深海作戰戰場環境保障需求問題研究

唐慶輝，董星佐，戴嘉陽，吳小濤

（1.中國人民解放軍 32021部隊，北京 100094；2.中國船舶集團有限公司第七一〇研究所，湖北 宜昌 443003；3.清江創新中心，湖北 武漢 430076）

0 引言

深海戰場環境，較傳統的陸地、海上和空中戰場環境相比，具有作戰行動空間范圍廣、物理性質獨特、隱蔽性和威懾力強等顯著特點。因此，“深海”也被稱為繼陸海空天電之后的“第六維”空間戰場。未來，以深海基地為中心、以深海預警和通信系統為基礎、以深海后勤體系為依托、以隱蔽性綜合打擊為手段，由此構成體系化的深海軍事力量，可以充分發揮深海作戰效能，有望顛覆傳統海戰模式[1]。為保障深海軍事行動順利開展，獲得未來深海戰場的主動權，亟需進行深海領域戰場環境保障需求與建設研究論證，提前開展相關布局準備工作。

1 深海戰場環境與作戰影響

1.1 深海概念

目前，深海在不同領域之間尚未形成統一的界定，通常由相關領域根據自身行業特點做出相應界定。隨著時間、區域、專業領域變化和科學技術發展，深海對水深的界定也在發生變化。目前深海界定的差別主要集中在200～2 000 m：海洋資源與海洋工程裝備開發領域，從200～500 m作為深水的界限；2002年世界石油大會針對海洋勘探開發，以400 m以內為常規水深，400～1 500 m為深水，1 500 m以上為超深水；對于腐蝕材料領域一般以500 m為深水；沉積地質學中將200～2 000 m稱為半深海；軍事領域一般將深海定義為300 m以深的海洋。考慮常規潛艇潛深一般在300 m以內，國外核潛艇主流下潛深度雖在450～600 m，但潛艇常規接受超低頻（超長波）通信信號深度在100 m左右。綜合以上技術現狀，結合深海沉積領域的半深海概念，建議軍事領域以 300～1 000 m為半深海，1 000 m以上深水層稱為深海較為合適。當然，隨著海洋科學技術的發展，未來軍事領域的深海定義界限水深會逐漸增加。實際上未來的水下戰場環境將是一個涵蓋淺水與深水的綜合戰場環境，因此過于嚴格的定義深海概念意義不大。美軍目前也未對深海進行嚴格定義，其水下作戰領域也并未按照深海-淺海的維度進行區分。美軍水下作戰重點發展項目中，有的具有鮮明的深度特征，如美國高級研究計劃局的深海作戰項目，目的為在深海區域構建傳感器網絡，工作深度為數千米，實現對安靜型潛艇自下而上的發現和跟蹤；有的主要應用于淺水區域，如美國和北約聯合發展的通用海洋技術聲吶項目，目的是在米級深度的淺水區完成反水雷作業。

1.2 深海戰場環境及影響

在當前水下作戰的大背景下，深海往往并非作為一個獨立的戰場存在，其存在是服務于淺海。深海作為新的軍事斗爭空間出現，其價值并不是取代傳統的水下作戰，而是助力于傳統水下作戰的核心任務——反潛及水雷戰。深海作戰的重點是水下情監偵，其次為打擊[2]。深海環境具有以下特征及影響。

1.2.1 深海可增大作戰力量行動的自由度

地球 70%由海洋覆蓋，因此深海戰場空間廣闊，深海的軍事應用使戰爭真正實現上至太空、下至海底的全域多維作戰。水下300 m以下已無可見光，因此深海區域無晝夜之分，作戰行動、力量運用受時間影響小。同時，相對于陸地和淺海，深海作戰力量受海底地形、洋流等因素的制約較少，具有更好的隱蔽性。尤其是在臨近深海海底的區域，作戰力量可借助復雜、通常海圖難以明確標定的海底地形地貌隱蔽部署，并能在作戰能力允許的范圍內達成行動的突然性，更易打破戰場平衡態勢，贏得戰爭主動。

1.2.2 深海是作戰平臺免受外來攻擊的保護層

由于深海巨大的水壓和阻力，水中兵器最大攻擊深度的提高極為困難。當前主流的輕型反潛魚雷、反潛/反艦兩用重型魚雷的最大攻擊深度為700～900 m，要大幅度提高攻擊深度，在耐壓設計和耐壓材料等基礎技術未獲得重大突破的前提下，幾乎是不可能的。這意味著一艘在深層海水中的潛艇，在目前的技術條件下，各國現役的反潛武器很難對其造成實質性的傷害。此外，深海海底地理環境和海水層密度差異，也使得反潛武器的制導系統很難追蹤鎖定深海航行目標，使得水下兵器具備較強的被動防御和自我保護效應。

1.2.3 深海水壓造成深海裝備設計建造難度極高

深海作戰面臨諸多挑戰，主要困難均源自深度。首先是傳統的耐壓殼結構面臨挑戰。例如，美軍“俄亥俄”級彈道導彈核潛艇因為采用大直徑耐壓殼設計，為達到相同的抗壓效果，耐壓殼厚度達127 mm。如研制潛深大幅度增加的深海有人潛艇，耐壓殼厚度也必須隨之增長以抵抗更高的水壓[3]。但考慮到潛艇的整體重量限制、浮力平衡、鋼材的加工技術，耐壓殼的厚度是不能無限增加的。其次是傳統潛艇、魚雷的推進軸系很難在大深度下工作。在超高的水壓作用下，當前潛艇的軸系密封方式無法阻止海水灌入，因此必須采用特殊構型。另外，當前水中兵器的工作模式也很難在深海環境下使用。

1.2.4 深海裝備通信、導航保障困難

當前潛艇的通信系統仍主要采用電磁波通信，主要包括2種：短波通信，為雙向高速通信方式，在潛望鏡或上浮狀態使用；超長波和極長波通信，是岸基電臺對潛艇的單向低速率通信方式，最大可穿透約100 m深的海水。很顯然，這2種電磁波通信方式不適合作為深海裝備的主通信系統。目前，美國海軍規劃研制的深海裝備，基本上以音響通信為主。這通常需要通信中繼站予以支持，即深海裝備以聲波收/發信息，中繼站與深海裝備建立通信連接后，將信息載體從聲波轉換為電磁波，從而使深海裝備與其他作戰平臺節點連接。

導航系統方面，深海裝備無法使用天文導航和無線電定位導航（含無線電基站定位和衛星定位系統），主要的導航設備為地形匹配聲吶結合洋底地圖導航，以及地球物理場導航。前者只能在本國已掌握詳細海底地形圖的海區使用，為此需要情報收集船隊進行大量的數據采集工作；后者目前的定位精度還較低，只能作為輔助導航手段使用。

2 面臨形勢與未來挑戰

2.1 面臨形勢

進入21世紀，海洋科技的發展和競爭，正面臨著“從水面到水下、從淺海到深海、從近海到大洋、從自動化到智能化”的快速演變。美俄等海洋強國從上世紀中葉起，通過深海探測、通信、導航及信息利用等方面的技術綜合與創新，逐步構建起深海立體觀探測體系，重點發展貫穿深海、海面、空天、電磁等多維一體的綜合環境信息保障能力。一系列重大項目在巨資投入下紛紛逐步實施，主要包括：全球海洋實時觀測網計劃（ARGO）、一體化海洋觀測系統（IOOS）、海王星海底觀測網絡計劃（NEPTUNE）、歐洲海底觀測網（ESONET）、密集型地震海嘯海底監測網系統（DONET）等。與此同時，深海的軍事應用也廣泛開展。20世紀80年代以后，美軍在潛艇平臺、水下無人系統、海底監視系統、反潛裝備等多方面都處于世界領先水平，并開始朝著組建深海部隊、完善深海作戰條例、發展深海武器系統的方向發展，其深海部隊將下轄潛艇部隊、水下航母部隊、深海電子戰部隊以及后勤保障部隊等。在未來戰場上，這支部隊可能成為新的獨立作戰力量，使得美軍全域作戰范圍更廣、手段更多、威懾更大[4]。俄羅斯長期將潛艇平臺和水下作戰能力視為維持海上非對稱軍事平衡的重要抓手，持續發展新型潛艇、水下武器、綜合探測等裝備和技術，著力提升其深海軍事力量。可見，世界海洋強國競相研發深海武器，并同時加快深海作戰力量建設速度，未來在深海領域的競爭將更趨激烈，深海作戰發展趨勢將呈現作戰樣式多樣化、武器裝備無人化智能化、深海戰場環境保障精細化等特點。

2.2 未來挑戰

深海安全已經成為我國必須面對的現實問題，是確保國家和民族生存權、發展權的重大前提條件。新冠疫情爆發以來，國際上一些政治勢力將極端主義、單邊主義、霸權主義推行到極致，致使深海、極地、太空等公共領域角逐日趨激烈。在軍事層面，快速發展的深海科技和深海軍事應用深度融合，深海的軍事威脅及挑戰也與日俱增，深海的軍事安全也必將成為深海安全的重要部分，未來必將引起海上作戰理論與作戰運用的深刻變化，對國家總體軍事安全帶來沖擊影響[5]。隨著我國深海科技的迅速發展，對深海的認識水平越來越高，但如何深入挖掘深海科學問題與深海技術的軍事價值，以有效的為未來海軍深海作戰提供基礎支撐尚顯不足。因此，亟需制定和實施深海科技戰略，加快深海科學技術與國防軍事應用的融合，以搞清深海環境、加強深海預置、支撐深海作戰。

3 擔負任務與保障需求

戰場環境保障是軍事力量存在的先決條件，迫切需要加速形成深海戰場環境保障能力，為維護我國安全和海外利益拓展等提供基礎支撐。當前，我深海軍事力量存在的迫切需求主要表現為以下2方面：一是爭奪深海戰略優勢的迫切需求。深海環境里可見光和電磁波在水下傳播的距離都非常短，300 m以下深海是完全黑暗的，電磁波在水中傳播的距離很難超過幾十米。深海固有的天然屬性形成對軍事力量很強的防護性，是軍事力量的“安全屋”；另一方面，深海具有較強的“進攻性”。深海作戰因為潛的越深，越具有位置優勢，這種“自下向上”的打擊模式可形成對水面、空中、陸地，甚至太空形成非對稱作戰優勢。深海因具有獨特的空間戰場攻防優勢，更易打破戰略平衡態勢，贏得戰爭主動權，因此必將成為打贏未來戰爭的新型作戰域。因此，迫切需要全面掌握深海自然環境關鍵信息，全面驗證武器裝備的深海適應性，以滿足深海作戰行動、戰場環境建設、力量部署運用所需。二是維護深海航行安全的迫切需求。世界各海洋強國不斷發展深海技術，陸續在全球各重要深海領域布設監聽探測和武力裝置，尤其是在我出入島鏈的關鍵通道對我實施嚴密跟蹤和監控，收集分析我武器裝備相關參數。隱蔽性得不到保障，出動即被監視、行動即被跟蹤，對我深海航行安全造成極大威脅。另一方面，各國將深海作為未來發展重點領域，勢必將極力搶占關鍵海底通道，對各個戰略通道進行嚴密封控，一旦發生戰事，可實施封鎖，以達到限制我行動自由的目的。因此，迫切需要深海海底地形地貌、海洋重磁、海底底質、水文、水流、聲場等戰場環境信息，提升深海領域軍事行動保障能力等，為我遂行深海航行、武器預置、預警預報等非戰爭軍事行動提供重要支撐。

圖1 深海水下作戰典型任務及效能指標體系Fig.1 Typical tasks and efficiency indexes system of deep-sea underwater operations

3.1 深海戰略威懾保障需求

深海戰略威懾主要通過深海潛艇、深海預置武器等戰略武器精確打擊來實現。為實現深海戰略武器在全球任意預定海域航行或布設，需要高精度全覆蓋的海底地形地貌、海洋重力、海底底質等測繪地理信息，為實現深海戰略武器深潛、隱蔽和通信，需要詳實的溫、鹽、深、密、流等海洋環境信息，為實現潛射遠程武器發射和精準打擊，需要精確的時間基準、大地基準、重力基準、地磁基準以及組合導航等關鍵信息與技術。[6]

3.2 深海水下航行安全保障

由于深海區域更接近海底，海底山脈、海底盆地、海底火山、珊瑚群、泥沙沉積、沉船、礁石等未知的海底地形地貌以及復雜的海洋環境會對深海潛航器航行安全造成巨大威脅。且深海通透性差，難以通過目視躲避危險目標，為確保深海潛航器航行安全，需要比海上航行精度更高的覆蓋全球海域的海底地形地貌信息作為保障，同時要進行海水溫度、鹽度、密度、海流、中尺度渦、內波等預報，以支持水下航行安全。例如，2021年10月，美國“康涅狄格”號核潛艇在南海海域與不知名的海底山脈相撞，導致潛艇損傷和多人受傷，原因在于區域海圖保障不精細、海洋環境信息缺失。

3.3 深海導航定位保障需求

慣性導航定位是目前水下潛航器采用的主要手段，但存在累計誤差，長期航行時容易導致嚴重偏離預設航線和預設地點，因此需要輔助導航對慣導系統進行校正。常用的輔助導航方式主要有海洋地球物理輔助導航和海底大地基準網輔助導航兩種方式。海洋地球物理導航需要全球高精度、高分辨率的海洋重力場模型、海洋磁力和海底地形模型數據支撐。海底大地基準網輔助需要通過在全球海上重要海域海底布設聲學基準站，搭載相關聲學傳感器和應答器等設備，通過聲學交互方式，為深海潛航器等提供導航定位服務。

圖2 海洋觀測網及其核心裝備相互邏輯關系Fig.2 Logical relationship between ocean observation network and its core equipment

3.4 水下預置武器部署保障需求

水下預置武器需要借助復雜海底地形地貌環境，混雜在礁巖和海底沉積物中，以確保不被傳統聲吶探測裝置進行定位和識別。海底地形地貌可以分為大陸邊緣、深海洋底和大洋中脊，不同海域的海底地形地貌和海底地質表現形式也不盡相同，且隨著洋流、地震、海底火山、海底熱泉、黑煙囪等因素影響時刻變化[7]。因此，在進行水下預置武器布設之前，必須掌握部署海域的局部高精細化海底地形地貌和海底地質等信息；同時在部署作業時還需要海流、海溫、聲速場等海洋環境預報信息支撐。此外，為實水下預置武器發射和精準打擊，需要提供高精度海洋重力場信息保障。

3.5 深海預警保障需求

深海預警系統可為水下作戰力量提供偵察探測及環境信息。長期以來，美、日等國在西太地區不斷調整兵力部署，強化其聯合反潛作戰體系，通過布設全時、可靠性高、成本低、隱蔽性好的聲基陣及輔助設施，編織構建日益嚴密的水下作戰網絡，持續加大對我水下偵察、監視力度，尤其是以潛艇和無人潛航器為主的水下作戰平臺實施偵察日趨頻繁，已嚴重影響我水下環境安全。而我缺乏針對敵方潛艇目標的長期、自主、遠程預警探查手段，這給潛艇戰和反潛戰、航母編隊的巡航安全、水下核戰略打擊有效防御等方面帶來了嚴峻的挑戰。為保證我深海戰場環境安全，提升深海環境信息獲取能力，解決水下攻防短板弱項，亟需通過船基平臺或潛基平臺，搭載多波束、側掃聲吶、UUV、ROV等設備常態化開展水下可疑目標戰場環境勘察；通過布設深海監聽系統依托浮標和衛星通信方式實現深遠海潛艇的水下武器平臺監測預警，提升水下戰場環境勘察和預警能力。

圖3 深海立體觀探測組網示意圖Fig.3 Schematic diagram of deep-sea stereoscopic exploration network

4 主要措施與建議

近年來，我國深海技術與裝備研發工作取得重要突破和進展，大深度作業型載人潛水器裝備譜系初步建立，“蛟龍”號、“深海勇士”號和“奮斗者”號相繼完成研制投入應用，形成了全海深載人進入能力；載人潛水器應用作業力有了大幅提升；AUV、ROV、ARV、Glider等無人潛水器得到長足發展，已形成“潛龍”、“探索”、“海馬”、“海斗”、“海燕”、“海翼”等系列產品；深海通用配套技術顯著提升，全海深載人艙制造技術已經進入國際先進行列、全海深固體浮力材料研制成功并實現批量生產、已建成大型深海超高壓模擬試驗裝置。這種情況下，應以軍民融合發展重要戰略為指引，加快解決深海戰場環境保障的短板弱項。

4.1 推進深海環境探測裝備研制

發展測繪地理、導航定位和海洋環境觀探測設備小型化技術，實現在無人潛水器上搭載測量，開展重要海域深海重力、磁力、海底地形地貌、海底地質、可疑目標、海洋環境等自然要素的探查測量，驗證地球物理輔助導航裝備等關鍵軍事裝備的深海適應性；檢測現有國家信息基礎設施的深海遠距離信號傳輸覆蓋能力等。基于上述戰場環境數據開展深海戰場環境軍事應用研究，開展軍事平臺和裝備的深海環境效能評估等工作。

4.2 建設海底大地控制網

以“國家空間基準軍民融合工程”為依托，建立海底大地基準網。通過在海底布放的基準站，組建海底位置基準系統，采用聲學交互的方式，對水面及水下的各類設備提供導航定位服務，為深海領域作戰力量建設提供精準可靠的空間基準；基準站同時搭載聲吶設備、壓力傳感器、地磁日變站和重力儀等載荷，實現深海重力、磁力、溫鹽密流、聲場等環境要素測量，為深海軍事行動提供戰場環境綜合保障。

4.3 大力推進數據共享融合

目前，深海等新型領域環境數據本就匱乏，且有散落在軍內、地方各個部門手中，難以實現共享共用，應在國家層面上開展軍民數據共享融合工作，逐步形成深海戰場環境資料數據集。同時，軍地聯動支撐開展深海自然環境要素的變化特征和物理機制研究，支撐研發作戰所需的各類海底地形地貌、海洋重力、海洋磁力、海底底質、海洋環境、專題圖及地球物理匹配導航基準圖等保障產品，支撐形成深海戰場環境保障業務體系[8]，平戰一體、形成合力。

5 結束語

習近平總書記指出“深海蘊藏著地球上遠未認知和開發的寶藏，但要得到這些寶藏，就必須在深海進入、深海探測、深海開發方面掌握關鍵技術”，明確提出了中國深海戰略“三部曲”。同時深海戰場空間的獨特性和超前性引發了深海軍事的發展和變革，并不斷地通過新技術新手段成為現實，逐步改變軍事斗爭的戰略態勢，“制深海權”成為海洋強國競相爭奪的戰略制高點。為保障我軍深海領域作戰能力發揮更大效能，就必須開展深海戰場環境保障力量建設，為深海領域作戰提供更精確高效的深海戰場環境全要素信息。本文總結歸納了深海概念及環境影響，提出我面臨形勢與未來挑戰，深入分析深海戰略威懾、水下航行、導航定位、預置武器和預報預警等場景下的戰場環境保障需求，最后提出深海戰場環境保障建設的措施建議，旨在探索未來深海戰場建設、加速推進深海戰場環境保障布局提供理論支撐。