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科普:戰區反導係統“薩德”(討論薩德之前一定要學習一下)

(2016-02-16 15:37:13) 下一個

薩德

  同是美國的戰區反導係統,“愛國者”要比“薩德”的名號響得多。實際上,後者在許多方麵要比“愛國者”優秀,隻是由於幾多波折,常年待字閨中,自然人們對它的感覺是忽冷忽熱。“薩德”連續四次試驗成功,讓人們感到它似乎已到了“梳妝打扮”的日子,即將跨出閨門,與“愛國者”作伴。這裏,就讓我們一睹其尊容,了解一下它的成長過程和才藝。
  “薩德”全名為“戰區高空區域防禦係統”(THAAD),是陸基高空遠程反導係統,攔截高度超出大氣層,達到了150千米。隨著試驗次數的不斷增多和技術的成熟,不僅是美國,日本等國家和台灣地區也“瞄”上了“薩德”。


發展由來
  “星戰計劃”的“混血”——前期技術驗證階段 上世紀80年代末,美國裏根政府對源於60年代的“確保相互摧毀”戰略全麵審議後發現,美國在核武器方麵已經很難對蘇聯占據優勢。為此,裏根在1983年3月23日的電視講話中提出了著名的“戰略防禦倡議”,俗稱“星球大戰”計劃,企圖利用太空技術優勢抗衡蘇聯逐步取得的核武器優勢。計劃中提出的地基導彈攔截武器主要是“外大氣層攔截彈係統”(ERIS)和“大氣層內高空防禦攔截彈” (HEDI),兩種係統高低搭配,形成了所說的“分層攔截”。其中ERIS射程900千米,攔截高度270千米,其彈頭使用了“動能殺傷飛行器” (KKV):HEDI射程80千米,攔截高度為60千米,其彈頭使用的是常規炸藥破片殺傷技術。這兩種導彈雖然發展並不順利,但都取得了一定的技術成就。 ERIS在1991年1月終於成功攔截了“民兵”1靶彈,HEDI也在1992年8月完成前期驗證試驗,準備實際攔截測試。但1991年蘇聯解體,使美國失去了昔日的敵人,“星球大戰”計劃也草草收場。1991年,老布什政府開始重點發展“防禦有限打擊的全球保護係統”。該係統主要由戰區導彈防禦係統、國家導彈防禦係統和全球導彈防禦係統三部分組成。於是軍方將ERIS和HEDI合並,製訂了“大氣層內外攔截彈”(E21)方案。該方案使用了ERIS的 KKV和HEDI的火箭助推器,最終演化為今天的“戰區高空區域防禦係統”(THAAD)。
  “高成低就”的高空攔截——計劃確定階段實際上,讓美國人把ERIS和HEDI合並到一起的另一個重要原因是1991年的海灣戰爭。戰爭中,“愛國者”雖大出風頭,但也讓美國人看到了低層防禦的不足,於是“愛國者”這樣的低空攔截係統成為發展重點,而高空防禦當時似乎並不十分迫切。 1992年9月起,美國陸軍戰略防禦司令部正式啟動了合並後的高空防禦計劃“戰區高空區域防禦係統”——“薩德”。該係統將ERIS最高攔截高度270千米降到150千米,而將HEDI的最高攔截高度從60千米降低到了40千米。這覆蓋了絕大部分大氣層高度,並超出大氣層50千米,可謂“高也成,低也就”。在“薩德”計劃啟動後的四年裏,洛馬公司設計生產了20枚THAAD攔截彈、2套機動作戰管理中心和2輛機動發射車。
  克林頓就任美國總統後,於1993年5月正式宣布停止“星球大戰”,將其更名為“彈道導彈防禦計劃”,也就是人們耳熟能詳的NMD和 TMD。其中TMD主要對付射程在3500千米以內的導彈,主要包括低層反導係統——“愛國者”、MEADS和“海軍區域防禦係統”(已於2000年12 月14日取消),以及高層反導係統——“薩德”和美以合作的“箭”式係統、海軍全戰區防禦係統(NTW)。其中“愛國者”和“薩德”構成了美陸軍的高低搭配防禦體係。
  險被遺忘的“薩德”——計劃調整階段1994年,洛克希德公司完成了“薩德”地麵測試,開始飛行試驗。該項目原計劃進行14次飛行試驗, 1995年進行了4次,1996年進行了2次。試驗進行得一直不順利,特別是在進入工程研製前的1998年和1999年的第8、9次試驗,也是第5、6次實際攔截試驗接連失敗,引起了美國國會的關注,甚至提出處罰洛馬公司2000萬美元,這使“薩德”計劃麵臨中止的危險。但美國國防部堅持進行第7次攔截試驗。在1999年6月進行的第7次攔截試驗中,“薩德”首次以碰撞殺傷方式擊中靶彈,隨後在8月的第8次攔截試驗中,“薩德”在100千米高空再次擊毀靶彈。但有人認為成功屬於偶然或因試驗條件被放寬。這兩次成功雖然阻擋了“薩德”被中止的厄運,但人們對其可行性還是提出了質疑。為此,洛馬公司對研製和試驗計劃進行了全麵調整,並暫停了飛行測試,一停就是四年,這使得為“薩德”研製的地基x波段雷達不得不參加“愛國者”導彈的試驗,以檢驗其性能。“薩德” 逐漸淡出人們視線的時期,正是美國導彈防禦計劃大張旗鼓推進的階段,因此今天許多人對“薩德”已經不太了解了。
  重整旗鼓——工程研製階段 小布什上台後,朝鮮、伊朗等國的彈道導彈發展迅猛,射程1500千米的導彈逐步出現,“愛國者”等低層導彈防禦係統已經不能滿足保護美國盟國和海外駐軍的要求。於是,“標準”3和“薩德”等高空防禦係統再次成為關注的熱點,幾乎停滯的“薩德”計劃再次順利進入了布什政府的“能力階段(BLOCK)”,即每兩年開發技術升級一次。在充足經費保障下,“薩德”試驗計劃在2004年全麵恢複。
2004年6月,洛馬公司宣布開始生產用於試驗的“薩德”導彈,試驗也從2004年下半年開始,計劃到2009年結束。2005年11月,洛馬公司在新墨西哥州白沙靶場成功完成“薩德”導彈飛行試驗,這是其沉寂數年後的首次飛行試驗。為給“薩德”導彈提供更長的飛行距離、建立真實戰術環境,美導彈防禦局在2006年10月將“薩德”試驗設備轉移到太平洋導彈靶場。2007年1月、4月和10月,美國在夏威夷考艾島成功進行了三次導彈攔截試驗。至此,美國在恢複“薩德”試驗後,除1次由於靶彈故障而導致試驗沒有進行外,其餘全部成功,這使美再次對“薩德”計劃寄予厚望。按照美軍計劃,“薩德”將在2008年部署,首批編製2個營,共8個連,每連配備150枚攔截彈、9輛發射車、1部雷達、1個戰術作戰中心以及通信中繼設備等。在未來五年中,美陸軍將采購1422枚“薩德”導彈和80-99個發射架。美國防部官員甚至宣稱,“薩德”係統將與美國地基中段攔截係統結合,共同保護美國本土免遭襲擊。

主要性能

  “薩德”是美國新導彈防禦計劃的重要組成部分,由攔截彈、車載式發射架、地麵雷達,及戰鬥管理與指揮、控製、通信、情報係統(BM/C31)等組成。其攔截彈長6.17米,最大彈徑0.37米,起飛重量900千克,最大速度可達2500米/秒,采用直接撞擊方式摧毀目標,主要攔截射程3500千米的彈道導彈,最大攔截高度和攔截距離分別為150千米和300千米,防禦半徑200千米左右。“薩德”係統的技術起點高、風險性強,是唯一能在大氣層內和大氣層外攔截彈道導彈的地基係統,因此其戰技術性能有著與眾不同的特點。
導彈射程遠,防護區域大 “薩德”係統射程達到300千米,可以防禦半徑200千米的區域,而 “愛國者”2的反導射程隻有15千米,“愛國者”3也僅為30千米,同樣是高空末段防禦係統的以色列“箭”式係統攔截距離為90千米,防護區域大致隻有 “薩德”的1/5。因此“愛國者”被稱為點防禦係統,而“薩德”為麵防禦係統,主要用於保護較大的具有戰略意義的地區和目標,用來保護美國、盟國軍隊、人口中心及關鍵設施免遭中、短程彈道導彈打擊。這種係統還被以色列和日本等國家看中,數套“薩德”係統即可將這些國家完全覆蓋,相當於“國家導彈防禦”係統。
  攔截高度高,可防禦洲際彈道導彈為實現高空攔截,美科研人員對“薩德”攔截彈進行了獨特的設計。其使用的固體火箭推進係統由一台單級固體助推火箭、一個推力矢量控製係統和一個可展開的氣動喇叭瓣機構組成。助推火箭采用了高能的端羥基聚丁二烯(HTPB)推進劑,殼體采用先進的輕型複合材料。助推火箭後端所采用的新式喇叭瓣結構,發射前平直放置,發射後根據彈上計算機的指令,可向外擴張成喇叭形,以增加攔截彈在大氣層內飛行的穩定性。
  “薩德”的攔截高度達到40~150千米,即大氣層的高層和外大氣層的低層,這一高度段實際是射程3500千米以內彈道導彈的飛行中段,是 3 500千米以上洲際彈道導彈的飛行末段。因此,它與“地基中段攔截”(GBI)係統配合可以攔截洲際彈道導彈的末段,形成雙層攔截,也可以與“愛國者”等低層防禦中的“末段攔截係統”配合,攔截中短程導彈的飛行中段,形成雙層攔截,對美國導彈防禦係統起到了承上啟下的作用。
采用動能殺傷技術,破壞威力大 “薩德”采用的技術中最引人注目的就是KKV的“動能殺傷技術”,這是從“星球大戰”計劃就開始發展的一種新型技術,其破壞機理是“碰撞-殺傷”。這種方式看似簡單,卻對末製導和空間機動的矢量技術提出了很高的要求,難度不亞於“子彈打子彈”。此前防空和反導導彈一般都采用高能炸藥破片殺傷方式,依靠成千上萬片碎片破壞目標導彈或彈頭,往往隻能實現所謂的“任務破壞”而非“導彈破壞”,一般不會完全摧毀彈頭,而隻是使其偏離原定軌道,彈頭內的爆炸物或生化戰劑仍會散落到地麵。而“碰撞一殺傷”可以高速撞擊目標彈頭,從而引爆彈頭或利用高速撞擊的高熱使生化戰劑失效。“動能殺傷技術”的另一個優點是其戰鬥部很小,甚至可以沒有專門的殺傷部分,隻依靠製導或末機動部件的質量就可以達成“碰撞一殺傷”的效果,這大幅度減少了戰鬥部質量。例如,在“薩德”係統的早期計劃E21中,其動能殺傷飛行器(KKV)的質量就從HEDI的200千克降低到了40千克,而“薩德” 係統的攔截器包括保護罩在內質量也隻有40~60千克,而且使導彈增加攔截高度成為可能。
“薩德”係統攔截彈彈頭主要由用於捕獲和跟蹤目標的中波紅外導引頭、用於製導的電子設備(包括電子計算機和采用激光陀螺的慣性測量裝置)以及用於機動飛行的軌控與姿控推進係統等組成。整個攔截器(包括保護罩)長2325毫米,底部直徑為370毫米,沒有專門的殺傷部件,而且將如此多而複雜的部件安裝在隻有60千克的彈頭內,其設計難度不難想象,這也是“薩德”遲遲難以麵世的原因之一。
  具有多次攔截能力,摧毀概率高當預警衛星或其它天基探測器發出敵方導彈發射的預警後,首先由地基雷達進行目標搜索,一旦捕獲到目標,即對其進行跟蹤,並將跟蹤數據傳送給BM/C3I係統。BM/C3I係統將目標數據裝定到準備發射的攔截彈上,並下達發射命令。攔截彈發射後,首先按慣性製導飛行,隨後由BM/C3I係統通過雷達向攔截彈發送目標修正數據,對攔截彈進行中段飛行製導。攔截彈在飛向目標的過程中,可以接收多次目標修正數據。當攔截彈飛行到攔截位置時,動能殺傷攔截器與助推火箭分離,進行自主尋的飛行,最後通過直接碰撞方式摧毀目標。在整個攔截過程,雷達需要進行連續觀測並把觀測數據提供給BM/C3I係統,以便進行毀傷效果評估。由於“薩德”可以在較大高度實施攔截,這為係統提供了充足的反應時間和作戰空間實施多次攔截。因此“薩德”係統在方案中設計了“射擊-評估-再射擊”的作戰方式,具有二次攔截和二次毀傷評定的能力。
  具有較高機動能力,係統生存性強“薩德”係統具有很高的機動性,不但可以快速運到所需的戰區,而且可以通過公路機動變換陣地,躲避空中打擊,提高係統生存性。“薩德”攔截彈發射車是以美國陸軍貨盤式裝彈係統和M1075卡車為基礎設計的自行式機動發射平台,每輛發射車可以攜帶10枚“薩德”攔截彈,全重(包括攔截彈)40噸,車高3.25米,長12米,可用C-141空運,便於在全球範圍內快速部署,具有較高的戰略機動性。“薩德”攔截彈發射前密封在用石墨環氧樹脂材料製造的裝運箱內,裝運箱固定在托盤上,同時也起發射筒的作用。發射車從裝彈到完成發射準備的時間不超過30分鍾,待命中的攔截彈在接到發射命令後幾秒鍾內便能發射。
  數據兼容性強,係統應用廣泛 “薩德”係統的BM/C3I係統由一個戰術作戰站和一個發射車控製站組成,把攔截彈、發射車和雷達聯接成一個完整的有機整體。它一方麵負責全麵的任務規劃,協調和執行攔截來襲彈道導彈的作戰:提供話音與數據通信能力,使地基雷達與發射車分散部署,以提高生存能力和擴大防禦區域。另一方麵它有與其它防空係統兼容的接口,以實施聯合作戰;還提供與天基探測器的接口,以利用其數據,擴大防禦區域。
  由於“薩德”係統在攔截任務上具有承上啟下的地位,因此在設計之初,美國科研人員就把係統兼容性確定為技術重點。在2001年陸軍就將“薩德”係統選為與海軍聯合演習的核心裝備。在演習中,海軍與陸軍共同驗證了海軍傳遞實時導彈跟蹤信息給陸軍陸基導彈防禦係統的能力。海軍和陸軍進行的有關試驗主要解決了“薩德”與海軍協同作戰能力(CEC)鏈接的協同問題。美國陸、海軍已經在一係列的聯合演習中評估了CEC向陸軍導彈防禦係統傳輸實時跟蹤數據的能力,並重點解決CEC與“薩德”係統鏈接後互操作、如何對陸海基傳感器精確定位進而對目標精確定位等問題。較好的數據兼容性,將使“薩德”係統很容易與“地基中段攔截(GBI)係統”、“愛國者”係統,甚至海軍的“宙斯盾”係統任意構成各種形式的多層反導攔截係統,使係統應用範圍更加廣泛。
  目標識別能力強,可有效識別假目標“薩德”雷達係統由雷達天線、電子設備車、冷卻設備車、電源車和操作控製車五部分組成,具有公路機動和空運機動能力。它是一種x波段相控陣固態多功能雷達,主要負責目標探測與跟蹤、威脅分類和來襲彈道導彈的落點估計,並實時引導攔截彈飛行以及攔截後的毀傷效果評估。由於X波段雷達使用窄波束,對彈頭具有跟蹤和識別能力,因此能夠給攔截器提供彈頭預計位置的精確評估,並能識別假彈頭。這對裝有誘餌突防裝置的彈道導彈具有很大威脅。X波段雷達是目前世界上最大、功能最強的陸基移動雷達,探測距離達到500千米,具有廣泛的應用範圍。它從2004年3月抵達試驗場後一直用於跟蹤衛星,在一係列日益複雜的目標導彈跟蹤演習中發揮了重要作用。

亞太應用

  “薩德”最初的設計目標主要就是部署在歐洲、韓國、日本等國家和台灣地區,與“愛國者”係統組成多層防禦網,以保護美國盟國及其海外駐軍。可以預見,在未來5~10年,“薩德”將緊隨“愛國者”的步伐出現在亞太地區。
  “1+1”保衛台灣全島上世紀90年代,在引進“愛國者”之初,台灣就對“薩德”表現出了濃厚的興趣。根據台軍估算,一套“薩德”係統的防禦範圍即可覆蓋台島大部分地區,但美認為台灣除應部署一套“薩德”係統外,還應增加一部“薩德”係統使用的雷達,即所謂的“1+1”方案,以增加探測範圍,提高攔截能力,並在必要時輪修。如台按此方案發展“薩德”係統,最有可能部署在花蓮以北、中央山脈以東地區,一部雷達負責探測從我中北部向台發射的中程導彈,保護花蓮、台南以北大部地區,另一部雷達負責探測從我中南部向台發射的中程導彈,保護花蓮、新竹以南大部地區。一套“薩德”係統一次能對一個波次的 18枚中程導彈實施攔截,在下一級“愛國者”係統的配合下,攔截概率將達到90%以上。
  在韓國建設保衛美國的“助推段”攔截係統前,美軍在朝鮮半島的陸上反導武器主要以“愛國者”3為主,韓軍將以自主開發的M-SAM導彈為主,但都是單層攔截係統,缺乏攔截中遠程導彈的高層攔截,這使其麵臨朝鮮中程導彈的高彈道中近程打擊的危險。美駐韓部隊在2004年曾宣布一項旨在加強朝鮮半島導彈防禦能力的計劃,其中包括在韓國部署更先進的“愛國者”3和“薩德”,而韓國早在1999年的評估中就提出需要建立類似“愛國者”3和“薩德”這樣的低層與高層相結合的係統。“薩德”係統可以在較高的空域,並遠離要打擊的目標攔截朝鮮的導彈,從而減少人員傷亡和破壞,這樣可以為韓國提供對付朝鮮遠程導彈的中遠程防禦。同時美軍在半島部署“薩德”的另一個好處是,它可與駐韓美軍係統聯為一體,成為美全球導彈防禦係統的一個分支,對給美國本土帶來威脅的朝鮮中遠程導彈實施助推段早期攔截,以減少可能給美國本土帶來的核生化汙染,這樣該係統有可能會靠後部署在朝鮮半島縱深地區,以躲避朝鮮遠程火力打擊。
  “薩德”在日本構建NMD早在1994年,美國防部向日本提出的應對朝鮮和中國彈道導彈的戰區導彈防禦係統選擇方案就提出,耗資40億~70億美元建設由“宙斯盾”驅逐艦、“愛國者”3和“薩德”係統構成的多層海陸一體的導彈防禦體係。這是依據日本的地理環境特點製訂的。日本島嶼眾多而離散,國土分布南北狹長,這決定了其反導係統必須海陸結合。而本土陸上設施和人口大多集中在東京這樣的超大型城市中,多套“愛國者”即使成功攔截導彈,破壞碎片也難免落入麵積巨大的市區內,造成附帶破壞。因此使用“薩德”不但可以保護島嶼這樣的離散目標,而且可以“拒敵於國門之外”,將導彈在距離防禦區較遠的地方摧毀。
  在日本本土由北向南隻要部署3-4套“薩德”,防護區就可覆蓋日本全境,還可以依托陸地對日本近海的島嶼和大型艦隻提供導彈防禦。由於日本主要考慮朝鮮和中國的導彈威脅,而這兩個國家在地理上距離日本都比較近,不可能使用洲際彈道導彈打擊日本,具備中程導彈防禦能力的“薩德”已經可以滿足日本應對最高威脅的需要,因此為數不多的“薩德”實際就可以構成日本的“國家導彈防禦係統”,它比海基“宙斯盾”係統的采購和使用成本更低、更可靠。


薩德未來
  變身空射導彈 從2004年開始,美國導彈防禦局就開始研究將“薩德”導彈改裝到戰鬥機上發射,這不但使它能隨戰機快速機動到危險區實施導彈防護,而且可以飛近敵方導彈發射區,進行攔截概率更高的助推段攔截,同時還可提高“薩德”導彈的攔截高度。這項研究由洛馬公司負責,每年經費300萬美元,現已經確定采用F-15和F-16為載機。該係統的作戰構想符合北美防空司令部的作戰體係結構,預計首先將部署在F-15C上,在以後的發展中還可能裝備其它戰鬥機。
  積極向外推廣,占領反導軍售市場為構建全球導彈防禦體係,美利用“薩德”的優異性能積極開拓海外市場,以占領國際軍售市場。2006年9 月,北約助理秘書長比林斯利宣布,北約26個成員國已開始一項為期六年的“集成試驗平台”開發工程。根據設想,助推段攔截由武裝無人機或機載激光器實施:中段攔截由美國的“薩德”完成;末段攔截由法國-意大利聯合研製的“陸基地對空中程導彈係統”(SAMP/T)、美國-德國-意大利聯合研製的“中程擴展防空係統”(MEADS)和“愛國者”3綜合完成。其中,“薩德”係統是北約反導係統中最高層攔截的唯一武器。此外,“薩德”還吸引了日本等國家和台灣地區的目光。毋庸置疑,“薩德”將成為美國在國際軍售市場上繼“愛國者”後的又一主力產品。

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