領先于世界的美國反衛星武器
來源:大科普 文章作者:@佚名 2016-10-19 19:47:57

2008年2月14日,美國五角大樓宣布,布什總統已經批準美軍發射艦對空導彈摧毀一顆失控的美國間諜衛星。資料顯示,這顆“美國193”號大型偵察衛星于2006年12月發射升空后,很快就與地面控制人員失去了聯系,最終成為一顆既無法工作也不能被控制的“太空流浪漢”。有分析人士指出,鑒于這顆衛星上安裝的設備過于先進和敏感,一旦墜落到美國“競爭對手”的領土上,可能會對美國的國家安全構成威脅。再加上“美國193”號可能帶有對人類有害的燃料墜落在北美大陸,美軍決定將其徹底摧毀,并乘機演練一下“打衛星技術”。因此,本次“導彈打衛星”事件,與其說是美國“負責任”的表現,不如說是五角大樓為測試自己的反衛星武器,找到了一個難得的練兵機會。
美國是世界上最早開始發展反衛星武器的國家之一。美國雖然公開表示不進行太空軍事化的相關研究,但美國國家安全和空間管理組織委員會的一份報告認為,當前世界上沒有任何一個國家像美國這樣依賴空間系統,因此美國必須有能力“保護太空資產免受敵方攻擊”,“使敵方不能利用太空來威脅美國利益”,并且在更廣泛的意義上有助于“阻止和防御針對美國本土、軍事基地、盟國、海外和空間利益展開的攻擊”。因此,美國反衛星武器歷經了從簡到繁、從低級到高級的發展過程。從前蘇聯發射第一顆人造衛星起,美國陸海空三軍先后研制和試驗了采用核彈頭、動能攔截彈頭的共軌式、直接上升式反衛星武器和激光反衛星武器,共進行了幾十次試驗。
從20世紀50年代到70年代中期主要以核彈頭試驗為主。在這一時期,美國的防御重點是解決反彈道導彈問題,因此立足于建立反彈道導彈系統。與此同時,美國也利用已有的反導系統進行反衛星技術途徑探索,并做了一些反衛星技術試驗。早在1959年,美國就已經利用空中發射的彈道導彈率先進行了反衛星武器試驗。之后,美國重點研制與試驗了核彈頭反衛星武器,并在1964到1975年這段期間在太平洋中部約翰斯頓島部署了“雷神”陸基核導彈反衛星武器。由于核武器的使用受到限制及可能給己方衛星帶來不利影響,核導彈反衛星計劃于1975年被取消。從70年代中期起,美國開始轉向研制非核反衛星武器。
1976年,美空軍開始發展空中發射的直接上升式動能反衛星武器系統。與核導彈反衛星武器不同,動能反衛星的作用機制主要是依靠高速運動物體的動量破壞目標,通常利用火箭推進或電磁力驅動等方式把彈頭加速到很高的速度,通過與目標航天器直接碰撞將其擊毀;也可以通過彈頭攜帶的高能炸藥爆破裝置,在目標附近爆炸產生密集的金屬碎片或散彈擊毀目標。1978年,美國國防部正式批準空軍研制機載反衛星導彈。同年9月,開始反衛星導彈的研制工作。美國的機載反衛星導彈,長5.4米,直徑0.5米,質量1196千克,由兩級固體火箭發動機和尋的攔截器組成。尋的攔截器的長度和直徑均為0.3米左右,質量十幾千克。導彈由F-15飛機從空中發射。尋的攔截器與發動機分離后,通過長波紅外探測器可探測到幾百千米以外衛星發出的紅外輻射,經計算處理后由周圍的小型火箭發動機控制其飛行彈道,自動跟蹤并導向目標,最后以每秒十幾千米的相對速度與目標碰撞,將目標擊毀。1981年美國空軍完成了機載反衛星導彈的地面試驗,1984年開始進行空中發射的飛行試驗,至1985年共進行了5次。1985年9月13日,首次成功地用反衛星導彈擊毀一顆在500多千米高軌道上的軍用實驗衛星。這個反衛星武器的長度為30厘米,放置在一個運載火箭上,從一架在12000米高空飛行的F-15噴氣戰斗機上發射到太空,并擊中了一顆美國在太平洋上空軌道運行的舊衛星。F-15戰斗機從加里福尼亞州愛德華茲空軍基地起飛,在飛近太空的邊緣時發射了這個由56個小型定向火箭制導的反衛星武器。該武器由紅外線探測器尋找目標,于9月13日美國東部時間下午4點42分擊中目標,將舊衛星撞擊出數千塊碎片。這次試驗驗證了反衛星導彈的制導技術和破壞機理,使反衛星導彈的研制向實效性方面邁進了一大步。這種反衛星導彈本身形體小,不易被探測,采用精確制導技術,具有靈活機動、反應迅速、生存能力強、命中精度高、發射費用低等優點。對軌道高度低于1000千米的航天器有較強的攻擊力。美國空軍原計劃1987年在蘭利空軍基地與麥科德空軍基地部署兩個反衛星導彈中隊,由于各種原因美國國防部1988年初宣布取消這項計劃。1989年,美國開始重點發展地基直接上升式動能反衛星武器系統。反衛星導彈的動能殺傷攔截器于1994年成功地進行了地面試驗,并于1997年8月進行了首次懸浮飛行試驗。1996年美國開始了一種新型反衛星武器的試驗。這種反衛星導彈從地面發射,在導彈與衛星遭遇時,以一張巨大的聚酯板拍打衛星,使衛星內部的儀器失靈,而衛星仍保持完整的外形,從而可以減少空間碎片。另外,美國從20世紀90年代后期起也加緊了對高能微波武器的研制。
除動能武器外,美國還積極發展定向能武器。從1992年以來,美空軍先后進行了多次天基激光武器試驗,其技術上已達到了武器要求水平。1997年10月,美國陸軍首次使用中紅外先進化學激光器(簡稱MIRACL,一種兆瓦級化學激光器,安放于新墨西哥州的白沙導彈試驗場)在新墨西哥州的白沙導彈試驗場進行了摧毀在軌衛星的試驗。2000年,美國國防部撥款1億美元試驗一種從太空攻擊導彈或其它飛行目標的高能激光武器。2002財年,美國太空武器裝備的發展預算超過50億美元,其中地基中段導彈防御系統的經費為33億美元。同時,地基激光反衛星武器已于2005年初開始部署,具有對1500千米以下的中低軌道衛星進行干擾和毀傷的作戰能力。2004年10月29日,美國太空司令部向媒體披露,在當年9月底,美國空軍已在位于科羅拉多州斯普林斯市的彼得森空軍基地,將名為“反通信系統”的新型太空武器系統投入實戰部署。該陸基衛星干擾系統利用電磁能的無線電頻率,在不燒毀敵人衛星通信系統部件的情況下,對敵方的衛星傳輸進行臨時或可逆式的破壞。
雖然在小布什上臺之后,美國沒有再啟動新的專門的反衛星計劃,但是政府增加了投資,用于加強相關太空技術和高能激光技術方面的研究。小布什政府還一直致力于推動導彈防御系統的部署和有關技術的研究。也許這些為導彈防御系統而研發的技術在彈道導彈防御方面并不十分有效,但是其中的一些可以非常有效地用于攻擊衛星。因為衛星在可預測的軌道上運行,其軌道能夠通過地面設施的跟蹤而被精準確定,這使得衛星的位置在未來成為可知,所以攻擊衛星要比防御彈道導彈容易的多。值得注意的是,就在2007年1月22日,美國空軍參謀長邁克爾莫斯利將軍簽署了此前已由美國政府批準的新版太空行動學說。新版太空行動學說帶有明顯的攻擊性,強調鞏固美國軍事航天優勢地位,允許先發制人攻擊他國衛星或地面指揮站,剝奪對手的太空對抗能力。
近年來,美國一直致力于研制用于空間對抗的武器裝備,目前繼續開展反衛星武器的研制。其反衛星武器的重點是開發先進的非核動能和定向能技術,而不是追求大量部署。由于美國的指導思想是以反洲際戰略導彈技術來帶動反衛星技術,因此,美國為戰略防御系統所研究的非核防御武器技術和各種先進的探測技術,可能會更早地用于反衛星武器。美國原擬在戰略防御計劃第一階段部署在衛星上的動能攔截彈(用于攔截助推飛行的洲際彈道導彈),現打算把它作為一種反衛星武器。外大氣層攔截器(ERIS)通過攔截器本體直接碰撞殺傷目標。根據美國國防信息中心對2008財年美國空間武器國防預算的分析,美國近期將重點發展天基攔截器試驗床(SBI)、近地紅外實驗(NFIRE)衛星、實驗衛星系列(XSS)、“評估局部空間自主納衛星護衛者”(ANGELS)和“星火光學試驗場”(SOR)等5項計劃,其中NFIRE、XSS和SOR計劃帶有明顯的反衛星色彩。
另外,為防軍用衛星被潛在對手“一鍋端”,美軍已于2007年5月正式組建衛星快速反應部隊,一旦大型衛星被擊毀,立即發射個小、量多、質優的小型衛星填補空白,確保美軍作戰持續順暢。可以預計,在未來一段時間內,美國政府依然會投入大量的人力和物力,繼續推動本國空間軍事力量的發展。
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