潘晨 李瑞景

2019年年初,美國官方發布了題為《太空安全面臨的挑戰》的報告,大肆渲染中、俄在太空安全方面的威脅,提出美國要致力于提升太空戰攻防能力。太空戰一般被認為是在地球大氣層之外的真空區域,使用天基武器系統奪取太空制霸權的一種軍事行動。
那么,太空戰是怎樣的一種形態?在科幻影片《星球大戰》中,交戰雙方分別操控航天器在太空纏斗,這是“天-天”武器系統之間的對弈。而在科幻小說《三體》中,“水滴”打擊地球的“引力波發射器”,這是“天-地”武器系統之間的博弈。從某種程度上來說,這兩種情況都是太空戰的具體形態,因為交戰的目的就是要削弱對方的實力,從而奪取太空制霸權。
縱觀近期各大國先后組織成立了宇宙作戰部隊,以及國內外航空航天技術取得的長足進展,總的來說仍然是從攻和防的角度來謀篇布局。隨著科技水平的蓬勃發展,未來將有更多的顛覆性技術應用到太空戰中。屆時,我們不僅可以看到花樣百出的無解攻擊,如天基反導、定向瞬發和捕獲癱瘓等;同時也能想見滴水不漏的防御鐵陣,如隱蔽監視、偽裝偵查、變軌逃離等。
太空攻擊的主要目的是對敵方造成摧毀和殺傷。眾所周知,進攻是最好的武器,在未來的太空戰中,先于對手采取攻擊仍然是最主要的打擊方式。太空攻擊所采用的武器種類包括各種定向能武器、動能武器以及可部署在軌道衛星上的機動反衛星武器等。
定向能武器 主要用于打擊高速在軌設備,工作原理是利用定向能瞬發的特點來進行攻擊。定向能武器主要包括微波武器、激光武器等。
微波武器有頻率覆蓋廣的特點,距離越近、功率越高,殺傷力越強,未來應用會相當廣泛。首先,高能微波可引爆預設炸彈或燒毀電子系統,對設備內部造成物理性破壞;其次,可擾亂敵方在軌設備的電子系統,導致記憶或邏輯電路發生短時間工作失常,達到致盲效果;最后,可在一定范圍內通過發射特定功率的電波,壓制干擾對方通信,進行電子對抗。在未來的太空戰場上,集成著強載荷的微波平臺是優先發展的方向之一。
激光武器則發展得比較成熟,美軍已在其大型運輸機平臺、前沿補給艦平臺以及陸基車載平臺上加裝了激光武器,并成功進行過多次測試,但目前仍需較多設備支撐。模塊化、小型化是激光武器必須突破的技術難點。未來太空戰場中,天基激光武器的平臺將類似于目前的空間站,長約50米左右、總重量約100噸以上,由武器艙和服務艙組成。武器艙配置激光系統,服務艙配置計算、轉換、冷卻設備,艙外配置2∽3個可360度旋轉打擊的炮塔,發射功率或可達100千瓦,單次發射即可直接摧毀目標。
動能武器 動能武器是使用物理勢能來摧毀目標的武器,一般可分為地基離心動能武器和天基向心動能武器。地基離心動能武器聽起來很高大上,但我們可以將其想象成目前已經部署的反導系統。反導名為防御、實為進攻,其在發射時需要先擺脫離心力,隨后進入太空進行打擊。系統由雷達和導彈兩部分組成,工作時先使用“固態有源多功能相控陣”雷達,也就是目前最先進的“天眼”,確定太空中打擊的目標,發射陸基、海基或空基多級導彈,通過復合制導方式,引導末級毀傷單元打擊預定目標。未來,這套系統性能提升的方向主要是增強識別能力和攔截能力——雷達探測距離達幾千米、識別精度至1平方厘米,導彈最大速度10馬赫以上、最大攔截高度1000千米以上。

天基向心動能武器可以理解為目前利用地球向心引力來加速自身的“上帝之棒”?!吧系壑簟敝饕抢密壍涝O備搭載20∽30根長8米、直徑0.3米、重量100千克以上耐高溫、強度大的稀有金屬棒。發起攻擊時,自上而下投射這些金屬棒,并依靠全球衛星定位系統指示打擊目標。據測算,金屬棒從幾千米高空向地面發射后最大速度可達11千米/秒。由于速度奇快,突防能力相當可怕,全球打擊時間可縮短在10分鐘以內,特別是對固定設施的打擊效果十分出色,能毫不費力地摧毀大型建筑群和幾百米深的地下掩體,是打擊戰略目標的“殺手锏”。
反衛星武器 反衛星武器可分為共軌式和空天式兩種類型。共軌式主要用于打擊中高軌道設備,是動能武器和定向能武器的補充。工作方式是通過前期分析計算,進入與打擊目標相同的軌道后,自動進行爆炸攻擊或誘捕攻擊。共軌爆炸攻擊是先使用尋跡技術進入目標預期軌道或鄰近范圍,當被攻擊目標進入可爆炸損傷范圍后,隨即引爆自身或在目標航線軌道上散布碎片,以達到摧毀、癱瘓目標的目的。如目標較遠,或可采取就近引爆小型核彈,利用后續沖擊波來摧毀目標及周圍設備。共軌誘捕則是通過太空設備加裝機械臂來抓取目標設備,從而實施破壞,目前這種技術的研制和測試比較成熟??仗焓街饕休d平臺是新型空天戰機,利用其使用靈活、平臺多樣等特點,遂行空天偵查、空間對抗、精確打擊等作戰任務。這種空天戰機在起飛時需搭載火箭升空,以節省燃料,脫離火箭后的最高速度有望達30馬赫以上,并可長時間在軌運行,最具特色的是其可重復使用,且可搭載多種攻擊平臺,如前文所述的定向能、天基反導以及共軌誘捕平臺等。這種空天飛機的存在,模糊了太空武器的概念,因為一般太空武器在入軌后,一旦錯失目標則需再繞軌一圈,而空天飛機可及時對軌道進行修正,真正實現“靈活打擊”。
太空防御指的是在太空中為拒止對方空間作戰力量對己方的偵查和襲擊所采取的各種主動與被動的防御行為,以此保有空間作戰力量、保存空間作戰能力。一般來說,太空防御戰分為兩種類型:一是積極防御,即對威脅各類目標的敵方空間作戰力量予以積極回應,使用的作戰手段包括秘密投送、在軌隱身等;二是差異防御,即采用差異化的方式來達到戰場上的突然性,使用的作戰手段包括機動變軌、軍事偽裝等。


秘密投送 在未來太空戰中,敵方想要發起攻擊必須要通過監視系統來定位,因此,對于己方防御來說,隱蔽自身的太空部署和裝備系統尤為重要。在這種戰略指導下,己方可以通過秘密投送的方式將太空資產送至前線。如在公路、鐵路,海上、海底平臺或空中發射能更好地隱藏意圖,將主動權牢牢掌握在自己手中,大大降低別國探測、跟蹤的可能性。另一種秘密投送方式是通過“搭便車”或“一箭多星”方式將軍事裝備送入空間,從而掩人耳目?;蛘?,可通過前期的模塊化設計,多批次地將隱藏在民用衛星中的軍用部件送入太空,后續再派出具有組裝功能的太空設備進行遠地拼合。例如,前文所提到的天基激光武器分為三個主要模塊:武器艙、服務艙和炮臺,這種“樂高”式的拼搭可以在通用模塊(如服務艙)的設計上保持一致。在武器艙的選擇上則可以選配不同的打擊方式,戰時可以迅速組成有效戰力,也是實施太空積極防御的主要手段之一。
在軌隱身 在軌隱身指的是己方的太空裝備采用先進技術手段,降低被敵方火力識別、跟蹤探測的幾率,這就要求對探測設備進行特殊設計。一般而言,探測和跟蹤主要使用光學和雷達系統。在反制光學系統方面,一方面在航天器外觀涂層的選擇上,可用提高反射率的方式,配合相應的外觀設計控制來反射太陽光,從而相對“迷盲”對手;另一方面,使用超低反射率的材質進行外觀涂層,從而影響陽光的衍射系數,一正一反兩方面都可以相對達到光學隱身的效果。當然,未來科技可能發展到外觀材料能自動針對陽光的入射角度來調整自身的反射率,從而動態優化上述這一流程,做到“智能隱身”。在反制雷達系統方面,目前已經有了一定的技術積累,即原則上盡可能降低雷達的有效反射截面,如有源對消技術,即用雷達收集裝置預先檢測收集到的雷達信號,同時以光速發射相同的返回頻率,使對方雷達無法檢測到目標。當然,在未來太空戰場中,己方空間設備面對的是數以萬計的對方間諜偵測平臺,且分布在不同角落、發出的波形也各不相同,那么對消技術的計算處理能力就成為勝負的關鍵。
機動變軌 一般來說,衛星要遵循牛頓定律的約束,即在軌道區間繞行,類似于火車必須在鐵軌上運行。由此,我們一般可以通過觀察衛星的某些參數來精確預測其運行軌跡。所謂變軌,就是衛星在原有軌道運行期間,我們可以施加一個外力來改變其運行軌跡,通常是采用發動機點火后產生的推力來完成。目前在地球同步軌道上運行的大部分衛星的變軌能力都不強,原因是衛星內部沒有空間來存放發動機或燃料,時間一長,在地心引力的作用下,衛星會慢慢偏離預設軌道,最終墜入大氣層。未來,衛星具備機動變軌能力是大勢所趨。且不說躲避敵人攻擊,未來太空中將存在比今天更多的太空垃圾,可能某個衛星運行15∽20分鐘就需要變軌以躲避撞擊,如果變軌能力不強,將無法適應未來的太空環境??梢灶A見,未來的航天器,不僅要具有強大的變軌能力,還要有冗余設計托底,即航天器周身有8∽10臺發動機,保證在1∽2臺無法啟用的情況下,剩下的發動機仍能在保持正確飛行姿態的情況下完成變軌。
隨著太空技術的發展,衛星的形態也可能廣泛采取前文所述的空天飛機樣式,以便實施機動變軌、遂行精確打擊、模糊軍用民用界限。