空天飛行器的發(fā)展

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(duì)抗不再局限于一些戰(zhàn)爭區(qū)域的空間之間，競爭的焦點(diǎn)擴(kuò)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(shí)代。目前,多個(gè)空天飛行器開發(fā)項(xiàng)目正在進(jìn)行當(dāng)中,得到了多個(gè)國家的積極參與。這些項(xiàng)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(dòng)機(jī)和熱防護(hù)等方面的技術(shù),項(xiàng)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(shí)現(xiàn)快速、機(jī)動(dòng)、廉價(jià)、可靠地進(jìn)入空間和利用空間;同時(shí),因其兼具航天運(yùn)輸與空間作戰(zhàn)功能,具有迅速響應(yīng)和快速到達(dá)能力,所以又是確?？臻g優(yōu)勢的先進(jìn)武器。本文旨在通過分析空天戰(zhàn)場及其中的信息對(duì)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(duì)空天飛行器將給信息對(duì)抗領(lǐng)域帶來的影響進(jìn)行探討。2天空中的信息戰(zhàn)2.1大氣氣動(dòng)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(shí)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(dòng)力學(xué)飛行器,各種有人飛機(jī)、無人機(jī)、氫氣球、飛艇等航天器活動(dòng)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(jī)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(shí)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(yùn)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(jī)、轟炸機(jī)、偵察機(jī)、預(yù)警機(jī)都工作在此層。實(shí)際上,大多數(shù)的飛行器工作范圍都在0～20km。在已經(jīng)達(dá)到實(shí)用程度的機(jī)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(jī)地構(gòu)成了當(dāng)前的空天戰(zhàn)場。2.2信息對(duì)比技術(shù)的提升和強(qiáng)化在作戰(zhàn)網(wǎng)絡(luò)中的信息對(duì)抗現(xiàn)代戰(zhàn)爭的核心是對(duì)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(duì)敵方信息作戰(zhàn)系統(tǒng)尤其是網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點(diǎn)的各種信息對(duì)抗技術(shù)得到了快速的發(fā)展。現(xiàn)代戰(zhàn)場上存在著兩個(gè)信息對(duì)抗領(lǐng)域,即稠密大氣層信息對(duì)抗域和空間信息對(duì)抗域。2.2.1通信對(duì)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(duì)抗領(lǐng)域。各種預(yù)警機(jī)、電子戰(zhàn)飛機(jī)、偵察機(jī)、反輻射導(dǎo)彈都在這一層飛行,在戰(zhàn)機(jī)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(dá)站、電子戰(zhàn)裝置大多也是面向這一層的信息對(duì)抗而開發(fā)的。具體到對(duì)抗形式主要有雷達(dá)對(duì)抗、光電對(duì)抗、通信對(duì)抗(包括針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)抗)。只討論存在于空中的信息對(duì)抗力量的話,主要有以下幾種參戰(zhàn)力量:預(yù)警機(jī)是空中的指揮控制中心,負(fù)責(zé)提供敵方艦艇、飛機(jī)、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(jìn)的偵察機(jī),如“全球鷹”無人機(jī)、“捕食者”無人機(jī)等,可以提供較長航時(shí)的偵察,提供高質(zhì)量的近實(shí)時(shí)圖像,對(duì)指定敏感區(qū)域進(jìn)行持續(xù)監(jiān)視;各種專用/兼職電子戰(zhàn)飛機(jī),如FA-18G、EA-6B等,可以在指揮控制中心的統(tǒng)一指揮下,對(duì)警戒雷達(dá)、引導(dǎo)雷達(dá)、制導(dǎo)雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)實(shí)施電子壓制,使敵方雷達(dá)致盲、武器失控,為本方的戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、甚至巡航導(dǎo)彈護(hù)航,而攜帶通信干擾機(jī)載荷的電子戰(zhàn)飛機(jī)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(jī),直接攻擊正在工作的輻射源,迫使雷達(dá)關(guān)機(jī)并給敵雷達(dá)操作人員帶來巨大的心理壓力。這些空中信息對(duì)抗力量常常并不局限于一種對(duì)抗形式,作戰(zhàn)力量的運(yùn)用十分靈活、多變,這凸顯了在稠密大氣層中信息對(duì)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(duì)抗指敵對(duì)雙方利用空間對(duì)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(duì)抗活動(dòng),是空間信息作戰(zhàn)的重要組成部分。依據(jù)美國對(duì)空間力量作戰(zhàn)任務(wù)領(lǐng)域的劃分,空間信息對(duì)抗能力主要包括空間態(tài)勢感知能力、空間信息進(jìn)攻能力和空間信息防御能力。空間信息對(duì)抗能力是保證美國及其盟軍部隊(duì)利用空間能力、遏制對(duì)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(shí)踐,空間信息對(duì)抗作戰(zhàn)理論日趨成熟,武器裝備漸成體系,空間信息對(duì)抗實(shí)際作戰(zhàn)能力逐漸形成。目前,在空間的信息對(duì)抗,主要是針對(duì)各種軍用衛(wèi)星的對(duì)抗,概括說來有以下幾種方式:激光強(qiáng)干擾、通信信號(hào)瞄準(zhǔn)式干擾、高功率微波(HPM)和電磁脈沖(EMP)攻擊和動(dòng)能武器碰撞毀傷。針對(duì)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(duì)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(jià)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(qiáng)的機(jī)動(dòng)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?duì)抗設(shè)備,必將給空間信息對(duì)抗領(lǐng)域帶來不可忽視的巨大影響。3新一代航天運(yùn)輸系統(tǒng)的研發(fā)在空天飛行器方案提出之前,可進(jìn)入太空的航天運(yùn)輸系統(tǒng)有宇宙飛船和航天飛機(jī)兩種。但這兩種運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)的研發(fā)取得進(jìn)展,在這種情況下,空天飛行器方案應(yīng)運(yùn)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(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)存的各種空間設(shè)施的機(jī)動(dòng)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(diǎn)。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(qiáng)的任務(wù)適應(yīng)能力。從系統(tǒng)運(yùn)營操作上講,它應(yīng)有操作維護(hù)簡便可靠、地面周轉(zhuǎn)時(shí)間短等特點(diǎn)。前者降低了系統(tǒng)硬件成本,后者降低了系統(tǒng)運(yùn)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(jī)方案)。按照入軌方式的不同,空天飛行器分為單級(jí)入軌飛行器和兩級(jí)入軌飛行器兩種。目前兩級(jí)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(dú)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(xiàng)目都處于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和演示驗(yàn)證階段。目前,很多國家把突破超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和熱防護(hù)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)作為現(xiàn)階段空天飛行器項(xiàng)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(jìn)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(tái),為21世紀(jì)的空天運(yùn)輸和攻防對(duì)抗提供非常有價(jià)值的軍事能力。其在軍事上的發(fā)展需求包括:(1)確保快速廉價(jià)地進(jìn)入太空。空天飛行器與目前使用的一次性運(yùn)載火箭、飛船和部分重復(fù)使用的航天飛機(jī)相比,在重復(fù)使用性、發(fā)射操作費(fèi)用、可維修性和周轉(zhuǎn)時(shí)間、靈活機(jī)動(dòng)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(tái)。在未來天戰(zhàn)中,空天飛行器可作為各種武器彈藥,包括動(dòng)能武器和高能激光武器、微波武器等的發(fā)射平臺(tái),對(duì)敵方陸、海、空、天重要目標(biāo)進(jìn)行攻擊,對(duì)戰(zhàn)爭的勝負(fù)可起到至關(guān)重要的作用。(3)反衛(wèi)星?？仗祜w行器能利用自身的探測設(shè)備,發(fā)現(xiàn)敵方衛(wèi)星,對(duì)其進(jìn)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(bào),或?qū)⑺腿脲e(cuò)誤軌道,或干脆將其帶回地面。(4)可作為快速運(yùn)輸機(jī)?？仗祜w行器飛行速度極快,它從普通機(jī)場起飛,在兩小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)“全球到達(dá)”,能對(duì)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(dòng)突然襲擊等。(5)可作為戰(zhàn)時(shí)空間預(yù)備指揮所?？仗祜w行器能像載人空間站那樣能在軌長期停留,又配備了先進(jìn)的指揮控制系統(tǒng),一旦戰(zhàn)時(shí)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(duì)陸、海、空、天目標(biāo)進(jìn)行偵察與監(jiān)視,對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射等進(jìn)行預(yù)警。與各種偵察衛(wèi)星相比,空天飛機(jī)具有更大的靈活機(jī)動(dòng)性,綜合偵察能力更強(qiáng),實(shí)時(shí)性更好。4空天飛機(jī)信息對(duì)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(diǎn)?？仗祜w行器采用火箭發(fā)動(dòng)機(jī)與超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的方式(在更遠(yuǎn)的未來,也可能采用核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)等新型動(dòng)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(gè)定律仍然適用,只是制空權(quán)的含義已擴(kuò)展到制天權(quán)和制空權(quán)兩個(gè)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(duì)其定義如下:通過奪取一定時(shí)間內(nèi)對(duì)一定空間域的控制權(quán),保障己方的作戰(zhàn)行動(dòng),保護(hù)己方免遭敵方危害。但實(shí)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(shí)候由F-15攜帶“愛國者”改型攻擊衛(wèi)星的實(shí)例已能證明這一點(diǎn)。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(dú)特優(yōu)勢在于它可以較自由地在空天兩個(gè)領(lǐng)域飛行,既是理想的武器搭載平臺(tái),又是奪取制天權(quán)和制空權(quán)的有力武器。也許因?yàn)樗某霈F(xiàn),制天權(quán)和制空權(quán)兩個(gè)概念可以漸漸歸為統(tǒng)一。信息化進(jìn)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(duì)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(diǎn),擊潰敵軍事網(wǎng)絡(luò),使其陷入混亂狀態(tài)?？仗祜w行器推動(dòng)著空天戰(zhàn)場一體化的進(jìn)程,再次加強(qiáng)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(jìn)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(duì)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(qiáng),如果裝備部隊(duì)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(jī)場、戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈放射井等,可以給對(duì)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(shí)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(duì)抗領(lǐng)域有著不可替代的優(yōu)勢,它具備很強(qiáng)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(diǎn)。同時(shí),利用其進(jìn)入空間作戰(zhàn)的能力,空天飛行器可以對(duì)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(duì)抗領(lǐng)域達(dá)到的最大成就可能就是摧毀敵方的控制指揮中心了?？仗祜w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(jī)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(jī)可能仍要在下層工作。在攻防對(duì)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(duì)敵預(yù)警機(jī)或地面/水面指揮中心進(jìn)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(duì)敵通信中樞進(jìn)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(duì)其進(jìn)行打擊。由于速度快,突防能力強(qiáng),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(diǎn)作用機(jī)理:點(diǎn)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(diǎn),尤其容易遭到敵方攻擊,而其作用卻與日俱增?？仗祜w行器作為高效的空間運(yùn)載平臺(tái),在戰(zhàn)時(shí)升空,釋放備份衛(wèi)星以彌補(bǔ)敵方作戰(zhàn)系統(tǒng)對(duì)己方衛(wèi)星各項(xiàng)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(shí)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(duì)攻擊中存活下來。利用空天飛行器的運(yùn)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(shí)間內(nèi)不能墜入大氣層燃盡,