楊雷+黎云

總參某電磁頻譜管理中心仿真室技術人員赴海軍某部,開展用頻裝備頻譜參數核查和電磁環境采集(宋吉河/ 攝)
冷兵器戰爭、熱兵器戰爭、機械化戰爭、信息化戰爭……人類戰爭歷史的演進,總是以科學技術的突飛猛進為關鍵推動力。而實現機械化戰爭向信息化戰爭的跨越,電磁波在其中的作用至關重要。
在現代戰爭中,電磁波已經滲透至預警探測、指揮控制、火力打擊、后勤保障等各個角落。
成千上萬種裝備發出的電磁波信號,需要統一協調、管理。因為電磁波管理混亂而造成的武器互擾、通信中斷、機毀人亡等各種事故屢見不鮮。因此,各國對電磁波的協調、管理,往往在實驗室內就已經展開。
兵馬未動,頻管先行
從上世紀60年代開始,世界各國尤其是軍事強國因為電磁頻譜造成的各種問題開始凸顯。“那時正是美軍信息化發展的高峰期。”全軍頻管辦負責人對《瞭望東方周刊》說。
這些問題不僅僅是互相干擾,有時還會造成巨大的人員傷亡,甚至決定了一場戰爭的成敗。
1967年,在世界航母史上具有里程碑意義的美國“福萊斯特”號航母,就曾因為電磁頻譜問題而“中槍”。
一架F-4“鬼怪”式戰機受到“福萊斯特”號航母雷達波束照射干擾,機載火箭彈被意外點火發射,導致另一架A-4“天鷹”式攻擊機副油箱起火,繼而引發連鎖爆炸,釀成134人喪生、64人重傷、21架飛機損毀的慘劇。
1980年,美軍再一次遭遇頻譜災難。聯合特遣部隊和當地別動隊在營救駐伊大使館人質撤離時,由于兩支部隊通信設備不兼容,用頻協同失誤,造成一架直升機與運輸機相撞,8名突擊隊員被燒死,4人嚴重燒傷。
“幾次慘痛的教訓,讓西方軍事強國認識到了電磁頻譜管理的重要性。”頻管辦負責人說,“如果把電磁空間比喻為公路,武器裝備就是行駛于其中的車輛,而電磁頻譜管理就相當于交通規則。”
美軍一個步兵師約有70部雷達、2800部電臺;俄羅斯一個摩托化步兵師約有60部雷達、2040部電臺。保證如此多的電子設備互不干擾、有條不紊地工作,需要強大的頻譜管理力量和安全高效的機制。
頻管辦負責人告訴本刊記者,幾次局部戰爭開始前的很長一段時間,這些軍事強國就已經采用計算機模擬仿真手段,對戰爭進程包括戰場用頻情況反復推演,確保戰時各種用頻裝備有機兼容、高效運轉。
經過戰爭的洗禮,目前美軍從統帥部到野戰師,都設有專門的頻譜管理機構,從國防部、聯合參謀部到各軍兵種,都建立了一整套完整的聯合戰役頻譜管理體系,形成了成熟的管理機制。
人們常說,兵馬未動,糧草先行,但在信息化戰爭條件下,往往是“兵馬未動,頻譜先行”。
“在海灣戰爭開始前,美軍首先投入了100人組成的先遣隊。而這100人中,有3人是頻譜管控人員。”頻管辦負責人介紹說。
隨著信息化時代的到來,許多專家預言:“未來戰爭,誰善于控制、駕馭和運用電磁頻譜,誰就能贏得戰爭主動權。”甚至有人宣稱,“21世紀將是頻譜戰的時代。”
無形戰爭也有“兵棋”世界
新世紀之初,中國軍隊把“打贏信息化條件下的局部戰爭”作為軍事斗爭準備的基點。
“電磁頻譜管理力量隨著軍隊信息化的腳步不斷發展壯大。”總參某電磁頻譜管理中心仿真室高級工程師肖凱寧告訴《瞭望東方周刊》。
但在那時,中國在電磁頻譜管理上面臨諸多難題,特別是在頻管仿真領域,既沒有可靠的技術手段,更沒有具體的實踐經驗。
“我軍這么多武器裝備,它們發出的電磁信號會不會互相干擾?一旦打起仗來,在這方面又會出現哪些問題?我們要考慮各種可能。”肖凱寧說。
事實證明,在解放軍演訓場上,也曾發生過多起武器裝備用頻不當引發電磁干擾、導致武器裝備性能降級的事例。
邁出關鍵性第一步的,是電磁頻譜特性綜合測試分析平臺。“這個平臺就像CT掃描儀一樣,可以對用頻武器裝備的頻譜參數等幾十項指標進行精細‘體檢,解決了長期以來頻譜特性測不準、測不全的問題。”總參某電磁頻譜管理中心副主任姜華對本刊記者說。
這一開創性的成果,獲得了軍隊科技進步一等獎。
但是,信息化戰爭是體系與體系的對抗,涉及陸海空天等多類用頻武器系統。想要把全軍的裝備都集中起來,難度極大,成本極高,在迅速變革的世界軍事潮流中,更承擔不起時間的代價。
這些問題推動解放軍頻管仿真手段實現了第二次跨越:將武器裝備電磁頻譜“數字化”,裝入計算機中,初步搭建了全軍第一家頻管數字仿真平臺,并在此基礎上,搭建出具有自主知識產權的解放軍電磁頻譜版的“兵棋”推演系統。
“有了這個系統,就可以根據頻譜參數和實際需要的戰役、戰術背景,在電腦中解決復雜電磁環境下武器裝備精準化、科學化用頻問題。”肖凱寧說,“例如,我們可以模擬一支艦艇編隊。在電磁頻譜方面,艦船之間會形成怎樣的干擾,需要拉開多大的距離,裝備的頻率如何選擇,都可以通過模擬來推演。”
在這支部隊的努力下,中國軍隊正在逐步搭建裝備用頻規則。他們先后采集了400余型武器裝備的頻譜參數,通過精細化仿真實驗分析,編制了3大類、80余種武器裝備的用頻規則,這些規則頒布實施后,將為部隊備戰打仗提供科學依據。
更為重要的是,這支部隊從源頭上開始梳理解放軍電磁頻譜管理工作。所有武器裝備立項論證需要審核用頻參數,領取“準生證”;研制定型需要認證頻譜參數,頒發“出生證”;批量生產需要抽檢頻譜參數,發放“健康證”。
“這些參數都需要我們仿真室來測試、分析和驗證。”總參某電磁頻譜管理中心仿真室高級工程師胡莉瓊說。
國家重要戰略資源的守護者
盡管這是一支年輕的部隊,但面臨的使命任務可謂艱巨。
2013年6月,神舟十號飛船發射在即。緊要關頭,指揮大樓上負責接收主、副著陸場搜救直升機信號的北斗導航系統,卻被不明信號侵占干擾,信息無法回傳。
這意味著陸場搜集直升機將失去北斗導航系統的定位支持,很有可能無法找到返回艙。
總參某電磁頻譜管理中心仿真室臨危受命,連續蹲守14個小時進行監控和數據仿真分析,終于確定了干擾信號來源,并成功進行規避。
某新型導彈試射前,負責監控導彈發射階段飛行軌跡的測控雷達突然“失明”。
還是由仿真室出馬排查問題。經過篩查和定位,他們在方圓幾十公里內,先后找到3個干擾源,解決了問題。
“電磁頻譜在10kHz~3GHz區間為最優頻譜,但這一范圍應用趨于飽和,發展空間受限。”仿真室主任崔凱說,“所以電磁頻譜既是一種稀缺的自然資源,也是決定國家發展和戰爭勝負的重要戰略資源。”
根據法律規定,在軍用無線電固定設施電磁環境保護范圍內,禁止建造、設置影響軍用無線電固定設施使用效能的設備和電磁障礙物體,不得從事影響軍用無線電固定設施電磁環境的活動。
“電磁環境不像其他軍事設施,它是無形、無界、無人的。”崔凱說,“對它的保護,不是僅僅圈一個柵欄那么簡單。一些造福社會、服務百姓的重大工程,也需要我們通過各種手段,讓大家各行其道,實現軍地共同發展。”
2012年5月,國家級科研專項民航空地寬帶通信系統取得重大進展。這意味著,在飛機上自由地打電話、視頻聊天將成為現實。
但有關部門審核時發現,承載該系統的電波區間,已有軍地多種重要信息系統。一旦投入使用,不僅將與現有系統互相干擾,也將帶來國土安全和飛行安全的隱患。
兼容的任務仍然落在仿真室這支新型作戰力量上。課題組以“拉長時域、放大細節”為思路,先后突破了十余項關鍵技術。涉及軍民系統互相干擾的問題,目前已經成功解決。