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导读
预警和跟踪是反导的重要组成部分,仅从这方面看,中美差距依然不小。
此文首发于2017年4月15日
这个当口说“反导”,绕不开萨德,为了缓和一下剑拔弩张的气氛,咱先来段杂技。
二战后期,小胡子想开挂翻盘,于是点亮了两个划时代的技能:V-1、V-2。
原本打仗是开着飞机扔炸弹,就算造飞机像折纸一样快,但飞行员的消耗难以弥补,于是大家都祈祷飞机能自动扔炸弹。本着这个思路,诞生了世界上第一枚巡航导弹:V-1。
这种“会飞的炸弹”本质上就是没有驾驶舱的飞机,所以体积更小、速度更快。英军为了拦截V1,不惜代价提高飞机速度,拆掉了所有多余部件,甚至连后视镜都拆了。但是V1速度快体积小,离得远了打不中,离得近了又怕炸到自己,在最开始的6周时间里,英军有37架战斗机在拦截中受损。
某次拦截,飞行员Dean驾驶战斗机打完炮弹后仍未击落V1导弹,于是神功附体,干脆用自己飞机的机翼挑翻导弹,导弹失衡后导致陀螺仪失灵,很快坠落。几天后,又一个哥们儿用自己的尾流掀翻了一枚V1。后来这技能逐渐普及,空军中校巴斯比蒙特,曾击落和挑翻过30枚V1导弹。
上图是挑翻V1导弹示意图,下图是轰炸机空射V1导弹的照片。
V1导弹的造价大约为坦克的二十分之一,小胡子一共向英国发射了大约一万枚,有7488枚飞越了海峡,其中3957枚被击落,3531枚避开了防御,2419枚飞到了伦敦,炸死了6184人。
这大概就是人类最早的“反导”手段了:用飞机机翼挑翻导弹。这真不是玩笑,有图有真相。
V1被拦截这么多,小胡子不开心了,于是点亮了第二个技能:世界上第一枚弹道导弹,V-2。
V2可以飞到100km的高空再砸下来,攻击速度超过4马赫,即便到了今天,拦截难度依然不小。
V2导弹犹如一道闪电,当年的战斗机只剩干瞪眼的份。好在V2精度超过了10km,打击目标完全靠蒙,1吨的弹药载荷,时不时就把街道抹平一大块,一觉睡醒,呀,邻居呐?着实吓人!
小胡子一共发射了3745枚V-2导弹,其中1115枚击中英国本土,炸死2724人。不过,一枚V2造价赶得上一辆虎式坦克,把3000多辆坦克这么扔过去,也不知道这帐怎么算的。
二战结束,V1、V2的技术被美苏瓜分一空。
- 反导和防空
V1出世没多久就被挑翻了,但V2在很长时间内都是无敌的存在,导弹和反导的对台戏直到60年代才陆续上演。
请注意,并不是所有拦截导弹的行为都叫反导。拦截弹道导弹,才叫“反导”;拦截巡航导弹,一般叫“防空”。防空的区域跨度不过百十公里,速度不过三五马赫,而反导搞不好就是横跨半个地球的活,速度动辄几十马赫,两者难度不可同日而语。
这回不说防空,单说反导。美帝反导系统有:TMD,NMD,中国反导系统有:CTMD,CNMD,这些名字可真优雅!还有很多新闻热词:爱国者导弹防御系统、萨德导弹防御系统、宙斯盾导弹防御系统……还没被这堆概念晃晕的同学,祝贺你,直接晋级后半篇吧!
萨德系统的雷达放在车上,宙斯盾系统的雷达放在船上,萨德打个折就是爱国者系统。由这些系统组成的反导体系,如果是保护美国本土的,就叫国家导弹防御系统(NMD),如果是保护本土之外战区的,就叫战区导弹防御系统(TMD),这些合起来就是美国“弹道导弹防御系统”(BMD)。
这样听着有点累,咱还有个通俗的说法:“中段反导”和“末端反导”,或者是更通俗的说法:“大气层外反导”和“大气层内反导”。
简单复习一下弹道导弹的特点。
火箭把弹头送到太空,拼命加速,这叫“助推段”。加速到几十马赫,弹头和发动机脱离,开始无动力滑翔,走的是典型的抛物线(下图的蓝线部分),和炮弹无异,这就是“中段”。弹头最后依靠自由落体返回大气层,砸向目标,这就是“末端”或“再入段”。
理论上,这三个阶段都能反,哪怕导弹还躺在地上,也能反。关键得看可行性。
助推段反导
此时导弹还在人家的地盘,若是没有绝对的制空权,就省省吧。退一步说,要是有了绝对制空权,人家还敢朝你扔鞭炮吗?所以助推段反导只会是大流氓欺负小流氓,暂且不谈。
中段反导
这词是媒体宠儿。大气层外没有空气干扰,红外、电磁背景值也很干净,另外,弹头无动力滑翔,轨道容易计算,这些是中段反导的大前提。
导弹大约80%的时间都处于这么一个懵逼状态,虽然中段反导总体上难度很大,但就拦截那一瞬间来说,中段反导要比末端反导容易多了。因此,有志气的大流氓都热衷于中段反导。
末端反导
大气层内拦截导弹和大气层外完全是两码事,弹头一旦进入了大气层,也就是所谓的“末端”,各种复杂。末端反导说白了就是防空,易学难精。你想想,导弹都飞到头顶了,再瞎的雷达也总会发现的,坐着挨揍还不如把防空导弹都扔出去,所以末端反导的门槛真不高。
但是想玩利索就难了,在大气层内加速的防空导弹,速度远远不如太空镀金归来的弹道导弹,人家弹头利用气动外形稍微一机动,防空导弹就被甩的远远的。看看橄榄球比赛就明白这道理了,假设我们的运动员速度比别人快四五倍,你说能不能赢?
- X波段雷达
现代战争的最终表现形式其实挺单一的,无外乎“雷达锁定目标,引导导弹攻击”,打飞机、打船、打导弹都是如此。雷达波是电磁波,军事雷达常见的波段集中在X波段、S波段、米波、毫米波。
巧合的是,波长越短,定位越准,但在空气中衰减越厉害,这意味着探测距离越近;长波段虽然看得远,但定位精度低,无法引导导弹攻击。因为精度和距离两者不可得兼,于是雷达衍生出各种型号,仅从反导应用角度,略举一二。
毫米波,波长1cm以下的雷达波,通常用于制导雷达,就是最后阶段瞄准目标用的雷达,比如导弹上的导引头。毫米波衰减严重,探测距离不过几十公里,在这之前都靠火控雷达引导。什么是火控雷达?
X波段,波长3cm以下的雷达波,用于火控雷达。这种雷达波在空气中的衰减也就比毫米波稍微好点,因此需提高雷达功率来增加探测距离。雷达在大功率运行时损耗极大,通常不会24小时开机,平时就靠预警雷达罩着。什么是预警雷达?
S波段,波长10cm左右的雷达波,用于中距离的预警雷达和跟踪雷达,24小时开机,发现目标后立刻自动切换到火控模式。一般雷达都能切换两种模式,高端货的转换时间只需几秒钟。
米波,波长在1米以上的雷达波,用于长距离的预警雷达,虽然定位精度不高,但无法被隐身涂料吸收,可以发现隐身飞机。
太空比想象中大的多,电影里那种一颗卫星碎片就把所有飞船卫星都摧毁的概率,比,你朝院子里开一枪溅起的石子把所有蚊子都干掉的概率,还要小。在地球表面找个女朋友都那么难,茫茫太空,大了何止千百倍。举个喜闻乐见的栗子。
有个坏蛋1号在北京,2号在济南,3号在南京,通过计算轨迹判断,此人4号必在杭州,于是我提前在3号从温州派人去杭州拦截。想在我大杭州这么找人,那是墙上挂门帘,没门!这就是预警雷达,只能告诉你坏蛋在哪个城市。
继续扯,此坏蛋将于4号中午12点钟在环城北路自西向东,以百米冲刺的速度经过。这就是火控雷达,能告诉你坏蛋在哪条街。
我派出的人准时到了40米宽的环城北路,自行用“眼睛搜索”,这眼睛就是制导雷达,直接锁定坏蛋。
拦截人员的修正能力就是一条街,如果定位误差超过了一条街,比如坏蛋从隔壁的体育场路飞奔而过,那拦截人员是赶不上的,毕竟大家百米冲刺的速度都差不多。
正经点说,假如拦截弹的轨道修正能力是3km,那么雷达跟踪弹头计算的轨道误差不能大于3km。
处于中段飞行的弹头可远着呐!而且RCS通常只有1,想要如此精确的锁定,只有X波段雷达能担此任。不过呢,X波段衰减严重,跑那么远,功率自然不低,属于耗电大户,所以装卫星上吃不消,只能放地面,而且需要前置部署,离目标越近越好。
最后捋一捋反导流程:洲际导弹发射后,首先发现的是红外预警卫星和地面预警雷达,两者都是24小时开机;随后X波段雷达启动,锁定导弹,并计算轨道,引导己方的拦截弹发射;拦截弹到达指定区域后,开启自身的制导雷达和红外导引头,撞击来袭弹头。
中段反导最重要的环节就是X波段雷达。发射预警卫星谁也管不了,地面预警雷达放远点也能用,但预警之后的跟踪锁定弹头的工作必须由X波段雷达完成,考虑到X波段的衰减,雷达必须前置部署。无论从政治角度还是从技术角度,X波段雷达的部署都是反导极为重要的一环。
- 中国周边的预警系统
天基红外系统SBIRS
卫星预警也叫天基预警,导弹发射产生大量热,用红外预警最好不过。预警卫星一般在同步轨道上,非常高,击落难度很大。最近美帝计划用4颗同步轨道卫星和2颗大椭圆轨道卫星组网(SBIRS),取代老旧的DSP预警卫星。现有的DSP卫星保持5颗在轨,3颗工作,2颗备用,每隔10秒对地球扫描一次,1分钟内即可判断是否有导弹发射,5分钟内即可把数据发送至地面站。
航天飞机把DSP预警卫星送入轨道
新型SBIRS预警卫星可跟踪低温弹头,识别诱饵弹
SBIRS预警卫星拍摄的Delta火箭轨迹
SBIRS系统已经部分交付使用,加上原有的DSP卫星,只要从地球飞出太空的东西很难逃过美帝的眼睛。如果说大气层内还有办法遮遮掩掩(比如利用云层),那么导弹飞到10km以上时,不用抱任何侥幸心理。SBIRS系统的数据传输速度达到100M/S,可在20秒内将导弹轨道参数发送给地面站。
美帝为了新一代的红外卫星系统,累积投入达到150亿美元,原本指望能取代X波段雷达的功能。不过,从目前美帝到处竖雷达的情况看,卫星系统应该是遇到了点麻烦,可能是技术上的,可能是资金上的,又或者两者皆有。
“铺路爪”远程预警雷达
这是美帝部署在湾湾的固定预警雷达,70年代技术,2013年开始运行,湾湾自费13.8亿美元(学学人家南棒,免费!)。铺路爪的雷达波属于分米波段,对雷达反射截面RCS=10平米的目标,探测距离可达5550km。
同一雷达的探测距离与RCS的四次方根成正比,以RCS=0.05的J20为例,计算得铺路爪的探测距离为1475km;处于中段飞行的弹头RCS大约为1,同理可得探测距离为3100km,厉害厉害!
湾湾欢天喜地,宣称铺路爪可以发现3000km外的高尔夫球,咱喜欢较真,就帮他算算:高尔夫球直径为0.042m,理论RCS为0.0014,考虑到球面凹凸不平,姑且算0.005,计算可得探测距离为830km,吹牛了吧!
兔子是个“能动手就绝不逼逼”的主,被偷窥了一年之后,在相距240km的福建惠安的山顶上按了一部大型相控阵雷达,雷达波直接往对方脸上照,顺便还能监控整个台海。虽然兔子的半导体技术与美帝的差距不亚于发动机技术,但戳瞎一台70年代的雷达还是很轻松的,据说铺路爪的信号特征已经被完全破解,直接被兔子撂倒,基本成了摆设。
希望湾湾这13.8亿的狗粮钱不是从兔子这边赚走的,不然这事就太憋屈了!
福建惠安电子战设施
爱国者PAC-3反导系统
几年前湾湾买了不少。爱国者系统的前期预警主要靠卫星,属于陆基末端反导系统。末端嘛,和弹头的距离不远了,所以采用的是C波段雷达,介于S波段和X波段之间,主要拦截战术导弹、巡航导弹、飞机等等,对于中段反导基本帮不上忙,所以兔子也就睁只眼闭只眼。
爱国者的防御范围大约百十公里,对于湾湾、南棒这些小地方正合适,脚盆也放了不少。爱国者虽然属于末端反导,探测距离却不低,对于北棒的小鞭炮,爱国者或许能当半个中段反导用了。其实吧,南棒放些爱国者3是比较合理的,拦截北棒那些短鞭炮刚刚好。实际上,首尔、仁川、釜山、大邱等大城市早就部署了爱国者,你想想,南棒敢裸奔这么久?
宙斯盾反导系统
四面相控阵雷达AN/SPY-1
宙斯盾是美帝海军的防御系统,针对反舰导弹和飞机为主,后来也参与到了中段反导。中段反导的拦截弹主要是标准3导弹,如果标准3部署在本土,飞过去太耗时;如果和雷达一起前置部署,怕来不及升空对方就飞过头了,于是就把标准3放船上了,灵活机动。
“宙斯盾”作战系统的核心是AN/SPY-1多功能相控阵雷达,工作在S波段,对空搜索距离约为400千米(RCS=1),从预警模式转为跟踪模式,耗时不到1秒。
升级后的单面AN/SPY-6(V)S波段相控阵雷达,比现役的AN/SPY-1D性噪比提高15个分贝、探测灵敏度提高30倍,对J20的探测距离可以达到160km以上,对RCS=1的探测距离超过500km。
海基X波段雷达(SBX)
如果说前面这些雷达是防空兼反导,属于兼职,那么下面的X波段雷达就是专职反导的了。
海基X波段雷达,全球独此一家!看体格就知道不简单,快赶上航母了,就为放一台雷达!同样的技术,雷达越大性能越好,美帝的半导体技术本就独步武林,再加上这么大个头,性能肯定没得说。注意看第二个柱子上的楼梯,放大看,够大吧!
SBX理论上可全球部署,但主要在母港附近活动,位于阿留申群岛西部的埃达克岛,一则方便维护,二则可防御来自亚洲的导弹。这货的雷达全重2000吨,功率达到1000KW,几乎是陆基铺路爪的2倍,对于RCS=1的探测距离达到4800km!别忘了,X波段的探测距离与S波段的探测距离意义是不一样的哦!
不过SBX航速极慢,防御几乎为零,战时又要前置部署,容易成靶子,美帝觉得有些鸡肋,于是经常扔仓库落灰。最近说是要拉到北棒那边去,以13km/h的航速横跨太平洋,这部署时间得用月来计算。
日本陆基X波段雷达(GBX)
美帝在脚盆北部的青森县和南部的京丹后市分别部署了陆基的X波段雷达,美帝在本土部署的陆基X波段雷达,探测距离可以达到6700km,这都快捅破天了!一般在海外部署都会打折,估计4000km还是有的,这差不多都到青海上空了!好在雷达位置离中国还有一段距离,算上地球曲率的关系,至少中低空目标是看不到的。
脚盆都放了2部GBX,关岛自然也少不了,兔子周边至少有3部陆基X波段雷达。东欧也有2部,在罗马尼亚和波兰,防毛子的。
末段高空区域防御系统(THAAD,萨德)
先承认,萨德系统的AN/TPY-2雷达作为X波段雷达绝对是出类拔萃!该雷达长13米重34吨,平时放在车上跑,也可空运至全球范围内快速部署,与海基X波段雷达这个怪兽比,小巧的不得了。但对RCS=1的弹头探测距离依然可以达到1200km,而上升段导弹的RCS>10,萨德的探测距离会超过2100km,称得上全世界最先进的车载雷达!
也许是萨德的探测距离实在太远,对精度要求实在太高,所以萨德从S波段的预警模式切换到X波段的火控模式,可能需要调整发射单元,耗时反而比一般雷达更多,这可能是萨德少有的缺点了。举个兔子的例子,雄三误射时,据湾湾的消息称,福建这边的预警雷达第一时间就发现了,并在1秒内自动切换到火控模式。难得听湾湾夸咱们,就是不知真假呀!
从兔子急得跳脚的反应看,技术上对萨德没有太好的制约措施。以兔子以往的德性看,有办法早上了,各位也不用瞎出馊主意,人家可是X波段雷达,一般的干扰手段是起不到明显作用的,无非就是把探测距离折腾少点,精度折腾差点,仅此而已了。电子干扰的内容另行开篇。
- 萨德的现实意义
有一种观点认为,萨德离得这近,开战后必然一波洗地,绝无幸免,可以安心睡觉啦!中美对抽的概率太低,咱还是说说萨德的现实意义吧!
先学习公式:D = 4.12 * (sqrt(h1) sqrt(h2)) ,式中D是探测距离,h1是雷达架设高度,h2是目标高度。因为地球曲率的原因,萨德可不是水平向前看的,萨德距离中国边境大约500km,按照公式,这个距离只能看到高度15km以上的飞行器,脚盆的X波段雷达距离东北大约1000km,只能看高度60km以上的飞行器。
两者有什么区别呢?洲际导弹发射后45秒至300秒是极为关键的区段,15km的高度,洲际导弹仍处于上升段,萨德能够观测导弹发射后的飞行过程,获得导弹从升空到弹头弹体分离的完整数据,为中段拦截提供更为准确的引导。
萨德一放,半个中国就等于透明了,想偷偷放个鞭炮都不敢了。几年前,兔子有两个研究员沃维汉和郭万钧因出卖东风31导弹机密被判死刑,这是近年来少有的没杀人被判死刑的,可见兔子对这些参数的重视。要是萨德天天盯着,让人怎么愉快的玩耍?
何况东北是兔子送快递的重要通道,萨德严重阻碍了兔子快递事业的健康发展!从北冰洋飞过去要比太平洋近多了。
- 中国的反导预警
中国的雷达虽然突飞猛进,但和美帝比,差距比发动机好不了多少,不过也算勉强能够满足当前需求了。中国对于雷达的保密程度,属于仅次于核武器的第二梯队,和业内人士聊天,稍微擦到点边就缄口不言。
中国既然成功完成了中段反导,至少陆基的X波段雷达是过关的,不然的话,全靠红外卫星跟踪锁定弹头,未免也太吓人了。2013年有一个中航工业607所X波段雷达项目通过评审的消息,更多的就不说了。
在新疆石河子市气象局有一个X波段雷达,用来监测冰雹,从图片上看功率确实不大,姑且相信真的是气象雷达吧。
反导肯定少不了预警卫星,有个颇有名气的媒体指着“照相侦查卫星”说成导弹预警卫星,实在无语。让我来指个方向:“实践11号卫星”,说是可以发现大规模火灾,防止地方政府瞒报事故。呵呵,至少说明卫星上装了红外探测器,到底用来干啥就不妄议了。目前已经放了好几颗,还没有停手的迹象,卫星轨道也不高,估计是采用低轨道24颗组网的方式,这套路因为太烧钱被美帝放弃,美帝改成高轨道6颗组网。
- 俄罗斯的反导预警
阿弥陀佛,施主请节哀!
开个玩笑,毛子肯定不复当年盛况了,卫星掉的差不多了,不过陆基雷达的功底还在,对兔子全境覆盖,几次反导实验人家全程监测。
- 总结
预警和跟踪是反导的重要组成部分,仅从这方面看,中美差距依然不小。美帝把X波段雷达围着你摆,而兔子在海外肯定没有部署。这玩意儿部署在境内,自个儿做试验是方便了,但人家导弹都飞头顶了,和末端反导有多大区别?
从目前的形势看,兔子不太可能明目张胆在海外竖X波段雷达,只能在卫星上做文章,照着美帝套路抄就行了。美帝早先的计划是:2颗高椭圆轨道卫星 4颗同步轨道卫星 24颗低轨道卫星,联合组网,可以在助推段、上升段、中段和再入段实现对导弹的全程跟踪,还能在杂波中跟踪弹头分离并分辨诱饵弹头,无所不能。后来钱烧完了,就把低轨道的24颗卫星砍掉了。
大家看看“实践十一号”卫星的编号,兔子这态势,有那么些接过美帝衣钵的意思。俺也就那么随口一说,别乱猜!
- 问答
有朋友来信问,核潜艇这么无敌,为什么还要发展陆基洲际导弹?你可以问问比尔盖茨这么有钱,为什么还要工作?核威慑手段的多样性是必要的,寄希望于单一手段的风险极高,说不定哪天反潜技术就突飞猛进了。再说,陆基核力量容易控制,核潜艇可是独立的作战系统,要是放出200艘核潜艇,万一有个艇长被人策反或者精神失常了,那就准备哭吧。
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背景简介:本文作者老和山下的小学僧,著名科普作家。文章2017年4月15日发表于微信公众号 老和山下的小学僧(针尖对麦芒(1):萨德为先锋),风云之声获授权转载。
责任编辑:陈昕悦
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