美軍執(zhí)著發(fā)展空基反導(dǎo),計(jì)劃打造激光反導(dǎo)無人機(jī)集群
據(jù)參考消息網(wǎng)4月29日援引美國(guó)《防務(wù)新聞》周刊網(wǎng)站報(bào)道,美國(guó)國(guó)防部導(dǎo)彈防御系統(tǒng)負(fù)責(zé)人公開表示,美軍將重啟空基定向能武器研發(fā),用來應(yīng)對(duì)美國(guó)本土領(lǐng)空面臨的各類新興威脅。

美國(guó)通用原子公司MQ-9B“天空衛(wèi)士”無人機(jī)搭載機(jī)載激光吊艙的交戰(zhàn)效果圖
據(jù)報(bào)道,美國(guó)導(dǎo)彈防御局局長(zhǎng)希思·柯林斯近日向國(guó)會(huì)介紹,該機(jī)構(gòu)正全力推進(jìn)定向能武器實(shí)戰(zhàn)化落地,其中就包括將這類武器集成到無人平臺(tái)上,用于美國(guó)本土防空,攔截?cái)撤綄?dǎo)彈、無人機(jī)等目標(biāo)。
空基反導(dǎo)擁有獨(dú)特實(shí)戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)
和陸基、海基等其他反導(dǎo)路線相比,空基反導(dǎo)的優(yōu)勢(shì)十分鮮明。從平臺(tái)屬性來看,空基反導(dǎo)平臺(tái)攔截覆蓋范圍大、機(jī)動(dòng)部署速度快,能夠在最短時(shí)間內(nèi)化解敵方導(dǎo)彈威脅;而且不同于傳統(tǒng)地面反導(dǎo)系統(tǒng)只能依托預(yù)設(shè)陣地被動(dòng)防御,空基反導(dǎo)平臺(tái)還具備主動(dòng)出擊、打擊敵方發(fā)射陣地的能力。一旦發(fā)現(xiàn)威脅征兆,攜帶武器的空基平臺(tái)可以快速抵達(dá)發(fā)射區(qū)域,完成導(dǎo)彈發(fā)射前的前置防御;就算敵方已經(jīng)完成發(fā)射并轉(zhuǎn)移發(fā)射車,也能在小范圍區(qū)域鎖定摧毀發(fā)射平臺(tái),削弱對(duì)手的后續(xù)打擊能力。

目前激光武器依然受功率輸出、大氣環(huán)境限制:雨雪天氣中,空氣中的塵埃、水汽會(huì)散射激光能量,會(huì)讓激光的射程和威力大幅下降
從殺傷手段來看,激光這類定向能武器反應(yīng)速度快,切換火力目標(biāo)幾乎沒有延遲,鎖定高速飛行目標(biāo)的同時(shí)就能完成瞬時(shí)打擊;而且把激光武器搬上空中平臺(tái),還能避開地面建筑、近地面復(fù)雜氣流對(duì)激光光路的干擾和能量散射。另外雖然機(jī)載激光武器前期研發(fā)投入高,但和一次性使用的攔截彈相比,后續(xù)作戰(zhàn)的效費(fèi)比要高出很多。
除此之外,隨著高超聲速武器技術(shù)擴(kuò)散,攔截高超聲速目標(biāo)已經(jīng)成為各國(guó)防御體系的重點(diǎn)難題,不少觀點(diǎn)認(rèn)為,機(jī)載激光武器是實(shí)現(xiàn)高超聲速飛行器有效攔截的可行技術(shù)路線之一。
空基激光反導(dǎo)研發(fā)門檻極高
美國(guó)早在上世紀(jì)就啟動(dòng)了空基機(jī)載激光武器項(xiàng)目ABL,該項(xiàng)目的核心目標(biāo)是在數(shù)百公里外摧毀處于助推段飛行的彈道導(dǎo)彈。ABL系統(tǒng)由改裝后的波音747-400F載機(jī)、兆瓦級(jí)高能化學(xué)激光器、光束控制火控系統(tǒng)以及作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)四個(gè)部分組成,在飛機(jī)后艙安裝了諾斯羅普·格魯曼公司研發(fā)的、由6個(gè)模塊組成的化學(xué)氧-碘激光器。截至2010年項(xiàng)目終止前,ABL完成了多輪試驗(yàn),高能激光器最長(zhǎng)持續(xù)出光時(shí)間達(dá)到5.25秒,還成功擊落過試驗(yàn)導(dǎo)彈。不過奧巴馬政府上臺(tái)后評(píng)估認(rèn)為,ABL項(xiàng)目技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)太高、距離實(shí)戰(zhàn)化要求差距過大,最終在2012年正式取消項(xiàng)目。但美國(guó)導(dǎo)彈防御局并沒有放棄空基激光反導(dǎo)的構(gòu)想,只是調(diào)整了研發(fā)方向,轉(zhuǎn)向無人平臺(tái)搭載方案。
經(jīng)過多年研究,美國(guó)對(duì)空基反導(dǎo)平臺(tái)已經(jīng)形成了清晰的能力需求:空基反載平臺(tái)需要滿足長(zhǎng)航時(shí)、高空飛行、大載荷、高機(jī)動(dòng)、強(qiáng)感知的要求。對(duì)比現(xiàn)有裝備來看,有人駕駛飛機(jī)存在續(xù)航時(shí)間短、使用成本高的缺陷,最符合要求的就是中高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī):這類無人機(jī)可以長(zhǎng)時(shí)間在空中巡邏值班,既不會(huì)有人員疲勞問題,也能避免人員傷亡;如果是艦載部署的型號(hào),還能跟隨航母全球部署,滿足不同區(qū)域的反導(dǎo)需求。
在激光器路線選擇上,目前美國(guó)軍方普遍認(rèn)為固體激光器是最適合機(jī)載的路線:雖然固體激光器的輸出功率暫時(shí)不如化學(xué)激光器,但它更容易實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的質(zhì)量功率比,還支持模塊化生產(chǎn),不需要復(fù)雜的安全防護(hù)和特殊后勤保障,因此已經(jīng)成為美國(guó)導(dǎo)彈防御局、國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的重點(diǎn)攻關(guān)方向。
美國(guó)導(dǎo)彈防御局從2015年就啟動(dòng)了“定向能研究”項(xiàng)目DER,該項(xiàng)目的目標(biāo)就是探索全新技術(shù)路線,把高效緊湊的激光武器集成到高空長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī)上,解決大氣、云層對(duì)激光傳輸?shù)牟焕绊?,最終實(shí)現(xiàn)助推段彈道導(dǎo)彈攔截。2016年,美國(guó)導(dǎo)彈防御局就在財(cái)年預(yù)算中安排了高空無人機(jī)激光反導(dǎo)的研究經(jīng)費(fèi),隨后還公開招標(biāo)尋求激光武器演示方案,一步步推進(jìn)無人機(jī)載助推段反導(dǎo)計(jì)劃,2017年還明確提出要研發(fā)可攔截洲際導(dǎo)彈的無人機(jī)載激光武器,并公布了載機(jī)的性能指標(biāo)要求。
當(dāng)前更可能先實(shí)現(xiàn)反無人機(jī)用途
盡管美國(guó)導(dǎo)彈防御局一直沒有放棄助推段反導(dǎo)的目標(biāo),但從這次公開的信息來看,此次計(jì)劃不太可能直接推進(jìn)ABL項(xiàng)目的無人化版本。目前美軍現(xiàn)役能在18000米高空飛行的長(zhǎng)航時(shí)無人機(jī),主要包括波音的“鬼眼”、通用原子的“復(fù)仇者”以及諾格的“全球鷹”。但現(xiàn)有研究結(jié)果顯示,要實(shí)現(xiàn)助推段反導(dǎo)實(shí)戰(zhàn)化,激光器功率需要達(dá)到1兆瓦量級(jí),質(zhì)量功率比要低于5千克/千瓦,這個(gè)指標(biāo)比美國(guó)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)水平高出一個(gè)數(shù)量級(jí),研發(fā)難度極大;就算滿足這兩個(gè)指標(biāo),激光器本身的重量也會(huì)達(dá)到5噸,已經(jīng)超過了“鬼眼”180千克、“復(fù)仇者”3.46噸、“全球鷹”1.36噸的最大載荷,更別說還要預(yù)留設(shè)備空間、滿足隱身要求了,這意味著美軍需要重新研發(fā)一款全新的大型無人機(jī),和這次公開提到的“無人機(jī)群”定位不符;而且助推段反導(dǎo)要求載機(jī)深入敵方領(lǐng)土上空,也和美軍此次強(qiáng)調(diào)的“本土防御”定位矛盾。

ABL項(xiàng)目下馬后,美軍始終沒有放棄空基激光反導(dǎo)的構(gòu)想,一直持續(xù)推進(jìn)相關(guān)技術(shù)研發(fā)
從現(xiàn)實(shí)角度分析,和難度極高的戰(zhàn)略反導(dǎo)相比,“激光+無人機(jī)”組合在反無人機(jī)、反巡飛彈領(lǐng)域的應(yīng)用前景更清晰,也更容易快速落地,這很可能是美軍此次推進(jìn)項(xiàng)目的實(shí)際目標(biāo)之一。
最近的中東沖突再次證明,傳統(tǒng)防空武器應(yīng)對(duì)“低慢小”無人機(jī)、巡飛彈的時(shí)候,存在效費(fèi)比失衡、響應(yīng)速度慢、攔截覆蓋有盲區(qū)等短板,而把體積重量更小的戰(zhàn)術(shù)級(jí)激光武器集成到無人機(jī)平臺(tái)上,依托無人機(jī)的機(jī)動(dòng)能力和靈活部署優(yōu)勢(shì),結(jié)合激光武器光速打擊、精度高、使用成本低的特點(diǎn),可以高效攔截?cái)撤降臒o人機(jī)和巡飛彈。和艦載、車載激光武器相比,這種組合擺脫了固定陣地或者重型載具的限制,能更好適應(yīng)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,尤其是應(yīng)對(duì)低空、近程、分散部署的目標(biāo)時(shí),優(yōu)勢(shì)更加明顯。
同時(shí)激光武器的毀傷效果可控性很強(qiáng),可以根據(jù)目標(biāo)類型和作戰(zhàn)需求靈活調(diào)整功率,既可以實(shí)施干擾軟殺傷,也可以完成硬摧毀,這種可控毀傷模式,在人口密集的城市區(qū)域、民用設(shè)施周邊作戰(zhàn)時(shí),能最大限度降低附帶損傷。
美軍其實(shí)已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域投入了很多資源,比如美國(guó)空軍2015財(cái)年啟動(dòng)的“自防御高能激光演示器”計(jì)劃SHIELD,目標(biāo)就是研發(fā)緊湊化的中等功率激光武器,集成到可由戰(zhàn)斗機(jī)掛載的吊艙中,用于攔截來襲空空導(dǎo)彈,保護(hù)戰(zhàn)斗機(jī)安全。2019年4月,美國(guó)空軍和洛·馬公司在白沙導(dǎo)彈靶場(chǎng)完成了地面試驗(yàn),用試驗(yàn)樣機(jī)成功擊落多枚空射導(dǎo)彈,完成了項(xiàng)目的地面驗(yàn)證;同年5月,美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室又發(fā)布了相關(guān)計(jì)劃,尋求提升激光樣機(jī)功率的技術(shù)方案。
除此之外,“機(jī)載高能激光計(jì)劃”AHEL也是美國(guó)空軍的重點(diǎn)項(xiàng)目,和SHIELD不同,AHEL主要配裝運(yùn)輸機(jī)等大型飛機(jī)。隨著防空武器技術(shù)發(fā)展,美國(guó)空軍特種作戰(zhàn)司令部認(rèn)為需要新技術(shù)提升大型飛機(jī)的生存能力,核心就是加裝高能激光武器,必要時(shí)摧毀來襲的防空導(dǎo)彈、空空導(dǎo)彈,保護(hù)飛機(jī)安全,2019年洛·馬公司拿到了美軍合同,為AC-130J炮艇機(jī)集成測(cè)試AHEL系統(tǒng),2020年完成了關(guān)鍵設(shè)計(jì)審查,除了自衛(wèi)外,該系統(tǒng)還可用于精確打擊地面目標(biāo)。
雖然這兩個(gè)項(xiàng)目都因?yàn)楦鞣N問題沒有最終列裝,但美方并沒有停止相關(guān)研發(fā)。比如在2025年的海空天武器展上,美國(guó)通用原子公司就公開了一款新型無人機(jī)載高能激光武器系統(tǒng),可以用吊艙形式集成在MQ-9系列大中型無人機(jī)上,這款激光吊艙搭載25千瓦分布式增益激光器,功率還可擴(kuò)展到300千瓦,配備了沖壓冷卻進(jìn)氣口和高功率密度電池,不僅可以配裝無人機(jī),還能集成到空陸海各類平臺(tái),適配多種作戰(zhàn)任務(wù),環(huán)境適應(yīng)性很強(qiáng)。
顯然,用“激光+無人機(jī)”組合對(duì)抗敵方無人機(jī)集群,可以讓部隊(duì)獲得應(yīng)對(duì)不對(duì)稱威脅的低成本、可持續(xù)防御能力,減少對(duì)昂貴動(dòng)能攔截彈的依賴,這在無人機(jī)集群作戰(zhàn)日益普及的當(dāng)下,價(jià)值格外突出。
不過就算是體量較小的戰(zhàn)術(shù)激光武器,能和現(xiàn)有中大型無人機(jī)兼容,依然存在不少缺陷:首先激光武器雖然光速到達(dá)目標(biāo),但毀傷需要能量累積,需要一定的照射時(shí)間,在對(duì)抗高機(jī)動(dòng)目標(biāo)時(shí),足夠的有效照射時(shí)間直接決定攔截成敗,如果目標(biāo)采取自轉(zhuǎn)或者不規(guī)則機(jī)動(dòng),會(huì)大幅降低激光武器的殺傷效果;其次激光武器對(duì)照射精度要求極高,對(duì)跟瞄系統(tǒng)的穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、精度都有很高要求,如果敵方采取干擾手段對(duì)抗跟瞄系統(tǒng),就會(huì)讓高能激光無法穩(wěn)定照射目標(biāo),失去作戰(zhàn)效果;另外激光武器對(duì)大氣條件依賴很高,雨雪、霧霾等惡劣氣象都會(huì)削弱激光的射程和威力。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,為了應(yīng)對(duì)大國(guó)競(jìng)爭(zhēng),美軍空基激光武器的攔截目標(biāo)未來還會(huì)擴(kuò)展到巡航導(dǎo)彈、高超聲速武器等,這對(duì)激光功率提出了更高要求,固體激光器急需解決的高功率高效率高光束質(zhì)量、小尺寸小質(zhì)量小功耗難題,美軍依然沒有突破。因此這次美國(guó)導(dǎo)彈防御局的新計(jì)劃,到底是定向能技術(shù)走向?qū)嵱没霓D(zhuǎn)折點(diǎn),還是又一次陷入研發(fā)-下馬的循環(huán),還需要后續(xù)觀察。
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