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为什么落后了?美国高超声速武器发展的几个关键问题

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编译:潜行、谭惠文,学术plus观察员

2022年3月16日,美国热点防务网站报道称,美国国会研究服务局已确定了美在高超音速竞赛中面临的资金投入,并指出其指控系统的关键问题,将会影响国会关于高超音速竞赛中的相关问题。

本文主要内容及关键词:

  • 1.背景:美国预计明年才可部署高超声速武器;①美国对高超声速导弹类型、具体任务目标不明确;②防御系统的防御目标定位偏差:没有考虑俄罗斯才是真正威胁;③现有导弹防御系统架构无法满足需求

  • 2.高超声速导弹防御方案:国防太空体系架构,包括跟踪层、传输层、监管层、作战管理层、导航层、威慑层、支撑层(研发现状介绍)

  • 3.存在的问题:①资金和技术(DoD和军种预算25亿美元,但导弹防御局和DARPA预算不足250万美元)②JADC2问题(国会质疑DoD相关能力)

内容主要整理自外文网站相关资料

仅供学习参考,欢迎交流指正!

文章观点不代表本机构立场

一、背景

1.1 目标不明确:进攻性高超音速武器

去年,针对如何平衡高超音速导弹的防御与进攻型武器开发支出方面,国防部展开了愈发激烈的争论。美国国会和主要军事领导人尤其对俄罗斯等国家正在开发的远程高超音速导弹(包括可能携带核武器的导弹)方面取得的进展越来越感到不安。

俄罗斯于2019年12月部署了第一批高超音速武器,而美国目前各军种已在进攻性高超音速武器系统上的投资约为25亿美元,预计明年美国才能部署自己的高超音速武器。

然而,美国对高超音速导弹的类型、用于执行的具体任务却迟迟不能明确。高超音速导弹可携带核弹头或常规弹头,携带核弹头会产生棘手的政治问题,加上决策中的其他复杂问题,使得确定投资方向变得困难。

1.2 目标定位偏差:高超音速导弹防御系统

2020财年《国防授权法案》指示导弹防御局开发高超音速和弹道导弹跟踪空间传感器有效载荷,但该局将其发展目标能力限制为仅来自朝鲜和伊朗的核威胁。

如果新增高超音速导弹防御系统支出的理由确定为是应对朝鲜和伊朗的能力,而不是俄罗斯等国,国会则怀疑导弹防御局有关的滑翔段拦截器等项目是否还有必要。另一方面,来自俄罗斯等国的常规高超音速导弹是真正的威胁,这些导弹可打击美国海上舰船和海外基地等战术资产,由军事部门投资于非战略防御俄罗斯等国的进攻性高超音速导弹则显得更为重要。但这些投资也面临着许多悬而未决的问题。

1.3 现有导弹防御系统架构:难满足高超声速防御需求

高超声速武器的机动性和低空飞行高度对现有的探测和防御系统构成了挑战。由于雷达探测受视距限制,大多数陆基雷达直到武器飞行后期才能探测到高超声速武器,留给防御系统发射拦截器的时间很短。现有的陆基和天基传感器架构难以满足探测和跟踪高超声速武器需求。

美国太空发展局(SDA)

二、解决方案

“国防太空体系架构”解决方案用于高超声速导弹防御

美国太空发展局(SDA)的国防太空体系架构

为了统一和整合(国防部)和产业界的下一代能力,美国太空发展局(SDA)正在开发国防太空体系架构,将为美军全球作战平台提供一种有保证的、韧性、低延迟的军事数据和连通能力。包括跟踪层、传输层、监管层、作战管理层、导航层、威慑层、支撑层。

  • 监管层用于支持地面机动资产的瞄准;

  • 战斗管理层用于提供天基指挥和控制,由人工智能增强的指挥、控制和通信网络,提供自我任务、自我优先化、星载处理和传播;

  • 导航层用于提供潜在GPS拒止环境的备用定位、导航和定时;

  • 威慑层用于探测深空中潜在的敌对行动;

  • 支撑层用于为其他国防太空体系架构层的卫星操作提供便利。

跟踪层卫星:是“国防太空体系架构”中的三个传感器星座之一,用于提供包括高超音速导弹在内的先进导弹威胁的全球指示、告警、跟踪和瞄准,目标是开发一种能够跟踪高超音速武器的导弹传感器算法。

与此同时,SDA计划开发八颗卫星,作为宽视场(WFOV)架构的一部分。SDA随后打算扩展这一架构,以提供全球覆盖。SDA要求在2022财年为WFOV和相关能力提供2.871亿美元。

与SDA的跟踪卫星协同工作的将是高超音速和弹道跟踪空间传感器(HBTSS,以前称为空间传感器层),由MDA与SDA和美国太空军合作开发。HBTSS将提供更灵敏但更有限(或中等视野[MFOV])的覆盖范围。

因此,WFOV计划向HBTSS提供提示数据,HBTSS随后可以向地基拦截器提供更具体的目标质量数据。到2023年,SDA计划扩展跟踪层,以包括70颗WFOV和MFOV卫星。MDA要求在2022财年为HBTSS拨款2.562亿美元。

传输层:旨在将跟踪层连接到地面的拦截器和其他武器系统,将“增强包括导弹防御在内的几个任务领域。SDA已经授予两项合同,建造总共20颗卫星,这些卫星将构成传输层的第一部分。SDA计划在2022财年投入第一批,每两年追加一批。SDA请求1.726亿美元用于2022财年的数据传输和其他功能层。

拦截器:MDA已经探索了多种对抗敌对高超音速武器的方案,包括拦截导弹、超高速射弹、定向能武器和电子攻击系统。MDA于2021年4月启动了滑翔阶段拦截器(GPI),该拦截器将与宙斯盾武器系统集成,并在理论上提供2020年代中期至晚期的高超音速导弹防御能力。

三、存在的问题

3.1 投入资金及技术问题

国防部和各军种在其2022财年预算申请中为进攻性高超音速导弹计划投入超过25亿美元。随着时间的推移该计划的投入可能会激增至数十亿美元。

但导弹防御局(MDA)和美国国防高级计划研究局(DARPA)用于高超音速导弹防御能力的预算资金却不超过250万美元。此外,国会对高超音速导弹防御方案研究的必要性、技术可行性、技术成熟度及投入的资金水平都存在疑问。

3.2 联合全域指挥与控制(JADC2)问题

美国国会研究服务局指出了对当前军事指挥和控制(C2)网络和决策过程确保足够快速响应的能力的担忧,国防部的联合全域指挥与控制(JADC2)用于解决该问题,但目前能否解决该问题仍有待证实。

开发高超音速防御系统不仅需要探测能力,还需要动能拦截器和其他非动能手段的混合方法,以及能够快速处理数据的全新指挥和控制架构。美国国会研究服务局对国防部执行高超音速导弹防御所需的使能能力、指挥和控制架构持怀疑态度。

高超音速武器的速度几乎没有时间来计算火控解决方案、与指挥当局沟通以及完成交战。支撑当前指挥和控制网络的计算机处理系统的速度和数据获取能力已无法处理来自各种传感器平台的大量数据,也无法及时充分共享这些信息以供指挥官做出决策。国防部的联合全域指挥与控制(JADC2) 对高超音速导弹防御至关重要。但到目前为止,在开发和实施作为JADC2基础的现代数据共享标准和平台方面并没有取得太大进展。这个问题的部分原因是个别军种不愿舍弃他们自己定制的、昂贵的指挥和控制网络。

参考资料:

[1]https://breakingdefense.com/2022/03/congressional-researchers-identify-key-questions-in-americas-hypersonic-race/?_ga=2.45797159.2001165484.1647469281-1572947111.1612602024

[2]https://breakingdefense.com/2022/02/pentagon-needs-to-prioritize-hypersonic-defense-not-offense-csis/

[3]https://www.everycrsreport.com/reports/IF11623.html

[4]https://www.csis.org/analysis/complex-air-defense-countering-hypersonic-missile-threat

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