高超音速导弹的防御问题

晨枫

中国在高超音速导弹方面领先，但科技不是巫术，假以时日，其他国家也会赶上来的。中国也会面临高超音速导弹的防御问题，只是眼下高超音速导弹防御压力最大的是美国。

* |9 `& }6 f' R4 @高超音速比超音速快得多，但有比弹道导弹慢。高超音速最大的特点是：飞得更快的没法机动，机动性更好的不可能飞到那么快。这个独特的空隙使得高超音速导弹的防御很难。

& c# j' d, v0 Y6 g; y导弹防御有两个关键：
8 s. s/ U: \0 \; Q5 j5 }
1、        探测
2、        拦截
/ T/ M0 I( V+ K+ N+ m
由于高超音速导弹的弹道比弹道导弹低，地球曲率使得陆基远程雷达的探测盲区增大，等到截获的时候，导弹已经很近了，拦截窗口太小。预警机可以增加探测距离，但最重要的还是空间预警。

在弹道导弹时代，空间预警卫星以红外探测为主，捕捉导弹发射时巨大的尾焰特征，并以此推断初始弹道、判明弹着点。导弹一旦进入惯性飞行，红外预警卫星就失去跟踪能力了。接下来就要靠陆基预警雷达及早捕获了。
3 m- V, b5 j9 V2 j5 @
这个预警模式在高超音速时代不管用了。高超音速导弹有助推-滑翔弹和巡航弹两种，助推-滑翔弹的发射方式和弹道导弹相同，也产生巨大尾焰。不过一旦进入滑翔，就偏离抛物线弹道了，依据初始弹道的弹道推算就完全失效了。事实上，高超音速导弹甚至可能在大气层内就转入水平推进，然后直接起滑，降低再入-拉起的弹体过载和过热问题，也便于向滑翔顺利过渡，代价是速度和射程要降低一点，热管理问题也更大，因为大气层内累计高超音速飞行时间更长。
$ o1 m$ U( ?6 V+ o5 L0 Y3 y1 T
1 r3 ^% @+ W/ X3 K* ^高超音速飞行是产生高热的。在理论上，传统红外预警卫星可以捕捉飞行中的炽热导弹，东乌马航17事件后，美国提供的防空导弹发射和飞行热像就是SBIRS导弹预警卫星上来的。这是新一代导弹预警卫星，红外灵敏度大大提高，但还是为导弹预警而设计的。

导弹尾焰的温度高，非常明亮，而且巨大，很容易捕获。这也意味着SBIRS的灵敏度只要能捕获这么大的尾焰就够用了，降低的灵敏度可以换来更大的视场和更大范围的监视。地球表面说大不大，说小也不小，只凝视几个主要发射场已经不够用了。
( F4 M2 E. h8 Z, [# N' g+ q/ z
2 r4 B2 d" S& @* G3 D' U6 B9 J高超弹的红外特征虽然大，但在飞行中，还是没有导弹发射尾焰那么大。靠现有的导弹预警卫星是捕捉不到的。提高灵敏度是可能的，但需要缩小视场，有限的几颗卫星还要广域预警，那就做不到了。在进一步提高灵敏度的同时保持视场，在理论上是做得到的，但还有一个分辨率的问题。这些都是高轨道卫星。

但小卫星已经发展起来了。SAR雷达小卫星的公开分辨率达到0.5米，重量只有100公斤级，可以在近地轨道上撒豆成兵。SAR雷达是不能用于导弹预警的，这是用反复对固定目标从多角度扫描以提高分辨率的方法，在原理上就不可能跟踪快速目标。但低轨道雷达预警卫星确实是美国空军正在预研的项目。

在低轨道上，雷达和红外都是选项，关键是要与地面动目标显示（GMTI）结合起来。从地面往空间看，除了目标，都是虚空；从卫星上往下看，不仅有目标，还有结结实实的大地、海洋、山峦、城镇。好处是，那些都是固定不动的。如果把紧接着相邻的两幅图像相减，固定的物体就隐去了，运动的目标就显示出来了，这就是地面动目标显示，最早在预警机上使用。
  F$ W" ?4 T- J8 ^8 {( [8 {5 T& C- V
真实实现起来没有那么简单。飞机和卫星本身也在移动，两幅图像里理论上不动的大地、建筑等会有所移动，增加地物移动的容差则降低了对真实移动目标的分辨率，不过目标速度足够快的话，这点容差还是不影响探测。要是与高精度地貌数据库结合起来，可以实时补偿，恢复分辨率。在这里，高超音速的速度反而成了暴露行踪的敌人。

& {$ q2 y5 E* j% G$ P航天科技已经使得小卫星群成为可能。马斯克能打上千颗小卫星，组成星链，美国空军也能做到。在180-200公里的极低轨道可以用较小的传感器就达到很高的分辨率，但卫星本身的移动使得GMTI反而降低分辨率。在500公里的低轨道上，可以减少卫星的数量，但传感器需要加大。不管技术如何进步，对于传感器来说，尺寸为王。然后在星上实现GMTI，把监测数据通过中继卫星发回地面站，是可以做到全球监控的。
5 [! M. r  y4 n5 j. B4 E
3 U1 x8 Y# ^0 y4 j! n. d如果数据处理足够快，可以把GMTI的速度下限降低，连飞机也一起探测。不管隐身飞机多隐身，在地球背景下，一个黑洞反而是显眼的。要实时地与地球背景的反射特征相同或者透明，还是做不到。

探测问题解决了，还是需要解决拦截问题。探测问题解决了，还是需要解决拦截问题。要说明的是：高超弹有“等离子鞘体”围护，和飞船再入是的黑障在本质上是一样的东西。黑障可以完全屏蔽无线电通信和雷达跟踪，实际上也屏蔽激光，因为光波在本质上还是电磁波，只是波长短。所以即使激光武器的功率、大气层耗散等问题都解决了，等离子体的穿透可能还是问题。激光武器反高超弹也靠不住。就现在来看，还是要靠动能的反高超弹。

现有反导弹能拦截速度更高的弹道导弹，S500号称能来接射程3500-4000公里、飞行速度5000-7000米/秒的弹道导弹，但这都是基于逆弹道原理的，在对敌人弹道导弹的飞行弹道精确计算的基础上，逆弹道而行，本身的机动性只是用于补偿探测和计算误差，这才能实现相对可靠的拦截。这对拦截没有固定弹道的高超弹是不管用的。所以美国萨德和俄罗斯S500能拦截高超弹都是在夸口。
, K$ v: c5 w& \% W+ \
' H% k, Q: I  A& W( A防空导弹拦截来袭导弹的关键在于速度和机动性都要比目标更高。乌龟抓乌龟是永远抓不住的，兔子抓乌龟才行。问题是，高超弹处于“比它快的打不上、打得上的没它快”的独特空挡，而高超音速飞行本身又是极限技术，很难做到比高超弹更快、机动性更强的拦截器。怎么办？
7 _2 h$ Z* m2 Y! V% s
. u2 E: h/ r3 M. d4 m或许需要另辟思路，从比高超弹更快、机动性更好的路线分段走。

首先，需要在很长的距离上达到很高的速度，不能及时赶到需要拦截的高超弹之前是没用的。高超弹瞬息之间就能飞好远，所以反导弹的射程也需要特别大，遍地开花地设置点防空的反导弹是不现实的。
9 [6 u: w3 i8 e
高超弹在速度和机动性方面都达到极限，反高超弹要达到更高的速度和机动性非常艰难，如果不是彻底不可能的话。但快出飞出大气层，在大气层外加速的技术是现成的。只要不怕很高的燃料消耗代价，在大气层外机动飞行也是可能的。反高超弹有希望在大气层外抢先达到有利拦截位置，然后再入为滑翔弹，这是比一味追赶或者逆弹道更加有希望的路线，因为高超弹没有弹道可以逆循，在大气层内追赶更是追不上。

弹道导弹飞出大气层后，一般就转入惯性的弹道飞行了。作为反高超弹，不应该转入以最大射程为目的的高抛弹道，而是应该转入以最快到达目标区的压低弹道，并根据预警和指挥系统的引导，机动到达指定的再入位置，利用刚开始滑翔的速度和能量优势，截获目标高超弹。

这样的方式用于拦截助推-滑翔弹和巡航弹都可以。助推-滑翔弹的起滑速度高，但在长途滑翔后，速度、高度和动能都有明显损失。巡航弹的速度和高度比助推-滑翔弹更低，优点是发动机利用空气中的氧，能量效率高，能以较小的重量和足够高的速度达到较大的射程。反高超弹在进入拦截阶段时，还在再入初期，速度和动能都很高，有利于在与目标高超弹技术水平相当的情况下，依然能成功地追击和拦截。
. @9 @7 N; B' m
这只是个猜想，会成为现实吗？不知道。但真是看不出来高超弹还能用别的办法拦截，“比它快的打不上、打得上的没它快”，这真是难以逾越的难关。
1 d/ n. c6 V- a# @) r" F% n; j3 L' n8 A

晨枫

小书童 发表于 2021-11-15 17:46
; M: o9 i5 O3 q' `, N( ^. Y实际上如果马伟明研究的电磁弹射投入实用的话，导弹除了发射和接敌以外的大部分飞行阶段都不需要发动机介 ...

你是说用电磁炮发射火箭助推制导炮弹的思路？电磁炮看起来很美，很多本质问题现在解决不了，比如轨道烧蚀。

晨枫

hsb 发表于 2021-11-18 01:32
9 b1 W. Q" U7 |- m6 L, m0 G8 x双峰会后，中米要就核武开谈了。
$ v, h4 E" Q" B  G+ [. _: a米国有狂妄者自恃核武数量巨大，执念在台海作战时对共军战术核武，共军也 ...

+ t4 D- X. X0 s5 g; E; w中国只答应对话，里谈判还差得远。

晨枫

陈王奋起挥黄钺 发表于 2021-11-18 02:33
据说用磁约束等离子可以缓解或解决轨道燃烧的问题。国内已经大规模开展很多基于电磁炮的延申设计，比如制 ...

这可以增程，成本就看电磁炮了。
- o( a( o& x8 G4 v
5 B# {, f* `+ g  F只要后半段还是火箭动力和基本的弹道飞行，防空是一样的，谈不上彻底规避。