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新时代的军事技术竞争高地——详解美国高明声速项目最新希望

本文摘要:美国导弹防御局在HBTSS项目上行动迅速。MDA最近授予了L3Harris、雷神公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和Leidos公司第二阶段开发条约,以进一步开发HBTSS原型和有效载荷技术。 一、高明声速武器给导弹防御系统带来的挑战高明声速武器带来了一些特殊挑战,这些武器不仅以5倍于声速的速度高速航行,而且还在航行中举行大规模灵活,有时会沿着地球大气层的边缘航行,以压倒性的破坏性速度降落到目的上。这种导弹不遵循尺度的弹道,可以绕过牢固的防御系统,或者在雷达笼罩规模内沿着外貌掠过。

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美国导弹防御局在HBTSS项目上行动迅速。MDA最近授予了L3Harris、雷神公司、诺斯罗普·格鲁曼公司和Leidos公司第二阶段开发条约,以进一步开发HBTSS原型和有效载荷技术。

一、高明声速武器给导弹防御系统带来的挑战高明声速武器带来了一些特殊挑战,这些武器不仅以5倍于声速的速度高速航行,而且还在航行中举行大规模灵活,有时会沿着地球大气层的边缘航行,以压倒性的破坏性速度降落到目的上。这种导弹不遵循尺度的弹道,可以绕过牢固的防御系统,或者在雷达笼罩规模内沿着外貌掠过。高明声速攻击险些没有限制,险些不行能防御的,能够快速攻击空中、陆地或海上目的。高明声速武器弹道一般认为,高明声速武器既可以携带通例武器,也可以携带核武器,分为两大类,包罗“助推-滑翔”高明声速滑翔导弹(HGV)和高明声速巡航导弹(HCM)。

HGV是一种高度灵活的武器,通常由火箭发射到高层大气中,在40至100公里的高度释放;HCM,即“吸气式”巡航导弹,在整个航行历程中都有动力。这些武器可能会在20到30公里的高度航行,超出了大多数现在的空对地导弹防御系统的笼罩规模。面临传统的导弹攻击,指挥官通常知道导弹的航行时间、弹道和潜在落点,并能够使用为数不多的时间来决议分层防御,并使用差别武器来拦截。

现在的洲际弹道导弹的攻击时间虽短,但仍然存在足够时间防御,因为防御者第导弹的轨迹和落点有准确的信息。例如,洲际弹道导弹在太空中航行约莫需要20分钟,让防御者有足够的时间发射一到两枚陆基拦截器。

可是高明声速导弹从基础上改变了这一攻防模式,带来了防御反映时间的指数级的下降。现在,高明声速武器不再是遥远的未来设想,而是已经存在的现实,其杀伤力水平突飞猛进。美国的一些竞争对手在这些武器的开发和试验方面已经领先。

它们的降生意味着现阶段所有通例反导防空系统已经失效,纵然是出动最先进的反导防御武器,也难以有效将其拦截。在这样的情况下,美国启动了多项相关的反制系统研究。

其中最棘手的就是发现并追踪以不行预测轨迹高速航行的导弹。发现和跟踪高明音速导弹是难题的,因为它们比美国通常在地球静止轨道上的卫星跟踪的导弹要暗10到20倍。

美国正在研究防御这些武器的方案,并得出结论,探测和跟踪这些武器需要大口径电光和红外(EO/IR)空间传感器,部署的最佳有利位置是太空,特别是近地轨道。自然形成的零重力情况和近地轨道上的超高真空为制造地球上不行能制造的反高明音速光学元件提供了理想条件。光电/红外反射镜将被安装在近地轨道上的卫星上,用于探测高明音速航行器。美国2019年《导弹防御评估》陈诉也呼吁部署空间传感器,以监控、探测和跟踪全球任何地方发射的先进的灵活超音速滑翔航行器。

这份陈诉表现,空间传感器“具备一定的灵活灵活性,不像地面传感器那样受地理因素限制,并能实现‘自始至终’的跟踪,优势极其显着”。陈诉说,在太空中部署更多的传感器“有望提升乐成拦截进攻性导弹的总体概率,淘汰美国乐成实施拦截所需的防御性拦截弹数量,并有可能会在攻击方而非目的国的领土上空将进攻性导弹摧毁”。

二、高明声速和弹道追踪空间传感器(HBTSS)面临高明声速武器探测任务,美国航天生长局(SDA)和导弹防御局(MDA)都提出了开端方案:SDA正在研究一种天基漫衍式卫星体系结构,而MDA提出了“高明声速和弹道跟踪和监视系统”(HBTSS;Hypersonic and Ballistic Tracking Space Sensor)。HBTSS的前身,是美军导弹防御局正在努力制作的高明音速和弹道追踪空间传感器,是一种在轨道上的传感器层,能够检测和追踪该国现在的导弹防御体系结构无法处置惩罚的高明音速武器,该系统计划被内置到航天局低地球轨道卫星群中。高明声速和弹道追踪空间传感器(HBTSS)项目旨在开发一种功效强大,价钱合理,生存能力高且扩展能力强的太空传感器,用以探测和跟踪高明声速导弹等先进武器。HBTSS系统由部署在低轨道商业卫星上的约200个50~500千克的传感器载荷组成。

系统部署后,一是主要弥补对高明声速武器预警探测能力的不足,形成对高明声速武器的全程跟踪能力;二是可以与“天基红外系统”、下一代“过顶连续红外”系统配合笼罩导弹主动段,增强对先进弹道导弹的预警能力。该系统计划2021~2022年开始举行天基演示试验验证,2025年后实现部署运行。

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HBTSS第一阶段为设计原型有效载荷及信号链处置惩罚演示。2019年10月29日,美导弹防御局(MDA)淘汰了第一阶段8家竞标商,宣布选定诺格、Leidos、L3和雷神公司共4家公司进入“高明声速与弹道导弹跟踪天基传感器”(HBTSS)项目第Ⅱa阶段,并授予每家公司一份为期12个月、价值2000万美元的科研条约,用于完成HBTSS星座的载荷原型机方案设计,以及信号链处置惩罚、软件算法等研究事情,为HBTSS项目演示验证降低技术风险。诺斯罗普等4家公司进入HBTSS第二阶段此外,HBTSS也受益于太空军的建立。

在太空军的新财年预算质料提到“秘密项目有重大希望”,所谓的“秘密项目”也在太空军的财报中浮现,那即是新一代的“天基红外星座系统”,在2021年将会有23亿美元投入其中。“天基红外星座系统”是美国正在举行的新型太空防御系统的代称,该计划旨在使用大量的侦察卫星将全球举行透明化,以监视各国,卫星上装有“高明声速和弹道跟踪空间传感器”(HBTSS)的装置,以便在第一时间检测到各地导弹的发射。美国航天生长局(SDA)拟将把导弹防御局的“高明声速与弹道跟踪空间传感器”(HBTSS)系统纳入国防空间架构跟踪层。同HBTSS一样,跟踪层将被设计成能探测和跟踪航行速度凌驾声速且能在航行中开展灵活的高明声速武器。

但SDA将会新增一些能力,好比跟踪带有昏暗上面级的弹道导弹。跟踪层将会增强空军眼下正在研建的“下一代过顶红外”导弹预警星座,目的是在2024年就拥有能事情的卫星。三、其他高明声速武器空间探测载荷开发方案Rhea太空运动(RSA)公司以及互助同伴月球资源公司向美国空军提出了一个部署两个航天器在太空制造光电/红外反射镜以探测来袭导弹的构想。

RSA是一家建立两年的航天初创公司,天体物理学家肖恩·厄斯曼(Shawn Usman)是其首创人,该公司为小型企业提供咨询,最近决议开始为国家宁静应用开发自己的项目。月球资源公司(Lunar Resources)是一家太空制造公司,资助RSA开发如何在太空中制作一个很是大的光电/红外反射镜。该公司拟使用空间沉积技术制作空间主镜,这意味着不再受火箭尺寸的限制。

这是一个很是新颖的观点,从来没有做过商业或军事验证,如果实验乐成,探测器将比载体卫星更大,可以使这些探测器大到足以探测到现在探测手段无法探测到的更小的特征。美国空军授予月球资源公司一份价值75万美元的小型企业创新研究(SBIR)第二阶段条约,由RSA作为分包商,以推动该项目的希望。四、小结由于主要军事大国的高明声速武器快速问世,美国正在鼎力大举生长需要对高明音速和弹道导弹追踪的能力。高明声速武器的攻防正成为新军事竞争中的高地,以HBTSS为代表的空间探测器最终以种种方式实现应用值得进一步关注。


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