空天飞行器的发展

空天飞行器的发展

1空天航天器的未来发展展望现在的信息对抗不再局限于一些战争区域的空间之间，竞争的焦点扩大到了天空区域。空天飞行器具有在大气层中以高超声速飞行、直接加速飞出大气层外,完成空间任务后再返回大气层的能力。这种新型的飞行器将从真正意义上开启空天一体化作战的时代。目前,多个空天飞行器开发项目正在进行当中,得到了多个国家的积极参与。这些项目多数处于技术研究阶段,近期目标主要在于突破吸气式超燃冲压发动机和热防护等方面的技术,项目未来发展的最终目标是研制一种水平起降、可重复使用的空天飞行器,实现快速、机动、廉价、可靠地进入空间和利用空间;同时,因其兼具航天运输与空间作战功能,具有迅速响应和快速到达能力,所以又是确保空间优势的先进武器。本文旨在通过分析空天战场及其中的信息对抗,研究空天飞行器在未来空天战场中可能执行的任务,对空天飞行器将给信息对抗领域带来的影响进行探讨。2天空中的信息战2.1大气气动天气在亚轨道大型航天器上的应用目前的空天战场,从航空、航天实用技术角度考虑,根据飞行器普遍的作战高度大致可以划分为三层:下层为稠密大气层(0～35km),是空气动力学飞行器,各种有人飞机、无人机、氢气球、飞艇等航天器活动的天地。中层是稀薄大气层(35～120km),也可称之为“亚太空”、“临近空间”,有空气,但很稀薄。飞机很难飞到,卫星飞行有阻力,寿命很低,是弹道导弹、战区反弹道导弹作战时飞经的空域,也是目前正在发展的亚轨道飞行器、空天飞行器飞行的空间。上层即空间域(大于120km),是人们常说的“太空”。这里,是各种航天器,包括卫星、载人飞船和空间站运行的区域。当前的空天战场主要集中在下层。各种战斗机、轰炸机、侦察机、预警机都工作在此层。实际上,大多数的飞行器工作范围都在0～20km。在已经达到实用程度的机型中,仅有数种飞行器可以在20km以上正常工作,而且基本上都不能超过30km。而在大于120km的太空区域,有着为数众多的卫星,它们也是重要的参战力量,包括各种通信/数据中继卫星、导航定位卫星、侦察监视卫星等。正是这些分布在下层和空间层的作战单元互相配合,有机地构成了当前的空天战场。2.2信息对比技术的提升和强化在作战网络中的信息对抗现代战争的核心是对制信息权的争夺,战争形态的发展愈来愈与网络中心战理论相符合,随着战场军事网络地位重要性的提升,针对敌方信息作战系统尤其是网络中心节点的各种信息对抗技术得到了快速的发展。现代战场上存在着两个信息对抗领域,即稠密大气层信息对抗域和空间信息对抗域。2.2.1通信对抗力量底层的稠密大气层是目前空中战斗的主战场,这里存在着最激烈的信息对抗领域。各种预警机、电子战飞机、侦察机、反辐射导弹都在这一层飞行,在战机上还安装有用于侦察、告警、干扰的各种电子战设备。各式各样的地面/舰载的雷达站、电子战装置大多也是面向这一层的信息对抗而开发的。具体到对抗形式主要有雷达对抗、光电对抗、通信对抗(包括针对卫星导航系统的对抗)。只讨论存在于空中的信息对抗力量的话,主要有以下几种参战力量:预警机是空中的指挥控制中心,负责提供敌方舰艇、飞机、巡航导弹、战车等目标的预警,提供区域监视、通信中继、搜救协同和航空管制能力;各种先进的侦察机,如“全球鹰”无人机、“捕食者”无人机等,可以提供较长航时的侦察,提供高质量的近实时图像,对指定敏感区域进行持续监视;各种专用/兼职电子战飞机,如FA-18G、EA-6B等,可以在指挥控制中心的统一指挥下,对警戒雷达、引导雷达、制导雷达、炮瞄雷达实施电子压制,使敌方雷达致盲、武器失控,为本方的战斗机、轰炸机、甚至巡航导弹护航,而携带通信干扰机载荷的电子战飞机可以破坏敌通信网络,造成敌指挥部和前线各部间的通信中断;携带反辐射导弹的战机,直接攻击正在工作的辐射源,迫使雷达关机并给敌雷达操作人员带来巨大的心理压力。这些空中信息对抗力量常常并不局限于一种对抗形式,作战力量的运用十分灵活、多变,这凸显了在稠密大气层中信息对抗的复杂程度。2.2.2核心能力:网络上的低视野功能空间信息对抗指敌对双方利用空间对抗技术和武器装备,为争夺和保持空间战场上的制信息权而展开的一系列对抗活动,是空间信息作战的重要组成部分。依据美国对空间力量作战任务领域的划分,空间信息对抗能力主要包括空间态势感知能力、空间信息进攻能力和空间信息防御能力。空间信息对抗能力是保证美国及其盟军部队利用空间能力、遏制对手拥有同样的能力并以此获得和维持理想空间优势的前提和基础,是控制空间的核心能力。近年来,通过世界各国的发展和实践,空间信息对抗作战理论日趋成熟,武器装备渐成体系,空间信息对抗实际作战能力逐渐形成。目前,在空间的信息对抗,主要是针对各种军用卫星的对抗,概括说来有以下几种方式:激光强干扰、通信信号瞄准式干扰、高功率微波(HPM)和电磁脉冲(EMP)攻击和动能武器碰撞毁伤。针对GPS等导航定位卫星,还可在精确制导武器飞过的路径上或目标区域附近安放干扰器,使其导航定位功能失效。针对成像侦察卫星,还可以采用伪装、隐蔽、欺骗、隐身等多种技术使其侦察功能失效。尽管已经发挥了巨大的军事价值,并成为现代战场不可或缺的一部分,但现存的各种空间设施,主要是各种卫星,由于不具备较强的机动能力,轨道可测,军事用途仍受到极大的限制,生存能力也日益受到威胁。发展中的空天飞行器作为可以自由往来于空间和大气层间的军事装备,搭载适当的信息对抗设备,必将给空间信息对抗领域带来不可忽视的巨大影响。3新一代航天运输系统的研发在空天飞行器方案提出之前,可进入太空的航天运输系统有宇宙飞船和航天飞机两种。但这两种运输系统都存在明显的缺陷,如成本过高等。因此,世界各国急切地期盼着新一代航天运输系统的研发取得进展,在这种情况下,空天飞行器方案应运而生。由于其可以自由往来于空间战场和空中战场,具备远远超越现存的各种空间设施的机动能力,因此空天飞行器的军事用途也成为各国关注的焦点。3.1空天航天器方案从方案技术上讲,空天飞行器应具有重复使用性、高可靠性和较强的任务适应能力。从系统运营操作上讲,它应有操作维护简便可靠、地面周转时间短等特点。前者降低了系统硬件成本,后者降低了系统运营成本。目前各国提出的空天飞行器方案大体上可以分为两类:垂直发射水平降落方案和水平起飞水平降落方案(即空天飞机方案)。按照入轨方式的不同,空天飞行器分为单级入轨飞行器和两级入轨飞行器两种。目前两级入轨空天飞行器方案得到了广泛的支持,而由于水平起降的方式将带来独特的优势,水平起降已然成为空天飞行的最佳选择。但此方案技术难度较大,相关项目都处于关键技术攻关和演示验证阶段。目前,很多国家把突破超燃冲压发动机技术和热防护技术等关键技术作为现阶段空天飞行器项目的目标。高超声速导弹作为第一阶段的成果得到了世界各国的广泛关注。3.2空天航天器在现代军事上的作用随着战场高空化进程的不断加快,空天飞行器将成为未来最重要的新型空天飞行作战平台,为21世纪的空天运输和攻防对抗提供非常有价值的军事能力。其在军事上的发展需求包括:(1)确保快速廉价地进入太空。空天飞行器与目前使用的一次性运载火箭、飞船和部分重复使用的航天飞机相比,在重复使用性、发射操作费用、可维修性和周转时间、灵活机动性等方面都有革命性的改变。(2)可作为空间武器发射平台。在未来天战中,空天飞行器可作为各种武器弹药,包括动能武器和高能激光武器、微波武器等的发射平台,对敌方陆、海、空、天重要目标进行攻击,对战争的胜负可起到至关重要的作用。(3)反卫星。空天飞行器能利用自身的探测设备,发现敌方卫星,对其进行跟踪和干扰,使其失灵或将其摧毁;或将它“俘虏”,窃取它已获得的情报,或将它送入错误轨道,或干脆将其带回地面。(4)可作为快速运输机。空天飞行器飞行速度极快,它从普通机场起飞,在两小时内实现“全球到达”,能对全球范围发生的地区冲突迅速做出反应,或对敌方发动突然袭击等。(5)可作为战时空间预备指挥所。空天飞行器能像载人空间站那样能在轨长期停留,又配备了先进的指挥控制系统,一旦战时需要,可以直接承担起作战指挥控制任务。(6)侦察监视与预警。空天飞行器可利用其携带的照相侦察、电子侦察等设备对陆、海、空、天目标进行侦察与监视,对导弹发射等进行预警。与各种侦察卫星相比,空天飞机具有更大的灵活机动性,综合侦察能力更强,实时性更好。4空天飞机信息对抗能力4.1空天航天器的未来发展空天飞行器用于战争,将大大地改变战争的面貌,是战争发展史上的转折点。空天飞行器采用火箭发动机与超燃冲压发动机结合的方式(在更远的未来,也可能采用核动力发动机等新型动力方式),可以跨越目前空天战场的三层工作,将空、天真正的结合在一起,拓展了战斗的空间。杜黑在制空权中提出“只有阻碍敌人飞行,才能保证自己飞行。掌握制空权就是胜利,丧失制空权就是战败”。在空天飞行器应用于战争后,这个定律仍然适用,只是制空权的含义已扩展到制天权和制空权两个方面。制天权尚无权威的定义,我们可以类比制空权对其定义如下:通过夺取一定时间内对一定空间域的控制权,保障己方的作战行动,保护己方免遭敌方危害。但实际上,空间域和底层的空域从来就没有彻底地分开过,不仅在空间域的作战武器可以居高临下地攻击底层空域的目标,而且在底层空域的武器也有攻击空间目标的潜力和能力。2008年美国“宙斯盾”系统发射SM-3导弹成功拦截了一枚失控卫星的例子,以及在更早时候由F-15携带“爱国者”改型攻击卫星的实例已能证明这一点。从目前的发展趋势上看来,制空权与制天权在未来仍将呈高度的互依赖性。也就是说只有夺取了制天权才能有效保障制空权的获得,而制空权已在多次现代战争中证明了自己的地位和作用。空天飞行器的独特优势在于它可以较自由地在空天两个领域飞行,既是理想的武器搭载平台,又是夺取制天权和制空权的有力武器。也许因为它的出现,制天权和制空权两个概念可以渐渐归为统一。信息化进步带来的新军事变革正促使战争形态向网络中心战的形式发展。而从网络中心战或信息对抗的角度来讲,空天飞行器可以通过攻击敌关键网络节点,击溃敌军事网络,使其陷入混乱状态。空天飞行器推动着空天战场一体化的进程,再次加强了空天战场作为决定性战场的地位,空中和空间力量的重要性进一步提高。目前,世界各国正在发展的空天飞行器的第一阶段成果——高超声速导弹是直接面对军事应用而开发的。作为新一代精确打击武器,高超声速导弹飞行速度快、巡航高度高、突防能力强,如果装备部队则可在战争初期用于打击突防要求较高的要害目标,如国防大楼、总统官邸、军用机场、战略弹道导弹放射井等,可以给对方领导层及民众的信心以沉重打击,促使敌方尽早放弃抵抗;在战争中、后期用于打击敌C4I指挥部、弹道导弹发射车等时敏目标,可以打破战场上的僵局,有力地建立起使用方的优势地位。4.2多维度防御空天飞行器在信息对抗领域有着不可替代的优势,它具备很强的突防能力,可以突破多层、严密的防御系统,直接打击有一定战略纵深的敌军事网络中心节点。同时,利用其进入空间作战的能力,空天飞行器可以对现代信息系统不可或缺的卫星网络等空间信息设备产生不可忽视的威胁。(1)高空快速体操作战争在信息对抗领域达到的最大成就可能就是摧毁敌方的控制指挥中心了。空天飞行器,凭借其高速、高突防能力的优势有可能在未来承担这一艰巨的任务。从目前的研究看来,在空天战场的中间层,不存在可供预警机等低空控制指挥中心长期盘旋的条件。所以,未来的预警机可能仍要在下层工作。在攻防对抗中,空天飞行器可以在超过30km的高空快速驶向敌控制指挥中心,躲避地面和空中的火力拦截,在指定攻击区域发射空空或空面导弹对敌预警机或地面/水面指挥中心进行致命打击。而在空天飞行器发展的第一阶段,高超声速导弹也将承担起对敌通信中枢进行攻击的使命。发挥其高空高速的优势,高超声速导弹可以快速突防,在敌控制指挥中心转移前,居高临下的对其进行打击。由于速度快,突防能力强,这种武器的出现将大大改变现代信息化战争的面貌。拥有这种武器的一方,更容易获得制信息权使将敌方陷入混乱的状态。(2)点作用机理:点在未来的作战中,卫星系统由于其暴露性、公开性和透明性的特点,尤其容易遭到敌方攻击,而其作用却与日俱增。空天飞行器作为高效的空间运载平台,在战时升空,释放备份卫星以弥补敌方作战系统对己方卫星各项能力造成的损失是一种可行的方案。(3)空天航天器武器是战术武器空天飞行器,在战时升空,释放空间武器直接攻击敌方卫星是可以预见的作战形式。空天飞行器不需要特定的发射场,飞行轨迹也更自由,更容易在敌对攻击中存活下来。利用空天飞行器的运载能力,可以快速在空间部署作战单元。但是,空天飞行器在空间释放武器,直接撞击或通过战斗部爆破来攻击卫星从而打击敌军用网络的后果十分严重而不可测。在大多数情况下,碰撞或爆炸引起的碎片在相当长的时间内不能坠入大气层燃尽,