美國導彈防御多目標攔截器的發展

張相國

2015年8月，美國導彈防御局正式啟動了“多目標攔截器”（MOKV）發展計劃，這被外界認為是美國導彈防御技術發展進入了新階段。那么，這種“多目標攔截器”與此前被叫停的“多攔截器”（MKV）有什么不同呢？

美導彈防御多目標攔截器的發展

雖然“多目標攔截器”計劃在2015年才啟動，但其技術由來已久，經歷了微型殺傷攔截器、多殺傷攔截器和多目標殺傷攔截器等多個階段。

微型殺傷攔截器（MKV）為了在核軍備競賽中保持有限狀態，美、蘇于1972年簽訂反彈道導彈條約，禁止進行反導實地試驗，還明確把針對目標的攔截器技術規定為禁止技術。但早在上世紀90年代末，美國陸軍空間和導彈防御技術中心就提出了微型攔截器計劃，以保證能從1枚導彈上發射多個尺寸小、質量輕、有殺傷力的攔截器。但直到美國于2002年6月退出反彈道導彈條約以后，該項目才首次向公眾披露。該項目于2002年2月授予由科學應用國際公司、斯卡佛公司和洛馬公司組成的團隊。當時，美國參議院通過的2003年財年國防撥款法案中，包括了撥款500萬美元用于中段防御的微型殺傷攔截器技術。2003年6月，五角大樓準備部署微型殺傷攔截器系統。當時媒體報道，導彈防御局希望每個攔截器能攜帶幾十枚殺傷攔截器。2004年1月，洛馬公司獲得了為期8年價值7.68億美元的“發展和驗證微型殺傷攔截器”合同，同時，美國導彈防御局將“微型殺傷攔截器計劃”更名為“多攔截器計劃”。

多攔截器（MKV）多攔截器計劃在2005年8月完成設計評審，其最根本的目的是通過對每個出現在探測器視野中的目標進行攻擊，從而避免復雜的多目標識別問題。洛馬公司設計的攔截器大小如同1個咖啡筒。重約4～6千克。作戰時，預警系統探測到敵方彈道導彈的發射，對目標進行跟蹤并引導攔截彈發射。助推火箭拋撒出大量的MKV后，它們將與1個母艙保持聯系，借助該母艙的遠程紅外探測器探測、跟蹤及識別彈頭和誘餌。每個MKV都會從母艙收到瞄準信息，對于每一個已經識別出來的彈頭可能需要分配幾枚MKV進行攔截，每個MKV都配備了一個焦平面陣紅外探測器，將它們導向指定的目標。MKV將實時地接收到母艙提供的目標修正信息。2005年進行該項目單發攔截器的懸浮測試，但該計劃中攔截器上關鍵設備的微小型化卻是重大的技術難關，另外目標的分配與攻擊中的相互通信、單個MKV的機動能力與MKV數量的折中也會是技術難點，因為未來MKV可能需要應對具有中段機動能力或滑翔能力的彈頭。正是這些困難導致美國導彈防御局在2009年放棄了多攔截器計劃，轉而發展“上升段攔截”系統，如前沿部署的“宙斯盾”彈道導彈防御系統等。

多目標殺傷攔截器（MOKV）在多攔截器計劃中斷的同時，美國繼續發展新一代的EKV攔截器，由于前期EKV一再失敗，導致美國導彈防御局對其可靠性缺乏信任。為此，美國導彈防御局為滿足國防部降低單次攔截成本的要求，提出了兩種新型殺傷器概念：一種是“重新設計的殺傷器”（RKV），計劃在2020年左右部署；另一個是“多目標殺傷器”（MOKV），將在5年內發展成熟。其中，RKV采用改進型設計，利用成熟的、經過驗證的組件以簡化設計并提高可靠性；而MOKV旨在同時摧毀多個目標，有望解決當前導彈防御系統的最大問題，即無法區分導彈彈頭、誘餌和其它物體。作為當前EKV的后續產品，MOKV在太空中可一次性攔截摧毀多個目標。MOKV將增強美國導彈防御體系，同時無需增加已部署攔截彈的數量。

目前，美國雷錫恩公司正在開展MOKV概念設計工作，屬于雷錫恩公司“先進導彈系統”項目。2015年8月，美國導彈防御局授予雷錫恩公司價值977萬美元的合同。雷錫恩公司將通過評估相關概念的技術成熟度，為所有關鍵部件確定發展計劃。此外，雷錫恩公司還將負責“多目標殺傷器”概念驗證樣機演示，預計于2016年5月完成。幾乎同時，美國導彈防御局再次授予波音公司和洛馬公司980萬美元的合同，開展“多目標殺傷器”的設計，但美國導彈防御局希望最終產生一名承包商來進行“多目標殺傷器”的制造。2015年11月，美導彈防御局和雷錫恩公司完成了“多目標殺傷器”概念的首次評審。導彈防御局希望“多目標殺傷器”能最早在2025年具備作戰能力，并在2030年前裝備美軍。

原理分析

雖然美國導彈防御局并沒正式公布新的MOKV設計方案，但MOKV的開發仍然在參與MKV競爭的洛馬和雷錫恩等公司之間展開，因此談到MOKV幾乎無法回避MKV，而從洛馬公司和雷錫恩公司的MKV競爭方案不難看出兩者思路，并對MOKV方案作出大致推測。

MKV方案當初在MKV設計競爭時，洛馬公司提出的多攔截器方案被命名為MKV-L，其組成包括一個配備獨立的軌控姿控系統的運載器（CV）和多個微型化的攔截器（KV）。其中CV配備有512×512像素大型紅外焦平面陣列，它能對目標進行跟蹤和識別、威脅排序，引導其攜帶的多個KV飛向各自目標。CV和KV都采用標準化設計，通過專用接口可與三種攔截彈助推器連接。

雷錫恩公司研制的多攔截器被命名為MKV-R，它由一組完全相同的攔截器組成，每個都擁有同樣的傳感器數據鏈、軟件和推進系統，其推進系統直徑254毫米，長457毫米，尋的頭直徑約152毫米。其交戰過程是：當攔截彈頭錐整流罩分離后，攔截器開始接收來自地基、海基X波段雷達、天基空間跟蹤與監視系統衛星的最新威脅評估。當第一枚攔截器與攔截彈助推器分離后，它立即開啟紅外傳感器，并將進行一次快速評估，確認來自地基、天基傳感器的威脅數據，并根據自身紅外傳感器探測到的數據調整攔截目標的優先順序。第一枚釋放出來的攔截器就是整個攔截任務的管理器，它負責指揮其它攔截器攻擊各自的目標。如果某個目標不具有威脅，它能中止當前攔截器的任務，轉而向其分配其它目標。如果某個目標威脅突出，該管理器還能指定2枚攔截器同時攔截這個目標。一旦第一個分離出來的攔截器出現故障無法擔負任務管理職能，那么第二個分離出的攔截器將接管攔截管理的職能。在所有攔截器中，管理器將最后一個飛向目標，這樣就可以為地面提供盡可能全面的戰果評估。

兩相比較洛馬和雷錫恩公司各有優長，兩者最大的區別就是有沒有設計專門的目標探測與攔截任務管理器。

MOKV方案從發展情況來看，在MKV的競爭中，基本是洛馬方案勝出，其MKV-L項目得到了較為充足和穩定的資金，但2009年由于對技術風險的擔心，發展被終止。而此次MOKV計劃從啟動伊始就由雷錫恩主導，可以看出，美國導彈防御局再次將發展重心轉移到了雷錫恩公司方面，雖然不能說MOKV方案就是雷錫恩公司的MKV-R方案，但是從目前透露的情況看，其在基本原理上有很大的相似度。

在MKV方案中，洛馬的方案由于重量和體積相對較大，其在攔截彈頭錐中將占據相當部分的體積，因此KV必須更小更輕。目前KV的尺寸數據被嚴格保密，但根據已披露的資料推斷每個KV大小與一塊面包相仿。KV體積受限產生的直接問題就是僅能攜帶較少的燃料，造成其飛行距離非常有限，但由于CV配備先進的512×512像素紅外焦平面陣列傳感器，因此在交戰過程中其對目標的識別、跟蹤能力更強，探測距離更遠，導航性能更好，可將KV運至盡可能接近目標的區域。其不利一面在于一旦CV出現故障，整個攔截作戰任務即失敗，而雷錫恩公司的方案中所有攔截器都相同，且所用技術均借鑒自該公司單體直接碰撞攔截器技術，具備更好的技術成熟性和更高的標準化程度。新編寫的多攔截器協同軟件，使得攔截彈所攜帶的任何一枚攔截器都能在需要時擔負起攔截任務管理器的職能，避免了整個系統失效，但就攔截器而言雷錫恩方案的載荷和體積都要高于洛馬方案，其飛行距離也相應較長。雷錫恩公司每枚攔截器均配備的是256×256像素的紅外焦平面陣列傳感器，盡管技術成熟但性能低于洛馬公司CV的512×512紅外焦平面陣列，因此雷錫恩公司攔截器必須在距離目標更近的地方才能展開攔截。

由雷錫恩公司主導的新MOKV方案估計將以MKV-R方案為基礎發展，美國導彈防御局透露，MOKV計劃中每枚攔截彈將攜帶1個裝有6枚殺傷器的平臺，每枚殺傷器可用自身傳感器和轉向推進器。可以看出，其6個殺傷器不存在專門的探測和管理平臺，但在紅外焦平面陣列和機動平臺方面將有所改進。

多目標攔截器的特點

美國導彈防御局宣稱，“多目標殺傷器”是為攔截導彈設計的第三代“大氣層外殺傷器”。那么其有哪些特點呢？

多目標攔截提高反導效率MOKV計劃中每枚攔截彈可攜帶6枚殺傷器，使單枚攔截彈能同時摧毀彈頭或誘餌等多個目標，并具有很高的成功率。這不僅能滿足美國攔截分導式多彈頭洲際導彈的要求，也能極大地降低攔截成本。參與這一項目的洛馬公司負責人表示，彈道導彈可攜帶多個彈頭和誘餌，當前的傳感器不能有效發現真正的彈頭。但如果擁有足夠多的火力，將能對所有目標進行攔截。利用現有地基攔截器或其它中段攔截器的推進器，多目標攔截器能夠在地基或海基雷達的導引下，向來襲的彈道導彈飛行。外界分析認為，雖然導彈防御局目前還拒絕承認，但多目標攔截器技術也能用于助推段攔截或者天基中段攔截。

體積重量小，滿足多載荷要求傳統攔截器直徑約60厘米、長約140厘米，一枚攔截導彈只能搭載一枚攔截器。而洛馬公司的微型殺傷攔截器直徑約15～ 20厘米、長約25厘米。美國導彈防御局官員曾估計，單個微型殺傷攔截器的重量最后將介于2～10千克之間。導彈防御局和洛馬公司暗示，單枚助推器可以攜帶24枚或更多的微型殺傷攔截器。假如殺傷攔截器重量為以前估計的5千克，那么殺傷攔截器的數量將明顯少于24枚。與之相比，傳統地基攔截器攜帶的殺傷攔截器包括傳感器和通信部件在內重70千克，因此攜帶的殺傷攔截器很難超過12個，除非使用推力更大的助推器。可見，MKV計劃對攔截器重量和體積的要求過于嚴苛，其需要將陀螺儀、加速度計、高度控制系統、微米級傳感器和推進器等集成在只有5千克的載荷內，這也是MKV計劃下馬原因之一。而按照目前MOKV計劃，未來的地基攔截彈（GBI）將安裝至少6個多目標攔截器，也就是說，每個攔截器的質量大致10千克左右，如此推算，“標準”-3 BLOCK2B攔截彈最多安裝3個這樣的攔截器。也就是說，MOKV的體積和質量將大于以前的MKV，但明顯小于目前GBI使用的EKV。

分辨能力強，實現了誘餌辨別按照美國導彈防御局計劃，MOKV在開發期間還將解決當前導彈防御系統存在的無法區分導彈彈頭與假目標和其它目標的問題。當時MKV解決這一問題的策略，一是利用眾多的攔截殺傷器，即無論真假同時攻擊，二是利用較高分辨率（512×512像素）的紅外焦平面陣列傳感器實現識別。但是MOKV的殺傷攔截器數量由于體積增大而明顯減少，因此只有提高傳感器性能。雷錫恩公司以前使用的是256×256像素的紅外焦平面陣列，在MOKV計劃中可能嘗試512×512像素陣列，也可能采用新型識別技術。2013年5月，美國導彈防御局在預算申請中包括了為通用殺傷器尋求的兩項激光技術，該技術采用10千瓦激光系統，可協助區分彈頭和誘餌等。

可多目標智能攔截MOKV彈頭將被設計為能彼此通信以協調攻擊。當運載飛行器在大氣層外與助推器分離后，向威脅彈頭群方向釋放殺傷攔截器，并對每個殺傷攔截器分配具體的攔截目標、與殺傷攔截器保持通信。這種通信能力不僅可以接收來自地基、海基X波段雷達、天基空間跟蹤與監視系統衛星的最新威脅評估，而且擔負任務管理的攔截器可協調其它攔截器，發現目標為假時，可發出指令中斷攔截器的攔截任務，并為其分配新的目標，甚至指定兩枚以上攔截器同時攻擊威脅突出的目標，還可將攻擊效果評估圖像傳回地面。

通用化設計，降低了項目風險目前，“多目標殺傷器”的初始工作已經開始。雷錫恩公司和洛馬公司都表示希望將先前取消的“多殺傷器”計劃中的電子技術、制導技術及傳感器技術應用于“多目標殺傷器”中。需要的殺傷器組件主要包括：射頻接收單元、電掃相控陣或貼片天線、慣性測量單元、應對遠程彈道導彈的識別算法軟件、分離裝置、先進傳感器、高壓燃料和氧化劑容器、激光引發器和熱氣發生器等。美國導彈防御局希望新殺傷器使用模塊化結構及通用的內部接口和標準，使未來升級更加容易。此外，美國導彈防御局要求這些組件的技術成熟度至少為5，在12～18個月的研究后技術成熟度達到7。可見，新的MOKV將通過繼承先期研究中的通用化設計，來降低項目的技術風險。

多目標攔截器發展動因

應對嚴重的多彈頭威脅美國導彈防御局認為，無論是MKV還是MOKV至少在理論上適合對分導式多彈頭的防御。一旦助推段攔截失敗，分導式多彈頭釋放后，傳統的中段攔截器對它就無效了。這時就需要大量的中段攔截器對每個再入目標進行攔截，由于分導式多彈頭基本集中在一定方向和空間內，因此適合用MOKV實施攔截。目前，俄羅斯不但停止了對多彈頭導彈的削減，而且將單彈頭的“白楊”M發展為多彈頭型的RS-24“亞爾斯”。2015年10月，俄羅斯試射了這種導彈。“亞爾斯”目前配備3個彈頭，今后可能調整為4到6個，無論是突防能力、毀傷能力、反應速度還是超機動變軌能力，都對美國構成很大壓力。美國導彈防御局早在MKV計劃中就設想在幾乎所有中段攔截系統——海基“標準”3BLOCK2B攔截彈以及GBI攔截彈上部署多攔截器，每枚GBI需布置10～20個攔截器，而“標準”3BLOCK2B攔截彈最多安裝5個攔截器，MOKV將成為這一計劃的延續。

飽和誘餌突防攻擊美國情報部門認為，導彈誘餌突防技術正不斷擴散。這些誘餌的結構可以非常簡單，比如隨導彈彈頭一起釋放出來的金屬碎片或氣球，也可能非常復雜，能模擬導彈及彈頭的紅外信號。在目前攔截器傳感器以及地基、天基傳感器目標識別能力沒有突破性提高的情況下，使一枚攔截彈釋放出多個攔截器對所有彈頭和誘餌實施攔截，無疑是一種有效方案，這就是研制多攔截器的出發點。

降低攔截成本目前，美國為提高反導成功率，要發射多枚攔截導彈來對付一個分彈頭。美國導彈防御局此前曾表示，如果一枚洲際導彈攜10個彈頭或誘餌，其它國家只需發射兩三枚洲際導彈，美國所有的地基攔截導彈庫存就會被耗盡。即便未來美國裝備更多的攔截導彈，攔截成本也無法承受。正是因為這種經濟上的不平衡，俄羅斯近年才不斷研制多型多彈頭洲際導彈，希望能與美國反導系統構成戰略核均勢。而若“多目標殺傷器”研制成功，一枚地基攔截導彈可當5枚用，不僅滿足美國攔截分導式多彈頭導彈的要求，成本也大大降低，作戰效率將大幅提高。

提高攔截可靠性美國發展MKV

和MOKV的一個重要原因就是擔心地基和海基雷達及地基攔截器攜帶的光學傳感器不靈敏，沒把握識別彈頭和誘餌。目前攔截導彈配備的早期“大氣層外殺傷器”只能攔截單個彈道導彈目標，主要配備在阿拉斯加的格利堡空軍基地，負責攔截俄羅斯向美國本土發射的洲際導彈。由于該系統試射成功率較低，美軍的臨時補救措施是給每枚來襲導彈分配多個攔截導彈，并重點攻關“大氣層外殺傷器”的可靠性問題。導彈防御專家認為，相當簡單的突防措施就能欺騙現有防御系統的傳感器。利用MOKV能對更多的威脅目標分配殺傷攔截器，這樣就降低了對識別能力的要求。

應對更加復雜的未來威脅為提高未來作戰信息節點的抗摧毀能力，多國都在發展小衛星星座，使重要衛星分布在鄰近區域內，協同互補。新型MOKV攔截器將安裝于擁有三級固體發動機的地基攔截導彈上，攔截高度超過1 000千米，能攻擊1 000千米高度以下軌道上的衛星。而目前各國發射的對地偵察衛星，包括光學偵察衛星、雷達偵察衛星以及大量的小衛星均位于這個空間內。考慮到大型衛星在戰時容易遭攻擊，多國希望用多個小型衛星組成的星座來彌補損失。然而一旦美國的“多目標殺傷器”研制成功，通過幾次發射就能將小衛星星座徹底摧毀。