截試驗的一個重要原因。
四、高速火箭發(fā)動機是中段攔截能力問題的關鍵
探測難
反導系統(tǒng)工作過程中越早探測發(fā)現(xiàn)目標,留給反導攔截彈的工作時間就越充裕,攔截成功率就越大。這就對預警、跟蹤、攔截的反應速度要求都很高,而且攔截窗口很小,對攔截彈的加速能力要求高,要比導彈晚發(fā)射,還要“追”上去,難度比較大。例如,固體燃料導彈的助推段時間一般為170秒,液體燃料導彈的助推段時間一般為240秒。也就是說,天基紅外系統(tǒng)必須利用這一短暫時間發(fā)現(xiàn)導彈尾焰信號,發(fā)出警報。
央視軍事紀錄片
跟蹤難
中段攔截系統(tǒng)的攔截點在大氣層外數(shù)十到數(shù)百千米的范圍內,而反導系統(tǒng)的探測、信息傳輸處理及指令下達就需要耗費數(shù)十秒的時間。而且在進入中段后,彈道導彈已經(jīng)完成助推段的加速。此時攔截彈發(fā)射后需要與目標彈搶時間,因此攔截彈需要有足夠高的初始速度,以保證在大氣層外相遇。
關機速度成為衡量攔截導彈攔截能力的重要指標,關機速度越高,導彈攔截能力越強,因此我們說高速火箭發(fā)動機是具備中段攔截能力問題的關鍵。這需要解決高燃燒值燃料的生產(chǎn)、特殊火藥柱型的設計和耐高溫燃燒室的材料等一系列問題。
在接近目標導彈后,導彈彈頭要足夠靈活,機動到與目標彈道的交會點。此時導彈已經(jīng)飛出大氣層,防空導彈中的空氣機動方式已經(jīng)無效,只能設計專門的姿態(tài)控制火箭發(fā)動機,這需要掌握先進的空間矢量火箭技術。
結語
在時隔1年后我國再次進行陸基中段反導試驗,驗證了在戰(zhàn)略偵察預警探測以及攔截技術的不斷提升。掌握中段反導這一反導體系的核心,對于構筑核反擊體系具有重要意義。更顯示出中國增強戰(zhàn)略盾牌的決心,同時也在一定程度上說明我國地基中段反導技術已經(jīng)相對穩(wěn)定成熟,成為遏制世界核訛詐,捍衛(wèi)國家安全的重要和平力量。