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怎样对付第三者 [如何对付NMD]

发布时间:2019-02-08 03:54:10 影响了:

  美国的国家导弹防御(NMD)系统是用于对抗战略弹导弹攻击的导弹防御系统。布什政府为推进NMD系统的发展,将NMD计划改称为导弹防御(MD)计划中的地基中段防御(GMD)计划,继尔又宣布退出《反弹道导弹条约》,竭力使美国能在近期内部署一个对付有限威胁的战略导弹防御初始系统,试图以新的防御能力与进攻力量相结合,保持其军事上的战略优势。美国发展NMD系统必将打破现有的战略平衡,对其他国家构成新的重要威胁,使其他国家出于国家安全和国防战略的需要被迫发展针对NMD系统的对抗措施,或增加战略弹道导弹的数量,或研制弹道导弹突防技术,甚至发展新的战略威慑武器。其中强化战略弹道导弹针对NMD系统防御能力薄弱环节的对抗能力和研制实施主动攻击削弱NMD系统防御能力的武器是发展NMD有效对抗措施的关键。
  
  一、助推段反探测技术
  
  针对空间预警卫星系统对弹道导弹助推段的红外探测,国外提出了多种反探测技术途径,如释放红外吸收烟雾,造成红外阻挡层;在固体推进剂中加入特殊添加剂或利用可延伸出口锥展开等方法改变发动机尾焰亮度、形状等信号特征;采用速燃助推发动机缩短发动机工作时间和助推段实施机动等。其中有些反探测技术已经在型号中得到应用。
  美国的“三叉戟-2”等潜射弹道导弹采用了固体火箭无焰末助推舱系统。由于该系统工作时比起火箭发动机产生的热量要小得多,因此使得预警卫星的红外探测器难以发现导弹末助推舱在进行末段修正或投放分导式多弹头时的飞行弹道。俄罗斯的“白杨-M”导弹可能应用了助推段机动飞行技术,这会使预警卫星提供的弹道预测发生偏差。
  
  二、中段反识别、反拦截技术
  
  NMD系统在100公里以上的大气层外,即战略弹道导弹的中段实施拦截,其综合飞行试验的拦截高度约为230公里。而战略弹道导弹弹头在中段的飞行时间约占导弹全弹道飞行时间的三分之二,而且大多处于预警雷达和X波段雷达的探测下。因此,中段的反识别、反拦截技术是战略弹道导弹对抗NMD系统最重要的突防技术,主要包括:隐身、诱饵、箔条干扰、综合电子干扰、多弹头、机动弹头等多项技术。
  1.隐身技术
  根据NMD系统的中段探测主要采用雷达和红外两种探测手段,国外对战略弹道导弹弹头采用的对抗手段是雷达隐身和红外隐身。据称,俄罗斯的“白杨-M”导弹已经实现了雷达隐身和红外隐身的一体化。
  (1)雷达隐身
  战略弹道导弹弹头雷达隐身技术的使用是为了使探测雷达缩短探测距离、降低探测能力,进尔减少NMD系统的拦截反应时间或难于识别真假目标。国外主要通过雷达吸波材料和外形隐身设计来降低弹头的雷达反射截面。目前,国外正在加紧研究等离子体雷达隐身技术。
  据分析,外形隐身设计可有效对抗X波段雷达。弹头采用尖头球底的锥球体外形设计时,对X波段雷达的迎头面积可降低到0.0001平方米,仅为采用平底圆锥体外形的万分之一。隐身外形设计不能有效对抗预警雷达,因为该雷达的波长约为0.66米,与弹头的尺寸相符。采用锥球体设计的弹头,其雷达反射截面至少可缩小10倍,约0.01~0.1平方米。
  俄罗斯新研制的等离子体雷达隐身技术完全不同于以往“降低识别特征”的隐身技术,据称能够确保被保护目标完全隐蔽,而且成本很低。这种隐身技术的原理在于雷达电磁波与等离子体的相互作用:当弹头周围形成一种特殊的等离子体后,雷达电磁波的能量或被吸收,或绕过等离子体,使弹头反射的信号大大减弱,雷达发现率降低99%以上。这一技术如果能成功地应用于弹道导弹弹头,那么将大大增强其突防能力。目前,俄罗斯已经研制出第二代设备,全系统重量不超过100公斤,并正在研制第三代有效的隐身系统。
  降低弹头的雷达反射截面还能降低X波段雷达识别弹头和诱饵的能力。另外,采用箔条云等突防手段,也可以降低弹头的雷达反射截面。
  (2)红外隐身
  弹头红外隐身是为了对抗天基红外系统的红外探测和地基拦截弹的红外凝视自动寻的导引头对弹头的探测和跟踪。红外隐身可以采用的手段有:对弹头覆盖低辐射率表层、用涂覆金属层气球包裹弹头和“冷屏”等,其中“冷屏”是一项重要的隐身技术。
  由金属制成的“冷屏”壳把整个弹头罩起来,其内外壁之间形成空腔,通入液氮,使弹头外表面冷却到红外导引头难以发现的程度。“冷屏”壳材料采用铝合金,并且用热绝缘栓和弹头隔热层连接在一起,中间用镀铝聚酯薄膜和尼龙网多层叠加组成的绝热层进行热绝缘。
  NMD系统拦截弹的红外寻的探测器可以探测的波长为3~10微米,一个处于液氮温度的红外隐身弹头发出的5微米的红外信号强度,要比未加“冷屏”的室温弹头的辐射信号至少弱1012倍。工作在5微米或10微米的拦截弹红外探测器对这样的“冷屏”红外隐身弹头的探测距离,将从1000公里分别缩短到10米和1公里。
  2.诱饵
  诱饵也称假目标,是一种重要的突防技术。弹道导弹弹头的诱饵有两个基本作用:一是用大量的假目标使导弹防御探测、识别系统处理的目标信息达到饱和,无法识别真假目标;二是使导弹防御系统对弹头的拦截转变为对诱饵的拦截,用诱饵耗尽有限的拦截弹。国外弹道导弹的诱饵主要有:被动诱饵如惰性诱饵、反模拟诱饵,主动诱饵如干扰诱饵,今后还可能出现对抗性更强的智能诱饵。
  (1)惰性诱饵
  这是典型的被动诱饵。它通过单纯反射或发出与弹头相似的雷达信号或红外信号,表现出与弹头相似的特征,欺骗导弹防御系统。由于NMD系统的X波段雷达和天基红外系统的探测分辩率很高,所以惰性诱饵必须在探测器工作的波长范围内与弹头的雷达信号特征(幅度、相位、能谱、波长)一致,与弹头的红外信号特征(温度、辐射能量)一致,与弹头飞行运动特征(速度、加速度、摆动)一致,与弹头达到的高度相似。有分析认为,惰性诱饵与弹头的相似度至少要达到0.7以上,才有可能使探测器难以分辨。
  (2)反模拟诱饵
  这种诱饵是通过改变弹头外形和信号特征,使弹头的外形或信号特征与大量诱饵的特征相一致,从而增加探测系统识别弹头与诱饵的难度。典型的反模拟诱饵技术是用涂覆金属的气球将战略导弹的弹头包起来,并将包有弹头的气球与大量没有弹头但包有加热装置的相同气球一起释放。由于雷达波不能穿透金属涂层,所以雷达无法判定每一个气球中装有什么。而且,没包有弹头的气球用加热器控制气球的温度,使其与包有弹头的气球具有相同的红外特征,从而降低天基红外系统的低轨道卫星和用于高空拦截的动能杀伤飞行器的红外探测器对真假目标的识别能力。
  前述的“冷屏”隐身技术也可以用作反模拟诱饵,即将装有弹头的“冷屏”与空“冷屏”一起释放,并使空“冷屏”的运动特征与弹头一致。
  (3)电子干扰诱饵
  与被动诱饵不同,这种诱饵通过发射干扰信号欺骗探测雷达,使其不能识别真假目标。这类诱饵包括转发信号诱饵和主动发射干扰信号诱饵。
  第一种诱饵带有信号转发装置,能够对信号进行探测、处理、计算其频率,并以这个频率发射一个固定的杂波信号来干扰探测雷达。然而,先进的导弹防御探测雷达,如NMD系统的地基雷达,能够过滤固定杂波而不受转发信号的干扰。
  第二种诱饵针对转发信号诱饵发射的杂波信号易被雷达识别和过滤的缺陷,以主动发射复杂的模拟信号代替固定的杂波信号,来干扰探测雷达,使其无法对弹头进行定位和跟踪。而且,为了对付不同波长和不同频带的防御雷达,该诱饵可工作在2~18吉赫兹或更宽的频带上,足以对抗NMD防御系统工作在8~12吉赫兹的X波段雷达。这项技术已通过试验验证,对在大气层外拦截的中段防御系统有良好的效果,是对抗探测雷达的一种有效的突防措施。
  (4)智能诱饵
  它是比电子干扰诱饵更高级的主动对抗诱饵。智能诱饵不仅能够自主确定、干扰导弹防御系统的探测雷达,自主模拟弹头的机动飞行;而且能够探测反导拦截弹的发射,对其拦截过程进行分析、评估和判断;必要时能主动引诱拦截弹对诱饵自身攻击而保全真弹头,甚至具有主动攻击拦截弹的对抗能力。
  3.箔条干扰
  箔条是用金属或涂覆金属介质制成的雷达无源干扰器,用以干扰雷达探测。大量的箔条形成箔条云,也称干扰云。当弹头置于周围的箔条干扰云中,而雷达不能识别箔条和弹头时,箔条干扰是另一种意义上的隐身技术,当箔条云不含弹头时,箔条干扰实际上相当于诱饵。
  箔条干扰是一种高空使用的突防手段,最低有效高度受到一定限制。如轻质金属丝干扰云的最低有效高度约为150公里,低于这个高度,干扰云会被阻滞,不能再隐藏真弹头。为了使干扰的有效性扩展到低空,由钨造的重干扰(有时称快干扰)箔条可使最低有效高度下降到100公里,甚至更低。使用箔条干扰的条件是,弹头的雷达反射截面要小,箔条的长度适当,而箔条与弹头之间的距离要小于雷达的分辨率。
  当箔条长度是雷达波长的1/2时,能使其雷达反射达到最大值。NMD系统的X波段地基雷达和预警雷达的工作频率分别在约10吉赫兹和420~450兆赫兹。所以,对于NMD系统的X波段雷达和预警雷达而言,当弹头的雷达反射截面很小时(如0.0009平方米),长度分别为大约1.5厘米和35厘米的箔条,就能反射差不多与弹头本身一样多的雷达信号,从而使弹头容易和箔条云混成一片。
  X波段雷达的带宽约为1吉赫兹,相当于距离分辨率约为15厘米。所以,弹头与箔条之间的距离只要小于15厘米,X波段雷达就难以识别弹头与箔条。
  1公斤的金属丝对于导弹来说不算太多的负荷,但却包含了几百万个箔条。在近乎真空的空间使用时,金属丝箔条会随导弹一起前进。而箔条释放装置用每秒几百根干扰丝的速度连续不断地产生新的丝云,使弹头一一直被隐藏其中。箔条云中有的含有弹头,有些只有箔条释放器。这使得防御雷达不能辨别丝云里面含有什么,而无法确定防御导弹射向哪一个目标。
  散布的干扰丝相对雷达有不同的速度,返回的雷达信号会有较强的多普勒频移,将掩盖弹头旋转所产生的多普勒频移率,而使雷达的多普勒识别无效。
  4.综合干扰系统
  综合干扰系统是将隐身、诱饵、箔条等突防手段综合起来使用,实施对探测雷达的干扰,以增强弹头突防效果。国外提出的一种大气层外综合干扰系统方案,包括数以万计箔条干扰丝,数十块末级火箭发动机碎片和若干有源干扰机。它们在320×720公里的空域分布成片状“云层”,掩护涂有微波吸收材料的弹头。据称,即使是由高速计算机控制的巨型相控阵雷达也很难应付这种综合干扰系统。
  5.多弹头
  针对NMD系统中段拦截突防的多弹头技术是在导弹末助推段释放多个子弹头,包括集束式多弹头和分导式多弹头两种。目前,国外先进战略弹道导弹都采用分导式多弹头实施突防,美国一些科学家则提出了一种携带生化战剂的集束子弹头。多弹头突防的意义是以更多的弹头数量对抗导弹防御系统有限的拦截能力。 (1)集束式多弹头
  集束式多弹头又称为霰弹式多弹头,在弹道预定点由母舱同时释放所带全部子弹头,攻击同一个目标区。国外战略弹道导弹的早期型号曾采用集束式多弹头,一般是1枚导弹携带3个子弹头。
  最近,美国科学家提出了总重量为1000公斤的近百个集束式子弹头的突防技术方案。这一技术方案是在弹道导弹助推段结束时,弹头以略微不同的速度在同一平面释放80~90个集束式子弹头,在飞向目标的弹道中段会向云团一样向外发散,形成子弹云。子弹头的落点将分布在直径10~20公里的范围,在弹头再入前200~250公里的高空,拦截一个子弹头可能就需要一枚拦截弹。这样,一枚战略弹道导弹的弹头数量就大大超过了NMD系统C-1阶段部署的全部拦截弹的数量。
  但是,这一方案中每一集束子弹头的重量只有约10公斤,所以无法采用核装药,而只能采用生化战剂。
  (2)分导式多弹头
  国外先进战略弹道导弹采用的分导式多弹头是把几个子弹头装在一个带制导控制的母舱里。母舱作一定程度的机动飞行,使每个子弹头分别瞄准目标,逐个释放,打击一定范围内的几个不同目标。由于分导式多弹头的各个子弹头的中段弹道和再入段弹道各不相同,而且先进分导式核弹头的每个弹头威力为30~55万吨TNT当量,所以每一个分导式子弹头都相当于一枚单弹头核导弹。
  目前,大多数先进战略弹道导弹都采用分导式多弹头,每一枚导弹携带的弹头数量为3~10个核弹头。俄罗斯的“白杨-M”和美国的“民兵-3”更新改进型导弹都具备改装分导式多弹头的能力。
  6.机动弹头
  机动弹头因为可以规避拦截弹的拦截,被认为是弹道导弹最重要的反拦截技术之一。俄罗斯的“白杨-M”导弹应用了机动弹头技术,被认为是现有和在研导弹防御系统难以拦截的战略弹道导弹。俄罗斯也将持续部署“白杨-M”导弹作为对抗NMD系统的重要措施之一。
  机动弹头是与弹体分离或由母舱释放后改变飞行弹道作机动飞行的导弹弹头。机动弹头技术大致分为规避机动和精确机动;在60公里以上进行的是高空机动,在60公里以下进行的是低空机动。弹头机动后,沿新的弹道继续打击以前预定的目标。针对中段拦截的弹头机动技术主要是指发生在100公里以上的高空规避机动,即弹头在地基拦截弹的动能杀伤飞行器实施撞击杀伤前,改变飞行弹道规避其拦截。
  机动弹头在低空可利用空气动力进行机动,而在高空因空气稀薄,一般需要火箭发动机提供弹头机动的动力。所以,高空机动一般要比低空机动更难,目前国外只有美国和俄罗斯研究了战略弹道导弹弹头的高空机动技术,应用该技术的只有俄罗斯的“白杨-M”导弹。
  俄罗斯已经成功进行试验的弹头机动技术有一个重要特点,即不用火箭发动机提供机动能力,而是通过弹头内部机械装置的运动改变弹头质心来产生弹头机动飞行所需要的控制力。该技术可根据弹头打击区域和导弹防御系统的能力,预先装定机动程序和机动范围的大小。弹头最大机动范围是在标准弹道中心直径5公里的范围内,可进行纵向机动和侧向机动飞行。
  7.抗核加固技术
  过去美、苏都曾研制过核拦截技术,因此在考虑突防措施时要考虑到抗核加固的问题。现在美、俄都已放弃了核拦截的方案,但分导式多弹头在连续打击敌方同一目标时,先起爆的弹头所造成的核爆炸环境,对附近尚未起爆的后继弹头将构成威胁,相当于敌方的反导弹核爆炸环境,从而有可能引起“自相摧毁”的问题,因此弹头仍需抗核加固。
  核爆炸产生的能量通常有60%~70%最初转换成X射线。它在低空被大气很快吸收,在高空对飞行中弹头有破坏作用。对于未加固的弹头,100公里高空100万吨级核爆炸的破坏半径可达7至8公里,这相当于弹头表面接受每平方厘米100卡的X射线能量。据报道,对X射线的防护可在弹头表面贴以多孔膨胀材料,再贴以高原子序数材料,加之配以适当的壳体材料,可使弹头的突防概率升至80%以上。
  核爆炸产生的γ射线和中子对电子组件的影响是不容忽视的。γ射线会在电路中产生电压和电流脉冲,导致电路超负荷或使存储器和逻辑线路的信息消除,其破坏作用取决于辐射脉冲的强度。中子在某种程度上也有上述破坏作用。此外,中子还可以使固态电路受到破坏,有时可造成永久破坏,其破坏程度取决于作用在组件上的中子通量。为此,电子组件必须考虑对γ射线和中子的防护。首先是电子元器件的加固,可采用介质绝缘技术,使用新型电阻以及采用掺金属杂质工艺等加固措施;其次是制导计算机的加固,特别是微处理机的加固(未加固的微机能承受辐射的剂量比人还低),其方法是采用新工艺和镀线存储器,这些措施的采用可使MX导弹的抗核打击能力比“民兵-3”提高20倍。
  核武器在核爆炸时都会产生电磁脉冲。半导体器件,尤其是集成电路对核电磁脉冲极为敏感,如磁芯存储器只要耦合进5×10-2焦耳的能量,就足以抹掉所有信息。因此,采用屏蔽、设计有防护措施的线路或采用躲避等技术加以避免。
  当核爆炸产生的γ或X射线直接照射在壳体时,从金属壳体打出电子,从而在壳体内产生电磁脉冲,称为内电磁脉冲,这是很难防护的。一般是在腔体的空隙处填充金属屑以阻尼和衰减内电磁场,其次是缩小弹头腔体尺寸可以提高震荡频率,使内电磁场快速衰减。
  一些科学家的研究认为,应用“冷屏”技术隐身的核弹头、反模拟气球诱饵的核弹头和装有生化战剂的集束子弹头等3项突防技术中的任何一项都可以有效对抗NMD系统。那么更为复杂的电子干扰诱饵、智能诱饵、分导式多弹头、机动弹头等先进突防技术应能更有效地对抗NMD系统。箔条虽然简单,如果和弹头隐身、电子干扰诱饵及多弹头、机动弹头共同使用,也是有效的突防手段。
  弹头隐身设计、箔条干扰、反模拟诱饵和综合电子干扰等突防技术的难度不大,但是智能诱饵、分导式多弹头和机动弹头等先进突防技术的研究与应用有一定技术难度。智能诱饵是诱饵技术的发展方向,但是由于该诱饵要具有探测、识别、机动诱骗甚至主动攻击拦截弹的功能,确实有很高的技术要求。分导式多弹头于70年代初开始应用,至今已应用于美、俄、英、法四国的十几个战略导弹型号,说明该技术较为成熟。但是对其他国家仍有较大技术难度,尤其是核装置的小型化,而且核弹头数量的增加也需要更多的核材料。所以美国一些科学家提出发展装有生化战剂的集束子弹头。机动弹头是一项技术难度很大的突防技术,尤其在大气层外中段弹道进行的高空机动要求的技术更高,目前国外只有“白杨-M”导弹应用了这一突防技术。虽然美国从60年代起进行了一系列机动弹头的基础研究与样机试验,但是至今弹道导弹弹头没有应用大气层外的高空机动技术。
  
  三、攻击NMD系统的武器
  
  攻击NMD系统是指攻击该系统的某些组成部分,如地基雷达、飞行中的拦截弹通信系统、预警卫星等。攻击这些探测、通信系统的新武器主要是电子攻击武器,如电子攻击弹头、电磁脉冲弹头等。
  1.弹道导弹电子攻击弹头
  电子攻击弹头以压制-欺骗相结合的方式削弱、抵消或摧毁导弹防御系统的雷达探测和通信等电子系统,使这些系统在战略弹道导弹攻击时失去作战能力或降低作战效能。由于战略弹道导弹是射程最远、飞行速度最快的进攻性武器,所以装备电子攻击弹头的战略弹道导弹是一种重要的攻击NMD系统的武器。
  1991年,美国为“民兵-3”导弹研制了一种具有电子攻击能力的弹头,以导弹防御系统的探测雷达为目标。该弹头被称为压制飞行器,装有数以千计的箔条、与弹头雷达信号相似的诱饵以及电子干扰装置。“民兵-3”导弹可以将电子攻击弹头与其他分导式核弹头混装,成为攻击导弹防御系统探测雷达的反辐射导弹,为其他“民兵-3”导弹的弹头突防铺平了道路。
  2.电磁脉冲弹头
  电磁脉冲弹头是核武器爆炸时产生的高能量射线与同温层的大气分子相互冲撞而飞出的电子在地球磁场的作用下,改变飞行方向,形成回旋加速电子,释放出核电磁脉冲的一种武器。利用常规炸药也可以产生电磁脉冲,而且非核爆炸产生的电磁脉冲具有一定方向性,更有利于将能量集中于被攻击的目标。
  电磁脉冲弹头的特点是达到最大电场强度的时间极短(纳秒级)、频率极宽;电子脉冲一旦进入雷达天线、电子设备,瞬间形成的强大电流,使电子设备在保护电路工作之前即被烧毁。所以,它不仅能干扰导弹防御系统的雷达和通信系统,而且能损坏雷达和通信系统的电子设备,使这些系统或整个作战管理(BM)-指挥、控制、通信(C3)系统完全失效,甚至瘫痪。电磁脉冲弹头有核与非核(常规)两种类型。
  90年代以来,美国一直在研制小型核电磁脉冲弹头,用来装备弹道导弹、巡航导弹等武器。同时,美英俄等国还在研究非核电磁脉冲弹头。海湾战争中,美国已经用装备非核电磁脉冲弹头的巡航导弹进行了电子攻击的实战试验。
  美国科学家在2000年明确提出,对NMD系统采取先发制人的攻击是一种有效的对抗方法。事实上,90年代美国的“民兵-3”已应用电子攻击弹头作为压制导弹防御探测雷达的突防措施,甚至可以成为只装备电子攻击弹头对抗导弹防御雷达的电子攻击武器。这种电子攻击弹头与应用突防技术的其他核弹头结合使用,必将增强其他弹头针对NMD系统的突防概率和对抗效果。“民兵-3”导弹的电子攻击弹头是在电子综合干扰系统基础上进一步发展而成的,而电磁脉冲弹头尤其是具有方向性的非核电磁脉冲弹头又为电子攻击弹头提供了新的技术措施。现在,美、俄等国的非核电磁脉冲弹头已进入实用阶段。所以,电子攻击弹头作为NMD系统的有效对抗手段,不仅必要而且可行。
  责任编辑:欣 然

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