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拦截系统论文 美国导弹防御系统现状能力预测

导读:本文是一篇关于拦截系统论文范文,可作为相关选题参考,和写作参考文献。

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李芳 杨殊

本文对美国导弹防御系统的发展现状及能力进行了总结和分析,,对未来美国导弹防御系统的发展趋势进行了展望,并对2020年前及2030年前美国导弹防御系统的能力进行了预测.

发展现状及能力分析

近年来美国主要以部署末段高空区域防御系统(THAAD)和“宙斯盾”反导系统为主,而地基中段拦截弹( GBI)的部署数量小幅增长.

从美国导弹防御系统的综合飞行试验看,正由原来的武器平台级(如地基中段防御系统,GMD)向一体化反导系统为中心的飞行试验过渡.拦截试验中,多种探测器首次实现联网,为拦截弹提供目标跟踪、监视和识别信息,验证了一体化反导系统的可行性.

拦截系统

(1)地基中段拦截系统

GMD系统技术难度大,虽然已经演示验证了部分能力,但美国国防部认为尚未确定该系统的全部能力和局限性,截至201 1年底该系统已经进行了16次飞行试验,8次成功.2010年1月和12月连续2次飞行试验失败.在近年来进行的几次试验中并未释放诱饵装置,因此还不能验证其拦截具有简单突防措施的弹道导弹的能力.要充分验证其作战效能,还需进行更多的拦截试验,试验环境也须更接近实战场景,针对洲际弹道靶弹的拦截能力最早2014年才能得到验证.

(2)“宙斯盾”反导系统

“宙斯盾”反导系统是目前发展比较成熟的反导系统,截至2011年底,共进行了27次导弹拦截试验I包括4次美日联合拦截),其中22次成功,5次失败,拦截试验成功率达到了80%,并且拦截试验难度也在逐步加大,从拦截简单头体分离目标再到拦截中程弹道导弹目标.

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2011年4月15日,“宙斯盾”反导系统首次实现了对中远程弹道导弹的拦截,标志着其能力得到了进一步提升,,此次试验也是首次借助远距离陆基雷达站搜集到的靶弹轨迹数据实施拦截,大大扩展了“标准-3”导弹的作战空间和防御范围.

2011年9月1日进行的“标准-3BLOCK lB”首飞拦截试验中,拦截弹未能拦截到靶弹.美国防部门称,此次试验的靶弹运行良好,故障可能出自拦截弹或是拦截弹与“宙斯盾”舰之间的接口.虽然试验失败,但美军并未对该弹已经确定的发展规划进行调整,美导弹防御局局长还建议对此事件低调处理,可见仍对其发展充满信心.

(3)末段高空区域拦截系统(THAAD)

THAAD系统已完成的拦截试验验证了该系统初步拦截头体分离近程弹道导弹的能力.未来该系统还将进一步试验拦截头体分离中程弹道导弹以及同时拦截多枚来袭导弹的能力.靶弹问题是导致THAAD系统试验进度推迟的主要原因.2011年10月5日,THAAD系统完成首次“多对多”拦截试验.试验中,2枚THAAD拦截弹几乎同时成功拦截了2枚从不同地点发射的空射和海射近程弹道导弹靶弹,验证了该系统在近实战条件下同时探测、识别、跟踪和拦截小规模弹道导弹突袭的初步能力.

(4) 中程增程防空系统(MEADS)

MEADS系统首飞拦截试验于2011年11月17日在美国新墨西哥州白沙导弹靶场成功进行.此次试验使用了PAC-3 MSE拦截弹、MEADS轻型发射装置和作战管理器,对来自后方的模拟靶弹进行拦截.拦截弹在成功拦截模拟靶弹后执行了预定自毁程序.MEADS轻型发射装置是目前最先进的机动发射装置之一,此次飞行试验的成功对于继续开发MEADS来说是一次重要的验证.

探测系统

目前的探测系统仍然依赖地面雷达系统,天基探测系统能力有限,尚未有效解决目标识别问题.天基预警卫星以国防支援计划( DSP)卫星为主,约5-6颗.

新一代天基红外探测系统(SBIRS)取得一定进展,2个大椭圆轨道有效载荷( HEO)已发射升空,可提供初步的辅助信息支持能力.2011年5月6日首颗地球同步轨道卫星( GEO-1)搭载“宇宙神5”运载火箭成功发射入轨,将与2颗HEO有效载荷一同在轨工作,可提升导弹预警、导弹防御、技术情报以及战场态势感知等能力,预计2016年前还将部署3颗GEO卫星.

空间跟踪与监视系统(STSS) 2颗演示卫星于2009年9月成功发射入轨.截止2011年9月25日I发射2周年),这2颗演示验证卫星共计进行了22次试验,提前5个月完成在轨任务.根据美国总审计署的评估,目前STSS已经克服了重大的技术难题,基本实现全部的性能,并成功实现了对洲际弹道导弹的跟踪.2010年间,STSS技术演示验证卫星连续参与了3次导弹发射试验,不仅验证了STSS卫星探测器以地球为背景探测助推段弹道导弹尾焰的能力,还验证了向导弹防御综合作战中心传递跟踪数据的能力.

但是,目前美国导弹防御局已经决定不再部署具备作战能力的STSS星座,而更倾向于研制一项新的卫星计划——精确跟踪监视系统( PTSS).STSS项目获取的经验将用于PTSS计划.PTSS计划旨在提高对处于上升段弹道导弹的监视与跟踪能力,最终建造9-12颗卫星构成的PTSS卫星星座.每颗PTSS卫星将从地球同步轨道的精确位置上持续监视同一区域,预计于2014年进行试验卫星的演示验证工作.PTSS的需求评审已于201 1年3月完成,现已进入初步设计阶段.

指挥控制、作战管理和通信系统(C2BMC)

C2BMC系统是连接、集成导弹防御单元的全球网络.该系统可使处于不同战略作战层面的人员能够系统地规划弹道导弹防御作战,并能动态管理网络中的探测器及武器系统以实现全球及区域作战任务.C2BMC系统由软件和硬件组成,其中,硬件包括高端工作站、服务器及网络设备等;软件以螺旋式发展,目前基本采用的是2007年12月服役的6.2版本.

2010年,C2BMC系统在地面试验中验证了对多部AN/TPY-2雷达的控制能力,并且参与了多次包括THAAD、GMD以及BMDS探测器等在内的导弹防御各系统飞行试验.C2BMC系统6.2的升级版为6.4.自2008年以来,6 4型C2BMC经历了多次延迟,2010财年终于完成全部地面试验.

美国太平洋司令部、战略司令部以及北方司令部从2011年7月起开始装备升级版C2BMC系统——“螺旋6.4”系统,替换目前使用的“螺旋6.2”系统.“螺旋6.4”系统拥有更强的多种探测器自动管理及跟踪处理能力,可直接指挥控制同一责任区内的多部AN/TPY-2雷达,初步具备“全球交战管理器”的功能.同时,该系统所需的操作人员更少.

发展趋势

重视一体化导弹防御系统的建设,强调成熟系统的快速集成

为最终建立一个一体化的导弹防御系统,美国首先通过大量地面试验,并逐步开展飞行试验,验证一体化反导系统的可行性.美国政府强调对于成熟的系统要尽快地集成到一体化系统中去,提升反导能力,因此明显增加了对于THAAD和“宙斯盾”反导系统的采购费用,以扩大部署的规模.在飞行试验中,美国不断扩大参与的导弹防御单元,加强系统的整合.

注重发展可机动部署防御系统,建立灵活的防御体系

从小布什政府时期开始发展的动能拦截弹( KEI)计划、前沿可机动部署X波段雷达,到奥巴马政府加大投入推进“宙斯盾”反导和THAAD系统,发展空中拦,截系统等都反映出美国对可机动部署防御系统给予了高度重视.机动防御系统能够实现前沿部署,可以根据作战任务的需要,快速满足战区任务的需求,可在来袭导弹的早期阶段实施拦截,有助于建立更为灵活、机动的防御体系.

加强上升段拦截能力,研发新型探测系统

上升段拦截由多个系统组成,主要选用较为成熟的技术.目前,备选的上升段拦截系统包括陆基“标准-3”拦截弹和改进的“标准-3”拦截弹.陆基“标准—3”拦截弹将采用Mk-41垂直发射装置和AN/SPY-2雷达.

为了实施准确的上升段拦截,美国积极提升更前沿的预警跟踪能力以及上升段目标识别能力,2010年新增了PTSS计划和空基红外系统( ABIR)等研发项目.PTSS卫星比STSS卫星体积小,重约1125千克,可以接收来自SBIRS或者AIRS等探测系统的信息,预计于2014年将通过地面试验对PTSS样机设计方案进行验证,2018年完成9-12颗初始卫星星座的部署.ABIR系统空基红外项目通过在无人机上安装红外探测器,对弹道导弹进行监视和跟踪.

继续开展助推段拦截系统技术研发.作为远期发展目标

美国现已取消了KEI计划,暂停采购第2架ABL飞机.但美国国防部明确指出美国仍然需要助推段防御能力,并且将继续开展相关的研发工作,第2架ABL的采购费转而用于助推段防御系统的技术研制.美国正在通过除ABL之外的其他秘密项目开展助推段拦截系统的研究,远期实现作战能力,在近期实现助推段拦截能力的可能性很小.2010年机载激光拦截系统实现了历史上首次以定向能方式对处于助推段的弹道靶弹实施拦截,但其作战距离非常有限,只有130千米,要攻击来袭导弹,必须要部署在距离来袭方很近、甚至是来袭方境内,而且之后的3次拦截试验也均告失败,这表明该系统在近期实现助推段拦截能力的可能性很小.

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扩大国际合作的范围,建立全球一体化导弹防御系统

开展国际合作是美国建立全球性导弹防御系统的重要途径.美国重点在亚洲和欧洲部署导弹防御系统,目前已经与日本、英国、以色列、丹麦以及澳大利亚等国开展了相关的研发合作.

2010年美日成功进行了“宙斯盾”系统联合反导拦截试验,并在韩朝冲突事件后进行了“宙斯盾”防御系统联合军演.作为两国未来的主要拦截武器,美国与日本将“标准-3 BLOCK 2A”的研发合作推向新阶段,现已通过系统设计评审,进入正式研发阶段,有望于2078年服役,届时日本将获得对中远程甚至远程弹道导弹的防御能力.北约已批准美国提出的‘分阶段适应性发展路线”,分四个阶段在欧洲部署海基型和陆基型“标准-3”拦截弹以及一系列前沿部署探测器,最终可在2020年前实现对中程和中远程导弹的拦截,并初步具备应对洲际弹道导弹的能力.北约还提出在反导领域加强与俄罗斯建立新的战略伙伴关系.

未来能力预测

2.020年前能力预测

(1)拦截系统

弹道导弹中段拦截系统将进入作战使用阶段,末段拦截系统将更加成熟,上升段防御系统具备初步作战能力.

在现有2个地基拦截弹部署基地(分别位于格里利堡和范登堡)的基础上,美国将在阿拉斯加建成第3个拦截弹部署基地,共计14个导弹发射井,GBI的部署数量预计将达30枚左右.

“宙斯盾”导弹防御系统将初步具备拦截上升段、中段飞行的中程甚至中远程弹道导弹的能力,陆基型“宙斯盾”系统实现部署,“标准-3”拦截弹的数量将增加到400枚左右.THAAD将大量部署,其拦截弹数量可能达到300枚左右.该系统能够在大气层内和大气层外对中、近程弹道导弹进行拦截,将是末段反导的重要力量.

(2)预警探测系统

2020年前,前沿部署X波段雷达数量增加,技术逐步完善,对目标的探测时间大大提前,对目标的跟踪和识別能力大大提高.

新一代天基红外探测系统SBIRS将投入使用,弹道导弹预警能力、对空间目标的探测能力显著提高.其第2至第6颗GEO卫星预计分别于2012、2014、20「5、2019和2020年发射升空.第3和4颗GEO卫星将基于第「和2颗研制,第5和6颗卫星将基于第3和4颗研制.而第3个和第4个HEO有效载荷基于第P和2颗进行研制,预计于2012年和2015年交付使用.SBIRS系统采取的渐进式发展过程将为导弹防御提供渐进式改进的弹道导弹预警和跟踪能力.

此外,PTSS有可能取代STSS系统,并完成约7颗卫星星座.美国导弹防御局预计一个小型PTSS星座可提供的覆盖范围相当于50部AN/TPY-2雷达或20部SBX雷达可提供的覆盖范围.

ABIR系统将可能完成实战部署,为早期预警提供初始能力.预计,2020年前后,将有如下几个方面能力的增强:

(1)对弹道导弹的发点和落点将能够有一定的估算和预估精度.

(2)对助推段及末助推段的弹道导弹具有一定的跟踪能力.

(3)能对云层以下的弹道导弹目标有一定的探测能力,GEO采用的中长波红外探测器能够探测到9 9千米高度以下的目标;

(4)由于融合了多星的探测数据,对目标的识别能力增强.

(5)对战术导弹的预警能力显著增强.

2.030年前能力预测

(1)拦截武器

预计美国中段反导系统具备完全作战能力,上升段反导能力将不断突破.根据目前的计划,地基拦截弹的部署数量仍可能控制在30枚.

“宙斯盾”弹道导弹防御系统可能部署更多的“标准-3 BLOCK 2A”和2B型拦截弹,拥有防御洲际弹道导弹的能力.

机载激光拦截武器有可能在2030年前实现部署,具备一定的作战能力,,

美国非常重视新技术和新方案研究,预计到2030年还可能将有一批新型的反导防御武器出现,使反导能力得到进一步提升.

(2)探测系统

2030年,导弹预警体系将更加完善,预警能力产生质的飞跃,对弹道导弹预警实现全球覆盖,建成由多种探测手段结合、多轨道卫星组网的天基预警体系.相对于2020年,预警能力可能将有如下提升:

(1)提供精确的导弹助推段和末助推探测和跟踪能力,能够精确确定这个阶段导弹的状态矢量(速度、加速度、空间位置坐标等1,对导弹发射点具有精确的估算能力,对落点具有精确的预估能力;这些能力是SBIRS系统相应能力的进一步增强.

(2)提供导弹中段跟踪能力,能够较精确地确定中段弹头的状态矢量(速度、加速度、空间位置坐标),立体观测为精确的定位提供了基础.

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