无人舰艇具有高度的军事运用价值,美国海军提出“分布式海上作战”,企图建构分布广、小型化、低成本的无人舰艇群作战模式,不仅为遂行海上作战提供战略性选择方案,使兵力运用与军事部署更具弹性,也可运用于平时非传统安全领域,有效应对区域内的安全威胁与不稳定因素,维护海上利益。
一、美国海军无人舰艇的构型
无人舰艇根据任务海域和任务特点而设计建造,可大可小,可以是吨位约10000吨的运输舰,也可以是约2000吨以下的轻型舰艇。2020年,美国海军挑选6家厂商研究大型无人水面舰艇(Large Unmanned Surface Vessel,LUSV),签订总额约4198万美元合约,并计划在5年内采购10艘LUSV,组建“幽灵舰队”(Ghost Fleet),以落实“分布式海上作战”概念。其中奥斯塔公司(Austal)研发的“先锋级”(USNS Spearhead)远征快速运输船(Expeditionary Fast Transport,EPF),速度可达35-45节,并可搭载常规或特种部队人员及设备,且能够提供迅速的补给与战术部署。
2020年6月5日,美国海军系统司令部(Naval Sea System Command,NAVSEA)发布消息,2艘“幽灵舰队霸主计划”(Ghost Fleet Overlord)无人水面舰艇开发计划测试船,已经完成两次为期4天的自主航行,其中有181小时以上的航行时间是在遵守《1972年国际海上避碰规则》条件下操作,距离超过3200海里,并且已经具备复杂先进的辨识与演算判断能力。该计划是为研发大、中型无人舰艇进行的技术预研项目,目的在增强作战能力,及在特定海域给予对手威胁。而“中型无人舰艇”(Medium Unmanned Surface Vessel,MUSV)设计构想,希望与大型无人舰艇一样为低成本、高耐久性的船舰。MUSV计划初期将专注于情报监视和侦察电子战系统,并被设计成可以在战斗中耗损的资产。
图1“幽灵舰队霸主计划”第一阶段将2艘商用快速补给船改装为无人舰船,并着重于自主系统的集成,展示自主航行能力及船体、机电系统升级后的可靠性。
第二阶段着重于整合指挥控制系统与任务载荷,并加入电子战、反水面战和打击战等复杂且更具挑战性的试验。其中,“游骑兵”号和“游牧者”号无人水面舰船于2022年1月交付美国海军,用于促进无人作战概念开发和技术成熟。美国海军预计在3年内研发成熟可靠的无人舰艇自主系统,最终目标在无任何乘员的情况下,在海上维持90天的自主运行。
2022年9月3日,美国海军发布“游骑兵”号无人舰船搭载模块化垂直发射系统发射“标准-6”导弹视频。外界关注的焦点并非“游骑兵”号无人舰船或“标准-6”导弹,而是两者相结合所代表的新型海上作战样式。这次发射试验初步验证大中型无人水面舰艇的火力打击方式,即采用模块化垂直发射系统发射“标准-6”导弹。模块化垂直发射系统由当前美国海军主战舰艇广泛装备的MK41垂直发射系统改装而来,整套系统集成在一个货运集装箱内,四联装配置,可兼容美国海军所有采用垂直发射方式的舰载导弹,使大中型无人水面舰艇具备与主战舰艇水平相当的打击能力。这种集装箱式垂直发射系统还可安装在经过改造的作战支援舰艇或商船上,为战时快速扩大舰队规模、强化火力密度奠定基础。
图2 2022年9月3日,美国海军发布“游骑兵”号无人舰船搭载模块化垂直发射系统发射“标准-6”导弹视频。外界关注的焦点并非“游骑兵”号无人舰船或“标准-6”导弹,而是两者相结合所代表的新型海上作战样式。
“海上猎人号”(Sea Hunter)是美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)2010年8月启动的无人舰船计划之一,最初目的是研发一种能够持续侦察和跟踪潜艇的长航时无人水面航行器。“海上猎人号”采用双螺旋桨推进,主要动力是两个柴油引擎,最高速度为27节,可携带40吨燃油,能够在海上巡航70天,拥有“越洋”巡航能力,可在12节航速下持续航行19000公里。同时,“海上猎人号”采用无人驾驶的三体船型,稳定性非常好,如同远洋帆船,高海况下也不会翻沉。可以在5级海况,海浪6.5英尺情况下,以最快21节的速度航行,也能在7级海况,海浪20英尺的情况下存活。“海上猎人号”主要用于侦察和跟踪潜艇,执行近海任务,能够独立持续工作2-3个月。该无人船能够与P-8A反潜巡逻机、MQ-4C无人侦察机、反潜声纳浮标等组成传感器网络,用于全球海洋监视。作战时,“海上猎人号”一旦发现目标,就会快速冲向指定海域,释放两侧的低频被动声呐,采集水下目标的声纹信息,与反潜指挥中心的数据进行比对,同时利用船上的高频声呐,保持对水下目标的持续高精度跟踪。利用甚高频声呐扫描水下物体的图像,进行识别和分类。通过卫星向附近的水面舰船发送潜艇的实时坐标以引导打击行动。2018年2月,DARPA将该船移交给海军研究办公室(Office of Naval Research,ONR),持续进行无人作战概念开发和技术研发工作。
图3 2016年6月22日,“海上猎人号”达到或超过了所有预期目标,航速、机动性、稳定性、耐波性、加速/减速、燃料消耗和可靠性均满足要求,能在四级海况下稳定工作。这艘40米长、140吨重的无人船,预计每天花费仅需15000-20000美元,操作成本相当于一艘驱逐舰的三十分之一(每天70万美元)。
2020年7月,美国海军向英国哈里斯公司(L3Harris)授予一份价值3499万美元的中型无人水面舰船(MUSV)原型合同。2019年9月,英国国防部对外公布了哈里斯公司MAST-13(Maritime Autonomy Surface Testbed-13)无人水面艇。英国国防部长华莱士说“MAST-13为我们世界领先的海军开创了无人水面舰船的未来。无人驾驶技术的发展对于现代战争的成功至关重要,超越了传统舰船在不确定环境中的攻击和防御能力”。2021年3月,英国皇家海军正式接收了一艘新型自主舰艇“马德福克斯”号(Maritime Demonstrator For Operational eXperimentation,Madfox)。“马德福克斯”号以MAST-13无人水面艇为基础,继承了MAST-13的能力,能够进行远程和自主操作,具有自主航行能力。利用先进的传感器,该艇列装后将能执行侦察、巡逻和港内舰艇保护等任务。2022年8月,哈里斯公司与美国海军合作,展示无人水面艇自主技术如何在2022年环太平洋演习(RIMPAC 2022)期间为传统海上部队提供关键支持。
图4 英国哈里斯公司MAST-13(Maritime Autonomy Surface Testbed-13)无人水面艇。
美国海军认为无人舰艇不需要为船员提供相关补给,价格会更加低廉,将成为执行海上长期任务的理想舰船,并希望在2020至2024年斥资约40亿美元购买10艘大型无人水面舰船和9艘无人水下航行器。目前,美国海军正着手研究大型无人舰船的指挥控制系统和导弹等舰载武器系统,使大中型无人水面舰艇具备与主战舰艇水平相当的打击能力。
二、无人舰艇作战运用
1、广泛部署形塑战场迷雾
大型舰船虽有更远的续航力和打击力,但在一个区域部署的大型舰船数量不宜太多。无人舰艇能够降低部署被察觉的可能性,其海上存在会引起战场混乱,形塑“战场迷雾”(The Fog of War)、更具有灵活性和弹性,这将迫使敌军投入更多的时间和资源,针对海上目标进行敌我识别。
2、强化海上情监侦与预警能力
无人舰艇可以执行区域或定点情监侦,执行自主航行和敌情搜集、完成动态定位与任务调整,并利用各类情报侦工具进行分析,其信息传递不但快速且及时,亦能降低情监侦人员工作负荷。同时,联合其他情监侦单位,通过多源情报交互印证,能够显著提高情报的可靠性。另外,海上战场影像回传依赖无线通信,采用UHF波段影像清楚,但距离有限;若采用VHF波段则传输距离可达数百公里,但影像较为模糊。无人舰艇可部署于海域要点,避免空中无人侦察机“拍的到、看不清”的窘境。
3、分布式海上作战
美国海军重新回归大国竞争的制海战略,“分布式海上作战”主要价值在于“战略”而非“战术”,其核心概念是运用分散部署的海上小型舰艇,以高效能的中远程导弹武器,集中火力向敌军发起进攻,达成控制制海权与火力投送的目的;实际运用需要构建数量庞大的小型舰艇,构建强大战场感知能力,分散部署与提高火力打击能力、以达到“分进合击”效果。
无人舰艇具有区域情监侦与分布式杀伤特性,在广阔的任务海域以分散的编队部署,藉由各无人舰艇的进攻、防御与情监侦能力,形成绵密的分布式火力结构,将带给敌水面舰艇更大的威胁与震慑效果。无人舰艇通过分散部署,减少被发现的可能性,提高己方舰艇的战场生存能力。这些特性所带来的战略效益,还包括增加了战场复杂性,迫使对手投入更多资源进行防御,强化指挥控制和协同作战等,这也意味着无人舰艇将成为未来海军发展主轴。
4、“以小搏大”非对称作战
随着各国“反介入与区域拒止”(Anti-Access/Area Denial,A2/AD)能力快速发展,持续冲击美国既有的海权优势,使海军暴露于危险之中。美国海军正试图弥补舰船数量的不足(舰船数量本身就是整体质量的关键指标),根据美国战略与预算评估中心(Center for Strategic and Budgetary Assessments,CSBA)分析,除非美国海军大幅提高水面舰船的防御能力,否则一旦战争开始,他们将不得不从冲突地区撤退。同时,一艘传统数千吨至万吨级的主力作战舰船从建造到完成战备,通常需要数年时间,对于急需扩编舰船数量的美海军而言,确实缓不济急。无人舰艇将构成众多的威胁来源,使敌无法同时应对;同时具有饱和攻击效能。“如果它会漂浮,它就可以战斗”(If it floats,It fights),正是“以小搏大”非对称作战极佳例证。