美国地基中段防御系统分析

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  导读:2017年5月30日,美国地基中段防御(GMD)系统在太平洋上空首次成功拦截“洲际导弹靶弹”型靶弹。并且,在此次美国拦截试验中,靶弹(ICBM)从太平洋向美国本土西海岸方向飞去,而且近乎全射程。这表现了美国方面对此次拦截实验的极大信心和此次拦截试验极高的实战化色彩。然而,此次试验的成功并不意味着GMD系统已经成熟并可以服役。实际上,GMD系统长期存在着价格高昂、可靠性差、试验成功率低等问题,GMD系统的最终完成还远未达成。

  GMD系统介绍

  地基中段防御(GMD)系统源自20世纪90年代美国提出的“国家导弹防御计划”(即NMD计划),是美国正在研制的一种固定式、地基、非核弹道导弹防御系统,旨在保护美国本土、阿拉斯加和夏威夷免遭远程弹道导弹的攻击,属于美国整个反导系统中段防御的陆基部分,由导弹防御局(MDA)拨款和管理。

  GMD系统主要由拦截武器、预警探测网以及作战管理/指挥、控制与通信(BM/C3)系统等三大部分构成。拦截武器即地基拦截弹;预警探测系统包括预警卫星、远程预警雷达、前沿部署的地基和海基X波段雷达、GMD专用的地基雷达等;BM/C3系统将预警探测网、拦截武器连成一个有机整体,负责制定和协调作战计划,监视和评估实际作战效果,是美国GMD系统作战的“神经中枢”,该系统包括作战管理/指挥、控制(BM/C2)系统、通信系统、飞行中拦截弹通信系统等。

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  GMD拦截流程

  目前,GMD系统的弹道导弹预警及一体化指挥控制系统已经比较完备,正在努力升级、提高地基拦截弹性能。

  GMD系统GBI发展

  地基拦截弹可分为杀伤器和助推器两部分。由于早期地基拦截弹(GBI)都是采用手工制作且工艺流程极其复杂(有13万步流程),因此早期每一个地基拦截弹(GBI)都是独特的。随着GBI的标准化、现代化,GBI的杀伤器和助推器都逐渐形成了大量的分支,不同杀伤器和助推器的组合就形成了不同的GBI。美国GMD地基拦截弹(GBI)及其子系统发展树形图如下:

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  目前使用中或正在研发的GBI系统及部署数量如下表所示:

  现有或在研GBI系统

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  GBI各主要推进器及升级情况如下表所示:

  GBI各主要推进器及升级

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  GBI试验或在研杀伤器及升级情况如下表所示:

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  GMD系统存在的主要问题

  根据美国忧思科学家联盟(The Union of Concerned Scientists,UCS)2016年7月撰写的题为《脱离监管—美国战略导弹防御系统的灾难性采办策略》的研究报告,GMD系统虽然花费不菲,但从试验结果和研制过程看,存在试验成功率低、试验频率不断降低、拦截弹部件质量控制无法保证、关键能力未得到演示验证以及无法应对变化的威胁等问题。简言之,就是GMD系统目前的能力与可靠性尚不足以支撑其实战使用。

  1)试验成功率较低

  1999年~2014年,GMD系统共进行了17次拦截飞行试验,其中仅8次取得成功。在这8次成功的试验中,有5次试验是用地基拦截弹样机在严格受控的试验条件下进行的;有2次成功试验是从2004年开始部署的“能力增强-1”型(CE-I,采用作战配置)拦截弹取得的,2007年才首次取得试验成功,其时已经部署了3年,而其迄今进行的4次拦截试验中只有2次取得成功;有1次成功试验是“能力增强-2”型(CE-II)拦截弹取得的,此时距该型拦截弹开始部署已达5年半。

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  IFT:综合飞行测试;FTG:地基拦截弹飞行测试。试验结果成功标准是是否摧毁了来袭弹头

  2)试验频率不断被降低

  在GMD系统部署前,导弹防御局计划每年进行4次试验,2004年部署后每年试验3次(实际仅一次)。到2006年后,系统拦截试验的频率大大降低,平均1年不到1次甚至3年1次。理解一个作战武器系统的效能、可靠性以及不足需要大量的试验,像GMD系统如此复杂的系统更需要大量的试验来检验其可靠性、发现其存在的问题。

  但在并行采办思想的指导下,导弹防御局一方面要投入大量的资源去维护、检修已部署的系统,开发新技术;另一方面又要按照行政指令要求采办更多的拦截弹,导致可用于飞行试验的资源不足。据估算,进行一次GMD系统的拦截试验费用大约为2亿美元,因此,导弹防御局大量采用计算机模拟仿真的方法进行试验以节约经费,但这种方法并不能替代实际的飞行试验。

  3)拦截弹部件质量控制得不到保证

  目前GMD系统共部署30枚GBI拦截弹,包括两个型号,即CE-I型20枚、CE-II型10枚。但这两种拦截弹都是按照政治决策确定的时间进度先部署、宣布具备初始作战能力后,才开始进行拦截试验的。

  从这两种拦截弹试验失败暴露的问题看,它们的关键部件存在大量质量控制问题。比如,GMD系统2004年开始部署的CE-I型拦截弹,由于紧迫的研制时间进度要求和优先的成本考虑,在生产商中产生了“生产什么用什么”的氛围,在拦截弹开始部署的两年前,样机所用杀伤器33%的硬件和38%的软件还没有经过飞行测试。如此复杂的系统,在这么短的时间内完成生产已属不易,更遑论进行充分的试验与技术验证。

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  GBI结构爆炸图

  另外,据调查,当前配置的杀伤器所需生产的部件超过1800个、工作指令10000多页、生产工艺超过13万步,这对质量控制是个巨大的挑战,组装、拆解、维修都耗时且昂贵。生产过程中任何一个步骤出现失误,都有可能导致拦截弹在最终拦截时的失败。而且,所有的杀伤器全部采用手工制造,没有统一的标准制造工艺,这意味着任意两枚拦截弹都不会完全相同,致使它们的可靠性无法评估,单次试验暴露的问题不足以帮助发现拦截器潜在的系统性问题。

  4)关键能力未演示验证

  美国防部导弹防御局和作战试验鉴定局为导弹防御系统的作战试验规定了三个标准:一是有代表真实威胁的靶弹;二是复杂的对抗措施;三是靶弹发射的时间未知。

  但实际上,在GMD系统几乎所有取得成功的拦截试验中,试验时间都是预先选定的,并提前通报,试验都选在白天,这样靶弹可以被阳光照射,使探测难度大大降低;之前作战配置的拦截弹3次成功试验都是从阿拉斯加而不是夸贾林环礁发射的,这样拦截距离变短,靶弹飞行时间也短,速度相对较低,拦截更容易;最让人产生怀疑的是,几乎每次地基拦截弹在拦截试验之前,都是通过预先载入信息而不是依靠系统传感器获取的数据指引拦截弹进行拦截。

  5)不能适应威胁的变化

  能否应对不断发展变化的弹道导弹威胁是评价GMD系统价值的一个重要指标。GMD系统部署十几年来,几乎没有进行过拦截稍微复杂目标的试验。因为带对抗措施的洲际导弹弹头(包括诱饵、火箭碎片以及其他对抗措施)将对拦截系统的目标识别能力提出极高的要求。导弹防御局2010年1月的试验失败,即因为从靶弹脱落的固体火箭发动机残骸“迷惑”了海基X波段雷达。

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  海基X波段雷达

  随着时间的推移,敌方导弹突防能力必然是逐步提高的,即使像朝鲜和伊朗发展的远程弹道导弹,也可能带有一定的突防措施。但根据导弹防御局的试验计划,GMD系统2020年前都不大可能拦截带复杂突防措施的靶弹。

  小结

  目前美国已经调整了弹道导弹防御系统的战略定位,从最初野心勃勃地防御大规模的洲际弹道导弹(ICBM)攻击调整到现在防御朝鲜和伊朗等小国家的弹道导弹袭击。而且导弹防御局用于本土导弹防御的预算也正呈现逐步下降的趋势。另外考虑到弹道导弹及卫星定位精度等对抗技术的快速发展及普及,GMD系统要短期实现突破前景堪忧。

  主要参考文献

  1 Missile Defense 2020

  2 Shielded From Oversight-The Disastrous US Approach to Strategic Missile Defense

  3 Ground-based Midcourse Defense (GMD) Program Overview

  4 “人类首次洲际弹道导弹拦截试验”的四大误区

  5 美国战略与国际问题中心发布《导弹防御2020》报告

  6 美国地基中段防御系统采办暴露的问题

  7弹道导弹防御系统的中坚-GBI拦截弹

  8从试验视角看美军弹道导弹防御系统发展及其启示_肖金科

  9美国地基中段防御系统分析及应对策略_王学进

  10美军地基中段防御系统试验取得新突破_岳江锋


  原文链接:https://mp.weixin.qq.com/s/ZawwPClFsw-8R7kgmRDaIw

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