美国米切尔研究所发布《太空机动战:核推进的战略迫切性》报告
美国米切尔研究所发布《太空机动战:核推进的战略迫切性》报告,认为核推进对于实施太空机动战至关重要。报告称,目前美军正在实施大型卫星与巨型低轨卫星项目,这些卫星采用化学推进剂驱动,机动能力有限,容易成为反卫星武器的目标。核推进系统具有可靠性高、运行效率高等优势,可为航天器提供长期动力支持,并使航天器具备更好的机动能力。
1 美军卫星的脆弱性
1.1美军卫星的特点
• 全球视野
• 飞越自由
• 任务持久性
1.2 美军卫星的弱点
• 容易遭受来自空间内外的动能和非动能的攻击;
• 无论是传统的、单一的大型卫星或目前巨型低轨卫星星座的运行轨道都是可以预测的,容易被对手跟踪;
• 目前卫星星座针对动能或非动能攻击的防御性行动的轨道机动能力有限。
1.3 太空机动战
机动战的目标是建立和维持己方优势,同时利用对手的弱点。不仅仅要比对手的机动能力更强,同时要绕过对手的优势力量,攻击对手的核心要害以获得更多的优势。简而言之,机动战就是围绕敌人的优势进行机动,并通过利用其关键的弱点来削弱其继续作战的能力。
太空机动战的三个基本原则:识别对手的核心要害;利用对手的核心要害;保持己方的太空和地面部队的优势。
·识别和瞄准对手的核心要害。对美国及其盟国来说,卫星星座和其他空间力量除了有能力进行决定性的军事行动外,对他们的经济也是至关重要的。
·利用对手的核心要害。一场成功的太空战役必须快速、持续地打击对手的核心要害,这需要从空间、在空间和向空间实施空间攻击,而不是仅仅将空间视为作战支持功能。
·保持在空间和其他作战领域的优势。应具备摄止和拒止对手实施太空作战手段的能力。
1.4 美太空军没有做好应对太空机动战威胁的准备
对手国家寻求获得决定性太空作战优势,正在发展可进行太空机动作战的军事太空能力,包括发展可在地球轨道或地月空间进行快速机动的太空核推进航天器,将使其获得战略威慑和作战优势。面对对手太空机动战的威胁,美太空军没有做好足够的准备。
2 核推进的主要优势
核推进包括核热推进(NTP)和核电推进(NEP)两种。核热推进是一种将氢气作为推进剂进行加热的大推力系统,可提供化学推进类似的动力,但有更好的推进剂效率(ISP),使航天器能够留在太空并执行多种任务。核热推进非常适合于满足快速响应和燃料效率等作战需求。核电推进包括一个核反应堆系统,产生的电力反过来为霍尔推进器或离子推进器等推进器提供动力。核电推进产生的推力不大,适合执行不要求速度的任务,但具有更好的推进剂效率。
核动力系统与传统的化学推进方式相比,核推进具有以下优势:
1.更可靠:化学推进本质上是一种受控爆炸,一切都必须完美地工作才能在峰值性能下运行;核推进则不需要如此,可成为一种更简单、更可靠的替代方案。
2.更高效:与化学推进相比,核推进使用更少的“燃料”,并可以运行更长的任务时间。
3.更高的能量密度:核推进的推力可高达10万牛,足以在不到四分之一秒的时间内将汽车从静止加速到90千米/小时;核推进使用铀燃料,其能量密度是肼(卫星常用的化学推进剂)的400万倍。
- 在太空中足够安全:核推进本质上是通过核能加热推进剂产生推力;不工作时,其一直处于“冷状态”,直到需要时才会在空间轨道上启动核推进。
目前研究人员改进了核推进反应堆的设计和程序,以确保人类安全。这些反应堆在储存、发射和早期飞行期间处于不产生辐射的“冷状态”。只在需要的时候才进行开启。核推进没有燃烧过程,它通过加热推进剂以产生推力。
3 美国具有良好的核推进发展基础
在过去几十年,美国一直在太空核推进特别是核热推进领域进行技术研发,并取得诸多技术进展。SNTP技术已经存在了几十年。从20世纪60年代到80年代,美国研发了相对成熟的空间核推进技术,但从未将其投入运行,只是因为当时的威胁环境不需要在轨道上快速机动的能力。 现在的情况完全不同了,对手国家不仅发展了各种各样的反卫手段,而且还谋求发展空间核推进航天器。
• 自20世纪40年代末以来,美国一直在研究、测试和监管基于高浓缩铀燃料的核热推进系统,但由于政策和预算的限制,从未进行过飞行演示。
• 国防部的Nerva发动机是第一个获得飞行认证的核热推进发动机,但该项目在20世纪70年代初被取消。
• 美国的战略防御倡议(SDI)计划即“星球大战”计划,曾提出发展核热推进的太空武器与系统,在20世纪90年代初被取消。
• 目前DARPA启动“敏捷地月作战示范火箭”(DRACO)项目,将进行核热推进的飞行演示。
4 主要建议
4.1 美太空军应进行适合于太空机动作战的部队设计
美国的国家安全太空正处于发展拐点,目前太空军的部队设计是基于机动性有限的星座结构,配备的对抗措施很少。如果没有快速机动的能力,美军分散的大型星座与低轨巨型星座只会成为对手动能和非动能空间对抗武器系统的目标。未来必须将美国国家安全空间行动从有限机动、有限复原力模式转变为能够机动作战的部队设计。
4.2 核推进技术与其他空间技术可用于阻止和击败威胁
国防部应与美国国家航空航天局、能源部合作,加快开发和部署核推进技术,以提高阻止和击败对美国国家安全空间架构的威胁。经过近70年的开发、试验和测试,现在是开始运行核推进空间系统的时候了。
4.3 为DARPA的DRACO项目分配更多的资源
从2024财年开始,分配资源将DARPA的DRACO项目从科技发展转为全面的采办项目,这将有助于美军在对手之前实施基于空间机动作战的部队设计。
4.4 在核推进系统部署之前,美军应部署陆基和天基动能反卫星武器,以威慑对手
可为美国领导层提供摄止和防御对手反卫星武器威胁的近期选择,近期可重新利用现有的能力,如SM-3和陆基中段(GBI)导弹拦截弹。
4.5 在核推进系统部署之前为空间系统部署临时应对方案,以增加重要星座的机动能力
可利用任务扩展飞行器(MEV),为全球定位系统和其他重要卫星星座提供有限机动的能力,同时保留卫星原有燃料。
4.6 美国太空军必须改进教育和宣传工作,促进空间核推进系统的应用
应向公众和国会宣传美国太空系统面临的日益增长的威胁,以及创建一个更强大的部队设计以增强威慑力的必要性;宣传核推进可以帮助创建这种敏捷、机动的部队设计,能够在选择的时间和地点在太空中、从太空中和向太空中产生广泛的进攻和防御效果;太空作为一个作战领域,美军必须做好作战准备。
5 美军方的态度
美国防部和太空军的领导人对将核动力航天器送入轨道的想法一直保持沉默。不过,DARPA则对此信心十足,相信该技术可以应用于军用卫星。DARPA战术技术办公室主任迈克尔·莱希1月14日表示,这项技术可以使卫星更具机动性和更不易受到攻击,从而使美国军队获得对敌人的优势;对核能的怀疑和恐惧则需要更多教育和宣传。莱希呼吁国防部增加对这项技术的资助,他将DRACO项目描述为“太空领域的下一个大赌注”。[来自国防科技要闻 作者 | 廖小刚]