高超声速武器发展述评
2021年10月15日,英国皇家三军研究所(RUSI)网站发布长篇述评,题为“Hypersonic Weapons: Fast, Furious…and Futile?”,作者是瑞士苏黎世联邦理工学院安全研究中心全球安全团队高级研究员多米尼卡·库内托娃。
高超声速武器并不会彻底改变军事事务。但它们将对国际安全稳定产生负面影响。
能以高于5马赫的持续速度沿着不可预测的轨迹飞行,并且直到最后一刻才暴露目标的巡航导弹和助推滑翔体已经成为现实。俄罗斯的定期测试狂潮继续以其高超声速巡航导弹的最新展示来吓倒外国受众,而五角大楼则不断要求为其高超声速研究提供更多资金,申请额已从2017年8亿美元跃升至2022年高达38亿美元。
高超声速武器是自洲际弹道导弹(ICBM)以来导弹技术最重要的进步。由于其速度极快并具备机动能力,高超声速武器正在破坏核威慑态势,并在本世纪20年代中期会破坏战略稳定性。与速度快但像子弹一样沿可预测轨迹飞行的弹道导弹和精度更高但速度较慢的巡航导弹相比,高超声速武器结合了两者的优点:速度和准确性。通过在“观察-定位-决策-行动”循环中引入意外因素并缩短响应时间,高超声速武器代表了一种变革性的作战能力。
至少这就是通常向公众宣传高超声速武器的方式。高超声速武器的军事效能和可靠性仍是一个已知的未知(注:意为我们知道我们并不知道某些事情)。围绕高超声速武器系统的狂热在技术上似乎没有道理,而政策制定者往往高估了高超声速武器系统的能力,尤其是在战略稳定背景之下。然而,高超声速技术的主要武器制造国(美国、俄罗斯和中国)正自信地参与这项技术优势的“滑翔或死亡”竞争,而这似乎主要是关乎民族自豪感和声望的问题。
然而,重要的是要认识到,虽然高超声速武器对核战略稳定的影响可能确实微乎其微,但其战区影响可能具有真正的军事价值。尽管基于高超声速技术的武器存在重大缺陷,但中国和俄罗斯都认为这些新武器可以解决其安全问题,以此作为对抗指挥所和海上打击群的战区范围内的武器,并抵消美国本土的弹道导弹防御系统。
并非那么令人印象深刻
高超声速武器不会改变游戏规则,至少在洲际范围内的战略稳定性方面是这样的。尽管由超燃冲压发动机推进的巡航导弹和靠火箭在大气层上升的助推滑翔体确实带来了一系列挑战,但与“老式”远程弹道导弹相比,其新颖性相形见绌。其中有两个原因:首先,高超声速武器在应对反导防御方面被描述为革命性的,这就好像已经存在了针对ICBM的有效弹道导弹防御;其次,必须在速度、射程、机动性和准确性之间进行权衡意味着需要更深入理解性能限制。
速度、射程和机动性
这些速度极高的武器极大地缩短了防御者的决策时间,但ICBM也是如此,因为它们已经是高超声速了。与其异乎寻常的飞行轨迹高度相结合,高超声速武器据认为无法被现有地面和天基传感器所阻挡。然而,滑翔体在向目标下降时会失去能量和速度。任何机动都会导致阻力增加,这就需要额外的推力来维持速度,但超燃冲压发动机无法补偿这种诱导阻力(更不用说滑翔体没有发动机了)。它们机动得越剧烈,实际撞击速度就越低,肯定会低于5马赫。这对飞行器的机动性施加了重要限制,并对洲际射程内仅依靠导弹动能撞击的可能性提出了质疑。
准确性
高超声速武器似乎被其极快的速度出卖了。高速和摩擦将高超声速飞行器的表面加热到超过2000°C,并产生会干扰导航信号的电离气体线。事实上,任何跨越洲际距离的东西都存在准确性问题。ICBM的圆误差可能达到120米。此外,雷达、天基传感器甚至大型侦察无人机都能感受到产生的等离子体,而不仅仅是飞行器本身。因此,虽然人们认为更高的机动性可以在导弹将要打击哪个目标方面欺骗防御者,但低空大气飞行所施加的物理限制暴露了隐藏在地球曲率后面而无法被陆基雷达发现的高超声速武器。
然而,在战区层次上,情况可能有所不同。快速机动飞行的高超声速武器可以很好地破坏现有针对中、短程弹道导弹和巡航导弹的分层防御系统,例如“萨德”末段高空区域防御系统(THAAD)和“宙斯盾”系统。许多国家依靠陆基雷达进行预警,这些雷达不具备防御低空飞行的高超声速导弹的能力,即低于弹道导弹拦截器但高于“爱国者”系统的高度。由于这些武器以不同寻常的高度飞行并且可以绕过雷达,因此在较短的距离内,这些武器可以快速飞行,防御者无法用雷达发现目标,更不用说发射反导导弹了。
专家对其也有不同的看法。一方面,高超声速武器的引入实际上可能会改变地区冲突战略。另一方面,如上所述,滑翔体机动时的实际速度可能要低得多,这意味着“萨德”可能能在其滑翔或末段时探测到高超声速武器。然而,虽然这些系统可以用来拦截高超声速武器,但它们只能覆盖很小的区域,而且将它们用于大陆防御时成本将高得令人望而却步。
一些国家的高超声速武器计划
尽管高超声速武器的能力优势仍有待清醒的技术评估,但除了追求地位的动机以及与美国在技术优势和国家声望上的虚荣竞争,出于真正的地缘战略安全考虑,俄罗斯和中国都继续投资于高超声速能力发展计划。
据报道,俄罗斯于2019年12月部署了其第一个“先锋”高超声速武器系统,中国于2020年部署了DF-ZF高超声速滑翔体,而美国可能会在2023年部署其高超声速武器。另外,俄罗斯一直在研制Kh47M2“匕首”空射弹道导弹,据称它能在2000千米射程内达到10马赫,而中国一直在测试射程2500千米的DF-17弹道导弹和DF-41洲际弹道导弹,据称后者能携带常规或核弹头的高超声速滑翔体,以提高中国的二次打击能力。“匕首”和DF-41的双重能力和目标模糊性尤其令人不安,因为它们可以携带常规和低/高当量核弹头,这意味着部署此类导弹可能会导致冲突意外升级。
俄罗斯和中国还都打算以能够击沉航母的反舰导弹形式获得战术高超声速武器能力,例如俄罗斯的3M22“锆石”和中国的“星空”-2。这些新武器系统的实际性能难以得到证实,而一些证据表明俄罗斯的高超声速工业基础资源不足。
俄罗斯一直在关注具有核打击能力的高超声速武器,以加强其核威慑态势,莫斯科认为,当美国于2002年退出《反弹道导弹条约》时,这种态势受到了破坏。对俄罗斯而言,高超声速武器代表了压倒美国反导系统的全新能力。尽管高超声速武器在洲际射程内的优势最弱,但对俄罗斯来说,它们代表了一种抵消战略。
相比之下,中国一直在开发高超声速武器,以进一步能在南海和台湾上空投射力量,同时绕过美国在亚太地区的反导系统。中国担心美国先发制人的打击会削弱其核武库并剥夺其报复能力,这似乎是其 DF-41 配备多滑翔体的动机。
尽管作为“全球快速打击”计划的一部分,美国一直在投资研究高超声速,但最近高超声速预算的增加是对俄罗斯和中国最近在部署高超声速武器系统方面技术进步的反应。有趣的是,五角大楼官方上只开发原型,没有武器采购计划,但这种情况可能很快就会改变。与中国和俄罗斯不同的是,美国公开排除了采办具有核打击能力的高超声速武器的可能性(尽管有一些谣言)。
美国各军兵种都有自己的研究计划。美国海军的高超声速旗舰计划正在开发一种潜射滑翔体,打算到 2025 年将其部署在“朱姆沃尔特”级驱逐舰上,到 2028 年部署在“弗吉尼亚”级潜艇上。美国陆军希望在2023年推出机动式陆基火箭动力滑翔体——“远程高超声速武器”的试验原型。美国空军正在开展AGM-183“空射快速反应武器”计划,该计划将开发与B-52和F-15兼容的滑翔体。2022 年,美国空军打算启动一项新的“高超声速攻击巡航导弹”计划,同时就“颠覆行动”项目——“可消耗高超声速吸气式多任务演示项目”向业界征求意见,该项目旨在设计一种射程更远、有效载荷更大的高超声速巡航导弹。
由于没有应对高超声速威胁的对策,美国导弹防御局(MDA)一直在与太空发展局一起开发针对高超声速威胁的反导系统,将其作为“国防太空架构”的一部分。这种由550颗卫星组成的分层太空架构主要旨在提供弹性通信系统,但它还将包括一个传感器层,从而使美国能跟踪并瞄准高空和低空的先进高超声速威胁。然而,部署具有全球覆盖的反高超声速天基传感器层的雄心可能暂时在经济上无法承受。MDA 还在研究使用定向能的可能性,例如利用激光炮、超高速射弹和新型拦截器来对抗机动式高超声速导弹。
对高超声速的夸大其辞该结束了
虽然远远不属于军备竞赛那种情况,但正在进行的高超声速武器研发已经扭曲了对威胁的看法。高超声速技术本身不是问题所在。这种飞行速度更快、打击目标更狠、射程更远的新一代高超声速系统可能只是进化性的,而不是革命性的,并且有人怀疑它能否为具有洲际射程的现有系统提供战略优势或真正的附加值。不过,其战术使用可能确实具有针对时间敏感目标或在海战中作为反舰导弹的真正军事潜力。
然而,那些对继续遭受严重工程问题的武器系统过度热情的领导人,加上大国之间的不稳定关系,为误解和意外升级创造了相当肥沃的土壤。尽管高超声速武器可能是一种矫枉过正,但这种技术竞争可能会导致进一步的核积累。高超声速武器正在成为新的战略稳定噩梦。
未来的军控协议应包括高超声速武器,以限制其扩散。不管其实际军事表现和预期优势如何,高超声速技术的武器化有可能通过改变感受到的脆弱性进一步破坏安全环境的稳定。
在《新战略武器削减条约》(New START)下,限定具有战略核能力的高超声速武器的数量是一种选择。例如,将俄罗斯的“先锋”高超声速武器系统纳入该条约的限制之内。然而,这个选项是脆弱的,因为《新战略武器削减条约》并不包括那些飞行中弹道轨迹不足50% 的武器,而大多数高超声速滑翔体和导弹就是如此,并且这个选项也只是权宜之计,因为《新战略武器削减条约》将于2026年到期。
虽然理想的作法是彻底禁止高超声速武器试验,但这却是不现实的。领导人在集中精力完善武器时,不太可能将政策注意力放在限制某一类武器上。非正式措施可能会起到预防冲突的作用。其中可能包括对等的单方面姿态,例如减少国家对高超声速武器计划的投资,甚至取消那些无理由或没有可信度的计划。
建立旨在提高透明度的信任措施,是未来达成任何具有约束力的协议的第一步。这些措施可以采取以下形式:在系统的高超声速试验和演示期间交换观察员,美、俄、中3个国家的政治、军事和技术专家之间定期进行专业对话,避免将常规与核高超声速能力储存在同一地点,开展联合技术研究,以及采取预先通报的作法。美国和俄罗斯的代表已经进行过讨论,其双边战略稳定对话可能涉及高超声速武器。
高超声速技术不会提供未来的武器,也不会彻底改变军事事务。这种新兴技术将继续有望在“不久的将来”提供革命性的成果,但它也很可能仍将是壁龛盒里的实验能力。在极端条件下使用的超燃冲压发动机和滑翔体,对气动热力学和耐磨材料等提出了重大的工程和技术挑战。更广泛地使用高超声速武器是不太可能的,因为其技术要求仍很复杂且成本高昂。然而,从技术进步的大局来看,高超声速武器会放大其它新兴技术的颠覆性影响,增加由于围绕这些计划缺乏透明度而导致冲突升级的可能性并加剧安全困境。
