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西方徹底驚呆:中國不吹牛,12小時可連發20衛星!

作為一支近海防禦力量,中國海軍建立了以空潛快炮為主的海防體系,然而海灣戰爭後人們猛然發現,射程1000海里的巡航導彈使各國的海岸不設防。如果說海灣戰爭對中國軍隊還只是震撼,1996年的台海危機則給了海軍切膚之痛。沒有遠洋打擊力量,不具備遠海防禦能力,300萬人民軍隊也無法對抗美國海軍的2個航母戰鬥群。近海防禦海軍的窘迫就在於無法脫離陸地獨立行動,不具備遠洋攻防作戰體系,不能構築海上鋼鐵長城禦敵於國門之外,只能作為陸軍的附屬保衛區區12海里領海線。



西方徹底驚呆:中國不吹牛,12小時可連發20衛星!


實時數據傳輸的偵察衛星是發現航母的第一手段


中國軍隊開始奮力追趕,積極開展現代化武器裝備的研製工作,將打的贏真正作為軍隊建設的目標。十年陸軍、百年海軍,剛剛邁向遠海的中國海軍在短時間不可能與美國海軍正面對峙,然而現實又要求實現對敵人的有效威懾,於是海軍必須發展一款能夠切實威懾敵航母艦隊的利器,為我海軍的發展贏得時間。


反艦彈道導彈通常被認為是一種全新的武器,其實並非如此。對彈道導彈自身來說,要打擊水面艦艇之類的活動目標主要有兩個問題需要解決:一是導彈制導,解決目標脫離瞄準點的問題,要做到能及時發現、跟蹤目標;二是導彈控制,要確保準確命中被鎖定的目標。


1984年服役的美國"潘興"-2型中程彈道導彈採用雷達地形匹配製導,與反艦彈道導彈同樣需要應用末端精確制導和再入機動飛行技術,兩者不過在應用技術的類型上有所區別。在1999年建國50周年大閱兵中出現的安裝了控制彈翼的精確制導戰術彈道導彈則向我們正式展示了此項成就。該導彈幾乎具備反艦彈道導彈的一切基本技術,包括能配合機動再入技術的控制系統(氣動舵和舵機系統)、雷達系統(包括電源)。它的末段飛行軌跡,也是在20-30千米高度彈頭拉起平飛,然後轉入俯衝以最大半徑200米的螺旋彈道方式掃描分析地面景像,在數秒內完成末導尋的區域識別功能,控制彈頭以極高的精度命中目標。

實施反艦彈道導彈計劃,相對打固定目標,彈道導彈的主要技術改進主要有以下三個方面一是再入機動制導控制率和計算執行機構的優化,提高突防能力和機動性能;二是研製新的多模式制導頭,使之可以配合飛行彈道搜索海上艦艇;三是建設用於對遠程水面目標初期搜索跟蹤的戰略戰術偵察系統。改進位導控制率和新研製雷達這兩個與導彈直接相關的方面,在現有對地攻擊的精確制導型"東風"導彈彈頭上改進升級即可,馬上就可以在專用的"半實物模擬"平台上試驗聯調,並不需要從頭研製,遠程實時偵察定位更是與近幾十年來偵察系統的發展目標一致。所以說,反艦彈道導彈與"潘興-2"、"東風"15C等對地精確打擊彈道導彈是一脈相成的,具有很大的技術連貫性。


需求牽引技術發展,在1996年的台海危機中,我軍切實感受到了美國航母戰鬥群的巨大威脅,開始研究如何應對未來戰爭中美軍的於涉,這其中一項重要內容就是如何對抗航母編隊。1999年"東風"導彈的公開展示,表明我國已基本突破"再入機動"技術,使導彈彈頭具備了末尋的制導和機動控制能力。


反艦彈道導彈系統並不只是一枚導彈,從廣義上講,它包含了偵察、通信、指揮、作戰四大系統,是一支軍隊C4ISR體系的縮影和遠程作戰體系的重要組成部分。它既要依託我軍整體作戰能力來發揮自身的戰鬥功能,又能顯著提高全軍在與強敵進行的現代海戰中的突擊能力。這與二戰期間德國的超級武器有著根本區別,它並不是走加強單件武器威力的老路,而是通過整合、開發各種資源,建立一整套適用於各種不同作戰環境、不同任務需求的作戰體系,具有極大的發展潛力,其意義與噴氣式飛機裝備空軍相類似。


現代航母戰鬥群具備1500千米以上的打擊能力,要有效防禦敵人的進攻,就必須在敵尚未進入攻擊陣位時將其摧毀。所以反艦彈道導彈的外部偵察系統必須具備2000千米以上的搜索、跟蹤能力,有效覆蓋東到南方群島、南至新力口坡的廣大海域,從而為導彈指引目標。要做到這一點,就必須綜合運用包括偵察衛星、電子偵察衛星、超視距天波雷達、無線電監聽站、無人偵察機在內的多種手段。


偵察衛星從近地軌道空間觀測地面目標,具有範圍大、不易攔截等優點,是戰區偵察的首選方式。2006年3月17日,我國資源衛星應用中心宣布"十一五"期間至後續5年內,我國將發射18顆資源衛星和對地觀測小衛星,以及至少2顆海洋衛星,從而拉開了我國偵察衛星星座建設的大幕。小型衛星在目標分辨能力、壽命期內的多次機動變軌等方面與大型偵察衛星有一定差距,但航母屬於大型目標,即便是較低的解析度也足以對其進行識別;且戰時小型衛星能滿足1-2周的使用期即可,對於機動變軌消耗燃料導致的壽命縮短考慮較少,組成偵察網後需要衛星變軌飛行的情況也較少,因此仍然可以滿足需要。

曾經有人懷疑偵察衛星無法對海面目標進行精確定位,從而不能擔負反艦彈道導彈的偵察任務,但是這個問題並非無法解決。"風雲二號"衛星利用每個時刻衛星的位置(經度、緯度、高度),衛星姿態(自旋矢量得指向、自旋速度)、掃描儀失配、β角等13個參數進行圖像定位,參數計算完成後,可以對VISSR圖像進行定位,對每一個圖像像元確定其地理經緯度。雖然"風雲2號"同步軌道衛星的精度不足以滿足需要,但這項技術應用到低軌道偵察衛星中就能大大縮小誤差。


在未來戰爭中,我國在戰前必將及時發射偵察衛星來彌補原有系統的不足,進一步加強我軍近地軌道偵察能力。例如2005年8月2日,中俄聯合軍事演習前,我國從酒泉衛星發射中心發射了一顆擔負空間探測和科學試驗任務的返回式科學與技術試驗衛星。該衛星在太空運行了27天,在中俄聯合演習圓滿結束後的8月29日上午返回地面,這也是未來戰爭中我國快速發射偵察衛星的一次預演。2003年我國"開拓者一號"固體火箭發射成功,它能夠在12小時內將100千克的衛星送入地球軌道,是我國應急發射偵察衛星的首選工具。預計在2010年前後的區域戰爭中,中國軍隊可在12小時內快速發射20枚偵察衛星,對同一區域的重複訪問周期縮短到30分鐘。


經過數十年的發展,戰術彈道導彈的命中精度和威力不斷提高,使用彈道導彈攻擊海上目標,在技術上已具備可行性


電子偵察衛星與地面監聽站都是通過監聽無線電信號的方式來進行偵察活動,他們的作用一是偵察敵方雷達的位置和所用頻率等性能參數,為戰略轟炸機、彈道導彈突防和實施電子干擾提供數據;二是探測敵方軍用電台和信號發射設施的位置,以便竊聽和破壞;通過對所獲情報的分析,還可進一步揭示敵方軍隊的調動、部署乃至戰略意圖。


我們以美軍的情況詳細說明一下這個問題。美國海軍"白雲"天基星座電子情報衛星3顆組成一簇,採用時差法測定艦船位置、航向和航速,定位精度為2~3千米。埃多公司生產的ES-3701戰術偵察系統測向精度達到2°,F-22戰鬥機裝備的電子偵察系統對無線電信號的定位精度可達0.5°。美國在日本三澤基地部署有直徑230米、高47米的"象欄"全向無線電接收天線,負責捕捉來自各個方向的艦艇通信短波信號,並對其進行精確定位。"象欄"作為巨型無線電測向天線;其精度必然好於小型定位系統,假如測向精度為0.1°-0.5°,那麼在2000千米距離上對目標的定位誤差就是3.5-17千米,這已經足以為其他偵察手段或反艦導彈提供目標位置。

天波超視距雷達利用中頻至高頻頻段,使電磁波可藉由電離層與地面之間的折射探測地平線以下遠距離目標,其探測範圍為800-6000千米,對目標的定位精度在20~30千米之間,進一步改進演算法後,定位精度可以達到2~3千米。最早用於彈道導彈預警和監視對方轟炸機活動,後來擴展到對海監視、探測隱身飛機和搜索毒販的小型飛機。雖然天波雷達缺乏目標分辨能力,但其測速精度極高,可以通過速度分辨目標類型,不會出現有人擔心的商船偽裝航母群的情況。航母戰鬥群在起降飛機時速度超過30節,而飛機速度更在100節以上;普通民用船舶的速度很少超過25節,而且絕不會分離出高速目標。商船要偽裝航母群還有一個政*治問題,那就是目前世界上的商船通過無線電自動識別系統(AIS)來辨別身份,雖然只在視距內可接收信號,但可以通過電子偵察衛星來進行分辨。如果美國人為了軍事目的而要求商船關閉自動識別系統,那麼其他國家也可以這樣做,最終吃虧的還是要打反恐戰爭的美國人。


在對西太平洋地區的偵察/監視過程中,無人機既可以作為電子偵察衛星的補充,攜帶無線電接收裝置被動探測敵方艦艇、預警機的位置;又可以使用雷達、紅外設備主動搜索,對目標進行精確定位與跟蹤,彌補天波雷達定位精度低的缺陷。在現有的無人機家族裡,高空長航時無人偵察機最適合擔任搜索航母群的任務,它可以攜帶多種偵察設備,繞過敵方雷達、預警機的警戒區,從側面接近敵航母艦隊;並可以長時間監視目標,有利於對戰場環境的掌握。大型無人機將是首選裝備,在大型無人機裝備之前,我國可以用漁船、商船、潛艇來發射中型無人機,從而縮小與敵艦隊的初始距離,彌補大型機裝備前的缺口。


反艦彈道導彈系統打擊上千千米外的目標,完全依賴遠方偵察系統提供目標信息,需要整個體系能夠進行暢通無阻的高速通信,這樣才能夠裝填數據發射導彈。而由於目標區域距離遙遠,低軌道偵察衛星和無人機無法直接與國內通信,必須經過通信衛星與中繼衛星的傳遞才能夠進行數據傳輸。目標跟蹤與數據中繼衛星除在地面站與衛星之間傳遞數據外,還可以與單個地面測控站構成天基測控體系,取代傳統的測控站與測控船,將與低軌道航天器可維持通訊的軌道段佔全部軌道段的比例從目前的15%提高到90%以上,而且可真正促成洲際導彈或巡航導彈全程遙測的實現,從而極大提高導彈的命中精度。


反艦彈道導彈與常規彈道導彈的區別主要在於彈頭的末端制導和機動控制系統,以及彈載數據鏈、高溫透波整流罩、大功率電源等設備,其推進系統與普通彈道導彈並沒有本質區別。考慮到研究工作的緊迫要求,以及維持武器通用性、減少後勤負擔等方面的考慮,我國不可能從頭研製一款全新的導彈;而應該是在現有彈道導彈的基礎上,通過換裝新型彈頭來實現打擊水面艦艇的功能。

我國裝備的各種彈道導彈中,早期型號採用液體火箭發動機;發射準備時間長,不利於打擊對時間敏感的機動目標;且這些導彈即將退役,不可能用其改裝。"東風"-11射程僅300千米,甚至不如一些反艦導彈,無力承擔突擊任務;"東風"-31屬於洲際彈道導彈,其射程遠遠超過偵察系統的有效監控範圍,而且價格極其昴貴,用其改裝近乎浪費。"東風"-15導彈彈頭重量500千克射程600千米,僅具備打擊近海目標的能力,在這個距離上航空兵同樣可以達成作戰目標,而且其彈頭重量較輕,不利於改裝末尋的機動彈頭。"東風"-21導彈彈頭重量600千克,根據型號不同射程在1800~2700千米之間,其射程恰好符合偵察系統的監視範圍,較大重量的彈頭也可以承擔更多載荷,用它改裝的可能性最大。


反艦彈道導彈有著用於偵察搜索突防的特殊彈道。如果使用第三級固液混合火箭發動機,可以將中段傳統的拋物線彈道轉變為帶3個波峰的跳躍式彈道,使得探測系統在導彈再入大氣層之前很難準確探測和計算導彈的落點,從而大大地提高彈道導彈的突防能力。反艦彈道導彈應同時採用我國錢學森院土提出的"彈道一巡航彈道",在初段、中段採用彈道飛行,末端彈頭為重返機動體,在彈道下降過程中通過空動舵或者可變彎尾控制導彈姿態,利用攻角和側滑角的變化調整導彈的升力和阻力來控制速度矢量的大小和方向,從而調整彈頭飛行方向並增加彈頭機動範圍,實現末端精確制導。


為了提高突防成功率,需要精心設計彈頭形狀,在確保重返後機動性的前提下盡量減小雷達反射截面積(RCS),縮短對方雷達的發現/跟蹤距離。圓錐體形狀的彈頭在減小正面60°角範圍內的RCS方面具有天然優勢,可以將其降到最低,但在側面降低雷達可探測性的能力不如球形。如果以"東風"-21改裝反艦彈道導彈,那麼正面90°角範圍內的雷達反射截面積應該會在0.01平方米上下。目前戰鬥機採用的雷達隱身技術通常可以將RCS降低1-2個數量級,從10平方米降低到1~0.1平方米,導彈彈頭外形本身就適合減少雷達反射面積,進一步降低的潛力比飛機小,但是彈頭在大氣層外的彈道中段不需要考慮氣動和加熱問題,直接在重返階段將添加的隱身設備燒掉就可以,因此判定RCS降低幅度為一個數量級。通常來說戰鬥機的側面RCS比正面要增加1個數量級,考慮錐體外形不利於側面隱身,因此適當加大。這裡假定彈頭正面90°角範圍內的雷達反射截面積為0.001平方米,側面視角度不同為0.01~0.05平方米。不過實際中彈頭的雷達反射截面積可能要比預定的數值小一個數量級,這裡採用的是保守估計。


導彈彈頭需要攜帶大量的突防、尋的、控制設備,這些部件的重量至少有200千克,這會減少戰鬥部的重量,從而影響彈頭的破壞力,設計師們恐怕不會願意上千萬美元的導彈命中目標之後卻無法造成毀滅性破壞,因此有必要加大火箭發動機推力,從而在維持一定射程的情況下提高彈頭重量。


反艦彈道導彈在發射時裝填由遠程偵察系統(衛星、無人機)提供的目標數據。如果在戰時可部署超過20枚偵察衛星,就可做到每半小時更新一次目標數據,並由天波雷達進行實時跟蹤,這樣對目標定位的最大誤差不會超過22千米("尼米茲"級航母35節航速下20分鐘航程),這足以滿足導彈發射的需要。導彈進入距離目標200-350千米的高空制導段時,目標最大可偏離初始定位位置11千米("尼米茲"級航母35節航速下10分鐘航程),系統誤差達到15-38千米,如果不加修正目標可能脫離導彈低空機動範圍。對此導彈可以由下一顆經過目標區的衛星提供目標坐標,也可通過被動雷達或者多模態微波觀測儀自行探測,假如雷達的測向精度達到1°,定位誤差就是3.5千米,遠遠小於彈頭的末端機動範圍。在距離目標60千米的低空制導段,彈頭速度降低到6馬赫以下,可使用主/被動雷達、紅外製導頭搜索目標,這時彈頭高度約20千米,有約20°-40°的俯視角,雖然會受到海面雜波的強烈干擾,但航母不是飛機、導彈等低空小目標,它的雷達反射截面積高達十萬平米,其雷達特徵與海面雜波差別巨大,普通的頻率捷變的單脈衝體制的主動雷達也可以發現目標,如美國"魚叉"導彈在末端躍起攻擊時就有20°的俯視角。

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