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美军高空监测计划再审视——悬于空中的伪卫星

 小飞侠cawdbof0 2022-11-06 发布于北京

来源: 现代防御技术
作者:谭震 蒋杰峰 马文清

据外媒消息,10月5日佛罗里达州的美国陆军中央司令部总部举行了一次关于发展“情报、监视、侦察”(ISR)的峰会。来自军工系统军事部门、科学组织和企业的约200名代表出席了这次活动。峰会的主要议题是在ISR航空系统载体领域寻找替代技术解决方案。专家们讨论了现有的侦察设备平台,并重点探讨了浮空器侦察平台的可行性。那么,军用浮空器究竟有着何种效能,能够得到众多专家青睐?军用浮空器又将在未来信息化、无人化、智能化的混合战争中扮演何种角色?


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昂扬奋发于行途,浮空器发展计划再审视


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对于现代军用浮空器战术效能的详细探析,可追溯到20世纪80年代末期。由于长期的军备竞赛与可能发生的军事对抗的存在,美军围绕“预警-探测-跟踪”的核心战术目标,急于寻找损益比高、花费较少、战场适应能力较强且能够持续定点发挥监视效能的装备平台。经过长期的理论经验积累与实践探索,美军最终将目光聚焦到了浮空器上。最终经过长期的讨论分析,美军于20世纪90年代后开始研发“哨兵”系列预警飞艇,并以“哨兵”系列预警飞艇为基础装备平台,将其作战效能由物理域拓展至更为现代化的信息域,美军将大量现代信息系统、传感器设备、雷达航电装备安置于“哨兵”系列飞艇之上。

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JLENS浮空器,美国陆军巡航导弹防御项目

1998年4月,美军启动“联合对地攻击巡航导弹防御用网络传感器系统”计划。预警飞艇由于其战术效能与耗费较低的特点被纳入计划之中,并依凭搭载的雷达探测系统对巡航导弹进行探测。进入21世纪后,美军在数场军事行动中对于导弹的战术效能有了更为深刻且直观的认识,如何运用好自身导弹的同时并能够有效兼顾对敌方导弹进行监视与探测成为了美军体系化建设中难以绕开的难题。为此,美军再次将飞艇平台的功效提升,将综合信息处理系统搭载于飞艇之上,2005年“高空哨兵”飞艇和“战斗天星”浮空气球试验成功,美军迅速在太空实验与空中预警试验中再次对空中浮空器平台进行了效能测试,并在紧锣密鼓的测试之后,直接将浮空器拉入到伊拉克战争进行实战效能探析。

有了实战经验积累,美军终于进一步迈开了完善飞艇领域建设的步伐。2007年7月F6计划启动,美临近空间飞行器进入高速发展阶段,洛马、诺格等公司相继研发操作性和安全性更高、系统功能更趋完备的高性能临近空间预警飞艇。空间预警飞艇也没有辜负美军上下对其的殷殷期望,空间预警飞艇在一系列的通信测试演习、太空演习、侦察对抗演习中展现出了良好的作战效能。在大量测试汇总后,洛马公司提出了“一体化飞艇”与“高空飞艇”项目,这两类飞艇的主要军事用途都在于为美军提供定点通信、情报探测、战场动态监视、对敌空中各类武器侦察等效能。“高空飞艇”采用椭球旋转体外形,艇体内置氦气囊和空气囊,用于浮力与压力控制;艇体两侧各安装两台电动螺旋桨作为推进装置;艇体上表面敷设薄膜太阳能电池阵列,用于长时间提供电能并使得飞艇保持长效作战能力。

飞艇本身的设计特点决定了其具有负载载荷限制小的特点,从而可以安装大量信息系统与分析系统,为飞艇的功能性延展提供了无限可能。现代混合战争中战术的有效实施对于信息制权有着近乎苛刻的要求,美国国防部希望能够依托飞艇建立起庞大的监视、探测、信息平台。而雷神公司将美国国防部的期盼变成了现实。长约70米、自重约16吨、载重量约为66吨的“塘鹅”巨型飞艇能携带大型雷达在30千米的高空长时间工作。有军事分析专家指出,该型飞艇能够迅速捕捉来袭导弹与空中飞行器。在军事演习与实验性模拟中,美军推算3艘“塘鹅”飞艇便可以有效监控北纬45°以北地区,而建立起一个基本的全球监视、探测、侦察空中平台网络也仅仅需要30艘“塘鹅”巨型飞艇而已,由此可见飞艇战术效能之强劲。

随着飞艇军事技术与军事运用理念的不断完善,美军形成了战术-战役-战略三级飞艇作战平台系统。战术级飞艇装备能够在战场中快速部署并回撤,其便捷、灵活、快速的特点使得战术级飞艇能够有效适应复杂战场环境并迅速达成作战目的,大量战术级飞艇的应用甚至可以直接形成一个密集侦控网络系统。战役级飞艇装备则能够更为有效地对海洋展开监视,更为广阔的视野与更为复杂的信息系统使其处理信息与侦察能力大大提高,其驻空能力与载荷能力都较为强劲,能够有效对地面、海面部队进行信息引导并与军事指挥控制中心形成信息链。战略级飞艇平台相较于前两者而言,具备强大的载荷能力和更高的工作高度,可搭载远程雷达、主动/被动通信设备为国土与战区防御提供长达30天的保障,能够有效探测、侦察到无人机、巡航导弹等小型飞行武器。


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损益可观于效能,浮空器综合优势再审视


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相较于其余空中侦察平台,浮空器拥有着诸多可见优势。而在未来混合战争中,这些优势的存在必然使得浮空器成为承担侦察、监视、探测作战任务的重要选择。军用浮空器的设计难度与结构体系比其余飞行器更为简单,简单的结构意味着更为低廉的价格。在高烈度战争中,工业能力决定着一个国家的成败。而浮空器并不需要大量的工业力量投入,并且能有效承担作战任务,与军用飞机和太空卫星相比,浮空器最为突出的特点便在于此。以美军为例,中高空长航时无人机的价格往往能够达到千万美元,预警机与卫星的价格则更为可怖,达到了惊人的数亿美元,而一艘飞艇的造价也就仅在200万-600万美元之间。

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现代军用浮空器外形概览

就持续发挥战术效能而言,军用飞机也难以与飞艇相抗衡。军用飞艇能够长时间滞留于空中依靠太阳能板以及本身的能量储备不断发挥战术效能。但是,军用飞机并不能长时间在某一地点驻足,即便在该地域盘旋,也必然受到燃料限制而需快速返航。军用飞艇则没有这样的后顾之忧,本身充足的能量储备与悬停能力使得飞艇能够很好地在固定点位发挥监视、侦察、探测功能,持续保证信息获取与对敌探测。同时,相对于军用飞机而言,飞艇的侦察视野更为广阔,在美军实验中,20千米以上飞行的平流层飞艇能够对地面形成1200千米的探测覆盖区域。而大量装载于飞艇之上的传感器与信息系统也能够更为有效地捕获小型飞行单位,并部分承担卫星功能。

从飞行器本身安全性能而言,平流层飞艇也有着不可轻忽的优势。目前美军主流飞艇的飞行高度能够达到20千米以上,而这一高度已然超越了目前世界上大部分作战飞机与地空导弹的攻击范围,鞭长莫及成为了肉眼可见的现实。而飞艇的结构疏松,美军多采取软体结构设计方案,重量非常轻。由此,飞艇的外部信号特征尤其是雷达截面积和红外辐射强度都很容易采取措施加以降低,以期达到隐身的效果。软体结构设计方案同时也意味着飞艇囊体内外压力差下,即便遭受攻击命中,其内部填充气体也不会立刻泄漏,使得飞艇甚至存在着受创后仍能稳步着陆的可能。

从复杂战场环境适应能力角度出发,飞艇也有着得天独厚的优势。飞艇的起飞不需要跑道,仅仅需要一个能够容纳下飞艇的平台,便能够垂直起降,即便是在树木林立之处,也仅需开辟出飞艇能够展开的空间便能够起飞。其次,飞艇的载荷限制较小,飞艇能安静平稳地完成升降和飞行,保证高科技信息设备与大量电子系统的稳定性。并且其强大的负荷能力使其能够搭载多型号、多种类、多领域的作战设备,装载下大型雷达天线的同时还能容纳下高分辨光学望远镜、综合电子对抗系统,以及一系列感应、遥控设备。这使飞艇成为一个真正意义上的空中综合平台,能够通过对搭载设备的控制直接调节飞艇的作战效能,更为有效地适应战场需要。


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争锋转圜于未来,浮空器未来效能再审视


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在未来混合战争条件下,大量非传统安全威胁因素不断上升,信息化、智能化、无人化、综合化的武器装备不断得到提升与运用。由此,夺取战场空间中制信息权的重要性已然超越了历史中任何一个时刻。不能把握信息,便不能知悉战场,不能知悉战场,便不能夺取胜利。事实上,浮空器的重要作用并不仅仅局限于对敌监视、敌情预警、情报收集,浮空器在航空航天领域也有着不容小觑的潜力。以美国航空航天技术为例,将火箭提前运送至高空之中,借用高空平台将火箭发射而出的技术已经得到了熟稔的运用。

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战术级浮空器平台运用场景

当前执行空中平台火箭运送功能的运载工具主要为航空飞机,但随着浮空器技术的进一步发展与成熟,以及在可预见的未来更为坚韧、耐用的新材料的逐步应用,浮空器必然能够逐步取代航空飞机。由于低廉的成本与低耗能的保障,浮空器在运送“微纳卫星”、小型火箭等较小载荷时有着天然的优势。有美国军事专家指出,相较于航空飞机而言,浮空器可以采取系留方式发射火箭,地面能够直接对其进行能源供给,由此而言,能源得到保证的同时发射平台的回收与再利用成为可能。据美国国家航空航天局估算,系留浮空器的使用成本仅为飞机的5%,使用时还可以比飞机降低约30%的能耗。

对于太空航天器的发射而言,运载平台的高度对于航天器的发射有着立竿见影的作用,在稀薄气体环境之中,可以有效降低空气阻力和重力损失,而且能让发动机喷管在最优条件下工作,所以能够将载荷入轨所需的速度增量降低8%。而单就航高而言,浮空器有着专项优势。在此前美军展开的一系列太空演习之中,当时的军用浮空器都能够保持20千米以上的较高航高。2017年3月西班牙Bloostar浮空器便在提升至25千米高度后,成功实现Bloostar的分离、点火,并在海上完成回收,而一般的飞机难以达到25千米这样的高度。

如果将目光聚焦于新质战略战术方面,由战术-战役-战略三级浮空器组成的悬浮装备架构向多方向极大地拓展了浮空器的战术效能以及战略使用意义。例如,单以战术级浮空器而言,其具备灵活性、快捷性、高效性的效能特点。而在搭载不同功效的信息系统、装备武器、探测平台后,其功能将会发生极大的改变。这正符合美军“马赛克”战法的核心意义。分散的各个战术浮空器能够通过迅速组合或是直接通过功能异构,在复杂的战场环境中达成不同战术效能的转变,以军事作战需求为主导,以科学技术为核心,并以自身为立足点,紧密与战役级、战略级浮空器形成作战链条,以最快速度形成空中监视和侦察网络。通过大量智能信息系统的引入,这样的监视和侦察网络将会具备智能化、集群化、动态化的特点,最终形成以小平台窗口为基础的高适应能力作战网络。

新质武器将成为未来军事斗争中博弈的主角,耗费低、航时长、巡航高、探测广、效能多的战术效能特点,已然成为了一颗璀璨夺目的明星。“知兵者生民之司命,国家安危之主”,决不可以貌取物,将现代军事浮空器等同于能够在高空滞留的“大气球”。应当将目光汇聚到军用浮空器强大且具有无限拓展内涵的作战效能上,对美军战术-战役-战略三级浮空器进行深刻考量,因势利导,以器制器,在浮空器领域迈出更为坚定的发展步伐。


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