高超声速导弹防御：美国加速布局天基预警与智能系统

高超声速导弹防御：美国加速布局天基预警与智能系统

2022年3月18日，俄军在实战中首次使用“匕首”高超声速导弹，成功攻击了乌克兰武装部队的一个大型地下导弹和航空弹药库，这一行动深刻诠释了“唯快不破”的制胜机理。随着高超声速导弹技术的不断发展，其极快的飞行速度和灵活的机动性，给传统防御系统带来了前所未有的挑战。如何建立有效的高超声速导弹防御系统，已成为世界各国研究的重点之一。

图1 俄罗斯米格-31战斗机携带“匕首”高超音速导弹

高超声速导弹的防御难点

高超声速导弹的主要威胁在于其数倍于声速的飞行速度（一般认为飞行速度应超过5马赫）。例如，俄军“匕首”导弹的飞行速度能够达到10马赫，而“先锋”高超声速导弹峰值速度甚至能达到20马赫，可以穿透世界上绝大部分导弹防御系统。事实上，在防御高超声速导弹的过程中，由速度带来的威胁只是其中之一，其主要防御难点还包括：

弹道变化多

传统的弹道导弹在突防阶段的速度也能够达到数倍声速，但由于其弹道相对固定，防御方可以准确计算出其飞行轨迹，因此拦截的方法也有很多。而高超声速导弹具有较强的机动性，其弹道难以预测。以目前各国装备较多的滑翔式高超声速武器（Hypersonic Glide Vehicles，HGV）为例，其攻击过程主要在临近空间飞行，乘波体的外形、各类变轨装置使得其能够沿着不断变化的轨迹飞行，防御者难以对其弹道进行精确预测和跟踪。

拦截要求高

高超声速导弹的飞行高度通常在20~100km之间，是介于空中和太空之间的临近空间，能够避开现有大部分发展成熟的防空反导系统。其飞行高度可以低于高空反导系统的拦截下界，而低空导弹防御系统的机动性远不如超高声速导弹，因此也很难拦截。代表世界先进水平的美“萨德”反导系统，其拦截高度为40至180千米，在理论上存在能够拦截高超声速导弹的可能，但其超高的防御范围来自其“点对点”碰撞式的拦截方式，这样可以大大减小拦截弹头的质量，但是对拦截精度也提出了极高的要求，在高超声速导弹实施变轨突防的情况下，很难实施有效拦截。

发现探测难

拦截的前提是发现和跟踪，弹道导弹由于飞行弹道高，红外特征明显，因此可以拥有充足的反应和拦截时间，而高超声速武器在临近空间飞行，受地球曲率影响，雷达探测范围受限，再加上其具有较小的雷达截面和高机动性，使其难以被传统的雷达系统探测，通常当探测到时，已到了高超声速武器的飞行后期，大大缩短了拦截准备的时间。对于空间探测预警系统来说，高超声速导弹飞行高度比弹道导弹低，在地球背景的干扰下，探测其红外特征并不容易。因此，空间探测预警系统也很难发挥像探测弹道导弹那样高效的作用。

图2 弹道导弹与高超声速武器的陆基探测

美国高超声速导弹防御体系建设情况

面对高超声速导弹的严重威胁，美国一直在加紧开发部署相关防御系统。2019年发布《导弹防御评估报告》正式将防御高超声速武器列入目标之一。2022年出台《导弹防御评估报告》将防御高超声速武器列为国防部的优先事项，并将其作为2023财年国防预算中的重要部分，其防御系统建设的主要有两个特点：

一是重视对HGV类目标的拦截。如前文所述，HGV成熟度较高，且较多国家已有装备，现实威胁更为紧迫。美国防部已建立了HGV防御项目，由导弹防御局（Missile Defense Agency，MDA）牵头负责。防御体系构建的首要任务是评估现有预警探测装备、拦截武器对HGV类目标的探测和拦截能力。导弹防御局从2018年开始投入经费，并在2020财年申请了1.57亿美元的经费，用于建设HGV防御系统工程。其中，扩散作战人员空间架构（Prolifated Warfighter Space Architecture，PWSA）是一个重要的组成部分。PWSA旨在建立一个具有7层（传输层，跟踪层，导航层，托管层，威慑层，战斗管理层，支持层）结构的综合网络，以实现对全球范围高超声速导弹的发现和跟踪。目前，美军的建设重点是传输层的通信卫星和跟踪层的导弹跟踪卫星（如图2所示）。此外，美国还正在开发一系列技术解决方案，包括系统工程需求分析、传感器探测技术演示验证、现有防御系统传感器和指挥控制系统的升级改造、新型拦截武器概念的定义和设计等。

图3 PWSA的基本构成要素

二是重视天基防御系统建设。美国导弹防御局认为天基传感器在跟踪高超声速武器方面的潜力巨大，正在与国家太空安全部门合作，发展天基传感器层（Space Sensor Layer，SSL）和太空发展局导弹跟踪层计划。一方面，美国认为其现有预警系统具备一定的探测能力，但需要进一步改进。重点包括评估现有预警体系的探测能力、攻击区域预测、末段探测预警装备的运用等。其远期发展重点则是建设高平台型预警探测体系，解决HGV类目标的滑翔段探测问题，实现全程探测跟踪。计划发射能够跟踪高超声速导弹的初始卫星群，并在后续几年内完成近1000个卫星网状网络的部署，以提供覆盖全球的预警能力。此外，美还提出建设小型卫星群，意图在高超声速武器的助推段（此时其弹道规律与常规导弹相同），使用多颗小型卫星实施撞击拦截。对此，“星链”系统已展示出巨大潜力，小型卫星可以通过天基互联网相连，结成巨大的探测和攻击网络，而其巨大数量所带来的弹性将大大增加其防御探测和抗毁伤能力。同时，要认识到美现有的预警和反导系统仍然是有一定作用的，特别是其遍布全球的军事基地和在海上长期存在的舰队，大大延伸了其防御空间，对高超声速导弹的预警时间会相对充足一些。

高超声速导弹防御系统的发展趋势

加强一体化预警能力的建设

大多数国家缺少像美国一样的大规模海外驻军，面对高超声速导弹的威胁时，预警时间短的问题十分突出。因此，加强天基预警能力的建设有着十分重要的意义，需要改进和完善现有天基红外预警系统，提高探测能力和全球覆盖范围。发展新的天基探测传感器系统，如高超声速和弹道跟踪空间传感器（Hypersonic and Ballistic Tracking Space Sensor，HBTSS），以实现对高超声速导弹从发射到打击的全过程跟踪。同时，要利用高空气球和平流层飞艇等平台搭载雷达或红外探测设备，提高对高超声速武器的长时间监视能力。通过技术改造，提高地基预警系统对高超声速目标的探测能力，克服地球曲率的影响。发展新型地基预警系统，如采用超视距雷达技术，以增加探测距离和覆盖范围。综合运用多平台、多传感器，构建空天地一体化的全域预警探测体系。

强化人工智能的综合应用

对高超声速导弹的拦截，需要在极短时间内判断威胁程度、定下拦截方案、决策实施行动，给指挥控制系统带来巨大挑战。人工智能系统能够实现快速响应，协助指挥官快速处理大量数据，在复杂战场态势的情况下，准确及时发现来袭导弹，判断其威胁程度，提供可选的拦截方案供指挥官决策或实施自主拦截。通过赋能指挥控制系统，实现不同防御要素间的协同作战。此外，加强不同预警系统之间的组网协同，实现数据共享和融合，提高全程预警能力，也需要人工智能系统的辅助。同时也要保证，防御的自主能力必须由人控制，防止人工智能失控造成严重问题。

推动拦截技术的创新发展

拦截高超声速导弹还需要可靠的拦截技术，以实现“最后一击”。要发展具备更高速度和机动性的拦截系统，快速响应预警信息。此外，要进一步提高拦截器的精确度和拦截成功率，加强信息火力一体化，加强作战管理、指挥控制和信息火力一体化的研究，确保预警系统能够有效地与打击系统结合，以确保对目标的有效拦截。

结语

高超声速导弹能够在一定程度上改变作战规则，构建对其的有效防御，不但将在战术上保障自身安全，也能够在战略上形成新的威慑。从防御系统本身的发展来看，体系化、智能化将成为未来发展的重要趋势。人工智能赋能的防御系统将形成“以快防快”的博弈态势，同时，开发射程更远、机动性更强的拦截武器也十分重要，在看得见、跟得住、预测准的前提下，还要拦得住，才能真正形成对高超声速导弹的拦截能力。

本文原文来自国防科技大学