航天科技在军事上的应用方案研究

●作者/ 洪顺天 (音译) 金勇大 (音译) 申基舒 (音译)

●译者/百事可爱

●校对/Nangwa

●取材/《军事科学研究》第4卷第2号(韩)

1.绪论

1990 年海湾战争以后,战争执行的方法与以往的形式 开始变得不同。 其主要原因是因着国家间非对称战力出现的空间武器系统。

过去太空资产的利用一直以发达国家为中心而发展,但最近很多国家为了本国利益也参与到太空资产的利用中来。另外,尖端科学技术的持续发展促进了新的太空资产的军事化利用,改变了未来的战争局面。

韩国最近也针对朝鲜洲际弹道导弹和核试验而努力确保太空侦察资产,并构建太空监视系统。但与航天技术先进国相比,韩国的航天资产在数量和质量上还存在很大差距,因此,很多部分依赖于美军的资产。但是,韩国军队为了积极应对未来战场环境,需要掌握周边国家的空间武器开发战略,并努力确保自主的空间侦察、监视系统。

为此,本研究将了解空间武器的重要性,并以他国空间武器化实用事例和政策为基础,提出我国空间战略及空间武器开发方向。

2.空间武器的重要性

与存在排他性主权的领空不同,在国际法上不能在太空中主张主权或所有权,因此定义太空和领空的界限成为重要问题[4]。《太空条约》对太空空间规定:“任何国家都不能使用或占有这些空间或利用其他手段主张主权[5]。”那么,“从哪个高度开始定义为太空?”这个问题随之被提出,在美国空军和韩国空军教理中提出,从地表开始约100公里以上的高度被定义为太空 [6] 。最终,在定义为太空的空间里,不论高度和位置,所有国家都可以利用,因此太空的利用价值正在不断提高。

随着科学技术的不断发展,太空空间的军事活动范围也在不断扩大。特别是侦察卫星、气象卫星、GPS卫星和弹道导弹、预警卫星等对战争的胜利起到了决定性的作用。另外,空间武器在作战上不受时空限制,可以攻击主要的战略目标物,因此,从现有的陆、海、空军的支援作用上看,空间武器现在被认为是可以独立进行战斗的攻击手段。因此,太空军事化划时代地成为了改变未来战争形态和国防的主要因素。

随着空间武器在安保中发挥的重要作用,许多国家为了本国的利益和繁荣,都在进行着太空开发和太空军事化,其重要性如下解释。

首先从作战层面来看,第一,空间武器的活动领域是太空空间,因此可以在世界的任何地方迅速攻击敌方目标。第二,空间武器与其他武器系统相比生存性更高,而且可以将无意中受到的附带伤害降到最低。第三,使用空间武器可以获得太空优势,可以占据空中和地海上的作战优势。

其次从战略层面的重要性来看,第一,空间武器是作为战略性∙政治性最有力的战略射击的手段。即,空间武器在对主要战略目标的攻击上,比常规武器更能进行精准的打击,而且还可以减轻通过使用核武器所要承受的政治负担[7]。第二,部署空间武器可以增加国际体制的和平与稳定性。这是因为空间武器开发时需要的技术及资本非常高,因此与常规武装相比,军备竞争升温的可能性较小。考虑到上述重要性,对于具备相应能力的国家来说,拥有开发空间武器的能力被认为是维护国家利益之必需。

3.在现代战争中执行空间作战

及主要国空间武器现状

3.1在现代战争中进行空间作战的现状

在现代战争中进行空间作战的现状如下。先是在海湾战争中,联合国攻打伊拉克,把多数卫星用于实战中。特别是利用5颗红外线预警卫星探测到红杉导弹的攻击,追踪其路径,为拦截其攻击用爱国者导弹击落了。另外,使用卫星导航信号,并利用装载有航空战力武装及巡航导弹打击路径信息的GPS[8]制导武器,执行了轰炸伊拉克地面目标的任务。为获取其他作战通信和气象信息,使用了常用通信设备和气象卫星。

科索沃战争中首次使用了GPS制导型精密制导炸弹JDAM(Join Direct Attack Munition,联合制导攻击弹),在阿富汗战争中利用个人便携式卫星导航设备进行探测和识别目标,并利用JDAM实施了大量轰炸。此外,还利用高空无人机进行侦察和攻击活动。最近在伊拉克战争中,美国运用了KEYhole(EO,15cm级分辨率)影像卫星和Lacrosse(SAR,1m级分辨率)高分辨率影像卫星,进行了有效的目标识别及炮击损失评估,开战后立即运营了早期预警卫星,爱国者成功完成了拦截敌方飞毛腿导弹攻击的任务。

3.2主要国空间武器现状

目前在空间武器开发中,美国可以说是领军国家,空间武器的管理由美国空军负责。美国空军将航空空间分为空中(Air)、空间(Space)以及情报(Information)领域,在各领域监视敌方活动,遏止战争。特别是在敌人发起挑衅时,要首先确保己方获得空中和太空优势、达成对信息掌控的优势、远程精确打击目标的能力。美国空军为了取得战争的胜利,正在推进以下四种以空间主要能力而选定的要素。这四种主要能力分别是太空兵力加强(Space Force Enhancement)、反太空(空间制权作战)(Counterspace)、太空兵力应用(Space Force Application)和太空支援(Space Support)。

在战争中为了向所有的单位部队和指挥部传达有效的命令和判断情况,需要必要的技术手段。太空兵力加强是指准确、迅速地收集并传达这些信息的功能,包括导航卫星(Space Based Navigation System;GPS)、军事通信卫星(DefenseSatellite Communication System;DSCS)、军事气象卫星(Defense MeterologicalSatellite Program)等类似的代表性的卫星系统。

反太空是指美国空军通过地面雷达、光学传感器和遥测追踪执行的太空监视网,利用这个太空监视网可以探测地球轨道上的太空物体,进行分辨、特性分析、追踪、情报积累等。

美国空军认为,本国的空间力控制力量多少有些局限性,而为了克服这一困难,正在加强X波段(x-band)雷达网的构筑及电波干扰、光学破坏、太空导航妨碍等类似的攻击性太空力控制能力。

太空兵力应用主要是通过装载有核的弹道导弹(ICBM)的核平衡。为此,正在持续推进收集、处理、普及情报的防御支援系统(Defense Support Program;DSP)和完善红外线探测卫星(Space-BasedInfrared System;SBIRS)项目、MinutemanIII洲际导弹项目。

太空支援是美国空军运营的DeltaII、TitanIV、AtlasII等太空发射体的管理和太空开发支援机构。目前,美国空军正在开发/转换改良运载火箭(Evolved Expendable launch Vehicle;EELV)并开设空间分析中心(Space Analysis Center;ASAC),改善通信、信息提供、一般技术、组织、保安、训练和教育、医疗等支援体系。

根据上面的分类使用的主要空间武器如下。

一.军事通信系统(DSCS)[9]:提供超高频(SuperHighFrequency)卫星通信,以便可以通信和数据传输。

二.导航卫星:作为最早应用于军事的太空技术之一,现在军事上最有用的是现在的定位导航系统(Navstar Global Positioning System;GPS),24颗人造卫星均匀分布在6个地球轨道上,向民间和军队提供全球性的位置信息。

三.军事气象项目(DMSP):为了给美军提供气象和海洋信息,美国空军已经运营了20多年的项目,预测了全球气候倾向和太空环境对军事卫星的影响。

四.侦察卫星(ImageryIntelligence):获取影像信息的卫星,提供光学过滤影像的Discoverer和利用红外线传感器的Midas。

五.信号情报(SignalsIntelligence)系统:为追踪电波、雷达或各种电子系统等光域通信,有水星(Marcury)、顾问(Mentor)、徘徊者(Plowler)等。

六.核探测系统(NuclearDetectionSystem):核爆炸探测体系(NDS)可分为空间、控制、使用者装备部分,其中太空部分包括GPS卫星的核爆炸探测传感器。核爆炸探测系统是对美国空军航天司令部(AFSPC)、美国战略司令部(USSTRATCOM)、美国空军技术支援中心(AFTAC)等核爆炸探测厅的支援任务的总称。

七.空间广域监视系统(Wide Area Surveil lanceSpace System):从20世纪80年代开始研究的空间广域监视系统是追踪分散在世界各地的舰船和飞机的空间监视系统。

八.洲际导弹(Intercontinental Ballistic Missile;ICBM):通过空间领域的弹道导弹系统最初的阿特拉斯(Atlas)中,有大力神(Titan)、现在的民兵(Minuteman)以及最新型的和平卫士(Peacekeeper)。

九.导弹预警(Ballistic Missile Warning Programs):预警卫星利用红外线传感器感知弹道导弹火箭发动机发出的热感应导弹的攻击并发出警告。上面解释的侦察卫星是迈达斯(midas)执行该任务。

十.预警系统(FEWS)[10]:由于防御支援项目不能及时提供准确的战略变数,因而开发出的新的监视系统。

十一.红外线航天系统(SBIRS)[11]:将目前运行的程序整合在一起,试图构建能够最大限度满足红外线监视要求的21世纪型系统。

十二.导弹预警系统(ALERT)[12]:为了支援导弹防御系统,使用卫星资料提供弹道导弹的探测、确认和追踪资料。

十三.弹道导弹防御系统(BallisticMissileDefensePrograms):

1)激光飞机:将高能量的激光安装在波音747-400F飞机上,用于击落处于发射初期阶段的敌方弹道导弹。

2)初始击落器(BPI[13]):直接击落敌方的处于发射初期的弹道导弹。

3)轨迹感知卫星(MSX[14]):在太空空间感知敌方处于飞行中段的弹道导弹并对其进行跟踪。

4)太空激光卫星:发射高能激光使敌方导弹发生故障/击落。

5)部署地面太空监视系统:地面雷达监视卫星和导弹。

<表1>美军部署地面太空监视系统

类别

雷达外形

性能

雷达太空监视系统(AN/FPS-85)

在地球轨道上追踪人造太空物体

PavePhased-

Array

警报系统

海洋发射及洲际导弹,地球轨道卫星追踪

PARCS [15]

弹道导弹预警与太空监视

GlobusII(AN/FPS-129)

人造卫星轨道信息及高清影像收集

中国于2003年成功发射“神舟五号”载人飞船,2006年10利用激光武器阻止了美国侦察卫星一部分侦察活动,2007年1月成功实施了在本国860公里上空的拦截废弃卫星导弹的试验。另外,计划到2020年构建连接5颗地球同步轨道卫星和30颗中、高空卫星的自主导航卫星体系。除此之外,虽然预计会有各种计划和发展,但现实是很多国家特征上的信息并没有公开。

俄罗斯是第一个也是最大的卫星发射国,目前拥有1000多颗人造卫星,从2007年开始为了对抗美国的GPS、欧洲的伽利略系统,正在完善现有的独立导航系统GLONASS。<表2>展现了俄罗斯的空间战力现状。

<表2>俄罗斯空间战力现状

类别

内容

人造卫星

通信、侦察、预警、导航卫星共发射3153颗,运行1364颗

火箭

正在开发运营Proton、Buran等10多种火箭

空间武器

正在开发地面,太空部署激光武器阶段

ICBM

拥有SS-11、SS-25、SS-27等740余座战斗机

监控系统

运行光学、雷达太空监视系统

在太空监控能力方面,俄罗斯与美国几乎持平,俄罗斯利用大型雷达进行太空监控。从1983年开始,为了探测和追踪人造卫星和弹道导弹,在前苏联国境线附近部署了DARYAL雷达。1989年以后,为了诱导大弹道导弹(ABM),在莫斯科附近的Fryazino地区部署了DON-2N雷达(NATO名PILLBOX),其具备探测和追踪弹道导弹及低轨道卫星等多种太空物体等的能力。

日本目前有16颗卫星,拥有很高的航天科技能力。自主研发并成功发射新型H-2A运载火箭,正在努力在未来10至15年后研制载人飞船。太空监控系统和<表3>一样,在冈山县构筑的Kamisaibara雷达及Bisei电子光学有追踪系统,雷达主要具备监控、追踪1000km以下低轨道卫星及太空废弃物的能力。

<表3>Kamisaibara雷达性能

频率带

S-band

天线口径

3m×3m

Angularresolution

各分解能[16]

2.8°

Rangeresolution

距离分解能

300m

最大探测距离

1,000km

机械转速

Morethan6deg/sec

Biesi光学(Optics)设施是运用1米级大型观测光学望远镜和50厘米及25厘米级小型、追踪用光学望远镜,监视/追踪高轨道卫星和太空残骸,并观测接近地球的天体(NEOs)。

4.空间武器化和韩国的空间战略

4.1韩国的空间开发现状

目前韩国的航空太空开发现状是,在民间领域维持部分科学及通信卫星的水平,空间武器等太空战力却相当的不足。现阶段虽然优先实施航空开发,限制性地实施太空开发,但与太空先进国相比,技术差距明显。纵观韩国国内的航天科技发展历史,1990年以前主要在国防科学研究所和民间大学及空军士官学校等地进行火箭的研究开发,之后以韩国航空太空研究院为中心成功制造了“韩星卫星”、“多功能实用卫星”等多种人造卫星,其现状与<表4>相同。

但是在火箭技术上,韩国落后于太空开发先进国家,在2010年3月和6月,韩国航空太空研究院主管的俄罗斯太空发射体(KSLV-Ⅰ)在全南高兴的罗老太空中心发射,但以失败告终。最近,韩国正在持续开发火箭技术,预计今后将通过技术开发及学习继续发射新卫星,并为军事利用而继续努力。

韩国军队因独立运营的太空资产有限,在应对未来战争的战略制定上面临困难。为了制定实质性的空间战略,虽然进行了新设组织、制定教义等多种尝试,而现实是未能取得显著成果。

<表4>卫星体开发现状[17]

分类

区分

发射

任务

低轨道卫星

多功能实用卫星

1号

1999

地面、海洋科学观测

2号

2006

地面观测

3号

2011

地面观测

4号

2012

红外线地面观测

5号

2010

全天候地面观测

韩星卫星

1号

1992

技术习得

2号

1993

学习小型卫星技术

3号

1999

地面、科学观测

科技卫星

1号

2003

空间环境测定

2号

2008

空间环境研究

3号

2010

先行技术试验

静止轨道卫星

通信海洋气象卫星

2010

公共通信网构建、

气象海洋观测

4.2应对空间武器化的韩国空间战略

今后,韩国为了有效确保空间战斗力,需要制定以下几个战略。

第一,有必要构筑研究机关之间的有机合作关系。与周边国家及太空发达国家相比,韩国的空间战力在技术、数量方面存在很多不足之处,但空间资产即使是以民间或商业为目的的,也可以随时用于军事目的上来。因此,为了应对新的战场环境,为了确保独立的技术基础,创造民、官、军的合作体制是非常重要的。空间武器的需求技术属于最尖端的技术领域,因此技术积累需要很长时间,而对比他国军备,则相对处于劣势的韩国空间开发事业和人员则很难推进空间事业的发展。另外,太空发射体技术的引进也因太空发达国家的技术流出管控而面临困境。因此,为了克服这些问题,需要充分利用研究机构。作为实施方案,为了制定人力、组织、制度等空间战斗力基础体系的政策,急需增进太空相关机构的交流和构筑人力网络。

第二,有必要构建韩国型太空监控体系。为了在太空中占据相对优势,对存在于太空空间的本国和敌国人造卫星,以及许多太空残骸等人造太空物体进行积极、能动性的监视,构筑地面部署用于监控太空的体系是必不可少的。因为世界列强们的军用卫星在必要时可以自由出入对方国家的太空空间,进行谍报及监视活动,且还正在开发、研究未公开的新一代空间武器。为了部署地面太空监控体系的有效运营,用雷达构建广域太空监控系统,用光学计构建用于狭窄范围的精密太空监视系统,以此走向相互联动体系是最理想的,但雷达监控体系因技术限制等原因很难构建。但是光学太空监控系统的构建与雷达系统不同,依据军事利用的国际性规则相对较少,而且与有关机关进行相关技术交流合作更加容易,因此可以实行。为此,有必要将位于全国各地的国立/市民光学天文台的小型望远镜(口径约40厘米级)系统进行联网,执行雷达系统中可以负责广域太空中探索及探测功能。

第三,有必要利用到太空资产的军事力量。在利用太空资产方面,构筑军事综合运用体系非常重要。为了将目前韩国军队拥有的陆/海/空战力效果最大化,必须构建与太空资产相联系的综合运用系统。为了执行准确有效的攻击或防御作战,应利用ISR卫星、GPS卫星及通信卫星,组成战术数据网,并投入实际作战的地面、海上、空中战斗力当中去。运用形式与<图1>相同。

< 图1>运用太空资产的军事力量

韩文

中文

韩文

中文

조기경보통제기

早期预警机

공중우세확보

确保空中优势

통신위성

通信卫星

전술정찰기

战术侦察机

정찰위성

侦察卫星

아군전력보호

掩护我军战力

고고도무인기

高空无人飞机

대공제압무인기

对空压制无人机(地对空压制无人机)

조기경보위성

早期警报卫星

대공제압

对空压制

공중급유기

空中加油机

지대공유도탄

地对空导弹

전작전기

A-6攻击机

유주감시체계

太空监视系统

공격편대군

攻击编队军

지/해상군지원

陆/海军支援

엄호기

掩护机

종심표적공격

纵深目标攻击

대공제압기

对空压制机(战斗机)

전략목표공격

战略目标攻击

아군기

F15战斗机

JSTAR

 

적기

战机

   

5.结论

随着太空的开发和科学技术的发展,空间武器体系逐渐成为衡量战争胜负的重要因素。美国、俄罗斯、中国、日本等主要发达国家为了抢占太空,正在开发、运用多种空间武器。代表性的武器有侦察、通信、导航、气象人造卫星和各种洲际弹道导弹、地面部署太空监视系统等。

目前,韩国主要以民间领域的通信卫星为中心进行有限的技术开发,因此未能达到发达国家的水平。但是,为了未来国家安保,韩国正在持续进行相关技术的开发和军事活用。

为了确保韩国有效的空间战斗力,需要在技术开发的同时制定以下战略。第一是构建民、官、军合作体系及国内研究机关整合的利用最大化,第二是构建韩国型地面部署太空监视体系。第三,构建利用太空资产的陆、海、空综合电力运用体系。

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