前沿技術在典型航天裝備上的應用

科技 11-03

航天相關的前沿技術打破了傳統的技術思維和技術路線，是對漸進性技術創新的跨越式發展。前沿技術在航天武器裝備中的應用能夠顯著提升裝備性能，革新作戰形態和操作模式，重塑現有的裝備研製和生產流程，推動航天領域的轉型發展。

高超聲速技術

高超聲速技術的應用將催生高速化新型空天武器裝備，未來還將實現快速、廉價、高可靠性的航天運輸系統。

高超聲速技術將使未來的作戰裝備具備高速化、智能化的特點。高超聲速技術的應用，使得未來戰爭在攻、防兩端的作戰節奏顯著加快，「高速化」將成為未來裝備發展的重要趨勢，典型方案是以高超聲速巡航導彈、助推滑翔導彈、空天飛機等為代表的新型空天武器裝備；還將間接帶動電磁軌道炮和激光武器等其他高速打擊方案的發展。而在高超聲速作戰條件下，戰場狀況瞬息萬變、戰機稍縱即逝，推動信息化裝備向「智能化」方向發展。裝備本身必須具備一定的信息自處理、自配置和自操作的能力，能根據具體情況靈活作戰。

高超聲速技術的發展還將為實現快速、廉價、安全、高效的航天運輸體系創造條件。未來，特別是可重複使用的亞軌道運輸飛行器和空天飛機的出現與應用，將顯著提高運載能力，大幅度降低航天運輸成本、縮短髮射準備時間，增強航天發射的安全性和可靠性。

美國「高速打擊武器」想像圖

激光技術應用

激光技術應用於導彈的快速攔截和自身防禦，徹底改變導彈攻防作戰形態。

激光技術具備「看見」即「命中」的特點，是快速攔截多目標的理想武器。與現役的防空導彈相比，同樣攔截距離為150km外的目標，防空導彈以3倍聲速飛行，擊中目標需要耗時2min，而激光武器發出的激光束只需1s就可以擊中同等距離外的目標。

激光技術可實現海、陸、空、天，多平台、低成本、靈活部署。激光武器僅消耗電能，每發費用只需要幾美元，遠低於每枚50萬美元的「愛國者」導彈。激光技術為武器帶上「護身符」，增強武器的自身防禦。作為一種有效的光電對抗裝備，激光武器能干擾、壓制或攔阻敵方精確制導武器的進攻。

機載激光武器示意圖

量子雷達技術應用

量子雷達可提高導彈系統的預警、電子對抗、反隱身、超視距作戰和區域防空等能力，並顛覆現有隱身技術和反輻射武器作戰模式。

部署在地面/艦上的量子雷達，依靠其強大的反隱身技術和極遠的探測距離，將可能使幾乎所有的空中目標都逃不過量子雷達的探測，並可持續探測目標的軌跡和行蹤，依據量子雷達的引導，將大大提高防空反導系統中的面對空導彈的命中概率。

裝備量子雷達的作戰飛機，由於對空目標探測距離極遠，將使空中作戰從目前的中距擴展為遠距。例如，戰機的火力攻擊距離可達到數百至數千千米之外，空中戰爭將從傳統的數十千米的超視距作戰變為間隔數千千米的非接觸戰爭。

此外，量子雷達不發射電磁波，當前的反輻射導彈基於偵收電磁波的作戰機理將無法捕獲到量子雷達，將徹底顛覆反輻射導彈的作戰機理和作戰模式。

量子雷達成像示意圖

量子通信技術應用

量子通信技術將實現武器裝備和衛星系統的安全保密、超光速和遠距離通信，可應用於無人、深海和核輻射等特殊環境。

在安全保密通信方面，量子技術具有傳統加密通信無法實現的絕對安全、可靠的特徵，可構建作戰區域內機動的安全軍事通信網路。

在無人作戰系統中，量子技術的超大通信容量、超快通信速度和超強抗干擾能力將為無人系統指控平台提供強有力的保證。

在深海作戰應用中，量子波束憑藉隱形態傳輸與傳播介質無關的特點，可以在深海下自由通信。水下潛艇再也不需要浮出水面來通信，不會暴露自身位置。

在核戰爭中，量子束的糾纏特性極強，並且不會受到核輻射的影響。

量子通信示意圖

超材料技術應用

超材料技術應用於導彈及其他武器隱身設計領域，可使敵方傳統的探測和制導雷達失效。受耐高溫性能的限制，超材料技術尚不適用於戰術導彈。可將超材料應用於戰略導彈的中段，以超材料技術為基礎，對彈頭和設備艙等部段採用超材料隱身設計，將電磁隱身性能與具有常規機械、物理性能的結構技術相融合，充分發揮各自的優勢。在不改變導彈外形特徵和不影響現有動力學性能的基礎上，具有高隱身性能，使導彈防禦系統的預警雷達和作戰指揮雷達發射的電磁波在艙體表面產生負折射效應，讓電磁波發生波束偏折或極化旋轉，從而實現隱身功能。

增材製造技術應用

新型增材製造技術的應用可顛覆現有航天裝備的研製流程，實現航天裝備設計、製造、驗證一體化，具備按需定製和快速生產能力。

昂貴金屬材料的航天結構件的增材製造可以減少原材料的浪費。例如，金屬高性能增材製造技術可以把高性能金屬零件製造的材料利用率提高到60%～95%，甚至更高，同時顯著減少機械加工量。

增材製造還為高性能、難加工金屬大型複雜整體構件低成本、快速製造提供了技術新途徑，還能夠製造一些過去無法實現的功能結構，通過多材料任意複合，實現一個零件的不同部位分別滿足不同的技術需求等。

此外，增材製造可實現零件的高性能成形快速修復，實現空間在軌快速製造等，顯著改變現有的航天製造體系。