陆基中段导弹防御系统(Ground-based Midcourse Defense)是从陆地平台对敌方弹道导弹进行探测和跟踪,然后发射拦截器,在敌方弹道导弹处于中段飞行阶段时将其拦截的反导系统。
中段反导拦截系统一般由拦截
导弹、雷达或卫星等传感器组成的预警网和战斗管理系统组成。中段拦截实际就是利用预警探测网探测到的弹道导弹火箭发动机关机点的最后方向和速度,计算出导弹以后的飞行弹道,然后在其进入再入阶段前实施拦截。对于中程以上导弹的中段拦截,往往是在大气层外空间发生的。
截至2023年,掌握以远程弹道导弹和
洲际弹道导弹为拦截目标的中段反导技术的只有中美俄三国。美国的陆基中段防御”系统研制于1997年,2010年1月11日,中国首次
中段反导试验圆满成功,使中国成为继美国之后,世界上第二个掌握该项反导技术的国家。陆基中段反导系统成为大国构建自身反导体系的最重要一环,是拥有真正意义上反导能力的标志。
发展状况
美国
美国的“陆基中段防御”系统(GMD)研制于1997年,主要对来袭
导弹实施高层中段拦截,重点是保护美国本土免遭
战略弹道导弹的袭击。
2002年10月14日,一枚陆基拦截导弹(GMD)从Ronald Reagan防御基地发射到
太平洋上空225 km处摧毁一枚练习弹头。测试目标包含三个诱饵弹。此后,陆基拦截导弹又连续进行了多次试验。
2021年9月12日,MDA就曾使用GBI搭载EKV进行过“二级模式”的飞行测试,当时MDA就已经宣布,这种新的助推能力被称作“二/三级可调GBI”。不过当年的测试仅包含GBI助推飞行器的发射及EKV拦截器的分离飞行部分,并未实际进行靶标拦截。
2023年12月11日进行的测试中,美国导弹防御局用于国土导弹防御的一枚最新型陆基反导拦截弹拦截了一枚中程弹道导弹。这种新型陆基拦截导弹是陆基中段反导系统的一部分。测试的陆基拦截导弹是在美国加利福尼亚州
范登堡空军基地发射的。陆基中段反导系统由陆基拦截导弹组成,其中大部分位于阿拉斯加州格里利堡的地下发射井中。
中国
20世纪初,中国的反导技术研究进入新阶段,科研团队突破了多项核心关键技术。2010年1月11日中国首次成功进行了陆基中段反导拦截试验,使中国成为继美国之后,世界上第二个掌握该项反导技术的国家。2013年1月27日,中国第二次陆基中段反导拦截试验又取得成功。
2018年2月5日,中国在境内进行了一次陆基中段反导拦截技术试验,试验达到了预期目的。2021年2月4日,中国在境内再次进行了一次陆基中段反导拦截技术试验,试验达到了预期目的。次年6月19日,中国在境内进行了一次陆基中段反导拦截技术试验,试验达到了预期目的。2023年4月14日,中国在境内再次进行陆基中段反导拦截技术试验,试验达到了预期目的。
俄罗斯
1975年,
苏联决定研制“阿穆尔”
俄罗斯A-135战略反导系统。该系统直到1995年才在莫斯科投入使用。
2021年
俄罗斯在将
俄罗斯A-135战略反导系统升级为A-235,系统包括战略预警系统、多种反导拦截弹和指挥控制系统等,该系统拦截弹包括53T6M、“努多尔”等,53T6M主要用于末端反导,“努多尔”主要用于中段拦截,并且还具备反卫星能力。
典型拦截过程
陆基中段反导拦截系统一般由拦截
导弹、雷达或卫星等
传感器组成的预警网和战斗管理系统组成,用来对敌方弹道导弹进行探测和跟踪,然后从地上或海上发射拦截器,在敌方系统的弹道导弹尚未到达本土之前,对其拦截并将其战斗部摧毁。
美国中段拦截的预警探测过程如下:驻留在赤道附近的DSP卫星红外传感器首先发现导弹尾焰红外信号,然后发出导弹发射警报,将信号传递给战区内的联合战术地面站(JTAGS)、
澳大利亚的海外地面站和美国本土夏延山的北美防空防天司令部、美国航天司令部预警中心,进行数据融合与处理,得出导弹大致的飞行方向,判定导弹的大致发射点与落点,然后北美防空防天司令部将初步信息传达到相应方向的地基和海基X波段雷达和弹道下方海域的执勤“宙斯盾”舰,接力探测弹头,从而绘出三维空间飞行轨迹,并将这些
导弹信息传送给阿拉斯加格里利堡和加利福尼亚
范登堡空军基地的地基拦截弹火控系统,或“宙斯盾”舰的“标准”3火控系统。
美国陆基
中段反导系统的拦截过程如下:陆基拦截弹(GBI)发射升空后,远程跟踪雷达不断保持对敌方弹头和己方拦截弹的跟踪,并引导己方拦截弹进行拦截;陆基拦截弹(GBI)在达到适当的高度、速度后,进行弹体分离,释放大气层外动能拦截弹头(EKV);EKV上搭载有红外导引头,变轨推进器等;在红外导引头截获敌方弹头后,EKV进行变轨机动使自己的飞行轨道与敌方弹头的飞行轨道交汇,最后直接将敌方弹头撞毁。
技术优势
多次拦截
中段反导可多次拦截以提高拦截成功率。弹道
导弹在助推段后即进入飞行中段,而要拦截助推段是要将拦截和探测系统前置到导弹发射区域。而作为拦截系统最早可以拦截的时机便是导弹的中段飞行阶段。这样做也可以为后续的拦截预留充足的准备时间。
覆盖范围广
中段拦截的高度大,覆盖范围广。这是因为中段拦截是从导弹源头实施拦截,而在导弹射角一定的情况下,此时射向变换距离较小。如果进入末段,在相同射向角的情况下,射向变换距离较大,弹头飞行范围也较大,需要多个系统实施拦截。
附带伤害小
中段拦截可减少附带伤害。因为中段拦截多发生在外太空,碰撞后的碎片残骸会在坠入大气层的过程中燃烧尽。这一点对来袭
导弹带有生化弹头尤其有效。
目标特性简单
中段拦截时目标导弹的速度相对是最低的,弹道相对平稳和固定,这有利于拦截弹跟踪目标导弹。中段拦截发生的太空中背景较为单纯,温度也较低,有利于拦截弹上的红外导引头尽快发现和锁定温度较高的弹头目标。
技术难点
中段拦截这一段的速度由于非常快,而拦截弹要进行动能的撞击,就是发射的拦截弹要和对方发射的
洲际弹道导弹的弹头,要对撞在一起。而且这种拦截方式首先要进行识别,还要判断它的轨迹、速度,然后还要对它进行跟踪,然后再发射拦截弹对它进行动能撞击。
探测难
反导系统工作过程中越早探测发现目标,留给反导拦截弹的工作时间就越充裕,拦截可能就越大。例如,固体燃料
导弹的助推段时间一般为170秒,液体燃料导弹的助推段时间一般为240秒。
俄罗斯液体的SS-18导弹助推段工作时间为300秒,美国固体的MX导弹助推段工作时间为180秒。也就是说,
天基红外系统必须利用这一短暂时间发现导弹尾焰信号,发出警报。
跟踪难
拦截弹飞行速度要足够快
因为中段拦截系统的拦截点将在大气层外数十到数百千米的范围内,而反导系统的探测、信息传输处理及指令下达就需要耗费数十秒的时间。而且在进入中段后,弹道导弹已经完成助推段的加速。此时拦截弹发射后需要与目标弹抢时间,因此拦截弹需要有足够高的初始速度,以保证在大气层外相遇。关机速度成为衡量拦截导弹拦截能力的重要指标,关机速度越高,导弹拦截能力越强。高速火箭发动机是这一问题的关键,这需要解决高燃烧值燃料的生产、特殊火药柱型的设计和耐高温燃烧室的材料等一系列问题。
拦截弹头要足够灵活
在接近目标
导弹后,导弹弹头要足够灵活,机动到与目标弹道的交会点。此时导弹已经飞出大气层,防空导弹中的空气机动方式已经无效,只能设计专门的姿态控制火箭发动机,这需要掌握先进的空间矢量火箭技术。
导引头反应速度要足够快
中段反导拦截大多使用红外或雷达导引头。由于拦截弹头要在太空中很短的时间内发现、跟踪和锁定目标弹头,因此导引头一方面需要较大的视场,在远处可以发现目标,并将快速移动的目标纳入视场,另一方面需要导引头锁定目标信号,并快速跟踪目标。
识别难
在中段拦截中最难解决的就是诱饵弹头的识别问题,因为在这一飞行段中投放诱饵是最容易的。中段处于太空中,在地面中残留有极少气体的气球在进入太空后,由于失去了大气压强,可以迅速膨胀为饱满的气球,所以许多国家都在这一阶段投放外观与弹头类似的气球。这些气球表面涂有金属锡箔涂层,可以反射雷达信号,并可以在内部加装加热装置,使其具有真弹头的热红外特征。而太空中几乎没有空气阻力,它们可以伴随真弹头一同飞行,这使火控雷达和拦截弹红外导引头无法区别真假。当然这种诱饵在进入大气层后,很快会被大气阻碍而被过滤掉,落在质量较大的真弹头后面,这种诱饵在末段是无能为力的。识别这种诱饵需要发展大功率的X波段雷达,因为X波段可以穿透大部分的气球薄壁,从而分别出真弹头。此外,还需要进行多次反诱饵拦截试验,从而积累一定的经验,制定科学的识别算法。这就是美国不断进行
反弹道导弹拦截试验的一个重要原因。
碰撞难
一般防空和反导弹头都采用破片杀伤方式,这种方式破坏威力大,而且只需接近目标爆炸,无需碰撞目标就可以破坏弹头。但这种方式必须把爆炸物和弹丸投送到目标高度,再加上复杂的制导、姿控系统,拦截
导弹的载荷就会很大。实际上由于拦截弹头速度非常高,利用其本身的质量就可以高速撞击摧毁目标,这样可以减少弹头质量,使弹头可以拦截更高的目标,并能灵活机动地跟踪目标。目前美国等发达国家都将动能碰撞,即“碰撞-杀伤”技术作为反导技术的优先项目。
系统部署
美国是拥有类型最多、数量最多中段反导系统的国家。2004年7月22日,第一具陆基拦截系统部署于
阿拉斯加州,截至2021年2月共在加利福尼亚州
范登堡空军基地和阿拉斯加州格里利堡部署了44枚地基拦截弹(GBI)。
相关评价
陆基中段反导系统成为大国构建自身反导体系的最重要一环,是拥有真正意义上反导能力的标志。(
中国青年报 评)
只有中美俄三国独立研制了中段反导系统,可见其技术复杂程度之高。(
澎湃新闻 评)
中国作为周边弹道导弹威胁最为严重的国家,发展中段反导拦截系统是效率较高的一个选择。如果此次拦截(2009年1月11日)是在西部靶场,而且如媒体宣称的那样,没有使用天基预警系统或大型地面雷达,而像“宙斯盾”这样的中型雷达的探测高度只能支持200 千米以下的拦截,考虑到试验能力的富裕部分,因此可以判断此次拦截高度应在150 千米左右。这次试验说明中国在一定程度上已经掌握了地基中段
反弹道导弹技术,不但使中国身于世界反导俱乐部,还会像40 多年前中国爆炸首颗原子弹而成为遏制世界核恶魔的和平力量一样,使中国将再次成为遏制全球反导建设浪潮的一支有生力量。(《
兵器知识》 评)
中段反导技术复杂程度是非常高的,也是非常难的。首先是在这一阶段
导弹已经飞出大气层,高度高,距离远,飞行速度很快,速度往往在10几倍甚至20几倍声速以上,需要研制专门的拦截弹,这需要高性能的
固体火箭发动机技术和制导技术,技术水平一般的国家很难搞定。(北京航天情报与信息研究所战略信息咨询中心主任吴勤 评)