惊闻中国军队可在12小时内快速发射20枚侦察卫星!

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导读:作为一支近海防御力量,中国海军建立了以空潜快炮为主的海防体系,然而海湾战争后人们猛然发现,射程1000 海里的巡航导弹使各国的海岸不设防。如果说海湾战争对中国军队还只是震撼,1996年的台海危机则给了海军切肤之痛。没有远洋打击力量,不具备远海防御能力,300万人民军队也无法对抗美国海军的2个航母战斗群。近海防御海军的窘迫就在于无法脱离陆地独立行动,不具备远洋攻防作战体系,不能构筑海上钢铁长城御敌于国门之外,只能作为陆军的附属保卫区区12海里领海线。l 实时数据传输的侦察卫星是发现航母的第一手段
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作为一支近海防御力量,中国海军建立了以空潜快炮为主的海防体系,然而海湾战争后人们猛然发现,射程1000 海里的巡航导弹使各国的海岸不设防。如果说海湾战争对中国军队还只是震撼,1996年的台海危机则给了海军切肤之痛。没有远洋打击力量,不具备远海防御能力,300万人民军队也无法对抗美国海军的2个航母战斗群。近海防御海军的窘迫就在于无法脱离陆地独立行动,不具备远洋攻防作战体系,不能构筑海上钢铁长城御敌于国门之外,只能作为陆军的附属保卫区区12海里领海线。l


实时数据传输的侦察卫星是发现航母的第一手段

中国军队开始奋力追赶,积极开展现代化武器装备的研制工作,将打的赢真正作为军队建设的目标。十年陆军、百年海军,刚刚迈向远海的中国海军在短时间不可能与美国海军正面对峙,然而现实又要求实现对敌人的有效威慑,于是海军必须发展一款能够切实威慑敌航母舰队的利器,为我海军的发展赢得时间。l


反舰弹道导弹通常被认为是一种全新的武器,其实并非如此。对弹道导弹自身来说,要打击水面舰艇之类的活动目标主要有两个问题需要解决:一是导弹制导,解决目标脱离瞄准点的问题,要做到能及时发现、跟踪目标;二是导弹控制,要确保准确命中被锁定的目标。l

1984年服役的美国"潘兴"-2型中程弹道导弹采用雷达地形匹配制导,与反舰弹道导弹同样需要应用末端精确制导和再入机动飞行技术,两者不过在应用技术的类型上有所区别。在1999年建国50周年大阅兵中出现的安装了控制弹翼的精确制导战术弹道导弹则向我们正式展示了此项成就。该导弹几乎具备反舰弹道导弹的一切基本技术,包括能配合机动再入技术的控制系统(气动舵和舵机系统)、雷达系统(包括电源)。它的末段飞行轨迹,也是在20-30千米高度弹头拉起平飞,然后转入俯冲以最大半径200米的螺旋弹道方式扫描分析地面景像,在数秒内完成末导寻的区域识别功能,控制弹头以极高的精度命中目标。l


实施反舰弹道导弹计划,相对打固定目标,弹道导弹的主要技术改进主要有以下三个方面一是再入机动制导控制率和计算执行机构的优化,提高突防能力和机动性能;二是研制新的多模式制导头,使之可以配合飞行弹道搜索海上舰艇;三是建设用于对远程水面目标初期搜索跟踪的战略战术侦察系统。改进制导控制率和新研制雷达这两个与导弹直接相关的方面,在现有对地攻击的精确制导型"东风"导弹弹头上改进升级即可,马上就可以在专用的"半实物仿真"平台上试验联调,并不需要从头研制,远程实时侦察定位更是与近几十年来侦察系统的发展目标一致。所以说,反舰弹道导弹与"潘兴-2"、"东风"15C等对地精确打击弹道导弹是一脉相成的,具有很大的技术连贯性。l


需求牵引技术发展,在1996年的台海危机中,我军切实感受到了美国航母战斗群的巨大威胁,开始研究如何应对未来战争中美军的于涉,这其中一项重要内容就是如何对抗航母编队。1999年"东风"导弹的公开展示,表明我国已基本突破"再入机动"技术,使导弹弹头具备了末寻的制导和机动控制能力。l


反舰弹道导弹系统并不只是一枚导弹,从广义上讲,它包含了侦察、通信、指挥、作战四大系统,是一支军队C4ISR体系的缩影和远程作战体系的重要组成部分。它既要依托我军整体作战能力来发挥自身的战斗功能,又能显著提高全军在与强敌进行的现代海战中的突击能力。这与二战期间德国的超级武器有着根本区别,它并不是走加强单件武器威力的老路,而是通过整合、开发各种资源,建立一整套适用于各种不同作战环境、不同任务需求的作战体系,具有极大的发展潜力,其意义与喷气式飞机装备空军相类似。l


现代航母战斗群具备1500千米以上的打击能力,要有效防御敌人的进攻,就必须在敌尚未进入攻击阵位时将其摧毁。所以反舰弹道导弹的外部侦察系统必须具备2000千米以上的搜索、跟踪能力,有效覆盖东到南方群岛、南至新力口坡的广大海域,从而为导弹指引目标。要做到这一点,就必须综合运用包括侦察卫星、电子侦察卫星、超视距天波雷l 达、无线电监听站、无人侦察机在内的多种手段。


侦察卫星从近地轨道空间观测地面目标,具有范围大、不易拦截等优点,是战区侦察的首选方式。2006年3月17日,我国资源卫星应用中心宣布"十一五"期间至后续5年内,我国将发射18颗资源卫星和对地观测小卫星,以及至少2颗海洋卫星,从而拉开了我国侦察卫星星座建设的大幕。小型卫星在目标分辨能力、寿命期内的多次机动变轨等方面与大型侦察卫星有一定差距,但航母属于大型目标,即便是较低的分辨率也足以对其进行识别;且战时小型卫星能满足1-2周的使用期即可,对于机动变轨消耗燃料导致的寿命缩短考虑较少,组成侦察网后需要卫星变轨飞行的情况也较少,因此仍然可以满足需要。l


曾经有人怀疑侦察卫星无法对海面目标进行精确定位,从而不能担负反舰弹道导弹的侦察任务,但是这个问题并非无法解决。"风云二号"卫星利用每个时刻卫星的位置(经度、纬度、高度),卫星姿态(自旋矢量得指向、自旋速度)、扫描仪失配、β角等13个参数进行图像定位,参数计算完成后,可以对VISSR图像进行定位,对每一个图像像元确定其地理经纬度。虽然"风云2号"同步轨道卫星的精度不足以满足需要,但这项技术应用到低轨道侦察卫星中就能大大缩小误差。l


在未来战争中,我国在战前必将及时发射侦察卫星来弥补原有系统的不足,进一步加强我军近地轨道侦察能力。例如2005年8月2日,中俄联合军事演习前,我国从酒泉卫星发射中心发射了一颗担负空间探测和科学试验任务的返回式科学与技术试验卫星。该卫星在太空运行了27天,在中俄联合演习圆满结束后的8月29日上午返回地面,这也是未来战争中我国快速发射侦察卫星的一次预演。2003年我国"开拓者一号"固体火箭发射成功,它能够在12小时内将100千克的卫星送入地球轨道,是我国应急发射侦察卫星的首选工具。预计在2010年前后的区域战争中,中国军队可在12小时内快速发射20枚侦察卫星,对同一区域的重复访问周期缩短到30分钟。l


经过数十年的发展,战术弹道导弹的命中精度和威力不断提高,使用弹道导弹攻击海上目标,在技术上已具备可行性l


电子侦察卫星与地面监听站都是通过监听无线电信号的方式来进行侦察活动,他们的作用一是侦察敌方雷达的位置和所用频率等性能参数,为战略轰炸机、弹道导弹突防和实施电子干扰提供数据;二是探测敌方军用电台和信号发射设施的位置,以便窃听和破坏;通过对所获情报的分析,还可进一步揭示敌方军队的调动、部署乃至战略意图。l


我们以美军的情况详细说明一下这个问题。美国海军"白云"天基星座电子情报卫星3颗组成一簇,采用时差法测定舰船位置、航向和航速,定位精度为2~3千米。埃多公司生产的ES-3701战术侦察系统测向精度达到2°,F-22战斗机装备的电子侦察系统对无线电信号的定位精度可达0.5°。美国在日本三泽基地部署有直径230米、高47米的"象栏"全向无线电接收天线,负责捕捉来自各个方向的舰艇通信短波

信号,并对其进行精确定位。"象栏"作为巨型无线电测向天线;其精度必然好于小型定位系统,假如测向精度为0.1°-0.5°,那么在2000千米距离上对目标的定位误差就是3.5-17千米,这已经足以为其他侦察手段或反舰导弹提供目标位置。l


天波超视距雷达利用中频至高频频段,使电磁波可藉由电离层与地面之间的折射探测地平线以下远距离目标,其探测范围为800-6000千米,对目标的定位精度在20~30千米之间,进一步改进算法后,定位精度可以达到2~3千米。最早用于弹道导弹预警和监视对方轰炸机活动,后来扩展到对海监视、探测隐身飞机和搜索毒贩的小型飞机。虽然天波雷达缺乏目标分辨能力,但其测速精度极高,可以通过速度分辨目标类型,不会出现有人担心的商船伪装航母群的情况。航母战斗群在起降飞机时速度超过30节,而飞机速度更在100节以上;普通民用船舶的速度很少超过25节,而且绝不会分离出高速目标。商船要伪装航母群还有一个政治问题,那就是目前世界上的商船通过无线电自动识别系统(AIS)来辨别身份,虽然只在视距内可接收信号,但可以通过电子侦察卫星来进行分辨。如果美国人为了军事目的而要求商船关闭自动识别系统,那么其他国家也可以这样做,最终吃亏的还是要打反恐战争的美国人。l


在对西太平洋地区的侦察/监视过程中,无人机既可以作为电子侦察卫星的补充,携带无线电接收装置被动探测敌方舰艇、预警机的位置;又可以使用雷达、红外设备主动搜索,对目标进行精确定位与跟踪,弥补天波雷达定位精度低的缺陷。在现有的无人机家族里,高空长航时无人侦察机最适合担任搜索航母群的任务,它可以携带多种侦察设备,绕过敌方雷达、预警机的警戒区,从侧面接近敌航母舰队;并可以长时间监视目标,有利于对战场环境的掌握。大型无人机将是首选装备,在大型无人机装备之前,我国可以用渔船、商船、潜艇来发射中型无人机,从而缩小与敌舰队的初始距离,弥补大型机装备前的缺口。l


反舰弹道导弹系统打击上千千米外的目标,完全依赖远方侦察系统提供目标信息,需要整个体系能够进行畅通无阻的高速通信,这样才能够装填数据发射导弹。而由于目标区域距离遥远,低轨道侦察卫星和无人机无法直接与国内通信,必须经过通信卫星与中继卫星的传递才能够进行数据传输。目标跟踪与数据中继卫星除在地面站与卫星之间传递数据外,还可以与单个地面测控站构成天基测控体系,取代传统的测控站与测控船,将与低轨道航天器可维持通讯的轨道段占全部轨道段的比例从目前的15%提高到90%以上,而且可真正促成洲际导弹或巡航导弹全程遥测的实现,从而极大提高导弹的命中精度。l


反舰弹道导弹与常规弹道导弹的区别主要在于弹头的末端制导和机动控制系统,以及弹载数据链、高温透波整流罩、大功率电源等设备,其推进系统与普通弹道导弹并没有本质区别。考虑到研究工作的紧迫要求,以及维持武器通用性、减少后勤负担等方面的考虑,我国不可能从头研制一款全新的导弹;而应该是在现有弹道导弹的基础上,通过换装新型弹头来实现打击水面舰艇的功能。l


我国装备的各种弹道导弹中,早期型号采用液体火箭发动机;发射准备时间长,不利于打击对时间敏感的机动目标;且这些导弹即将退役,不可能用其改装。"东风"-11射程仅300千米,甚至不如一些反舰导弹,无力承担突击任务;"东风"-31属于洲际弹道导弹,其射程远远超过侦察系统的有效监控范围,而且价格极其昴贵,用其改装近乎浪费。"东风"-15导弹弹头重量500千克射程600千米,仅具备打击近海目标的能力,在这个距离上航空兵同样可以达成作战目标,而且其弹头重量较轻,不利于改装末寻的机动弹头。"东风"-21导弹弹头重量600千克,根据型号不同射程在1800~2700千米之间,其射程恰好符合侦察系统的监视范围,较大重量的弹头也可以承担更多载荷,用它改装的可能性最大。l


反舰弹道导弹有着用于侦察搜索突防的特殊弹道。如果使用第三级固液混合火箭发动机,可以将中段传统的抛物线弹道转变为带3个波峰的跳跃式弹道,使得探测系统在导弹再入大气层之前很难准确探测和计算导弹的落点,从而大大地提高弹道导弹的突防能力。反舰弹道导弹应同时采用我国钱学森院土提出的"弹道一巡航弹道",在初段、中段采用弹道飞行,末端弹头为重返机动体,在弹道下降过程中通过空动舵或者可变弯尾控制导弹姿态,利用攻角和侧滑角的变化调整导弹的升力和阻力来控制速度矢量的大小和方向,从而调整弹头飞行方向并增加弹头机动范围,实现末端精确制导。l


为了提高突防成功率,需要精心设计弹头形状,在确保重返后机动性的前提下尽量减小雷达反射截面积(RCS),缩短对方雷达的发现/跟踪距离。圆锥体形状的弹头在减小正面60°角范围内的RCS方面具有天然优势,可以将其降到最低,但在侧面降低雷达可探测性的能力不如球形。如果以"东风"-21改装反舰弹道导弹,那么正面90°角范围内的雷达反射截面积应该会在0.01平方米上下。目前战斗机采用的雷达隐身技术通常可以将RCS降低1-2个数量级,从10平方米降低到1~0.1平方米,导弹弹头外形本身就适合减少雷达反射面积,进一步降低的潜力比飞机小,但是弹头在大气层外的弹道中段不需要考虑气动和加热问题,直接在重返阶段将添加的隐身设备烧掉就可以,因此判定RCS降低幅度为一个数量级。通常来说战斗机的侧面RCS比正面要增加1个数量级,考虑锥体外形不利于侧面隐身,因此适当加大。这里假定弹头正面90°角范围内的雷达反射截面积为0.001平方米,侧面视角度不同为0.01~0.05平方米。不过实际中弹头的雷达反射截面积可能要比预定的数值小一个数量级,这里采用的是保守估计。l


导弹弹头需要携带大量的突防、寻的、控制设备,这些部件的重量至少有200千克,这会减少战斗部的重量,从而影响弹头的破坏力,设计师们恐怕不会愿意上千万美元的导弹命中目标之后却无法造成毁灭性破坏,因此有必要加大火箭发动机推力,从而在维持一定射程的情况下提高弹头重量。l


反舰弹道导弹在发射时装填由远程侦察系统(卫星、无人机)提供的目标数据。如果在战时可部署超过20枚侦察卫星,就可做到每半小时更新一次目标数据,并由天波雷达进行实时跟踪,这样对目标定位的最大误差不会超过22千米("尼米兹"级航母35节航速下20分钟航程),这足以满足导弹发射的需要。导弹进入距离目标200-350千米的高空制导段时,目标最大可偏离初始定位位置11千米("尼米兹"级航母35节航速下10分钟航程),系统误差达到15-38千米,如果不加修正目标可能脱离导弹低空机动范围。对此导弹可以由下一颗经过目标区的卫星提供目标坐标,也可通过被动雷达或者多模态微波观测仪自行探测,假如雷达的测向精度达到1°,定位误差就是3.5千米,远远小于弹头的末端机动范围。在距离目标60千米的低空制导段,弹头速度降低到6马赫以下,可使用主/被动雷达、红外制导头搜索目标,这时弹头高度约20千米,有约20°-40°的俯视角,虽然会受到海面杂波的强烈干扰,但航母不是飞机、导弹等低空小目标,它的雷达反射截面积高达十万平米,其雷达特征与海面杂波差别巨大,普


通的频率捷变的单脉冲体制的主动雷达也可以发现目标,如美国"鱼叉"导弹在末端跃起攻击时就有20°的俯视角。l


目标侦察定位系统示意图


在普通单脉冲体制雷达不能满足制导需要的情况下,也可使用弹载毫米波合成孔径(SAR)雷达进行末端制导,它在方位分辨率上比真实孔径雷达提高一个数量级以上,可实现对目标的直接成像;从而大大提高弹头的抗干扰能力。虽然SAR雷达无法探测正前方的目标,但反舰导弹采用摆动式弹道突防的飞行轨迹就是S形,从而始终与目标保持着一定的夹角,这样既可以提高导弹的突防概率,又适合SAR雷达的应用。我国合成孔径雷达已经应用在反舰导弹、空地导弹、对地观测卫星等领域。l


虽然低空制导段导弹速度在3~10马赫之间,超出红外制导导弹的常见速度范围,但红外制导导弹在大气层中高速飞行时,可以采用在侧面开光学窗口的技术措施,并在导弹初制导、中制导阶段采用内冷式保护罩降低窗口温度,即在红外窗口材料内部形成制冷通道,通过流入的制冷介质相变而加热升温实现吸热,从而降低窗口温度、使红外制导头正常工作。美国的"标准"-2防空导弹就采用了窗口冷却技术,但不清楚是内冷还是外冷。即使不使用冷却窗口,也可采用凹进窗口。经过适当设计也能起到冷却效果。l


弹道导弹进入低空制导段的速度也在6马赫以上,导致弹体表面温度极高,必须采用新型耐高温航天透波材料制造的天线窗与天线罩才能保证雷达与红外探测设备的正常工作。透波材料除在电气上要满足低介电常数、低损耗特性外,还必须具有极为宽的频带特性、高的结构强度和抗雨蚀能力,经得住高速气动加热的抗热冲击能力和极高的工作温度;以及便于成型加工的特性。首先在弹道导弹上应用高温透波材料的是美国"潘兴"-2型弹道导弹,它在弹头侧面安装天线窗,供地形匹配雷达使用。l


导弹在高空制导段搜索目标时,完全采用弹载设备进行定位从而实现发射后不管当然最好,但是这样技术比较复杂;采用外界指令修正虽然会增加整个系统的复杂性,但可以降低导弹本身特别是高空制导设备的研制难度;这是导弹需要对自身进行定位,从而判断与目标的相对位置,采用GPS等导航卫星定位最简便易行,而且定位精度较高,同时可以在弹道中段与惯导系统相互保障,减少中段飞行误差。l


美国海基中段拦截系统(SMD)已经开始部署,反舰导弹在实战中必然面对敌方的拦截,为了增加突防成功率,有必要采取多种突防措施。目前常见的弹道导弹突防手段包括:l


饱和攻击 同时发射多枚导弹或携带多弹头,超出防御系统的拦截能力。


诱饵欺骗 通过使用诱饵,使防御系统难以分辨出真目标,包括复制诱饵(大量与真弹头目标特征相近似的诱饵)、差异化诱饵(大量与真弹头之间、彼此之间目标特征均有一定差异的诱饵,从而使得防御系统无法通过寻找目标特征差异来判断真弹头)、反模拟诱饵(将真弹头伪装成诱饵)。l


阻碍探测 即防碍防御系统发现、跟踪真实目标,措施包括有源/无源电子干扰(如钨制重箔条,在大气层中雷达可以通过速度差分理出箔条,但在大气层外没有空气阻力,箔条只会慢慢与撒布器分离)、多层隔热保护罩(将真弹头隐藏在多层隔热保护罩或者铝制冷却器中,降低表面温度)、雷达隐身(包括低反射截面外形、隐身涂料等)、火箭燃料添加剂(在火箭发动机燃料释放添加剂,改变火箭尾焰波长,阻碍预警卫星发现)、速燃火箭(加速火箭发动机燃烧,在卫星发现前结束助推段)。l


弹道机动 弹道导弹通过某些机动方式改变飞行轨道以躲避防御系统的探测、识别、拦截,它分为有意机动和无意机动。包括跳跃弹道、大气层外机动变轨、螺旋弹道、高高空滑翔等。l


这些方法不可能全部应用到一种导弹上,具体应用应根据敌方防御系统的特点和我方的技术水平、资金条件、导弹性能特点、突防要求来决定。单独讲哪种突防手段更加有效并不合适,因为突防手段是用来对抗敌方拦截系统的,不与拦截系统的性能特点结合分析无法得出正确的结论。l


总的来说,反舰弹道导弹的作战效能要超过"鱼叉"、"飞鱼"等常规反舰导弹,具有更强的突防、摧毁能力。相应的,它的造价也远远超过常规飞航式反舰导弹。根据通常的原则,进攻武器的造价应不超过被攻击目标造价的十分之一,这样才能维持武器系统的作战效益,实现用最小代价取得最大利益。根据国际上类似武器的价格,我们可以推断出反舰弹道导弹的成本。l


美国"德尔塔"火箭的发射费用是2万美元/千克,我国"长征三号"乙火箭的发射费用为1.4万美元/千克,"长征二号"丙改的发射费用约为1.6万美元/千克,仅相当于美国火箭发射费用的75%。"长征三号"发射"亚洲一号"卫星的发射费用为1,4~1.7亿,产品费用和发射勤务费用合计为0.5亿,成本仅占发射费的33%。美国"飞马座"火箭近地轨道运载能力454千克,发射费用为2200万一2600万美元。我国"开拓者"火箭近地轨道运载能力约300千克。假如火箭的价格与运载能力成正比,并且这两种火箭的价格差距与"德尔塔"和"长征三号"乙火箭的价格差距相当,那么"开拓者"火箭的发射费用可能为1200万美元。如果成本占发射费用的比例与"长征三号"火箭相当,那么火箭成本为400万美元。需要注意的是,这个价格是火箭产品费用和发射勤务费用的总和,而火箭的发射勤务费用高于导弹,所以弹体的最终价格还能降低20%一30%。根据航天科工集团公司的介绍,"开拓者"火箭是在我国"东风"-21基础上研制的,添加了上面两级推进器,为方便计算起见假设其与导弹实现跳跃弹道的第三级固液混合火箭发动机相当,则"东风"-21导弹弹体的价格同样可以确定为300万美元,这也与弹道导弹价格高于同等射程巡航导弹4~6倍吻合。l


导弹弹头包括雷达/红外制导系统、气动控制系统、诱饵投放系统等组成部:分。就轻型机载雷达而言,目前最好的美国AN/APG-77雷达价格460万美元;美国"鱼叉"block2反舰导弹售价120万美元,其制导系统的价格不会超过25%即30万美元。反舰导弹制导雷达功能需求单一、使用时间相对极短,其价格肯定大大低于AN/APG-77,而接近于弹载雷达,按照较高价格估算,大约在100~150万美元。如果雷达占弹头总价格的20%~50%,则弹头价格约为200~750万美元,反舰弹道导弹(不包括发射系统)的价格在500~1050万美元之间,我们取整假定为1000万美元/枚。l


现代军舰价格高昂,CVN 77"布什"号航母建造费用及舰载机价值超过90亿美元,最新的"阿利.伯克"级驱逐舰价值12亿美元。反舰弹道导弹即使发射3枚攻击1艘"阿利.伯克"级驱逐舰,也只占到军舰造价的2.5%,发射10枚也只占航母价值的1.1%,这远远低于10%的要求惯例。与其他攻击方式相比,仅相当于2-3架苏-30MKK战斗轰炸机的价格,而航空兵要攻击航母群,不管成功与否都不会只损失3架战斗机,可以说在打击具有强大防御能力的航母编队方面,反舰弹道导弹的效费比是最高的。当然,反舰弹道导弹的全系统建设费用价格高昂,但其中的侦察、通信、指挥系统都是建设远洋海军所必需的,属于现代化军队的公共投资,就像我们不能把GPS导航卫星系统的建设/维护费用记在JDMA联合直接攻击弹药上一样,反舰弹道导弹也只需要计算自身的造价。



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