:::
2022/09/17 

寰宇韜略

【寰宇韜略】美研究舉升階段攔截飛彈(上)
 欲在彈道飛彈舉升階段進行有效攔截,仍存在技術挑戰。圖為美軍研發中的陸基中段飛彈防禦系統。(取自美國空軍網站)

◎蔡馥宇(譯)

 對現存美國飛彈防禦體系,幾乎完全集中於彈道飛彈的中段與終端階段攔截,儘管美方曾多次嘗試研發先進飛彈防禦體系,在敵飛彈早期舉升階段就進行攔截,但都在研發階段就胎死腹中。美智庫戰略與國際研究中心(CSIS)為此撰文,分析美國面臨新威脅,與過去研發失敗原因。本報節譯如後,以饗讀者。(編按)

舉升階段不易攔截

 一般彈道飛彈的飛行路徑分為3個階段:舉升階段、中段飛行階段、終端階段。理論上,舉升階段是彈道飛彈目標最大、速度最慢,紅外線信號也最為明顯的時刻,但實際上,在舉升階段攔截彈道飛彈的難度讓人望之生畏。

 舉升階段飛行時間通常不會超過5分鐘,即便是燃燒速度較慢、採用液態燃料的洲際彈道飛彈(ICBM),其舉升階段的可攔截時間可能只有175至235秒。而固態燃料洲際彈道飛彈則可能更僅有125至151秒,至於中程與短程彈道飛彈,其舉升階段飛行時間相對更短、更不易攔截。

 值得注意的是,前述可攔截時間是以飛彈在舉升階段的燃料燃燒時間計算,但飛彈發射方向與其目標距離,也會直接影響舉升階段飛行時間,甚至出現高達30秒的燃燒時間差異。加上舉升時,飛彈持續加速與上升,也會影響攔截成功率。此前多個智庫研究評估,ICBM在舉升階段的實際攔截成功率,會在發射後100秒開始快速遞減。

愈快發現目標 愈早計算軌跡

  彈道飛彈從地表或發射窖發射後,攔截方幾乎不太可能在彈道飛彈發射瞬間,就能偵測到目標,通常得等到發射後45秒左右,也就是飛彈穿越大氣中的雲層與地球曲率限制之際,約需達到7公里(約2萬呎)高度時,才會被太空紅外線感測衛星偵知,而固態燃料彈道飛彈因為燃燒效率較好,反而會更快抵達可偵測高度,且更容易為防禦方探測到。 

 雖然太空紅外線感測衛星被視為偵知洲際飛彈發射的重要手段,但此前許多研究認為,配備機載X波段雷達的大型飛機,也可能成為進一步排除天氣與雲層偵測限制的新選項,不過由於飛機飛行高度遠低於衛星,其受地球曲率限制更嚴重,仍需待洲際飛彈飛行高度進入雷達搜索範圍才能被偵測到,即便如此,其仍可將早期預警時間進一步提早到發射後10至15秒。

 在偵測到目標飛彈後,感測器平臺會開始追蹤洲際彈道飛彈、估算飛行軌跡,再將資料傳給火控系統,以計算預測攔截點,也就是攔截彈與洲際彈道飛彈軌跡交錯估計位置,這也代表愈快發現目標,就能愈早計算與規劃攔截點,並且發射飛彈攔截,而感測器的精確度,以及攔截彈的機動性,也成為攔截成功率的關鍵。

新世代感測器飛躍成長

 舉升時間短、探測與追蹤目標亦需要時間,這讓舉升階段的飛彈防禦相對困難得多,也讓絕大部分飛彈防禦體系規劃者,早早放棄舉升階段攔截,因其效益「看得到,吃不到」。

  不過隨著科技進步,新世代紅外線感測器解析度的飛躍性成長,加上新一代半導體與雷達技術的輔助,或許可以讓戰略規劃者重新思考舉升階段飛彈防禦的可能性。 

 文內指出,隨著新世代科技進步,可透過陸基、機載與太空的感測器與攔截彈發射載具,於來襲彈道飛彈早期舉升階段就加以攔截。

 無論陸基、機載與太空載臺,都各有其優缺點,如陸基感測器的後勤需求、尺寸與重量限制相對較低,但其受大氣與地球曲率限制,需更加重視地點選擇;如在高海拔地區或更有利光學觀測條件地區,藉此擴大其偵監與追蹤能力。至於機載載臺,則是將感測器與攔截彈安裝在大型巡邏機上,其能有效整合與簡化操作,加上處於動態飛行狀態,具備速度與能量,其所需發射動能遠較陸基飛彈小,但仍能保有相似性能。

部署太空感測器為必要手段

 最後,太空載臺則是透過一組軌道感測器與攔截衛星,藉此監控威脅區域,其效能是所有選項中最高,但花費亦最為昂貴;因為將感測器與攔截衛星送上軌道的成本,遠高於打造陸基基地或機載載臺,且基於軌道運轉限制(尤其攔截衛星須部署在近地軌道),大部分衛星每天僅有部分時間停留在威脅區上空,也讓防禦方需部署更多衛星,才能確保全天候的偵監與防禦。

 值得注意的是,受到天氣、地球曲率與舉升攔截時間限制等因素影響,部署陸基感測器無法有效偵測與追蹤舉升階段的目標飛彈,因此,部署足夠機載與太空感測器將是「必要手段」。

 陸基舉升階段飛彈防禦體系,主要基於機載或太空感測器網路,搭配地面或水面載臺發射的攔截彈。如前文所述,陸基發射攔截器需從靜止的地面發射升空,追擊已升空的彈道飛彈,其部署地點先天受限,也進一步增加攔截彈的性能要求,而且威脅國家幅員若更加廣闊,勢必迫使防禦方得擴大攔截彈的攔截範圍與飛行速度。

攔截伊朗飛彈 情勢嚴峻

  此前分析對北韓與伊朗的飛彈威脅評估顯示,倘若美方須在舉升階段攔截北韓彈道飛彈,需打造至少最高速度秒速5公里的攔截飛彈,其尺寸將遠大於現有美軍發展中最先進的飛彈防禦攔截彈:標準3型飛彈IIA批次(SM-3 Blk IIA)。 

  由於伊朗領土廣闊,美方在其周邊的可用基地也付之闕如,因此倘若將攔截彈部署在裏海周邊國家,則需要至少最高速度超過秒速6公里的攔截彈;但攔截基地若部署在土耳其或阿富汗西部,則得需要秒速至少8公里的攔截彈。

 前述估算的攔截目標,是以使用液態燃料的彈道飛彈為準,但倘若目標為採用固態燃料的彈道飛彈,則情況將更加嚴峻。如北韓的固態燃料彈道飛彈,在地球自轉效應幫助下,就連秒速6公里的攔截彈都難以有效攔截;倘若欲攔截伊朗的固態燃料洲際彈道飛彈,甚至得要部署至少秒速10公里以上的攔截飛彈,這也難怪2004年美國國會預算辦公室(CBO)認為,欲在伊朗飛彈的舉升階段加以攔截,幾乎是「不可能的任務」。(待續)

:::

PDF電子報紙