作者:兰顺正
首发自:澎湃防务
据参考消息网4月29日报道,美国《防务新闻》周刊网站报道称,美国国防部导弹防御系统负责人表示,美国军方将重新发展飞行定向能武器,以应对美国领空面临的威胁。
美国通用原子公司MQ-9B“天空卫士”无人机搭载机载激光吊舱交战效果图。
据报道,美国导弹防御局局长希思·柯林斯近日向国会议员表示,该机构正“全力以赴”推进“将定向能武器投入实战”,包括将此类武器集成到无人平台上,用于本土防空,以应对敌方导弹和无人机的威胁。
优势独特的空基反导
相比于其他反导手段,空基反导有着其独特的优势。就平台而言,空基反导具有拦截范围广、机动能力强等优势,能够在最短时间内消除敌方导弹威胁。而且与地面反导系统往往只能被动防御不同,空基反导平台还可执行打击敌方发射平台的任务。当发现威胁后,携带相应武器的空基平台可以迅速到达敌方发射区域,进行“事前防御”;即使敌方已经完成发射并转移,也可以将目标在小范围内锁定并摧毁,以削弱敌方后续打击能力。
激光武器仍受限于功率输出与大气环境。 雨雪天气下,尘埃和水汽会散射激光能量,射程和威力骤减。
就手段而言,激光这类定向能武器反应迅速,火力转移快,在锁定高速飞行目标的同时,便能做到瞬时打击;而且将激光武器装备在空中平台上能够有效避开地面建筑物以及近地面复杂空气流场对激光光路的干涉、散射;另外虽然机载激光武器前期研制费用不低,但相比于一次性拦截导弹的作战经费,机载激光武器的作战效费比显然更高。
另外,随着高超技术的发展,高超防御已经成为了各国的重点。有观点认为,机载激光武器系统也是实施高超声速飞行器有效拦截的举措之一。
知易行难的“飞行光剑”
美国在之前已经开展了空基机载激光武器(ABL)项目。ABL的主要任务是在数百千米外利用定向能摧毁处于助推段的弹道导弹。ABL由改装后的波音747-400F飞机、高能化学激光器、光束控制与火控系统、作战管理及指挥控制系统4大部分组成。飞机后半部安装有诺思罗普·格鲁曼公司研制的由6个模块组成的兆瓦级化学氧-碘激光器。截至2012年,ABL系统已完成一系列试验,高能激光器最长持续出光时间达到5.25秒。不过奥巴马政府上台后经过评估认为,ABL计划存在技术风险高、实战化难度大等一系列问题,于2012年正式取消该研制计划。但美国国防部导弹防御局表示,并未放弃利用空基激光武器实施弹道导弹拦截的构想,只是具体方案有所改变。
在运载平台方面,基于对空基反导任务的研究,以及对各个能力要素的需求提取,目前普遍观点是空基平台应该是具有长航时、高空域、大载荷、快机动、强感知的飞行器。在已有的空基平台中,有人驾驶飞行器存在续航时间短和使用成本高的问题;而最接近要求的是中/高空长航时无人机,此类无人机不但可以提供长时间的驻空巡逻和反导战备值班,规避了人员疲劳和伤亡的风险,而且如果是舰载系统的话,还可伴随航母可实现全球任务海域部署。
在激光器方面,相关报告指出,固体激光器是当下最有潜力成为机载定向能武器的激光器,尽管输出功率比化学激光器低,但鉴于它有望实现最优的质量功率比,且具备模块化制造、无需复杂的安全措施和后勤保障等优势,已经成为美国导弹防御局和国防高级研究计划局(DARPA)重点关注的前沿技术。
美国导弹防御局在2015—2016 年继续安排了“定向能研究”(DER)项目,该项目旨在寻求新途径,将高效紧凑的激光武器集成到高空长航时无人机上,避免大气环境和云层对激光武器运用的不利影响,最终用于拦截处于助推段的弹道导弹。2016年2月2日,导弹防御局在其提交的2016财年预算中,通过“定向能研究”(DER)项目安排了高空无人机以激光探测和拦截助推段弹道导弹的研究工作。2016年8月26日,导弹防御局在美国联邦政府的“联邦商机”网站上发布了先进技术创新跨部门公告,寻求“用于导弹防御的激光武器演示器”解决方案。这是该局发展高空长航时无人机搭载激光助推段反导计划的重要一步。2017年6月,导弹防御局披露其计划研制能够拦截洲际导弹的无人机载激光武器,对运载平台无人机提出了规格要求。
更为现实的“无人机杀手”
尽管美国导弹防御局对于空基助推段反导一直念念不忘,但目前看来,此次美方的计划应该不会是ABL项目的“无人版”。现在美军能实现18000米飞行高度的高空长航时无人机大致有波音公司的“鬼眼”、 通用原子公司的“复仇者”和诺格公司的“全球鹰”无人机。研究表明,要在助推段反导中具备实战可行性,激光器功率须达到1兆瓦量级,质量功率比须低于5千克/千瓦(有报道称这两个指标都比现有能力记录要高一个数量级,其技术开发难度可想而知),而且即使达到了以上指标,激光器的重量也会达到5吨,这高于“鬼眼”0.18吨、“复仇者”3.46吨和“全球鹰”1.36吨的最大载重量,更别说实现平台载荷一体化和隐身飞行能力了,也就是说美军必须为此再研发一款新型的大型无人机平台,这与美军此次提到的“无人机群”不符;而且助推段反导一般意味着平台需要深入敌方上空,也与“本土防御”相矛盾。
美国曾发展空基机载激光武器(ABL)。ABL的主要任务是在数百千米外利用定向能摧毁处于助推段的弹道导弹。该项目下马后,美军对空基激光反导仍念念不忘,一直寻求发展空基激光反导系统。
个人认为,相比于战略反导的漫漫长路,“激光+无人机”的组合在反无人机/巡飞弹作战中的应用前景更为广阔,也更为现实,这可能也是美军追求的目的之一。
此次中东冲突再次证明,传统防空武器在应对这类“低慢小”目标时,存在效费比失衡、响应滞后、拦截局限等短板。而将体积和重量更小的战术级激光武器系统与无人机平台集成,依托无人机的空中机动性、灵活部署能力,结合激光武器“光速打击、精准毁伤、低成本使用”的特点,可以实现对敌方无人机、巡飞弹的高效拦截与毁伤。与舰载、车载激光武器相比,这种组合模式摆脱了固定平台或重型载体的限制,更能适配复杂战场环境,尤其在应对低空、近程、分散式目标时,优势更为凸显。
同时激光武器的毁伤效果具有极强的可控性,可根据目标类型和作战需求,灵活调整激光功率,既可以“软杀伤”,也能“硬摧毁”,这种精准可控的毁伤模式,在人口密集的城市区域、民用设施周边作战时,能最大限度地减少附带损伤。
在该领域美军同样已经投入了不小的精力。以美国空军“自防御高能激光演示器”(Self-protect High Energy Laser Demon-strator,SHIELD) 计划为例,该计划于2015财年由空军首先启动,目的是研发一台更加紧凑的中等功率激光武器系统,并将其集成进与战斗机兼容的吊舱内,用于保护战斗机免遭导弹的攻击。2019年4月,美国空军和洛·马公司在新墨西哥白沙导弹靶场,利用DLWS(演示型激光武器系统)作为SHIELD系统的地面测试替代品,成功击落了多枚飞行中的空射导弹,顺利完成SHIELD项目地面样机演示验证。2019年5月,美国空军研究实验室发布紧凑型高能激光子系统工程评估(CHELSEA)计划征求公告,旨在寻求能显著提高空军自防御高能激光演示样机功率的技术。
而“机载高能激光计划”( airborne high energy laser,AHEL)也是美国空军的重点项目之一。与SHIELD不同,“机载高能激光计划”(AHEL)主要服务的对象是运输机之类的大型飞机。随着各种防空武器的发展,美国空军特种作战司令部(AFSOC)认为必须采用新的办法提高大型飞机的生存能力,其中的关键就是引入高能激光武器,在需要时击毁敌方的地对空、空-空导弹,以保护飞机的安全。据悉,2019年1月洛·马公司获得美军的合同,为AC-130J飞机集成、测试和演示AHEL,并按计划继续测试这种能力。在2020年8月开始对AHEL系统进行关键设计审查。同时在AFSOC看来,AHEL除用于飞机自卫外,还能用于精确攻击地面目标。
虽然以上两个计划最后都因为各种缘由不了了之,但美方显然没有放弃。
如美国通用原子公司在2025年海空天武器展中就披露一款新型无人机载高能激光武器系统,能以吊舱形式高效集成在以MQ-9为代表的大中型无人机上。该型激光吊舱装有一台25千瓦的分布式增益激光器(在脉冲和连续波系统中可扩展到300千瓦),配备了一个用于冷却的大型冲压进气口和一个超高功率密度的电池系统。而且该型吊舱可配置于空中、陆地和海上多元化作战平台,能应用于多种作战任务,具备极高的战场适应性。
明显的是,通过“激光+无人机”组合来对抗无人机群,相关部队可以获得针对不对称威胁的经济高效且可持续的防御能力,进而减少对昂贵的动能拦截器的依赖,这一点在无人机群漫天飞舞的当下显得尤为重要。
不过,即使战术激光武器的体量上能够与目前主流的中大型无人机兼容,也同样存在缺点。首先激光武器虽然是光速到达,但不是光速毁伤,毁伤需要时间积累,在高动态目标对抗时,有效的辐照时间决定了激光武器的成败,一旦目标采取自转或者快速机动变化的工作模式,将导致激光武器的杀伤效能大幅度下降。其次激光武器要求的辐照精度非常高,对跟瞄系统的稳定性、快速性和精确性都有较高要求,目标如果采用干扰对抗激光跟瞄系统的方式,将导致高能激光无法准确辐照而失去作战效能。另外激光武器对大气条件依赖较高,较差的空气条件可能对定向能光束的射程和功率产生不利影响。
从长远来看,为了更好地应对大国竞争,美军空基激光武器拦截的目标可能还会扩大至巡航导弹、高超武器等,这会对激光的功率提出更高要求,固体激光器亟待解决的“三高”(高功率、高效率、高光束质量)和“三小”(小尺寸、小质量和小功耗)难题美军还是无法绕开。所以此番美国导弹防御局究竟是在迈向真正的定向能技术转折点,还是仅仅陷入了又一个熟悉的研发循环,有待进一步观察。