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近年来，高超声速武器及其防御系统成为各大国装备竞相投入研发的重点目标。今年5月以来，俄罗斯“匕首”高超声速导弹与美国“爱国者3”末段低空防御系统在俄乌冲突中的较量尤为引人关注。 9月4日，俄罗斯国防部官员称，俄空天军的苏-34战斗轰炸机在特别军事行动中发射了“匕首”高超声速导弹，首次验证了使用该战机发射高超声速导弹的能力，进一步提升了该弹作战的灵活性。 在未来战场，高超声速武器必将成为大国进攻体系中的一把利刃。那么，就现阶段的技术水平而言，针对高超声速武器的防御是否能够实现？ 高超声速武器是指在大气层内飞行的速度超过5马赫的武器，速度快、射程远、机动能力强。俄罗斯的“匕首”“锆石”，美国的“LRHW”等，都属于高超声速导弹。 【注：当前的高超声速导弹分为两种：高超声速助推滑翔导弹和巡航导弹。二者的主要区别在于动力系统和弹道形式。】
相较于中远程弹道导弹，高超声速导弹有两个防御难点： 一是轨迹难预测。弹道导弹大部分时间在大气层外飞行，在不装备直接力发动机的情况下，基本不具备机动能力，轨迹预测简单；高超声速导弹飞行于大气层内，可利用气动力变向，轨迹难以预测，只能靠持续跟踪探测来确定其位置，进而实施拦截； 二是可探测距离近。高超声速导弹飞行高度远低于弹道导弹，由于地球曲率带来的视距限制，其可被雷达探测的最大距离大大降低，缩短了预警时间。大多高超声速导弹飞行高度在20-80千米、平均飞行速度在5-10马赫，地基雷达对其的最大探测距离在600-1200千米间，预警时间在6分钟左右。 同时，二者也有相同之处：在打击末段，高超声速导弹和带有机动弹头的弹道导弹都具有高速和高机动能力。因此，对于末段导弹防御系统，如“萨德”“爱国者3”等，防御高超声速导弹和其传统目标——弹道导弹的区别并不大。而对于中段拦截系统，如美国陆基拦截弹（GBI），高超声速导弹的防御难度要远高于弹道导弹。  高超声速导弹与传统导弹典型弹道对比。之一：足够远的发现距离 足够远的发现距离是能够成功拦截高超声速武器的关键条件。当前主流的探测体制有雷达和红外两种。 雷达探测高超声速目标存在以下两个问题： 其一，探测距离受多种因素限制。 由于目标相对较低的飞行高度，大功率地基雷达探测距离受地球曲率限制，对飞行在25千米高度的高超声速巡航导弹，地基雷达对其最大探测距离只能到650千米，想要增加探测距离，必须增加雷达高度，如采用空基或天基探测。而现有的空基雷达受功率和天线尺寸限制，探测距离较近，在百千米量级；天基方面只有低轨卫星可能用于高超声速探测，但雷达从太空向地球看，需解决杂波强、干扰多的问题，且目前各国的低轨卫星技术尚处于初步发展阶段。 目标的高速和高机动性，还会带来雷达相参积累效果减弱的问题，进一步减小探测距离，目前已有很多搜索和滤波算法方面的解决方法，对地基雷达，可通过增大发射功率和天线增益来补偿此问题带来的距离衰减。 其二，探测精度受等离子尾流影响大。 大气层内飞行器速度超过10马赫时，会形成等离子鞘套和长度为飞行器本体10-100倍的尾流，对电磁波进行吸收和散射，引起目标RCS起伏，造成目标丢失、本体定位精度降低和目标类型识别误差增大等问题。一方面，由于该效应对不同频段雷达波的影响不同，可通过采取多部异频雷达同时工作或开发新型宽/变频段雷达解决；另一方面，也可通过与其他探测体制协同工作解决。 【注：等离子鞘套，指飞行器高速穿行于大气层时，由于激波形成包围飞行器的高温等离子体壳层，即致使无线电信号中断的飞行区域。】 红外探测对高超声速目标作用距离较远，主要考虑天基探测平台的发展和抗干扰、抗饱和技术的研究。 高超声速目标发射阶段的助推发动机火焰和飞行中末段飞行器外表面温度高，红外特性明显，易被红外探测系统发现。红外卫星对典型高超声速目标的探测距离可达几千到上万千米，但高轨卫星只能在发射和飞行末期探测到目标，高度2000千米以下的低轨红外卫星组网可以对高超声速目标飞行全程进行有效的跟踪探测。 地基和空基红外探测系统分别由于大气透过率和设备光学系统孔径等因素限制，探测距离一般低于天基系统，因此低轨红外卫星是当下较好的高超声速预警探测平台。红外探测面临的主要困难是在复杂战场中的抗干扰和抗饱和问题，相关解决方法主要有多维度、高分辨率探测技术，智能信息处理技术等，目前该领域仍需进一步研究。 之二：总体设计技术 面向高超声速目标的拦截弹设计，需要重点考虑导引系统、控制系统、引战系统和动力系统。 *导引系统 需要有足够的截获距离和制导精度。由于大多数高超声速飞行器在飞行中末段速度已降至10马赫以下，不需要考虑等离子鞘套的影响，可使用雷达导引头（与传统远距空空导弹如AIM120的导引技术类似）。鉴于高超声速目标较强的红外辐射特性，使用红外导引头可增大探测距离，并可面向飞行速度超过10马赫的目标。但在速度同样达到高超声速的拦截弹上，使用红外系统面临着弹头高温问题，相关降温技术有激光能量点源沉积法、逆向等离子体喷流法、边界层控制等方法，其工程化实现需要进一步研究。 *控制系统 需重点提升响应速度和协同打击能力。相较于传统导弹，拦截弹与目标间的相对速度较大，对控制系统的响应速度要求高，需持续升级相关软硬件技术。对于多弹协同拦截问题，包括分时协同和同时协同，还需考虑协同制导控制律的设计，分时协同主要关注前后弹间信息的传递和协同滤波模型的建立，同时协同关注多弹攻击的时间和角度约束。 *引战系统 由于高超声速目标具备机动能力且与拦截弹交会速度较大，拦截弹引信的引爆时机需要精准设计，对于不同来袭速度的目标，引爆时机也需不同，可考虑开发智能近炸引信技术。 常规反导导弹常采用直接碰撞战斗部，采用系留式杀伤增强装置和单、多环杀伤增强装置等来扩大毁伤范围。对于高超声速导弹，由于其机动性强，拦截弹的脱靶量可能远大于常规反导情况。为提高拦截弹对脱靶量和引爆时机误差的容忍度，需尽可能增大战斗部毁伤距离，可考虑在常规破片式战斗部的基础上采用定向增强爆破、活性破片和多战斗部分散阵列爆炸技术。美国报告《复杂的防空：反制高声速导弹威胁》还提出了粉尘防御、高功率微波和模块化弹头等形式的战斗部。 *动力系统 需要为拦截弹提供足够的速度和过载。为能跟上来袭高超声速目标，拦截弹往往也是一枚高超声速弹，其速度可通过足够的燃料质量比保证。过载方面，由于交战域位于空气稀薄的临近空间，为提供足够的姿轨控制能力，需装备侧向直接力发动机，美国的一些反导导弹，如“萨德”等都采用了该技术。目前，侧向直接力发动机的小型化、高可靠性工程实现技术需要进一步研究。 2022年，《美国导弹防御评估报告》将高超声速武器防御作为2023年国防预算法案的重要组成。 在2024财年美导弹防御局预算中，将投入8.017亿美元用于开发关岛导弹防御体系架构，包括升级雷达、开发关岛“宙斯盾”系统、开展防御技术测试、改进通信系统等；投入2.09亿美元用于继续开发针对高超声速武器的“滑翔阶段拦截器”；投入1.095亿美元用于太空跟踪传感器、天基杀伤评估系统；另有超过32亿美元用于“萨德”末段防御系统、陆基中段防御系统、下一代拦截器等弹道导弹防御系统的开发。 除导弹防御局外，美国防部也投资超过130亿美元，用于雷达改进、导弹红外跟踪探测技术开发、现役区域防御系统采购、导弹防御新技术开发演示等。 美国发展高超声速防御能力的主要思路是在现有装备的基础上组合、升级以形成可快速列装的能力，同时开发全新装备和技术，比如，正在对“爱国者3”“标准6”“萨德”“标准3”等一系列陆海基防空反导装备及其配套系统进行升级，涉及其指挥控制（C2BMC系统、PWSA传输层卫星星座）、预警探测(AN/TPY-2等)和打击系统。美国为乌克兰提供“爱国者3”防御系统，不乏测试其现有装备对俄高超声速导弹防御能力的意图。 另外，两个天基预警项目即将为美国高超声速防御补上短板。 为增强对高超声速目标的预警探测能力，2019年，美国提出“高超声速导弹跟踪太空传感器”（HBTSS）项目，该架构由分布于低地球轨道（LEO）的数百颗卫星组成，可通过探测高超声速滑翔飞行器的热辐射信号跟踪其飞行轨迹，相较于传统的高轨道卫星探测系统，该项目在探测微弱热辐射信号、空间定位、目标识别等方面具备优势，其卫星可以近乎实时地将目标位置信息传至指控中心，为拦截高超武器提供信息。美国太空发展局称计划在2024年前部署144颗低轨卫星和28颗跟踪卫星。 2022年12月，美国太空探索技术公司（SpaceX）发布了面向政府和国防客户的“星盾”计划，通过在低轨卫星上加装通信和遥感模块，为军方提供低成本的可靠高速通信能力和探测能力，该计划与HBTSS的低轨卫星性质相近。 如上述两个项目完成，美国将具备对监控区域高超声速目标的全程发现和跟踪能力，“探测”不再是防御难点。由于美国低轨卫星发射数量和发射能力均为全球第一，从这个角度来看，美国高超声速防御技术似乎独占鳌头。 “滑翔段拦截器（GPI）”是美国主要投资的打击平台。“滑翔段拦截器”旨在对处于滑翔状态的高超声速助推滑翔导弹实施拦截，于2023年4月过渡到技术开发阶段，近日，美众议院要求加快该项目的研究，于2029年实现部署。 回到最初的问题——现阶段高超声速武器能否防御？从理论上来看，像美国这样的反导强国是可以实现的。 首先，其天基卫星大概率可以探测到高超声速导弹的发射，发出首次预警；其次，美国新型远程识别雷达和“萨德”系统配备的AN/TPY-2雷达都可以在目标距离600千米以上时探测到目标，此时距目标到达还有3-6分钟，系统可准备发射拦截弹；目标即将到达时，可先由“萨德”防空系统在相对高、远的位置实施一次拦截，若失败再由“爱国者3”防空系统实施二次拦截，该末段拦截过程未超出两型反导导弹的设计能力。 需要注意的是，上述拦截流程未考虑各类辅助突防手段，即攻击方可采用电子对抗、多弹协同打击等手段来瘫痪、饱和拦截系统，提高突防概率。 俄导弹预警以陆基雷达为主，空、海基为辅，天基探测能力相对薄弱，对高超声速目标的跟踪能力不足。 俄陆基预警雷达系统“沃罗涅日”被大量部署在潜在的目标来袭方向上，构成连续雷达探测网，探测距离最远可达6000千米，足以发现地球视曲率视距内的高超声速目标。 俄空基预警雷达主要由预警机和气球载雷达系统构成。俄现役预警机主要是A-50系列，装有“雄蜂”-M预警控制系统，对常规空中目标最远探测距离为650千米，对高超声速目标会更近，正在研发的预警机为A-100系列，计划于2024年交付；气球载装备包括小中大型号，其“美洲狮”大型系留气球可携带2000千克有效载荷在5千米高度浮空25天，搭载的雷达可承担380千米范围的监视任务。 此外，俄正在开发“穹顶”天基预警系统，迄今一共发射了5颗“苔原”导弹预警卫星，计划在2024年前完成完全组网。“苔原”卫星在大椭圆轨道上运行，装备红外和光学探测器，可监视美国境内洲际弹道导弹以及美在大西洋和太平洋弹道导弹发射潜艇，理论上也可探测到发射阶段的高超声速武器，但对飞行中的目标跟踪能力不足。 2021年2月，俄远程无线电通信研究所总设计师谢尔盖·萨普雷金称俄预警雷达对高超声速目标的探测能力已经过试验证实。 俄拥有由“铠甲-SM”，“山毛榉”防空系统，S-300、S-400、S500形成的多层防空反导体系。其中S-500防空导弹系统具备反卫和反高超声速能力，探测方面配备远程警戒雷达、中程态势感知雷达、反导火控雷达和多功能火控雷达四种雷达，探测距离达到800千米；打击方面配备40N6M、77N6-N和77N6-N1三种拦截弹，其中77N6-N拦截弹主要负责战略反导任务，最大拦截高度为165千米，最大拦截距离150千米，可采用定向破片杀伤和动能碰撞杀伤方式拦截目标。 2021年7月，俄国防部首次公开了S-500实弹发射视频，签订协议购买了超过10套该系统，并在2021年12月测试了其高超声速武器拦截能力。 在该领域，日本正积极寻求与美合作。 日本《宇宙基本计划》修正案提出，将在与美合作基础上，研发能快速响应的小卫星网。这种小卫星质量约100千克，在轨高度约200千米，搭载复合传感器，分辨率高于0.4米，无需执行长期任务，需要时可迅速发射升空。目前已明确的计划是从2024年度开始发射，共部署50颗小型卫星。 日本的另一个解决方案是使用配备红外传感器的无人机从空中探测高超声速导弹。截至2022年11月，日本航空自卫队已经订购了3架美国“全球鹰”Block 30型高空侦察无人机。 在打击武器方面，日本目前具备由美国提供的“标准3”拦截导弹和“爱国者3”地对空导弹组成的中近两层弹道导弹防御系统，在2023年开始研发新的反高超声速拦截弹，并于8月份宣布和美国联合开发“滑翔段拦截器”。 此外，欧洲和以色列都在发展高超声速拦截器。 欧洲的高超声速防御技术开发由欧洲防务基金统筹，目前支持了两个拦截器项目：HYDEF 和HYDIS2。 HYDEF由西班牙塞纳航空航天公司领导，获得了欧洲防务基金 1亿欧元的资金支持，该项目于2022年7月公布，目标是在2035年前开发反高超声速大气层内拦截器，方案概念阶段预计为期3年。该项工作将支持法国主导的“天基展区监视及时预警和拦截计划”，该计划将开发一款多用途反导系统，能够探测、跟踪包括中程机动弹道导弹、高超声速巡航导弹、高超声速滑翔飞行器等目标。 HYDIS2由欧洲导弹集团（MBDA）领导，获得了欧洲防务基金 8000万欧元的资金支持。该项目于2023年6月公布，提出了三型多级拦截器概念，名为“天鹰座”，其中两型是三级架构，分别装备吸气式冲压发动机和常规火箭动力，第三型是带助推器的两级架构。预计在2030年形成第一批原型弹。  欧洲导弹集团发布的“天鹰座”渲染图。 拉斐尔发布的“天空声速”概念图。未来高超声速防御的发展重在提高系统可靠性、降低成本、提高体系作战能力，具体来说，如下技术能力可能成为重点： *新型探测平台技术 为进一步提早预警时间，可考虑发展低轨卫星和高空气球等新型探测平台技术以进一步提升对高超声速目标的探测距离。装备红外探测系统的低轨卫星组网可解决对高超声速目标的早期预警和跟踪问题，但由于成本和技术成熟度等因素，发射卫星完成组网可能需要较长时间。通过气球将大型雷达搬上高空可大幅提升地球曲率限制的最大探测距离，为解决空中雷达长时大功率工作的能源问题，可考虑发展针对高空气球的空中加油技术或远距无线输电技术。 *装备系统分布式设计技术 用于预警探测的地基雷达是战场上的高价值目标，其建设时间长，目标明显，抗毁性差。采用分布式设计技术，将类似的高价值设备的各部件在空间上分离开，避免被敌方一击击毁，可能是未来的发展方向之一。 *装备低成本设计技术 现代战争和经济密切相关，随着高科技装备的发展，单位时间的战争成本越来越高，降低高超声速目标防御的探测、指控、打击等各环节的成本至关重要。在成本可接受时，才能采取如布置更多的探测器对目标进行无缝跟踪预警、采用多弹协同拦截战术提高拦截成功率等措施。 *体系作战技术 敌方高超声速武器并非单独作战，其需要导弹车、载机等作为发射平台，需要卫星等提供数据链和导航定位，需要有、无源诱饵辅助突防，研究破解敌作战体系、防御敌体系化攻击的技术，可减弱其高超声速武器发挥作用的能力。 *高超声速对空打击技术 进攻也是一种防御，更先进的进攻性武器也可提高对敌的威慑力。且高超声速对空导弹和拦截器有很多可共用的关键技术，如防热、导引、控制等，可一同进行技术攻关。此外，对高超声速武器的研制还可增进对该类目标特性的了解，从而更有针对性地开展防御技术研发。 美空军在2015年发表的报告《空军未来作战概念》中已提出了将大规模高亚声速无人机诱饵和高超声速武器同时使用来打击敌重要基地的设想。因此，在未来高端战争中，高超声速武器一定是融入一个国家的作战装备体系之中，这将大大增加其防御难度。在进行高超声速武器防御技术研究时，要从全局出发，考虑到敌方海、面、空三域的配合作战，不仅是为了开发一套针对高超声速武器的防御系统，更是为了在高超声速武器出没的未来战场上，给整个防御体系查漏补缺，使之能从容应对敌方的体系化攻击手段。
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