空天飛行器的發(fā)展

1空天航天器的未來發(fā)展展望現(xiàn)在的信息對抗不再局限于一些戰(zhàn)爭區(qū)域的空間之間，競爭的焦點擴大到了天空區(qū)域?？仗祜w行器具有在大氣層中以高超聲速飛行、直接加速飛出大氣層外,完成空間任務(wù)后再返回大氣層的能力。這種新型的飛行器將從真正意義上開啟空天一體化作戰(zhàn)的時代。目前,多個空天飛行器開發(fā)項目正在進行當(dāng)中,得到了多個國家的積極參與。這些項目多數(shù)處于技術(shù)研究階段,近期目標(biāo)主要在于突破吸氣式超燃沖壓發(fā)動機和熱防護等方面的技術(shù),項目未來發(fā)展的最終目標(biāo)是研制一種水平起降、可重復(fù)使用的空天飛行器,實現(xiàn)快速、機動、廉價、可靠地進入空間和利用空間;同時,因其兼具航天運輸與空間作戰(zhàn)功能,具有迅速響應(yīng)和快速到達能力,所以又是確?？臻g優(yōu)勢的先進武器。本文旨在通過分析空天戰(zhàn)場及其中的信息對抗,研究空天飛行器在未來空天戰(zhàn)場中可能執(zhí)行的任務(wù),對空天飛行器將給信息對抗領(lǐng)域帶來的影響進行探討。2天空中的信息戰(zhàn)2.1大氣氣動天氣在亞軌道大型航天器上的應(yīng)用目前的空天戰(zhàn)場,從航空、航天實用技術(shù)角度考慮,根據(jù)飛行器普遍的作戰(zhàn)高度大致可以劃分為三層:下層為稠密大氣層(0～35km),是空氣動力學(xué)飛行器,各種有人飛機、無人機、氫氣球、飛艇等航天器活動的天地。中層是稀薄大氣層(35～120km),也可稱之為“亞太空”、“臨近空間”,有空氣,但很稀薄。飛機很難飛到,衛(wèi)星飛行有阻力,壽命很低,是彈道導(dǎo)彈、戰(zhàn)區(qū)反彈道導(dǎo)彈作戰(zhàn)時飛經(jīng)的空域,也是目前正在發(fā)展的亞軌道飛行器、空天飛行器飛行的空間。上層即空間域(大于120km),是人們常說的“太空”。這里,是各種航天器,包括衛(wèi)星、載人飛船和空間站運行的區(qū)域。當(dāng)前的空天戰(zhàn)場主要集中在下層。各種戰(zhàn)斗機、轟炸機、偵察機、預(yù)警機都工作在此層。實際上,大多數(shù)的飛行器工作范圍都在0～20km。在已經(jīng)達到實用程度的機型中,僅有數(shù)種飛行器可以在20km以上正常工作,而且基本上都不能超過30km。而在大于120km的太空區(qū)域,有著為數(shù)眾多的衛(wèi)星,它們也是重要的參戰(zhàn)力量,包括各種通信/數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、導(dǎo)航定位衛(wèi)星、偵察監(jiān)視衛(wèi)星等。正是這些分布在下層和空間層的作戰(zhàn)單元互相配合,有機地構(gòu)成了當(dāng)前的空天戰(zhàn)場。2.2信息對比技術(shù)的提升和強化在作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中的信息對抗現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心是對制信息權(quán)的爭奪,戰(zhàn)爭形態(tài)的發(fā)展愈來愈與網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)理論相符合,隨著戰(zhàn)場軍事網(wǎng)絡(luò)地位重要性的提升,針對敵方信息作戰(zhàn)系統(tǒng)尤其是網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點的各種信息對抗技術(shù)得到了快速的發(fā)展?，F(xiàn)代戰(zhàn)場上存在著兩個信息對抗領(lǐng)域,即稠密大氣層信息對抗域和空間信息對抗域。2.2.1通信對抗力量底層的稠密大氣層是目前空中戰(zhàn)斗的主戰(zhàn)場,這里存在著最激烈的信息對抗領(lǐng)域。各種預(yù)警機、電子戰(zhàn)飛機、偵察機、反輻射導(dǎo)彈都在這一層飛行,在戰(zhàn)機上還安裝有用于偵察、告警、干擾的各種電子戰(zhàn)設(shè)備。各式各樣的地面/艦載的雷達站、電子戰(zhàn)裝置大多也是面向這一層的信息對抗而開發(fā)的。具體到對抗形式主要有雷達對抗、光電對抗、通信對抗(包括針對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的對抗)。只討論存在于空中的信息對抗力量的話,主要有以下幾種參戰(zhàn)力量:預(yù)警機是空中的指揮控制中心,負責(zé)提供敵方艦艇、飛機、巡航導(dǎo)彈、戰(zhàn)車等目標(biāo)的預(yù)警,提供區(qū)域監(jiān)視、通信中繼、搜救協(xié)同和航空管制能力;各種先進的偵察機,如“全球鷹”無人機、“捕食者”無人機等,可以提供較長航時的偵察,提供高質(zhì)量的近實時圖像,對指定敏感區(qū)域進行持續(xù)監(jiān)視;各種專用/兼職電子戰(zhàn)飛機,如FA-18G、EA-6B等,可以在指揮控制中心的統(tǒng)一指揮下,對警戒雷達、引導(dǎo)雷達、制導(dǎo)雷達、炮瞄雷達實施電子壓制,使敵方雷達致盲、武器失控,為本方的戰(zhàn)斗機、轟炸機、甚至巡航導(dǎo)彈護航,而攜帶通信干擾機載荷的電子戰(zhàn)飛機可以破壞敵通信網(wǎng)絡(luò),造成敵指揮部和前線各部間的通信中斷;攜帶反輻射導(dǎo)彈的戰(zhàn)機,直接攻擊正在工作的輻射源,迫使雷達關(guān)機并給敵雷達操作人員帶來巨大的心理壓力。這些空中信息對抗力量常常并不局限于一種對抗形式,作戰(zhàn)力量的運用十分靈活、多變,這凸顯了在稠密大氣層中信息對抗的復(fù)雜程度。2.2.2核心能力:網(wǎng)絡(luò)上的低視野功能空間信息對抗指敵對雙方利用空間對抗技術(shù)和武器裝備,為爭奪和保持空間戰(zhàn)場上的制信息權(quán)而展開的一系列對抗活動,是空間信息作戰(zhàn)的重要組成部分。依據(jù)美國對空間力量作戰(zhàn)任務(wù)領(lǐng)域的劃分,空間信息對抗能力主要包括空間態(tài)勢感知能力、空間信息進攻能力和空間信息防御能力?？臻g信息對抗能力是保證美國及其盟軍部隊利用空間能力、遏制對手擁有同樣的能力并以此獲得和維持理想空間優(yōu)勢的前提和基礎(chǔ),是控制空間的核心能力。近年來,通過世界各國的發(fā)展和實踐,空間信息對抗作戰(zhàn)理論日趨成熟,武器裝備漸成體系,空間信息對抗實際作戰(zhàn)能力逐漸形成。目前,在空間的信息對抗,主要是針對各種軍用衛(wèi)星的對抗,概括說來有以下幾種方式:激光強干擾、通信信號瞄準(zhǔn)式干擾、高功率微波(HPM)和電磁脈沖(EMP)攻擊和動能武器碰撞毀傷。針對GPS等導(dǎo)航定位衛(wèi)星,還可在精確制導(dǎo)武器飛過的路徑上或目標(biāo)區(qū)域附近安放干擾器,使其導(dǎo)航定位功能失效。針對成像偵察衛(wèi)星,還可以采用偽裝、隱蔽、欺騙、隱身等多種技術(shù)使其偵察功能失效。盡管已經(jīng)發(fā)揮了巨大的軍事價值,并成為現(xiàn)代戰(zhàn)場不可或缺的一部分,但現(xiàn)存的各種空間設(shè)施,主要是各種衛(wèi)星,由于不具備較強的機動能力,軌道可測,軍事用途仍受到極大的限制,生存能力也日益受到威脅。發(fā)展中的空天飛行器作為可以自由往來于空間和大氣層間的軍事裝備,搭載適當(dāng)?shù)男畔乖O(shè)備,必將給空間信息對抗領(lǐng)域帶來不可忽視的巨大影響。3新一代航天運輸系統(tǒng)的研發(fā)在空天飛行器方案提出之前,可進入太空的航天運輸系統(tǒng)有宇宙飛船和航天飛機兩種。但這兩種運輸系統(tǒng)都存在明顯的缺陷,如成本過高等。因此,世界各國急切地期盼著新一代航天運輸系統(tǒng)的研發(fā)取得進展,在這種情況下,空天飛行器方案應(yīng)運而生。由于其可以自由往來于空間戰(zhàn)場和空中戰(zhàn)場,具備遠遠超越現(xiàn)存的各種空間設(shè)施的機動能力,因此空天飛行器的軍事用途也成為各國關(guān)注的焦點。3.1空天航天器方案從方案技術(shù)上講,空天飛行器應(yīng)具有重復(fù)使用性、高可靠性和較強的任務(wù)適應(yīng)能力。從系統(tǒng)運營操作上講,它應(yīng)有操作維護簡便可靠、地面周轉(zhuǎn)時間短等特點。前者降低了系統(tǒng)硬件成本,后者降低了系統(tǒng)運營成本。目前各國提出的空天飛行器方案大體上可以分為兩類:垂直發(fā)射水平降落方案和水平起飛水平降落方案(即空天飛機方案)。按照入軌方式的不同,空天飛行器分為單級入軌飛行器和兩級入軌飛行器兩種。目前兩級入軌空天飛行器方案得到了廣泛的支持,而由于水平起降的方式將帶來獨特的優(yōu)勢,水平起降已然成為空天飛行的最佳選擇。但此方案技術(shù)難度較大,相關(guān)項目都處于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和演示驗證階段。目前,很多國家把突破超燃沖壓發(fā)動機技術(shù)和熱防護技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)作為現(xiàn)階段空天飛行器項目的目標(biāo)。高超聲速導(dǎo)彈作為第一階段的成果得到了世界各國的廣泛關(guān)注。3.2空天航天器在現(xiàn)代軍事上的作用隨著戰(zhàn)場高空化進程的不斷加快,空天飛行器將成為未來最重要的新型空天飛行作戰(zhàn)平臺,為21世紀(jì)的空天運輸和攻防對抗提供非常有價值的軍事能力。其在軍事上的發(fā)展需求包括:(1)確?？焖倭畠r地進入太空。空天飛行器與目前使用的一次性運載火箭、飛船和部分重復(fù)使用的航天飛機相比,在重復(fù)使用性、發(fā)射操作費用、可維修性和周轉(zhuǎn)時間、靈活機動性等方面都有革命性的改變。(2)可作為空間武器發(fā)射平臺。在未來天戰(zhàn)中,空天飛行器可作為各種武器彈藥,包括動能武器和高能激光武器、微波武器等的發(fā)射平臺,對敵方陸、海、空、天重要目標(biāo)進行攻擊,對戰(zhàn)爭的勝負可起到至關(guān)重要的作用。(3)反衛(wèi)星。空天飛行器能利用自身的探測設(shè)備,發(fā)現(xiàn)敵方衛(wèi)星,對其進行跟蹤和干擾,使其失靈或?qū)⑵浯輾?或?qū)⑺胺敗?竊取它已獲得的情報,或?qū)⑺腿脲e誤軌道,或干脆將其帶回地面。(4)可作為快速運輸機?？仗祜w行器飛行速度極快,它從普通機場起飛,在兩小時內(nèi)實現(xiàn)“全球到達”,能對全球范圍發(fā)生的地區(qū)沖突迅速做出反應(yīng),或?qū)撤桨l(fā)動突然襲擊等。(5)可作為戰(zhàn)時空間預(yù)備指揮所。空天飛行器能像載人空間站那樣能在軌長期停留,又配備了先進的指揮控制系統(tǒng),一旦戰(zhàn)時需要,可以直接承擔(dān)起作戰(zhàn)指揮控制任務(wù)。(6)偵察監(jiān)視與預(yù)警?？仗祜w行器可利用其攜帶的照相偵察、電子偵察等設(shè)備對陸、海、空、天目標(biāo)進行偵察與監(jiān)視,對導(dǎo)彈發(fā)射等進行預(yù)警。與各種偵察衛(wèi)星相比,空天飛機具有更大的靈活機動性,綜合偵察能力更強,實時性更好。4空天飛機信息對抗能力4.1空天航天器的未來發(fā)展空天飛行器用于戰(zhàn)爭,將大大地改變戰(zhàn)爭的面貌,是戰(zhàn)爭發(fā)展史上的轉(zhuǎn)折點。空天飛行器采用火箭發(fā)動機與超燃沖壓發(fā)動機結(jié)合的方式(在更遠的未來,也可能采用核動力發(fā)動機等新型動力方式),可以跨越目前空天戰(zhàn)場的三層工作,將空、天真正的結(jié)合在一起,拓展了戰(zhàn)斗的空間。杜黑在制空權(quán)中提出“只有阻礙敵人飛行,才能保證自己飛行。掌握制空權(quán)就是勝利,喪失制空權(quán)就是戰(zhàn)敗”。在空天飛行器應(yīng)用于戰(zhàn)爭后,這個定律仍然適用,只是制空權(quán)的含義已擴展到制天權(quán)和制空權(quán)兩個方面。制天權(quán)尚無權(quán)威的定義,我們可以類比制空權(quán)對其定義如下:通過奪取一定時間內(nèi)對一定空間域的控制權(quán),保障己方的作戰(zhàn)行動,保護己方免遭敵方危害。但實際上,空間域和底層的空域從來就沒有徹底地分開過,不僅在空間域的作戰(zhàn)武器可以居高臨下地攻擊底層空域的目標(biāo),而且在底層空域的武器也有攻擊空間目標(biāo)的潛力和能力。2008年美國“宙斯盾”系統(tǒng)發(fā)射SM-3導(dǎo)彈成功攔截了一枚失控衛(wèi)星的例子,以及在更早時候由F-15攜帶“愛國者”改型攻擊衛(wèi)星的實例已能證明這一點。從目前的發(fā)展趨勢上看來,制空權(quán)與制天權(quán)在未來仍將呈高度的互依賴性。也就是說只有奪取了制天權(quán)才能有效保障制空權(quán)的獲得,而制空權(quán)已在多次現(xiàn)代戰(zhàn)爭中證明了自己的地位和作用?？仗祜w行器的獨特優(yōu)勢在于它可以較自由地在空天兩個領(lǐng)域飛行,既是理想的武器搭載平臺,又是奪取制天權(quán)和制空權(quán)的有力武器。也許因為它的出現(xiàn),制天權(quán)和制空權(quán)兩個概念可以漸漸歸為統(tǒng)一。信息化進步帶來的新軍事變革正促使戰(zhàn)爭形態(tài)向網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)的形式發(fā)展。而從網(wǎng)絡(luò)中心戰(zhàn)或信息對抗的角度來講,空天飛行器可以通過攻擊敵關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,擊潰敵軍事網(wǎng)絡(luò),使其陷入混亂狀態(tài)。空天飛行器推動著空天戰(zhàn)場一體化的進程,再次加強了空天戰(zhàn)場作為決定性戰(zhàn)場的地位,空中和空間力量的重要性進一步提高。目前,世界各國正在發(fā)展的空天飛行器的第一階段成果——高超聲速導(dǎo)彈是直接面對軍事應(yīng)用而開發(fā)的。作為新一代精確打擊武器,高超聲速導(dǎo)彈飛行速度快、巡航高度高、突防能力強,如果裝備部隊則可在戰(zhàn)爭初期用于打擊突防要求較高的要害目標(biāo),如國防大樓、總統(tǒng)官邸、軍用機場、戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈放射井等,可以給對方領(lǐng)導(dǎo)層及民眾的信心以沉重打擊,促使敵方盡早放棄抵抗;在戰(zhàn)爭中、后期用于打擊敵C4I指揮部、彈道導(dǎo)彈發(fā)射車等時敏目標(biāo),可以打破戰(zhàn)場上的僵局,有力地建立起使用方的優(yōu)勢地位。4.2多維度防御空天飛行器在信息對抗領(lǐng)域有著不可替代的優(yōu)勢,它具備很強的突防能力,可以突破多層、嚴(yán)密的防御系統(tǒng),直接打擊有一定戰(zhàn)略縱深的敵軍事網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點。同時,利用其進入空間作戰(zhàn)的能力,空天飛行器可以對現(xiàn)代信息系統(tǒng)不可或缺的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等空間信息設(shè)備產(chǎn)生不可忽視的威脅。(1)高空快速體操作戰(zhàn)爭在信息對抗領(lǐng)域達到的最大成就可能就是摧毀敵方的控制指揮中心了。空天飛行器,憑借其高速、高突防能力的優(yōu)勢有可能在未來承擔(dān)這一艱巨的任務(wù)。從目前的研究看來,在空天戰(zhàn)場的中間層,不存在可供預(yù)警機等低空控制指揮中心長期盤旋的條件。所以,未來的預(yù)警機可能仍要在下層工作。在攻防對抗中,空天飛行器可以在超過30km的高空快速駛向敵控制指揮中心,躲避地面和空中的火力攔截,在指定攻擊區(qū)域發(fā)射空空或空面導(dǎo)彈對敵預(yù)警機或地面/水面指揮中心進行致命打擊。而在空天飛行器發(fā)展的第一階段,高超聲速導(dǎo)彈也將承擔(dān)起對敵通信中樞進行攻擊的使命。發(fā)揮其高空高速的優(yōu)勢,高超聲速導(dǎo)彈可以快速突防,在敵控制指揮中心轉(zhuǎn)移前,居高臨下的對其進行打擊。由于速度快,突防能力強,這種武器的出現(xiàn)將大大改變現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭的面貌。擁有這種武器的一方,更容易獲得制信息權(quán)使將敵方陷入混亂的狀態(tài)。(2)點作用機理:點在未來的作戰(zhàn)中,衛(wèi)星系統(tǒng)由于其暴露性、公開性和透明性的特點,尤其容易遭到敵方攻擊,而其作用卻與日俱增。空天飛行器作為高效的空間運載平臺,在戰(zhàn)時升空,釋放備份衛(wèi)星以彌補敵方作戰(zhàn)系統(tǒng)對己方衛(wèi)星各項能力造成的損失是一種可行的方案。(3)空天航天器武器是戰(zhàn)術(shù)武器空天飛行器,在戰(zhàn)時升空,釋放空間武器直接攻擊敵方衛(wèi)星是可以預(yù)見的作戰(zhàn)形式?？仗祜w行器不需要特定的發(fā)射場,飛行軌跡也更自由,更容易在敵對攻擊中存活下來。利用空天飛行器的運載能力,可以快速在空間部署作戰(zhàn)單元。但是,空天飛行器在空間釋放武器,直接撞擊或通過戰(zhàn)斗部爆破來攻擊衛(wèi)星從而打擊敵軍用網(wǎng)絡(luò)的后果十分嚴(yán)重而不可測。在大多數(shù)情況下,碰撞或爆炸引起的碎片在相當(dāng)長的時間內(nèi)不能墜入大氣層燃盡,