美空軍高超聲速武器防御發展情況分析

朱月煥

2022年1月，美國《空軍雜志》發表《高超聲速武器防御》一文。文章認為，高超聲速武器飛行速度快、飛行高度低、飛行路徑無法預測，對現有防御系統構成嚴峻挑戰。美導彈防御局正在開發新的防御體系架構、新型傳感器和攔截武器，提供分層防御，應對高超聲速武器日益增長的威脅。

與亞聲速巡航導彈和帶有再入彈頭的彈道導彈相比，高超聲速武器具有速度快、機動性強的特點，能夠躲避傳感器的探測與跟蹤，穿透對手的防空反導系統，在現有預警系統幾乎沒有反應的情況下打擊目標，令對手猝不及防。

高超聲速打擊武器的質量一般4500～9000千克，重量大使其飛行時機動性受到限制。針對這一情況，通過加裝控制舵和飛行翼，以調整武器的飛行高度和機動能力，但同時也會對飛行速度和射程產生一定影響。而對于防御系統來說，即使是很小的調整，也會對傳感器探測能力產生很大影響，使探測跟蹤變得更加困難。

在低海拔地區，大氣密度較大，升力和阻力都會變大。如果飛行器下降到較低高度時，大氣密度就會大幅增加，飛行器會產生更大的升力，從而轉彎更快，機動性更好，但上升的阻力也相應增加。對于高超聲速武器而言，可以在飛行中段機動，當其下降到約50千米的高度時，利用升力進行機動，可在飛行軌道上飛行相當長的距離。研究人員通過計算，得出結論：一個飛行速度為馬赫數15的高超聲速滑翔飛行器，機動轉彎30°需要7分鐘，如果在40千米的高度飛行，就必須下降2.5千米才能實現這一目標。當曲率半徑約為4000千米時，機動轉彎所需時間較長，也會失去15%的覆蓋范圍。如果下降5千米，轉彎時間可以縮短一半，但武器的飛行距離將縮短25%。研究人員把高超聲速武器比喻為一艘四處巡游的快艇，但比快艇的速度要快得多，因此對防御帶來了嚴峻挑戰。

對于防御系統而言，傳感器可稱之為系統的“眼睛”，其重要性不言而喻。由于高超聲速武器飛行路徑復雜、軌跡不可預測，傳統的傳感器難以捕獲跟蹤，必須開發用于跟蹤高超聲速武器的新型傳感器。為此，美導彈防御局和太空軍正在開展研究。

高超聲速武器在20～60千米的高度飛行，既能在距飛機飛行高度更高的位置飛行，也能在近地軌道衛星之下的某個空域飛行。這一位置處于美現役預警設備的接合部位。目前，天基紅外系統（SBIRS）、國防支援計劃衛星（DSP）以及天基持續過頂紅外導彈預警衛星，可探測在各種軌道上飛行的導彈和空間目標，而地面雷達用于探測和跟蹤在大氣層內外飛行的導彈。但無論是用于探測彈道導彈的天基傳感器，還是已部署的地基預警雷達，都無法跟蹤到高超聲速武器，因此需要新的預警探測能力。

針對高超聲速武器系統軌跡不可預測，機動性強的特點，天基紅外系統可以通過識別火箭發射的熱特征來對其進行探測。理論上，人們還可以通過捕捉高超聲速武器在飛行中產生的紅外信號來對其進行跟蹤。假如武器速度為馬赫數10，在50千米高度的大氣層中飛行，在飛行中產生的熱量會發出紅光，衛星能夠探測到。但衛星必須持續跟蹤這樣的武器，隨著它的減速，紅外信號可能變得太微弱以致無法捕捉，需要更高靈敏度的傳感器。為解決這一問題，美導彈防御局正在開發高超聲速和彈道跟蹤空間傳感器（HBTSS）預警衛星系統。

天基紅外系統顯著提高了美國的導彈預警能力，同時向其他關鍵任務領域提供支持

2021年1月，美導彈防御局將HBTSS開發合同授予了L3哈里斯技術公司和諾斯洛普·格魯曼公司。新型衛星將與地面雷達結合，跟蹤全球任何地方的高超聲速武器，計劃在2023年前對兩顆原型衛星進行在軌演示。HBTSS旨在構建一個由幾十顆低軌衛星組成的軌道群，利用新型傳感器實現對高超聲速武器的探測與跟蹤，填補美國現有導彈預警系統的能力空白。2021年11月10日，諾斯洛普·格魯曼公司發布公告稱，目前已完成原型機關鍵設計技術評審，確定了能準確、及時探測來襲高超聲速導彈以及彈道導彈的技術方法。合同要求上述兩家公司在2023年7月之前提交組裝完整的原型衛星，通過軍方測試后簽訂衛星發射協議。作為一種獨特的天基持續過頂紅外傳感器，可為高超聲速威脅和彈道導彈防御威脅提供火力控制跟蹤數據。導彈防御局計劃與太空軍合作，將未來的系統整合為一個統一的防御系統。導彈防御局在宣布合同授予時表示，因為地面雷達無法覆蓋地球和海洋，地面部署的雷達能夠看到1500千米高度的彈道導彈，但是地球曲率掩蓋了在較低高度的武器，500千米高度以內都是如此，且大約只有兩分鐘的反應時間，因此，需要HBTSS滿足這一需求。

2021年12月6日，美國在阿拉斯加克利爾太空基地首次完成了遠程識別雷達部署，用于探測高超聲速武器。由于該型雷達視場寬度大，運行狀態下具備對各種類型的彈道導彈搜索、跟蹤和識別的能力，下一步該型雷達在預警探測方面將發揮重要作用。

目前正在使用的先進導彈防御系統是愛國者-3，速度可達馬赫數5，并對目標實施打擊。專家認為，目前的導彈防御系統可保護高價值資產免受高超聲速武器威脅，比如美國航母等，但前提是需部署在合適的位置。美國目前正在研究高超聲速武器對導彈防御系統的影響，如果高超聲速武器的速度為馬赫數6以下，可以用愛國者之類的武器進行攔截。通常情況下，速度更快的武器占有優勢，如果攔截武器比來襲的導彈速度更快，就能將來襲導彈擊中。導彈防御局局長、海軍中將約翰·希爾認為，高超聲速武器防御應該重點關注區域作戰及多層跟蹤問題，開發滑翔段的攔截武器。

構建多層攔截防御架構。對于防御高超聲速武器，美導彈防御局采用的是多層攔截架構。為保護航母戰斗群，美國在驅逐艦上裝備了海基末段導彈防御系統。海基末段導彈防御系統使用宙斯盾基線9C作戰系統，包括AN/SPY-1雷達和標準-6攔截彈，防御反艦彈道導彈和一些高超聲速武器威脅。但美導彈防御局和專家認為，要想最終成功擊敗高超聲速武器，就必須在彈道的末段之前進行攔截摧毀。

太空傳感器負責跟蹤發射和巡航階段的高超聲速武器，直到地面雷達發現目標為止。跟蹤數據提供給部署在宙斯盾巡洋艦上的滑翔段攔截武器系統，攔截高超聲速滑翔飛行器;當高超聲速武器未被攔截，宙斯盾標準-6導彈在末段與目標交戰。攔截武器不需要采用直接碰撞殺傷方式摧毀目標，可采用破片殺傷方式通過在目標附近爆炸產生破片摧毀來襲目標。但美國部分專家認為標準-6導彈的速度無法滿足末段摧毀來襲的高超聲速武器的需求。事實上，即使標準-6導彈能在末段打擊來襲武器，也不一定就完全有效，因此需要加大投資力度，提供一個全面的解決方案。

積極推進滑翔段防御能力。美國正在加緊實施對高超聲速武器進行分層防御，發展重點集中在滑翔段防御。按照設想，如果能在高超聲速武器飛行的彈道階段，或在巡航導彈發射時將其擊毀是最理想的。如果失敗的話，還可以在滑翔段將其擊毀，但存在較大困難。導彈防御系統對彈道導彈的跟蹤高度是確定的，但高超聲速武器在天空的不同高度飛行，還可以沿著航跡機動，增加了防御的難度。2021年11月，美導彈防御局向洛克希德·馬丁、諾斯羅普·格魯曼和雷神公司授予了3份新的滑翔段攔截器（GBI）合同，計劃在十年左右開發出一種具備攔截高超聲速武器能力的攔截器。

作為美國防工業巨頭，諾斯洛普·格魯曼公司年銷售額僅次于美國最大的國防合同商洛克希德·馬丁公司

愛國者-3反導系統進行試射

美高超聲速防御系統研發受益于彈道導彈防御相關裝備與設施，但熱防護系統、仿真能力和風洞能力等與高超聲速武器相關的通用技術與設施有待進一步互通互用。美加速推進高超聲速武器發展，為防御系統利用相關通用技術與設施加速發展提供了支持。

美國在關注高超聲速防御的同時，迫切需要加速發展高超聲速武器，把研發和提高生產能力作為發展重點，保證未來擁有一定數量的高超聲速打擊武器。這也是美國防部同時關注進攻和防御能力時，仍然優先考慮進攻系統的原因。

2020年底，美陸軍為其首個高超聲速導彈部隊配備了所需的所有地面支持設備，所屬部隊已經在開發使用這種武器系統的戰術、技術和程序，并且正在使用該系統進行訓練。

2021年8月，美陸軍高超聲速項目辦公室將遠程高超聲速武器研發項目正式命名為暗鷹，高超聲速打擊武器將進入部署階段。根據2022財年國防預算申請，計劃于2023財年部署首個暗鷹連，將駐扎在華盛頓的劉易斯·麥科德聯合基地。2025財年部署第2個連，2027年部署第3個連。2021年10月，陸軍向首支試驗部隊交付首套暗鷹原型樣機，包括1輛指揮車和4輛運輸—起豎—發射車等地面單元，然后部隊開始進行測試與訓練，但沒有交付導彈樣彈。這標志著首個暗鷹連向初始列裝又邁進一步。

2022年2月3日，美國防部長奧斯汀與美國防工業首席執行官，商討加快高超聲速武器的研發生產問題，明確了高超聲速武器作為領域內的高度優先事項。在高超聲速武器研發投入方面，國防預算中高超聲速武器研發投入保持持續增加態勢，為更快地交付高超聲速能力奠定基礎。負責研發的公司也為相關項目提供資金，加速解決基礎設施與測試能力不足的問題，如建造更多的風洞，使飛行測試變得更加容易。洛克希德·馬丁公司還在阿拉巴馬州考特蘭建造了一座占地6040平方米的工廠，專門為陸、海、空軍生產高超聲速打擊武器。

隨著高超武器威脅的不斷增加，美國將從四個方面持續推進高超防御攔截武器和防御體系的發展，形成對抗能力。一是繼續創新發展高超聲速防御體系架構，從探測威脅的先進傳感器到信息傳輸與指揮控制系統快速決策，實現盡早消除威脅;二是繼續發展攔截武器、定向能和網絡技術，并注重系統的智能化發展;三是投資數字工程以加快創新，利用數字工程創建殺傷鏈的模型和模擬，證明推進整個地面傳感器、指揮控制、空間傳感器和效應器的分層系統的價值，以檢測和應對先進的威脅;四是快速開發高超聲速武器需要的強大供應鏈和高技能的人力資源。

責任編輯：陳曉芳