弹道导弹突防技术研究

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  摘 要:介绍了防御方的弹道导弹防御系统作战过程以及进攻方可能采取的几种典型的弹道导弹防御系统突防技术,分析了对抗弹道导弹防御系统的基本方法、技术和策略。
  关键词:弹道导弹;防御系统;突防技术
  Study on The Counterplots of Ballistic Missile Defense System
  Gao Yong
  The first military representative office of the navy in Beijing Beijing 100076
  Abstract:The operational process of Ballistic Missile Defense System of the defender and a few typical penetration technique which maybe used by the attacker are presented.The essential methods,technics and tactics of anti Ballistic Missile Defense System are analysed.
  Keywords:ballistic missile;defense system;penetration technique
  弹道导弹突防技术可以简单地定义为弹道导弹突破敌方反导防御系统的防御所采取的技术措施。通常分为反识别突防技术和反拦截突防技术两大类。其主要作用:一是综合运用电子、光电对抗方法,欺骗、干扰敌方防御系统对目标的预警探测,掩护导弹或弹头的攻击,使之不被发现或推迟发现时间,以突破防御圈;二是利用弹头抗核加固、多弹头、机动变轨等技术手段,抗敌核杀伤拦截,或躲避、饱和拦截武器的攻击,实施弹头的突防。
  以下阐述的是防御方的弹道导弹防御系统(以下简称防御系统)作战过程以及进攻方可能采取的几种典型的利用诱饵对抗防御系统的突防技术措施。
  1 防御系统作战过程
  为了拦截并摧毁来袭弹道导弹弹头,防御系统必须成功完成一系列任务。首先,它必须探测到弹道导弹的发射,判断导弹飞行的大致方向。导弹发动机耗尽关机后,防御系统必须立即探测弹头和伴随弹头的任何其他物体(如弹体残骸或诱饵),然后开始跟踪这些物体,预测它们的飞行弹道。如果防御系统分辨不出真弹头和伴随目标,它必须跟踪所有可能的目标。防御系统必须朝每一个目标的预示拦截点发射一枚或多枚拦截弹。发射拦截弹后,防御系统必须持续跟踪每一个目标,为拦截弹提供飞行弹道修正信息。当拦截弹离指定目标达到某一距离时,发射杀伤飞行器。杀伤飞行器通过自己的探测器探测目标,必要时,还要分辨真弹头和伴随的假目标。最后,杀伤飞行器寻找弹头并直接命中弹头。
  1.1 发射探测
  早期预警卫星在地球同步轨道上采用红外探测器来探测导弹助推段的高温尾迹,提供粗略的导弹发射点位置和飛行弹道信息。
  从早期预警卫星上获得的数据反馈给防御系统战场管理中心。根据早期预警卫星提供的发动机燃烧时间的长短、发射位置以及飞行弹道的粗略信息,作战管理中心能判断出导弹是否威胁防御方本土,防御系统是否拦截来袭导弹。
  1.2 弹头探测和跟踪
  导弹发动机耗尽关机后,早期预警卫星就不能探测到它了。运用卫星提供的有关导弹助推段的信息,防御系统的其他探测器继续探测跟踪弹头及其他导弹弹体残骸、诱饵等。在跟踪目标一段时间后,防御系统逐渐提高对导弹飞行弹道的估算精度,确定拦截弹释放杀伤飞行器的具体空间位置,然后拦截弹对目标进行自动寻的,并试图摧毁目标。
  防御系统用来跟踪弹头的探测器包括早期预警雷达、新型X波段地基相控阵雷达及使用红外和可见光探测器的星载跟踪系统。
  防御系统拦截弹从发射至拦截到目标的飞行距离较远,因此需要及时跟踪来袭目标以便使拦截弹尽早发射,这一点很重要。特别是,如果在发射更多拦截弹前,系统要观测一次或更多次拦截结果,这一点更为重要。因此,除了部署在拦截弹基地的雷达外,防御系统还需要很多部署在前沿的雷达来跟踪来袭导弹,并引导拦截弹将其摧毁。
  来自地基雷达和天基探测器的跟踪数据被传到防御系统战场管理中心,该中心的计算机估算每个被跟踪目标的飞行弹道,并预测目标位置随时间的变化。
  1.3 弹头识别
  如果导弹释放了许多目标,一旦防御系统探测到这些目标,就必须判断出哪些是真弹头,哪些是诱饵。否则,拦截弹数量有限的防御系统将会面临耗尽所有拦截弹的风险。
  弹头和诱饵虽然重量不同,但在真空中,由于没有空气阻力,其飞行速度相同。如果弹头和诱饵大小相同,在再入大气层时,较轻的诱饵比较重的弹头飞行速度慢,使得X波段雷达能识别出弹头来,因为X波段雷达能测出速度上的细微差别(诱饵比弹头速度相对慢下来的高度取决于诱饵的重量、尺寸和形状)。一旦诱饵速度慢到一定程度,防御系统就能识别出真弹头。然而杀伤飞行器有一个最低拦截高度,低于这一高度它就无法拦截目标。其原因是杀伤飞行器用红外探测器来探测、寻找目标,当探测器穿过大气层时,温度升高可能使探测器致盲。并且,杀伤飞行器的弹体结构不是根据空气动力学设计的,当它在大气层中受到升力和阻力的时候就变得很不稳定。如果杀伤飞行器的最低拦截高度与雷达能够识别轻诱饵与重弹头的起始高度差不多,防御系统拦截弹就可能无法完成拦截任务。因此,防御系统必须在来袭目标再入大气层前识别弹头和诱饵。地基X波段雷达能详细测量来袭目标的运动(如目标是否摇摆或旋转)和某些物理特征,包括长度(沿目标和雷达之间连线的方向)、某些结构细节、速度和雷达横截面。目标雷达横截面是雷达看到的目标外观尺寸,它取决于目标的物理尺寸、目标表面发射或吸收雷达波的程度和目标的外形。   防御系统战场管理中心综合各种探测器的信息,决定系统应该拦截哪些目标。
  最后,如果诱饵和弹头靠得很近,杀伤飞行器上的红外探测器和可见光探测器也能用来识别弹头和诱饵。这种识别方法要求目标之间靠得足够近,杀伤飞行器一旦确定哪个是弹头,会有足够的时间进行机动,以拦截到其中的一个目标。杀伤飞行器最初捕获目标时,目标可能在一千公里之外甚至更远,杀伤飞行器上的红外探测器将只能提供与低轨道红外系统探测器类似的数据。这使得防御系统只能确定目标的温度和红外辐射强度。在杀伤飞行器接近目标时,它的空间分辨率不断提高,越来越有利于对接近它的弹头和其他目标进行成像。这些图像有助于识别弹头和其他目标。另外,第一个杀伤飞行器可以将相距很近的这些目标的图像传送给防御系统,帮助随后的杀伤飞行器识别弹头和诱饵及其他目标。这种策略要求发射多枚拦截弹拦截每一个可能的弹头。
  1.4 拦截弹制导
  当防御系统已经确定要拦截哪一个目标后,将向预测拦截点发射一枚或多枚拦截弹。防御系统拦截弹由一个三级助推器和一个外大气层杀伤飞行器组成,杀伤飞行器在助推器发动机耗尽关机后与助推器分离。助推器使杀伤飞行器加速到7~8km/s,杀伤飞行器在大气层外通过小推力发动机进行侧向机动。
  为了提高成功拦截的概率,防御系统可能要发射几枚拦截弹来拦截一个目标。如果时间允许,防御系统还可能采用“发射—观察—再发射”的战术,即当前面的拦截弹脱靶时接着再向目标发射几枚拦截弹。这种战术只有在来袭弹头的飞行弹道靠近拦截弹发射点时才可能奏效,否则第二枚拦截弹的飞行需要太长时间,不允许等到确定第一枚拦截弹脱靶后才进行发射。在这种情况下,防御系统不得不同时发射几枚拦截弹或快速连续发射几枚拦截弹,这是一种低效的方法。
  一旦向特定目标发射了拦截弹后,防御系统将继续跟踪目标和拦截弹,更新预测拦截点。然后,防御系统的任务就是引导助推器和杀伤飞行器飞向特定的空间位置(称为捕获点),在该空间位置,杀伤飞行器能用它自己的探测器探测目标。在到达该点后,杀伤飞行器将能自动寻的并击中目标。捕获点将由防御系统根据估算的目標飞行弹道计算出来。
  防御系统运用飞行拦截通信系统来转发从作战指挥中心到飞过地平线的拦截弹的通信,飞行拦截通信系统由几个部署在前沿地带的地面站组成。
  1.5 杀伤飞行器寻的
  杀伤飞行器通过高速碰撞摧毁目标,一旦杀伤飞行器与目标足够近,杀伤飞行器上的红外探测器和可见光探测器就能用来探测目标和寻的。为了实现这一点,当杀伤飞行器到达捕获点时,目标必须位于杀伤飞行器探测器的可搜索视野内。位于杀伤飞行器视野内的、杀伤飞行器能机动拦截目标的这个空间区域被称为拦截弹的“拦截区”。
  在自动寻的的过程中,杀伤飞行器继续接收来自雷达和低轨道红外系统的有关目标的信息,这有助于识别目标。
  1.6 战场管理
  弹道导弹发射后,防御系统战场管理中心的计算机根据早期预警卫星提供的探测数据确定是否需要拦截该弹道导弹,可以一次发射多枚导弹或连续发射多枚导弹。
  地基雷达和天基探测器的跟踪数据传到防御系统战场管理中心,战场管理中心的计算机将估算来袭目标的飞行弹道,预测目标位置随时间变化的函数。为了计算出外形相似、彼此靠近的多个目标的飞行弹道信息,防御系统还需要考虑到与连续位置测量相一致的所有可能的弹道。
  战场管理中心需要综合所有探测器数据,确定哪一个或哪一些目标是真弹头。最后,战场管理中心还需要做出杀伤评估,确定对哪些弹头的拦截已失败,这对实施“发射-观察-再发射”的战术是非常重要的。
  2 对抗防御系统的突防技术措施
  诱饵又称假目标,是一种对抗防御系统的突防技术手段,它是通过有源或无源模拟方法,诱导或欺骗敌方无线电雷达和红外探测系统的假目标装置。
  2.1 复制型诱饵
  部署大量与弹头外形相似的诱饵,重量比弹头轻,防御系统的探测器无法识别它们,但不一定要做到人眼不可识别,这种诱饵被称为复制型诱饵,是一种常用的突防技术。当提到诱饵时,人们首先想到的是复制型诱饵,但它并不是最有效的诱饵策略。如果成功使用这种复制型诱饵,那么防御方只有两个选择:要么试图拦截每个目标,这与拦截弹和诱饵的数量有关;要么让弹头轻而易举地突破防御系统。
  如果防御系统的X波段雷达具有较高的测量分辨率,那么复制型诱饵必须在外形和雷达反射截面上与弹头极其相似。诱饵还必须模拟弹头的各种动态特征,例如,沿轴向的旋转以及旋转中的摆动。为了有效防止被低轨道探测系统探测到,复制型诱饵还需要具有同弹头相似的温度,在防御方所使用的探测器的波长范围内的红外辐射能也应与弹头的相似。诱饵辐射的红外能量要与弹头相似,也就是说,诱饵的表面积和辐射率的乘积必须与弹头的相似。要做到这一点可能需要在诱饵中装加热器。
  复制型诱饵比核弹头轻得多,进攻方可以在运载核弹头的远程弹道导弹上部署很多复制型诱饵。
  2.2 有特征差异的诱饵
  考虑使用复制型诱饵的进攻方可能考虑防御方会利用诱饵和弹头之间的可观测到的细微差异来识别弹头。为了解决这个问题,方法之一是改变诱饵策略。防御方虽然知道弹头的大概特征,但是不了解它的确切特征。利用这一事实,进攻方可以不十分精确地模拟弹头,而是把诱饵设计成与弹头有微小的特征差异,诱饵彼此之间也有微小的特征差异。以此避免防御系统在很多特征相同的诱饵中识别出唯一与其他物体存在差异的弹头。
  2.3 反模拟技术诱饵
  使用反模拟技术,改变弹头的外形,可进一步提高诱饵的欺骗性。这种方法不是使诱饵模拟弹头,而是伪装弹头。通过引入不同的弹头外形,可使大范围内的诱饵特征与弹头的特征相符,以使防御系统面对的诱饵识别问题更为复杂。实际上,如果考虑改变弹头外形,显然就没有必要使诱饵与弹头相似了。进攻方既可以使用与伪装弹头相似的诱饵,也可以使用特征各不相同的诱饵。   反模拟技术也可以用于对抗过滤型防御方法,这种防御方法是用来对付大量可能目标的。在这种技术中,当目标的特征与防御系统所预期的弹头的特征不太匹配时,那么防御系统要么就因探测器的过滤而未观测到目标,要么就是对目标进行短时间的观测,随后立即放弃,而不必进行仔细辨识。防御系统使用过滤的方法使得大多数假目标能够被迅速筛选出来,但该方法极易被反模拟技术欺骗。进攻方还可以部署一个或多个与弹头特征类似的诱饵。
  进攻方可以从多方面来改变弹头的特性。例如,通过改变弹头的形状,进攻方可以使弹头的雷达反射截面改变几个数量级,从而躲避X波段雷达的探测。
  2.3.1 金属气球
  将核弹头装入金属气球中,是反模拟策略之一,这种气球很常见,只是外形不同。装有弹头的气球将与大量空的气球一同释放。由于雷达探测波不能穿透气球的薄金属涂层,因此雷达不能识别气球内部的物体。但是,核弹头会释放热量,从而加热外面的气球。为了避免被红外探测器识别,进攻方可以在每个气球中安装小型加热器,控制它们的温度。如果进攻发生在白天,进攻方也可以用被动方法控制气球的热特征;选择具有特殊的太阳热吸收率和红外辐射率的涂层,控制每个气球的温度。对于夜间的进攻,气球的温度与表面涂层无关,但是通过改变气球形状可以获得不同的温度。
  尽管可以很容易地把每个气球做成相同的形状,但是把每个气球做成不同的形状,并使它们达到不同温度范围,是一种更有效的对抗措施。在这种情况下,每个气球,包括装有真弹头的气球,对于防御系统的探测器来说都是不同的,没有一个看起来像真弹头。
  2.3.2 包络层
  进攻方可以把核弹头隐藏在一个包络层中,包络层由多个绝热层组成。有弹头的包络层与大量空的包络层一同释放。因此,反模拟诱饵可以是一个简单的包络层,包络层具有的轻质框架与弹头大小相同、形状相似,可以覆盖住弹头,这样可以避免损坏绝热层。
  用多层金属化塑料构成绝热层,各层间有很小的塑料隔膜,严格防止隔层相互接触。隔膜之间的距离比隔膜本身的尺寸大很多。这是一种非常有效的绝热体,常用在真空中维持物体的低温。层与层之间的真空大幅度减少了热传导,高反射率金属镀层减少了热辐射,且效果随层数的增多而增强。多层绝热体上有很多小孔,空气可以很快排出。
  为躲避X波段雷达的识别,进攻方需要防止空的包络层与内含弹头的包络层具有不同的特性。空的包络层可能不是刚性的,它会沿固定轴摆动或旋转。进攻方可以通过适当加重包络层框架的重量,避免发生这种情况。
  2.3.3 箔条
  对于目前的防御系统的X波段雷达,箔条的适当长度为1.5cm,而对于早期预警雷达,箔条的恰当长度应该为035cm。实际上,考虑到雷达的工作频段,箔条之间的长度应该有微小的不同。进攻方可以部署大量的小型箔条发射器,能够产生箔条干扰云团,其中一个箔条干扰云团中藏有弹头。箔条丝的雷达反射作用可以阻止X波段雷达和早期预警雷达探测出哪个箔条干扰云团包含弹头。进攻方可以根据防御雷达的位置,选择弹头的姿态。这种姿态对于再入飞行来说可能不是最佳的,但因为进攻方可能不追求(或没有能力追求)高精度,这一点并不是很重要。在某些弹道上,有多部雷达可以同時从不同的方向观察弹头,在这种情况下,进攻方很难或不可能通过改变弹头或包络层的形状使弹头对这些同时观测的雷达来说都具有较低的雷达反射截面。由于箔条丝从发射器沿径向向外撒开,每个发射器在20分钟的飞行时间内连续发射箔条丝,使箔条丝在发射器周围的空间里维持一定的密度。
  3 结语
  当前,进攻性武器与防御性武器在技术上的竞争日益加剧,攻防技术的发展始终是一对“矛盾”,上述介绍和分析的只是防御系统作战过程以及几种典型的防御系统突防技术,随着科技水平的不断发展,“防御”与“突防”的较量也将不断创新发展。
  参考文献:
  [1]刘石泉.弹道导弹突防技术导论[M].北京:宇航出版社,2003:42-73.
  [2]侯世明,周木波,等.导弹与航天丛书-固体弹道导弹系列:导弹总体设计与试验[M].北京:宇航出版社,1996.
  [3]穆立民,徐孝诚,蔡成钟,等.导弹与航天丛书-固体弹道导弹系列:弹头技术(中)[M].北京:宇航出版社,1996:324-374.
  [4]王国雄,曾庆湘,马鹏飞,等.导弹与航天丛书-固体弹道导弹系列:弹头技术(上)[M].北京:宇航出版社,1996:356-372.
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