半个世纪前,苏联第一颗人造卫星上天,揭开了人类宇航时代的序幕,同时也使各国在军事学领域增加了太空战的科目。现在的百科全书在表述战争与和平这两个概念的区别时,仍然是以是否大规模使用武器为依据,但现代战争的特点和发展趋势充分表明,上述解释已经不合时宜了。
许多军事专家认为,未来战争已不是以占领敌方领土为目的,而是着重对敌方的点目标实施精确性打击,打击的方式也由原来的地面攻击演变为从海、空或是用电磁攻击。
鉴于此,世界各主要军事强国都把目光投向了太空广阔的领域,加大气力开发和争夺近地空间,“谁占据了太空的主动权,谁就赢得了未来战争的主动权”。
现在,在太空中游弋着数千颗各种用途的卫星,它们为提高一国的军事、经济潜力发挥了巨大的作用,所以攻击敌方的在轨卫星也就成为未来战争取胜的关键因素之一。因此,美、俄等国都在紧锣密鼓的研制反卫星武器。
国际社会无力约束各国的太空军事化行为
1957年10月4日,苏联成功发射了世界上第一颗人造卫星,正式拉开了太空时代的序幕。从那时起,和平利用太空,使航天技术为人类造福就一直是全人类的美好愿望。然而事与愿违,由于美国为了达到称霸全球的目标,最近几年太空的军事化趋势变得日益明显。
早在1967年1月,为了和平利用太空,世界各国在联合国签订了号称“太空宪法”的《太空条约》(OST)。该条约迄今仍是唯一专门对太空进行军备控制的条约。条约规定:“所有签约国家均不得以任何方式在绕地球轨道上、天体外及外层空间放置或部署携有核武器或任何其它大规模杀伤性武器的物体。”条约还规定:“每个向外层空间发射物体的国家应在国际上对其它签约国在外层空间物体的损伤负责……如果某一缔约方有足够理由相信其计划中的行为或实验有可能对其它缔约方的行为造成危害,则应在实施该行为或实验前进行适当的国际协商。”
联合国大会已就外层空间的和平利用通过了多项决议,其中1982年8月的第36/192号决议最为典型。它规定:“太空应被用于和平目的,在太空中采取的行动应有益于全人类……发射人造卫星时应遵循裁军协议的规定,人造卫星应被用来促进和平、稳定和国际合作……所有缔约国家均应致力于达到阻止在外层空间发生一场军备竞赛的目标,并制止任何有悖于此目标的行动。”
而实际上,由于对大量概念缺乏明确的定义及难以进行举证,《太空条约》和联合国相关决议的内容难以落实。比如外层空间的起止范围未被界定、“近地轨道”没有达成共识的定义、各国出于保密的考虑并不报导每颗卫星的作用或某颗卫星是否仍在运转等等。
众所周知,运行中的卫星可按照用途分为六大类:气象、通讯、导航、监视(包括情报、地面信息资源搜集和侦察)、军事预警和科研。很难给这六种卫星设定一条明确的区分界线,因为有些卫星可能身兼两重乃至三重用途,且各国在发射卫星时也不会公布该卫星的所有作用。不幸的是,如果各国决定在太空部署核弹头,那么就会出现第七类卫星。这些卫星表面上可能会被宣称执行其它任务,但它们将一直呆在轨道上,待到危机发生时便可脱离轨道,对地球上的某个目标发动攻击。
反卫星武器的主要类型
现代战争和军事冲突的经验表明,在战争中大量使用陆军和坦克装甲的时代将会被慢慢退出历史舞台,战略空军的地位和作用也在不断削弱。未来的战略武器将不再以核武器为主要力量,而将代之以可从陆海空天各基面发射的高精度武器。这就意味着,太空中飞行的大量卫星将面临着极大的安全威胁。
需要指出的是,自从苏联和美国于20世纪50年代末期全面展开太空对抗后,两国的竞争主要表现在两个方面:反导防御和反卫星作战。
1957年苏联第一颗人造卫星上天和1961年美国第一次载人宇宙飞行的成功,充分证明了人类实施太空飞行的可能性。于是,当时两国的反导防御和反卫星作战面临着同一个任务:对潜在对手的航天器实施干扰。幸运的是,人类至今为止还没有爆发过太空战,但是反卫星武器的研究却是历史悠久。
反卫星武器主要有两种类型:第一种是“反卫星卫星”(也称为“卫星拦截器”),这是一种具有轨道推进器、跟踪与识别装置以及杀伤战斗部的卫星,能接近与识别敌方的间谍卫星,并通过自身爆炸所产生的大量碎片将其破坏击毁;第二种是“反卫星导弹”,主要是用发射载体将反卫星导弹发射到预定位置,依靠主被动寻的系统找到并击毁目标卫星(这里的发射载体是指用来发射反卫星导弹的专用战机——美国用的是F-15的改进型,苏联用的是米格-31的改进型米格-31D)。
美国反卫星武器的发展历程
为了消除苏联第一颗人造地球卫星对美国民众所造成的恐慌,美国率先在世界上进行了拦截卫星的试验,试验于1959年开始。6月19日,美国空军一架B-52战略轰炸机向近地轨道的一颗已报废的靶标卫星发射了一枚“大胆猎户座”卫星拦截弹,导弹从距靶标卫星大约6公里的地方飞过,试验失败。随后,B-52又多次进行了拦截卫星的试验,但均以失败告终。然而,美国没有就此罢休。9月3日,美国用B-58轰炸机向靶标卫星发射了反卫星导弹,发射又告失败。10月13日,美国用B-47轰炸机向靶标卫星发射了“大胆猎户座”反卫星导弹,试验终获成功。
1960年,美国正式出台了“卫星监视与拦截器计划”(CAINT)。
1962到1966年间,美国试验和部署了携有核弹头的“奈基—宙斯”地对空导弹以充当反卫星系统,尽管该导弹仅能攻击到在极低的绕地轨道上运行的卫星。
1964到1975年间,美国使用“托尔”中程弹道导弹充当反卫星武器系统。据报导,这些导弹能够在高达1200公里的高度上拦截卫星。
美国于20世纪80年代中期开始部署ASAT反卫星武器系统,ASAT的全称叫“陆基战术面空反卫星导弹系统”,这种武器系统需要战机作为发射载体。每枚ASAT反卫星导弹装有数十个小型发动机、红外线自动瞄准系统、激光陀螺仪和计算机芯片。ASAT反卫星导弹本身并不携装炸药,它是依靠与卫星碰撞时产生的动能来击毁卫星。几十个固态发动机分两排排列在导弹内部。导弹在飞行过程中,激光测距仪不断为导弹修正飞行座标,接收目标卫星的红外线信号并将其传送给弹体计算机系统。计算机系统在分析数据后,将会决定开启或关闭哪些发动机以保持导弹飞行的平衡和不偏离飞行航线。ASAT反卫星导弹在二级工作末端,旋转速度可达到20转/秒,充分保证了红外线自动瞄准系统的正常工作和导弹在飞行中的稳定。当导弹分离时,可依靠弹体内部的红外线传感器、空间观测仪、光学系统继续捕捉目标卫星。
1985年9月13日,ASAT进行了一次试验性发射,成功击中了距离地面450公里处的“太阳风”靶标卫星。1987年,美国在2个航空中队装备了ASAT反卫星武器系统,总共有28架战机载体和56枚ASAT反卫星导弹。此后,美国继续研制和开发ASAT系统。20世纪90年代初,美国出于种种考虑,停止了ASAT反卫星武器系统的研发工作。
苏联/俄罗斯反卫星武器的发展历程
与其他的武器发展计划一样,苏联在研发反卫星武器初始,就表现出了咄咄逼人的势头,想把美国远远的甩在后面。
针对美国1960年出台的“卫星监视与拦截器计划”,苏联立即做出了反应。苏联认为,未来空间作战的主要对象不再是美国洲际弹道导弹,而是在空间轨道遂行各种军事使命的敌侦察、通信、导航和气象卫星等航天器。因此,美国的侦察、通信、导航和气象卫星等航天器应该是战争初期首先要摧毁的目标。基于这一构想,苏联最初拿出了五种卫星拦截器的研制方案进行讨论。最后,苏联领导人赫鲁晓夫采用了第五种方案,即:研制一种绰号叫“神风”的卫星拦截器。“神风”实际上是一种安装了轨道机动发动机、跟踪识别装置以及杀伤战斗部的卫星,能接近并识别敌方卫星,并通过自身爆炸产生的大量碎片将敌卫星摧毁。“神风”最大的特点是结构简单、安全可靠和经济实惠。
在确定选择研制“神风”卫星拦截器之后,苏联将其正式命名为IS(“卫星歼击机系统”),研制单位是切洛梅伊领导的第52设计局。
“卫星歼击机系统”实际上是一种使用卫星攻击卫星的空间作战武器。卫星歼击机系统由卫星歼击机、大功率运载火箭、卫星歼击机和运载火箭发射装置、地面指令计算和测量站以及地面指挥所组成。
该系统的基本作战使用方法是:使用大功率运载火箭将卫星歼击机送入预定轨道,进入近地轨道后,卫星歼击机开始按照在地面储存的敌卫星轨道运行参数使用轨道机动发动机实施变轨飞行以接近目标,同时,卫星歼击机机载雷达开始工作,在距美国卫星一定的距离引爆战斗部。假如第一次拦截失败,卫星歼击机还可以实施第二次拦截。总之,卫星歼击机可以在1-2圈绕地轨道之内对卫星实施拦截。此外,为了对美国卫星分类别进行监视并提供准确的目标方位参数,还为“卫星歼击机系统”建立了空间监视系统。
卫星歼击机全重1400千克,由承力架、圆筒型仪表舱(一部无线电或红外雷达位于圆筒型仪表舱的底部)、动力装置和战斗部四大部分组成。动力装置包括2个球形油箱和数台多次点火轨道机动发动机。轨道机动发动机可以通过脉冲电路对卫星歼击机的飞行姿态实施控制,拦截高度为300-36000公里。卫星歼击机采用高能炸药破片杀伤战斗部,战斗部重量为300千克,在距美国卫星一定距离时,战斗部可自动引爆,碎片以很快的速度按预定的方向飞溅,将1公里范围内的美国卫星摧毁。
1961年,切洛梅伊设计局开始研制“卫星歼击机系统”。1963年11月1日,“飞行-1”(卫星歼击机的公开代号)被成功送入轨道。1964年4月12日,“飞行-2”也被成功送入轨道。1964年,苏联领导人勃列日涅夫下令把“卫星歼击机系统”的研制工作转由科罗廖夫设计局主持。经过苏联专家的不懈努力和多次试验改进,“卫星歼击机系统”于1972年正式装备国土防空军部队。但苏联军方仍对“卫星歼击机系统”的性能不太满意,要求科罗廖夫设计局继续研制改进。
从1972年起,苏、美双方开始断断续续的进行“限制战略核武器”谈判,“卫星歼击机系统”的研制改进工作一度中断。1980年,鉴于“限制战略核武器”谈判陷入僵局,科罗廖夫设计局重新启动了改进“卫星歼击机系统”的工作,并进行了一系列发射试验。1982年6月18日,科罗廖夫设计局进行了最后一次拦截卫星试验,用“宇宙-1379”卫星成功击毁了一颗靶标导航卫星。
1982年之后,苏联国土防空军部队基本上停止了对“卫星歼击机系统”的试验。20世纪80年代末,两架经过改装的米格-31歼击机开始进行飞行试验,它们是被选定用来发射反卫星导弹的,几年后,该项试验亦被停止。1991年12月,随着苏联的解体,俄罗斯防空军部队正式取消了“卫星歼击机系统”计划。
1983年8月,苏联领导人安德罗波夫发表声明,表示苏联将停止一切与太空武器有关的试验和活动,引起了世界的轰动。暗地里,苏联却命令“礼炮”设计局在绝对保密的情况下继续研发太空轨道站,并给这一工程起了一个代号——“赛艇”。
当时,苏联的科研人员用同一份设计图纸研制出了两种不同用途的太空轨道站,一种可携带激光武器,一种可携带导弹。激光太空轨道站主要对付的是低轨卫星,而导弹太空轨道站对付的则是中高轨卫星。作为试验,1987年5月15日,80吨重的“极地号”太空轨道站在“能源”号火箭的推送下进入太空。由于操作系统发生故障,致使轨道站发动机未能按时点火,“极地号”最终坠入太平洋。之后不久,“苏联改革之父”戈尔巴乔夫决定中止“赛艇”计划,但苏联发展太空武器的军事思想并没有随之停止,而是继续在探索中前进。
战力强耗资少的新型反卫武器——激光反卫星武器
随着科学技术的不断发展,美俄两国专家正在努力钻研如何将动能武器大规模应用于太空作战和反导防御作战。在所有的动能武器中,专家们特别看好激光武器,因为激光武器有很多的优点:和其他武器相比较,激光武器更能有效的摧毁薄质外壳的目标,而卫星恰恰属于这种类型;激光辐射的伤害力十分巨大;激光不仅可从太空中发射,而且也能从地面向太空发射;激光武器每发射一次所需的化学燃料成本十分低廉。
美国很早就开始从事激光武器方面的研究,曾经使用激光照射来致盲运行中的卫星。目前美国军方拥有详细的太空激光武器研制计划,并且取得了重大进展,其中最惹人眼球的就是机载激光武器(ABL)计划和中继镜项目。
机载激光器(ABL)计划是美国空军目前正在积极推进的助推段战区弹道导弹拦截方案,是TMD研究的一部分。ABL武器系统运行在12公里高空,可在远离敌方边界90公里的友方领空巡航,对敌方从远程发射场发射的多枚战术弹道导弹实施外科手术式的高效拦截。
机载激光器系统的主要部件是:飞机平台(波音747飞机)、传感器系统(无源红外传感器)、高能激光器(氧碘化学激光器)和瞄准与跟踪系统(光束控制)。
研究表明,一架机载激光器载机携带的化学燃料可进行200次发射。载机至少能在空中待命飞行6小时而无需加油,每次任务飞行时间为12-38小时,每次射击的持续时间为3-5秒钟,每次射击所耗费的化学燃料成本约为1000美元。数百万瓦的激光通过2米直径的发射望远镜发射出去,足以攻击远至600公里处的目标,并能炸裂目前五角大楼所列的威胁名单上29种导弹中任何一种的压力燃料贮箱。ABL系统将设计成能对付从单个发射场或多个分散发射场间歇式进行的每次5-10枚的弹道导弹齐射。
美国的机载激光武器将按以下工作方式作战:载机上的9个红外搜索-跟踪传感器探明360°视场内的导弹羽烟;从机上转塔发射跟踪器/照明器激光,照亮导弹助推器头部,并建立初始跟踪;启动信标/照明器,在导弹燃料舱上标出一个小光斑,给出未来杀伤激光的通道;机载波前传感器感知大气紊流造成的波前畸变,并将预畸变信号送至可变形反射镜;机载可变形反射镜使杀伤性高能激光束预畸变,然后发射出去,激光束通过大气后,在目标上聚焦,将目标摧毁。
美国空军打算为ABL计划拨款60亿美元,用来建造一支由7架ABL载机组成的机群。预计7架ABL武器系统飞机的费用为50亿美元(其中单架载机的成本为4.5亿美元),其后20年中的作战和支援费用为10亿美元。
众所周知,中继镜曾是美国星球大战中的一个关键项目。中继镜的好处是可以大幅降低星球大战中激光拦截器的成本,因为如果依靠中继镜可以击毁目标,那么就没有必要建造数量众多的激光拦截器了。所以中继镜可以用来补充天基、空基、地基、海基的高能激光器,用于摧毁弹道导弹或其他目标(卫星)。中继镜系统通过聚束能够降低大气对激光束的影响,从而极大地增强激光武器系统的性能,并增大其视距外射程。波音公司从2002年起开始进行宇航中继镜系统(ARMS)的研制,2006年在这个方面取得了突破,该公司在试验中利用ARMS成功重定向了一束激光。下一步是美国空军计划使用ARMS硬件建立一个用于中继系统技术开发的永久试验台。
综观苏联/俄罗斯的激光技术研究,可谓是基础雄厚,水平世界一流,成果累累。
1962年,苏联开始组织建立激光设备制造业,其激光技术潜力可与美国和德国等工业发达国家相抗衡。苏联解体后,巨大的激光技术科研潜力作为“遗产”留给了俄罗斯。
俄罗斯的几个科研单位在固体激光武器方面,已经进行了多年的研究。位于莫斯科的格拉纳特设计局,已研制了具有低发散度和脉冲功率达2千焦的高功率固体激光器、高功率激光器用的紧凑型电源、试验激光器和测量激光发射参数的自动计算机系统、专用激光-光学系统、“三套马车”高功率多路固体激光装置等。位于莫斯科的阿尔马兹研究和生产联合体是自动探测系统研制的领头单位,设计了能在大角度和远距离范围内激光束自适应成形和精确控制的机动装置,l982年就首次成功地试验了强激光对空中目标的效应。位于弗拉基米尔的雷杜格国家激光研究和试验中心参与了激光系统和综合装置的实验发展,建造了世界上独一无二的“双轮马车”固体激光设施。
到目前为止,硬杀伤激光武器的研究工作已经取得了很大的进展。40年来,美俄科学家们先后研制出气体动力学激光器、氟化氘化学激光器、氟化氢化学激光器、氧碘化学激光器、钕玻璃固体激光器、自由电子激光器等不同工作原理的高能激光器;发展了自适应光学技术,解决了高能激光大气传输问题;研制了精确激光束定向系统;深入研究了激光与靶材的相互作用,获得了大量有用的数据。在激光射击实验中,高能激光束曾成功地击落了飞行的靶机、反坦克导弹、火箭弹等目标。这些研究工作的成功证明了研制激光武器的可行性。
但是,要研制这种全新的武器,科学家们仍然面临着一系列技术上的挑战:首先,需要研制出输出功率或能量足够大的激光器;其次,需要研制出能够使激光束精确瞄准和跟踪目标的系统;还要了解高能(功率)激光束在大气中传输的特性,并找出解决影响激光束传输的办法;最后需要研究激光与目标材料的相互作用机理,为设计激光武器提供技术基础;化学激光器每发射一次所需化学燃料的数量十分巨大等等。因此,作战用的化学激光器还是处于研制阶段,并没有投入量产。
美国反卫武器研制的最新情况和俄罗斯的强硬反击
从里根的“星球大战”计划到小布什的“先发制人”战略,美国在太空反卫武器研制方面可谓“乐此不疲”。目前,美国正在研发的太空武器主要包括:
(1)打卫星的卫星:这类卫星是一种微型卫星,平常在轨道上运行,本身具有动力系统,可自主跟踪目标卫星并保持距离。平时可对太空目标执行侦察等任务,在接受作战任务后,可以对确定目标进行攻击。目前,美国已经开始对微型卫星的控制试验,2005年4月,美国空军研究实验室发射了代号为XSS-11的微型试验卫星,该卫星飞行一年左右,期间与太空中的多个飞行物体进行“接触”试验。2006年,美军还进行了名为“轨道快车”的发射项目。
(2)定向能武器:这类武器通过发射高能激光束、粒子束和微波束照射目标,使其毁坏或丧失工作能力。目前较成熟的定向能武器是激光武器。美国在研的高能激光武器有陆基反卫星激光武器、空基反卫星激光武器和天基“阿尔法”化学激光武器。陆基反卫星激光武器用于对付低轨卫星,能干扰、致盲和摧毁低轨道上的军用卫星。
(3)“上帝之杖”:这是一种天基动能武器,其武器平台上载有多条又长又细用钨、钛或铀制造的金属棒,每支金属棒重约100公斤。武器系统放出金属棒后,金属棒会以1.16万公里的时速撞向目标,威力相当于小型核弹。
(4)太空雷:太空雷是一种轨道封锁武器,由爆炸装置、引信、遥控系统和动力系统等构成。平时部署在空间轨道上,当军事航天器进入雷区,太空雷引爆,以爆炸形成的碎片击毁航天器。太空雷可以预先部署,也可以机动部署。
(5)美国的新型太空武器——气动固体燃料高速拦截器现在还处于初级研制阶段,这是一种陆基作战武器系统。该拦截器是用来拦截弹体分离前的弹道导弹和低轨卫星。预计,该拦截器的陆基作战系统将于2011年初步拥有战斗力,其海基作战系统的战斗力形成要等到2013年。气动固体燃料高速拦截器长11米,直径是0.91米。它本身不具备自我跟踪瞄准能力,而是依靠地面站为其提供导瞄数据。
针对美国开始推行的“先发制人”式的太空战略,俄罗斯加速部署太空设施,筹备太空战。主要作法有:
(1)研制和部署反卫星武器。2007年5月29日,俄军用“伊斯坎德尔”-M导弹系统成功试射了一枚P-500型巡航导弹,此次所发射的导弹是可以和航天侦察系统、无人机协同使用的巡航导弹,可以打击小型卫星目标。2007年6月29日,俄罗斯航天兵用“天顶-M”运载火箭将一颗“处女地-2”型军用卫星发射升空,其最短的服役期限是两年,主要用于拦截敌军用电子通信卫星。
(2)加强太空战所需的基础建设:2006年,除最新的巴拉诺维奇预警雷达站之外,俄航天兵对所有其他的三座导弹攻击预警雷达站都进行了现代化的改装,而且还另外起用了一个新的预警雷达站——列赫图西雷达站,并正在兴建阿尔马维尔新型预警雷达站;俄罗斯在2006年共发射了8颗军事卫星,其中包括俄最新一代的“子午线”航天器。据俄航天兵司令波波夫金将军透露,2007年,俄罗斯军事卫星的发射总数将超过2006年。而且,俄航天兵近年来发射的一系列新式航天器,不仅能为总参情报部提供必要的情报,而且还能够直接为陆海空各兵种的高精武器提供准确的情报,指挥它们在飞行途中对飞行任务进行调整。
(3)加紧研制使用寿命更长的军事卫星。从2007年起,俄军已开始对可以使用5-7年的卫星进行飞行试验,2008年,俄军将试验可以使用10-15年的卫星。
(4)大力发展“格洛纳斯”卫星定位系统。现在,该系统的工作卫星总数已达到12颗,俄军计划在2008年初让“格洛纳斯”全球定位系统的卫星总数达到其额定的24颗。
反卫星武器的未来
随着时间的推移,地面跟踪将会越来越精确,运载器的运载能力将会越来越高,制导也会越来越准确。因此,在不久的将来,也会有越来越多的国家将拥有自己的反卫星武器。
要想了解一国反卫星武器的发展,需要对三个主要指标进行监视,即运载器、制导技术和试验情况。在这些指标中,运载器技术是最主要的。一个国家若想研制直接上升式反卫星武器,就必须把监视、运载器、寻的、弹头和引信技术结合在一起,这虽然不是一件容易的事,但也绝非没有实现的可能。
所有人都希望太空成为一片能造福所有国家的特殊环境。现实是,太空从一开始就已经被军事化,并将继续如此。尽管各国可能在禁止进行反卫星试验方面达成一致意见,但为了确保本国卫星的安全,一个可能的后果是,在太空中地位举足轻重的各国都会选择执行相互确保摧毁的政策。
因此,关注反卫星武器的发展,研究相应的对策,应当引起世界各国的足够重视。