美軍提升高超聲速防御能力的最新技術升級
軍工資源網 2022年11月10日導 讀
C2BMC的最新升級
指揮控制、作戰管理和通信(C2BMC)系統是美軍首批部署的多域系統之一，是美國導彈防御系統的重要組成部分，將美軍部署于太空、陸地和海上的傳感器、攔截彈與通信單元連成一體，以實現對任何區域、任何飛行階段的各類型導彈目標的有效攔截為目標。
C2BMC系統
該系統全天候運行，以支持美國戰略司令部、北方司令部、歐洲司令部、印太司令部、太空司令部和中央司令部等30 余個分布于全球多個地點的實際運營，可支持許多不同類型的任務。
圖表：C2BMC系統
| C2BMC | 描述 |
| 現階段集成的導彈防御系統 | ?；鵛波段雷達、升級版本早期預警雷達、丹麥眼鏡蛇雷達、美海軍的AN/SPY-1雷達、AN/SPY-6雷達、AN/TPY-2雷達與 下一代過頂持續紅外系統（OPIR）； 陸基中段防御系統、宙斯盾系統、“薩德”系統和“愛國者/IBCS”系統 |
| 未來將集成的相關系統 | 遠程識別雷達（LRDR）等 |
| 主要功能 | 導彈防御系統傳感器的控制和數據管理、通信與網絡連接功能、實時戰場態勢感知與作戰管理功能等 |
| 能力提升主要方向之一 | 需具有很強的網絡安全能力和系統彈性，支持所有類型導彈的分層導彈防御能力，即能夠在飛行的所有階段對所有范圍內的威脅做出綜合響應，包括需要復雜對抗措施的彈道導彈、高超聲速滑翔飛行器以及亞聲速、超聲速和高超聲速高機動巡航導彈 |
為加強 C2BMC 的能力，并使其能夠應對高超聲速滑翔導彈等的威脅，導彈防御局（MDA）授予洛克希德·馬丁公司一份價值 1.57億美元的合同，用于升級指揮、控制、戰斗管理和通信系統的能力，以增強 C2BMC對陸基中段防御 （GMD） 系統的交戰支持能力，其中包括基于筒倉的攔截器、與陸地和海上傳感器的連接、分布式火控和發射支持系統。
目前，GMD 系統使用來自多個雷達的最佳單一來源數據來應對威脅。C2BMC 的下一次升級，被稱為 Spiral 8.2-7。
Spiral 8.2-7將通過關聯和融合來自更廣泛的傳感器(包括衛星、陸基和艦基)的數據，為GMD提供威脅系統軌跡的單一、實時、合成圖像雷達，當螺旋升級完成，GMD系統將實現與作戰指揮官共享相同的戰場畫面;
Spiral 8.2-7將使 C2BMC 能夠向軍方的 Link 16數據鏈路網絡報告高超聲速威脅活動，并向操作員顯示活動。
洛克希德·馬丁公司的研發團隊將把遠程識別雷達(LRDR)以及為高超聲速導彈等新興威脅提供先進跟蹤能力的傳感器集成到彈道導彈防御系統(BMDS)中。該團隊將通過與新的和增強的傳感器功能集成，幫助增強 C2BMC 的威脅表征、跟蹤和高級威脅預警能力，還將進一步加強系統的整體網絡安全態勢。
MDA在 2023 財年預算中提出將 5.69 億美元用于維持跨 18 個時區的部署 C2BMC 能力，并通過強化網絡支持所有作戰司令部，還計劃將LRDR集成于 C2BMC 系統中。
LRDR的技術分析
阿拉斯加克利爾太空部隊站的遠程識別雷達(LRDR)是一型多面雷達，旨在提供連續覆蓋和改進的識別能力，可以跟蹤洲際彈道導彈以及高超聲速武器等下一代威脅，將能夠為?；?X 波段雷達提供更大的部署靈活性，支持宙斯盾彈道導彈防御系統(BMD)，進一步提升美國的國土防御能力。
LRDR的主要承包商是洛克希德·馬丁公司，截至2021年12月LRDR的開發已耗資約 15 億美元，MDA 在2023財年的預算提案中還為阿拉斯加的 LRDR撥款7500 萬美元。
美國國防部已經針對該型雷達進行了測試，相關測試將直接推動陸基中段防御系統的整合、指揮和控制。在此將該型雷達的主要特點、作戰能力等梳理如下表所示。
圖表：遠程識別雷達(LRDR)主要特點、作戰能力等
| LRDR | 描述 |
| 雷達主要特點 | LRDR為有源相控陣雷達，采用了固態氮化鎵組件，工作波段為S波段，高18.29米，寬18.29米，具備220°寬視場； 結合了低頻雷達能力（低頻雷達可在遠距離跟蹤空間中的多個物體，但無法幫助作戰人員區分威脅）與高頻雷達能力（高頻雷達視野有限，但能夠有效識別區分多個物體，并確定危險目標）； 采用開放式體系架構技術和多種識別技術； 在維護期間也能實現連續覆蓋 |
| 作戰能力 | 現階段LRDR主要針對彈道導彈威脅； 運行狀態中可對超長距離內的各種類型彈道導彈進行同時搜索、跟蹤和識別，可區分致命目標與非致命誘餌等，可為陸基中段防御系統（GMD）等的發射單元提供精確的跟蹤和辨別數據 |
| 研究與測試進展 | 洛克希德·馬丁與MDA已經完成了LRDR90%的工作； 在2020年12月的LRDR能力演習中，LRDR在8小時內成功跟蹤了超過200顆衛星，最多可同時跟蹤5顆衛星； 2021年，LRDR跟蹤了從NASA的瓦勒普斯島飛行設施發射的火箭； 美國國防部于 2021年 12 月 6 日完成了用于國土導彈防御系統的遠程雷達（LRDR）的初步部署； 2021年12月MDA官員披露，現階段正在對LRDR進行地面測試，之后將進行開發測試與操作測試；并對GMD、指揮與控制戰斗管理和通信系統（C2BMC）進行升級以適應LRDR所帶的新功能 |
| 短期發展目標 | LRDR 將被評估并集成到現有的GMD、C2BMC中，預計將于 2023 年具備全面作戰能力； 將由洛克希德·馬丁公司開發尚未投入使用的陸基傳感器的第二種配置，該配置將增加空間態勢感知和空間物體識別等新功能，MDA計劃最快于 2024 年實現這些新功能 |
| 未來能力拓展方向 | 據MDA局長稱，未來迭代中可基于軟件升級，引入雷達濾波器，在不對系統進行重大更改的情況下具備跟蹤高超聲速武器的能力； LRDR還將通過監測環繞地球運行的衛星，檢測、跟蹤和識別衛星、廢火箭彈體和碎片等空間活動來支持空間領域的感知，從而有助于實現整體、全域感知 |
此外，LRDR還將有助于節省用于威脅交戰的陸基中段防御 (GMD)系統攔截器的數量，提高國土防御攔截器庫存的防御能力，將使北方司令部能夠更好地保護美國免受彈道導彈和高超聲速導彈的威脅。
阿拉斯加克利爾太空部隊站的遠程識別雷達(LRDR)
LRDR將是美國早期預警系統的一部分，該系統由位于美國大陸的三個升級預警雷達(UEWR)、位于格陵蘭島和英國的兩個BMEWS站點組成。該雷達將通過彈道導彈指揮/控制中心(BMC3)網絡與升級后的早期預警雷達(UEWR)集成。
升級版的UEWR已經顯著提高了預警雷達的跟蹤和分類能力，但其識別能力仍然有限，升級后雷達的距離分辨率可達5平方米，同時也意味著任何比其更小的再入飛行器，均將超出雷達的識別范圍;
LRDR具有更高的頻率并且建立在有源相控陣(AESA)架構上，使其比UEWR 的無有源相控陣(PESA)架構更敏感，因此能夠檢測和區分UEWR無法檢測到的目標，從而能夠為陸基中段防御系統的攔截器提供更為準確的目標信息。
綜合而言，LRDR 的戰術概念不僅聚焦于應對正在逼近的威脅，而且還能夠基于新型傳感器的探測靈敏度和精度識別和應對諸多潛在威脅。
據MDA稱，LRDR 一旦被全面投入使用，將提供無與倫比的能力，在連續運行的情況下，可在超長距離內同時搜索和跟蹤多個小型物體，包括所有類型的彈道導彈。
新一代反導攔截彈NGI的技術分析
美國國防部正在大開展陸基中段反導攔截彈——下一代攔截器(NGI)計劃，以部署一種導彈防御技術，能夠跟蹤和摧毀高速、精確制導的洲際彈道導彈(ICBM)和高超聲速武器。
NGI計劃已于2021年9月通過了系統需求審查，由此意味著NGI反導攔截彈已經進入下一步的初始系統設計階段中。該型攔截彈將取代阿拉斯加格里利堡和加州范登堡太空部隊基地的地面攔截彈，其使用方式和大部分性能與美國現有的GBI陸基中段反導攔截彈極為類似，并同樣將被整合到當前的陸基中段防御系統(GMD)中。
NGI主要性能與導彈防御能力示意圖
美國國防部選擇諾斯羅普·格魯曼公司和雷神技術公司共同組成的研究團隊，與由洛克希德·馬丁公司和Aerojet Rocketdyne公司組成的研究團隊，共同競爭NGI的最終合同。其中，洛克希德·馬丁公司計劃基于NGI計劃重新設計攔截彈，旨在使其成為一型全方位的攔截彈。
MDA并未提供有關 NGI 的技術配置和組件的諸多細節，在此僅基于部分公開信息梳理分析得出NGI的導彈防御能力、相關技術基礎、技術訴求等，如下表所示。
圖表：NGI導彈防御能力、技術基礎等
| NGI | 描述 |
| 導彈防御能力 | 可一次性攔截、摧毀多枚導彈，并能區分實際的導彈與碎片、誘餌以及敵方的對抗措施； 具備現有GBI陸基中段反導攔截彈所不具備的攔截敵方遠程或洲際高超聲速導彈的能力 |
| 技術基礎 | 諾斯羅普·格魯曼公司的陸基戰略威懾洲際彈道導彈和雷神公司的標準導彈 3 Block IIA 攔截器等在感知辨別力、瞄準精度、范圍和功能可靠性方面具備突破性技術基礎； 雷神技術公司專注于傳感器、導引頭和導彈技術； 洛克希德·馬丁公司具備在末段高空區域防御（THAAD）和高超聲速打擊，以及建造能夠承受太空惡劣輻射環境的航天器等的相關專業知識與設計、集成和測試技術積 |
| 可能采用的技術 | 融合新一代轉向與姿態控制和數字開發等技術，以使NGI具備遠優于現有攔截彈的單發攔截成功率； 采用改進型或新型導引頭，增加辨別能力，以使NGI能夠檢測、區分實際威脅和誘餌或一次跟蹤多個威脅； 采用多殺傷導彈技術、數字工程，發展、安全和操作（DevSecOps）； 將采用人工智能、機器學習、大數據分析和3D打印技術等加快NGI的生產進度 |
| 開發、采購等相關成本 | 美國國防部成本評估和項目評估辦公室的一項獨立成本估算確定，開發 NGI 的總成本可能達到約130億美元，而采購以及運營和維護成本可能超過20億美元 |
總之，NGI將在分層防御方法中發揮關鍵作用，該型分層防御方法將薩德和宙斯盾彈道導彈防御系統作為第二道防線來抵御末段來襲導彈，能夠有效提高可靠性、彈性和整體系統有效性。
MDA在2023年的財政預算中要求為NGI提供28億美元，承包商可能會在2028年年底的目標部署日期之前將所開發的NGI交付于MDA和作戰人員。美國政府計劃僅部署20架NGI，以增加目前44架陸基攔截器的庫存，在未來批量交付于美軍使用后，能夠在一定程度上提升美國的反導實力，尤其是陸基中段反導攔截方面的能力。
小結：美軍正在致力于通過與新的和增強的傳感器功能集成，進一步提升C2BMC對高超聲速等威脅的表征、跟蹤、預警能力，從而加強導彈防御體系的整體網絡安全態勢;把遠程識別雷達(LRDR)以及為高超聲速導彈等新興威脅提供先進跟蹤能力的傳感器集成到彈道導彈防御系統(BMDS)中，并計劃在未來迭代中基于軟件升級，引入雷達濾波器，在不對系統進行重大更改的情況下實現跟蹤高超聲速武器的能力;研發部署NGI，使其能夠在分層防御方法中發揮關鍵作用，有效提升高超聲速防御的可靠性、彈性與有效性。（北京藍德信息科技有限公司 研究員 姜林林）