簡介
當今世界,太空戰爭已不是什麼虛構的電影故事和幻想小說,而是當代軍事空間技術飛速發展和幾個軍事強國進行太空爭奪的必然結果。從某種意義上講,未來戰爭的戰場將擴大到人類能夠涉足的任何外層空間,而且太空戰爭已悄然打響。近幾十年來,人類探索太空活動愈演愈烈,已先後發射了幾千顆人造衛星,僅在海灣戰爭中,多國部隊就先後投入了70多顆各種偵察、監視、預警、通訊和導航及氣象衛星。
不管是太空戰爭還是高碳戰爭,實際上都向我們展示了一種前景:當戰爭技術發展到今天,它所損害的對象已經不僅僅是武器的敵人,同時也包括和平居民,甚至也包括盟友和武器使用者自身。當環境遭到破壞,當地球的整個生態不再適應人類生活的時候,生活在這個環境裡的每一個人都將死去。
我們看到,戰爭與戰爭技術的發展是一個漸進的過程。實際上,戰爭暴力的使用越強大,對環境造成的損害就越大。核武器、高碳戰爭、太空戰爭對地球環境造成的影響和破壞已經大大超出了自然界自身修復的能力,無限制地使用這些武器實際上就相當於慢性自殺。
隨著戰爭形態的發展和變化,太空戰爭新的戰爭形態正慢慢地出現在我們面前,我們是不是要考慮重新制定新的戰爭規則?我們知道,通過發展相應的技術產生相應的能力,可以抵禦某些特定方向、特定國家、特定武器的威脅,但這種方式無法抵禦新的戰爭形態對環境的破壞,只有制定出適合未來戰爭環境的戰爭規則才能把這種暴力的使用限制在不至於毀滅整個人類的範疇之內。
我們可以看到,近現代以來,在一系列的戰爭規則當中,中國是這些規則的執行者,在某些程度上來講,也是這些規則的受保護者。當我們面臨新的戰爭形態、需要制定新的戰爭規則的時候,中國作為一個發展中的大國、負責任的大國、追求和平的大國,是不是還要像以前那樣僅僅作為戰爭規則的執行者和被保護者。
對於今天的中國來說,未來她應該是保護人類的戰爭規則的倡導者、提出者、制定者和推行者。
主要類型
太空保障戰:是指主要運用太空被動武器系統,為各戰場上的軍事行動提供各種保障的軍事活動。這是迄今太空戰的主要作戰樣式,也是太空戰最先產生的作戰樣式。它主要包括太空偵察情報保障、太空通信保障、太空運輸保障、太空裝備技術保障和太空後勤保障等內容。所謂太空偵察情報保障主要是指利用各種偵察衛星和具有偵察能力的各種太空飛行器進行偵察,對地面作戰部隊或太空作戰部隊提供可靠的、有價值的敵軍地面和太空情況的軍事活動;太空通信保障是指利用通信衛星進行遠距離情報指揮等信息的快速傳輸活動;太空運輸保障是指利用運載火箭、太空梭、太空渡船等運輸工具,在地面與外層空間之間、太空戰場內各空間站,太空港及軌道平台之間進行物資、人員輸送的軍事活動;太空裝備技術保障是指為太空部隊提供、儲備所需武器裝備,並對太空武器裝備進行保養、修理等一系列軍事活動。太空後勤保障是指為太空部隊貯備與供應其生活、作戰、科研及其它崐工作所需的物資、器材等,及在太空戰場實施救護和醫療保健等活動。
太空封鎖戰:是指主要使用天基武器系統,對進入或經過太空戰場的敵太空飛行器進行封鎖打擊,以阻止敵方向太空增援,孤立敵太空部隊的軍事活動。太空封鎖戰主要有兩種具體的戰法:一種是封鎖、攔截敵航天運載工具作戰。航天運載工具是未來太空作戰中敵方賴以向太空戰場部署兵力兵器,實施太空增援的主要手段。
因此,攔截、打擊敵運載火箭、太空梭等運載工具,必然成為太空封鎖戰的重要戰法;另一種是太空反導戰。彈道飛彈主要通過再入大氣層而對地面目標進行攻擊,其主彈道大部分位於外層空間。在外層空間飛行過程中,飛彈易被太空武器破壞、摧毀。這與攔截航天運載器的作戰行動十分相似。因此,太空反導作戰是太空封鎖戰的重要戰法。
太空破襲戰:是指對敵太空戰場中的衛星、空間站、太空港、軌道平台等空間武器裝備進行襲擊、破壞的作戰行動。太空破襲戰包括多種戰法,按打擊的目標分,有反衛星作戰、反空間站作戰等;按作戰的範圍分,有天對天作戰,地對天作戰。反衛星作戰是一種出現較早且已趨向成熟的戰法。目前,正在研製和已經研製的反衛星作戰武器主要有攔截衛星、反衛星飛彈、天基動能武器和定向能武器等。
太空防禦戰:是指為保護已方在太空戰場中的各種軍用或民用太空飛行器的安全,而在外層空間進行的防衛性作戰行動。從發展趨勢上看,太空防禦戰的基本手段主要六種:以攻求生。即對嚴重威脅已方太空軍事太空飛行器安全的敵方攻擊性武器系統進行積極、堅決的打擊和消滅,以消除對已方的威脅;以隱求生。採用隱形技術,降低已方衛星、空間站、太空梭等航天武器系統的雷達、紅外特徵,使敵偵察系統難以發現,以達到隱蔽保存自己的效果;以騙求生。即通過在己方衛星、空間站等太空飛行器上設定多種特殊的反雷達、反紅外誘餌裝置(或假目標)。
當發現受敵方攔截武器威脅時,立即釋放誘餌,或實施干擾,以假亂真,迷惑敵人;以變求生。即在已方太空飛行器上裝上制導和動力系統,當發現受到威脅時,立即進行機動變軌,躲避敵主動式太空戰武器的偵察與打擊;以抗求生。根據敵主動式太空戰武器的殺傷破壞機理,對已方的太空飛行器採用技術措施進行加固,以提高其抗毀能力;預警求生。對敵可能威脅已方太空飛行器安全的武器系統實施嚴密的監視,一旦發現其襲擊徵候,立即發出預警信號,使已方太空飛行器有充分的時間採取防護措施。
太空突擊戰 是指以天基作戰部隊運用太空武器裝備對敵地面、海上的和空中軍事目標直接進行打擊和破壞的攻勢作戰行動。太空制高點是決定戰爭主動權及戰爭成敗的關鍵,奪取了太空制高點,就可居高臨下更容易、更準確地控制和打擊地面、海上、空中的各種軍事目標。隨著主動式太空戰武器裝備的發展,“天對地”攻擊的太空突襲戰將成為未來戰爭的重要作戰樣式。
太空電子戰 是指利用太空戰場電子戰武器裝備,為查明、削弱、阻止敵方使用電磁頻譜及保護已方使用電磁頻譜而進行的電子對抗行動。太空電子戰的基本內容是電子偵察、電子干擾、反電子偵察、反電子干擾和對電子設備的摧毀與反摧毀等。
所具備的能力
如果在今後五至十年中發生衝突,鑒於獲得太空系統的過程相當漫長,且太空發射時間表有諸多限制,故而已經投入使用的太空系統將是作戰的主力系統。因此,我們需要對現有的太空對抗資產做一次清點,才能有效理解太空戰爭的可能局面。只考慮那些最可能在不遠的將來與美國在太空進行軍事對抗的國家—特別是那些具有國內太空發射和衛星能力的核國家、擁有彈道飛彈的核國家,以及那些具有彈道飛彈直接升空進入已占用軌道的非核國家。以從產生碎片雲場到鎖定目標襲擊的整個太空戰爭頻譜來衡量,每一組國家都具有在這個頻譜某一段上交戰的潛在能力。本文只限於研究最可能發生的威脅,所以集中討論俄羅斯、中國、北韓和伊朗的能力,列舉可解說太空戰爭頻譜之重點部分的事例,還有對其他相關國家的教訓。
對太空武器的注意力正很快從美國及其對手目前所能做什麼轉向不久的將來可能做什麼,這主要是因為已經投入使用的陸基武器很少能夠攻擊太空裝備,也因為天基攻擊武器目前尚不存在。我們或許可以將一些有前途的技術迅速運用於戰爭,但是正如前國防部長拉姆斯菲爾德所說:“出發打仗,只能是有什麼兵派什麼兵,而不是想要什麼兵就有什麼兵。”已經投入使用的武器只包括那些經過測試、並且移交給軍方由接受過訓練的部隊使用的武器,它們是戰場力量的一個組成部分。由於所有其它常規武裝能力(陸海空)已為人們熟知,所以本文只討論用於打擊在軌太空資產的武器。
美國只有一種反太空武器,這是專為擾亂敵軍衛星通訊系統而設計並已經投入使用的電子對抗通訊系統。除此而外,美軍最近成功地將“標準–3”飛彈用作動能反衛星武器,實現其雙重用途。儘管產生更多太空碎片所造成的政治影響可能會阻止進一步的試驗,但是此飛彈以及支持系統已經作為反彈道飛彈進行部署,因此我們將它視作近期可以使用的一種反衛星系統。美國還可以發動非對稱太空攻擊,即在太空引爆美國帶核彈頭的彈道飛彈而產生電磁脈衝。只是美國擁有世界全部在軌衛星的將近一半,這種不分彼此的攻擊對敵國所造成的傷害遠不及對美國利益造成的傷害大。那么我們對手的能力又是如何?太空武器“差距”是否存在?
即便在蘇聯垮台以後,俄羅斯仍然是美國在太空領域最強勁的潛在對手。前蘇聯在1979年部署了可操作的共軌反衛星系統,甚至在更早些時候就在莫斯科周圍布設了帶核彈頭的反彈道飛彈系統。蘇聯還開發了用於發射核彈頭的天基平台和一套地面反衛星高能雷射系統,不過從未投入實戰套用。然而,話又說回來,問題不在俄羅斯人過去有過什麼東西,而在他們現在擁有什麼樣的能力。根據目前的估計,俄羅斯的共軌反衛星系統已經無法運作,新開發任何反衛星能力都要求俄羅斯對軍隊目前的結構作出重大改變。所以,儘管俄羅斯擁有有助於部署有效太空對抗力量的技術歷史,但是其軍隊結構表明,它看來既沒有實施太空打擊的目前能力,也沒有建設這一能力的政治意願。不過,俄羅斯仍然是一個重要的軍事強國,與美國一樣擁有強大的太空發射能力。俄羅斯擁有核武器和彈道飛彈,能夠有效地在太空執行非對稱打擊任務。除此之外,俄羅斯在“自由伊拉克”行動之前曾向伊拉克提供過全球定位系統干擾器,這一事實表明,俄羅斯擁有已經投入使用的地面太空對抗技術。
除俄羅斯之外,只有中國能夠部署巨大的太空對抗力量。中國2007年試驗直升式反衛星武器取得成功,證明了中國在太空戰場的競爭能力。但是中國已經投入實戰套用的太空力量目前尚不清楚。因為此次反衛星試驗是中國的第一次成功,所以中國或許還沒有實際部署或者將該系統納入戰爭計畫之中;但鑒於中國在開發反衛星武器方面的興趣極大,故而可以推斷此武器正在實戰部署之中,一旦在近期中發生衝突,有可能將此系統至少部分投入作戰。近期的報告也表明,中國擁有地面反衛星雷射系統的許多組成部分,但是其運行狀態尚不明確。我們還認為,中國擁有和俄羅斯相似的干擾技術;並且,中國與俄羅斯一樣,也擁有太空發射能力、彈道飛彈和核武器。
已經開發了核武器的北韓距研發出達到軌道的飛彈已剩一步之遙,這一點從1998年發射“大浦洞–1”型飛彈失敗就可證明。據報導,“大浦洞–1”爆炸的碎片沿發射方向拋出達4,000千米。不過,這樣的飛彈能夠容易地達到充分的高度,而成為攜帶核彈頭的直升式反衛星武器。北韓另一款試射效果更好、並已投入部署的“勞動號”飛彈也一樣,它有1,300公里射程,並攜帶700公斤有效負荷。
伊朗是我們潛在的對手中太空能力最差的國家,目前尚未形成核能力。因為伊朗缺乏攔截衛星所需要的先進跟蹤和制導系統,其唯一能夠到達太空的武器就是帶有常規彈頭的彈道飛彈;這種飛彈只能盲目爆炸,在寶貴的低地球軌道上製造碎片垃圾場。伊朗能力最強的飛彈是“流星–3”和“流星–4”,可能能夠分別達到直升高度650公里和1,100公里。
在梳理了關於太空戰爭和太空武器的所有渲染之後,對目前已經投入實施的可以直接攻擊衛星的太空對抗能力的審視清楚表明,能夠進行此類戰爭的國家寥寥無幾。美軍太空作戰準則中所預見的大部分威脅根本還沒有形成可部署的運作形態。
其太空作戰中的目標偵測方式
想要作戰,首先便是要能找到敵人,其次則是要防止自己被敵人找到。至於在太空中如何偵測目標呢?基於環境與匿蹤的需求,主要會以電子光學監視系統的被動偵測為主,而不會是目前的電波雷達。使用電波會有兩個問題:
(1)失效的機率極大
即使是在今天,結構外型與電波吸收材料的發展已經使電波的索敵能力大幅弱化。而將來這方面的進展則會更明顯。此外太空船外型沒有航空機之類的氣動限制,因此能夠以匿蹤為設計時第一優先需求,無所不用其極地降低RCS(雷達反截面積),故使用雷達可能根本偵察不到目標。
(2)泄漏己方位置
雷達波一去一回,在己方能接收到足夠強度雷達波以判定目標的距離之前,敵方會先以此來定位己艦的位置。假如雷達偵測範圍是10光秒的話,來回即為20光秒,這表示敵方在20光秒外便可接收到相同強度的訊號從而得知己方的位置。
基於以上兩個原因,雷達的唯一效用可能只剩航道隕石搜尋閃避的功能,並且主要裝在民用船隻上。至於作戰用的軍艦則會使用被動的電子光學監視系統。
所謂電子光學監視系統,事實上就是一種電子光學望遠鏡。一般的望遠鏡必須將目標拍成照片,但照片的數位化需要人力介入故難以進行持續監測。而電子光學望遠鏡乃是使用大量的CCD陣列(注)構成的望遠鏡。此種望遠鏡獲得的的解析度取決於CCD的質量與數量,掃瞄到的資料直接以數碼檔案的結構儲存並以計算機進行全自動的處理。配合強力的計算機,此類系統可以對廣大宙域進行長期的全時監視偵測掃瞄。此外,軍艦除了電子光學望遠鏡外,也會裝備其它的光學望遠鏡,比如用以偵測中紅外線與遠紅外線的系統。
電子光學監視系統基於其可以長期監視大範圍面積的特性,於70年代就開始被用在需要24小時監視地表的早期預警衛星上。如美國的DSP國防支持計畫裡的早期預警衛星便是使用電子光學技術,目前的DSP衛星攜帶一組口徑3.6公尺,擁有6000個CCD元素的望遠鏡,可以從三萬六千公里的同步軌道上偵測到地表飛彈發射時的尾焰。而用以接替DSP衛星的次代系統名為SBIRS(SpaceBasedInfraredSystem,天基紅外線系統),分成高軌與低軌兩個次系統,擁有更強的能力。除了可以偵測飛彈外,還可以偵測噴射機的尾流,甚至可以偵測軌道上已與推進段分離,溫度極低的飛彈彈頭。並且其由於同時配置了IR掃瞄陣列與凝視陣列,使其能夠在掃描一個較寬區域的同時集中探測一個較小的區域。當有飛彈發射時,SBIRS高軌道衛星的掃描陣列可迅速偵測飛彈排出的尾焰,而凝視陣列則能持續跟蹤尾焰,此種方法使其能連續精確地跟蹤飛彈的軌跡。
另一個例子是美國的陸基遠太空光電監視系統(Ground-BasedElectro-OpticalDeepSpaceSurveillance,GEODSS)。GEODSS是美國專門用來監視地球軌道上所有人造飛行物,特別是高軌衛星的偵測站。此系統為在地球緯度相近的地區建立5個光電觀測站以組成一個全球光電空間監視網,這5個工作站分別設在白沙(新墨西哥)、毛伊(夏威夷)、大邱(韓國)、迪亞哥加西亞島(印度洋)、葡萄牙南部地區。GEODSS系統使用電子掃描技術,將望遠鏡觀測到的圖象轉變成電信號,經計算機處理,濾掉目標周圍的星體,在電視監視器上以光紋線形式顯示目標。此一系統所使用之主望遠鏡為口徑一公尺,由4096x4096個CCD元件組成的陣列,可以在同步軌道上(三萬六千公里)偵獲籃球大小的目標,效率遠高於雷達或舊式的光學望遠鏡。
值得一提的是,GEODSS系統在經過1996至1998年的改裝,換裝新型CCD元件後,投入近地物體監視計畫(Near-EarthObjectProgram)以偵測可能對地球造成威脅的小行星體。期間內連續發現數個新的小行星,並且在任務中證實了其威力:改裝後的GEODSS主望遠鏡可以在1AU(一億五千萬公里或500光秒,地球到小行星帶前端的距離)之內偵察到直徑100公尺等級的小行星體。
注意,此例中的系統是位於大氣中的陸基系統,且NEOP計畫裡查找目標是本身不發熱的小行星。同樣規模的系統拉到太空中以免除大氣干擾,加上以具有動力會產生廢熱的人造飛行體為目標,則偵測能力將有可能提升五至十倍左右。
而將來類似但更先進的系統也會被配置在太空船上,成為太空船的主要偵測系統。在太空軍艦上將會把使用寬頻譜的光感元件陣列,或者也有可能混裝不同頻譜不同性能的元件組合構成整個陣列,這些元件陣列將以環帶的型狀布設在船殼上,並以光纖將收到的資料集中到艦內計算機中處理。而計算機將根據資料庫濾除所有恆星、行星、小行星體與擁有固定航線的商船訊號,只留下不明的資料。此外,也有可能出現專職的偵察艦,即將艦體表面完全布滿光感元件,以較高的元件數量來得到較大的單艦偵測解析度。
不過,把光感元件直接暴露在外可能有易於受損的顧慮。此時也可能會稍微改良一下,將光感元件完全收到船體內,船殼外改布設單純的光接收器陣列版(可能是光纖端子一類的),然後使用光纖線路將光子訊號收到船內,經過光量檢測器、濾光鏡(選擇性路徑)、分光裝置等,最後再投射到光感元件上。如此不但可以物理上保護光感元件,還可在遭遇強光狀態時,使入光先透過濾鏡讓能量降低至安全水平內,讓系統能在強光環境下持續運作。最後更可以透過分光裝置讓光線同時進入對於不同波段敏感,或具有不同性能的不同光感元件或光學鏡頭內,以對入光進行全頻譜的同步掃瞄處理。這種選擇性的路徑通過是電子光學系統的獨門特技,目前已被運用在美國為NMD/TMD系統所發展的的最新型光學偵測儀器上。
底下是一個分散式全頻譜同步掃瞄處理系統的簡單流程示意圖:——
分光裝置——|-光感元件1-計算機1——|
|||-光感元件2-計算機2——|
光接收器——光量檢測器——|||-光感元件3-計算機3——|——中央計算機
|||-光學鏡頭1-計算機4——|——
濾光鏡——||-光學鏡頭2-計算機5——|
在宙域掃瞄策略上,則會將全天球劃分成數百個區域,而光感陣列環帶亦以一定數量的陣列構成群組,各群組分別負責各自的掃瞄責任區以進行全天球的目標掃瞄偵測,並在偵測到可疑目標時集中辨識加強解析度,或使用大口徑的望遠鏡執行進一步的目標辨識作業。
例如假設艦體某面陣列有共10k*10k的偵測元件陣列,則可以切成100個1k*1k掃瞄群分別對各自負責的空域實施掃瞄,但在某空域發現某目標時,立即集中此面所有元件對此目標實施高精度辨識,此時對此目標的識別能力等於一口氣提升為分別掃瞄時的100倍。當然,群組分配比例可以視需求決定。
另外若是以艦隊為偵測基礎,更可以劃分各艦負責的責任區各自掃瞄以增加反應速度,或是在需要時令全艦隊針對指定區域集中掃瞄來構成具有巨大口徑的多艦組合偵測陣列以提升偵測距離與解析度。而艦與艦之間會以資料鏈統合整理艦隊的偵測情報資料。一但偵獲可疑目標,艦隊可以指定不同的兩艘船同時追蹤目標,以三角定位來精確計算目標距離。以上這些動作都可以完全自動化,不需任何人工的介入。
例如目前ESA構想中的達爾文(Darwin)計畫便是使用六具直徑1.5公尺的小型太空望遠鏡組成的紅外線干涉陣列望遠鏡,其等效觀測能力相當於口徑50~500公尺(平均約為250m)的單一大型望遠鏡。若使用更多的望遠鏡組成陣列,偵測能力自然也就會越高。
需注意的是,這類監視系統乃是一種被動偵測系統。不會有電波雷達主動拍發訊號的缺點。但如果有需要的話,仍然可以使用雷射主炮╱副炮以低功率發射光束照射指定區域,再用偵測陣列接收其反射光來判定目標精確位置。不過大部分的情況下是不需要這么做的。
在這裡我們必需考慮所謂的熱力學第二定律:在自然界的過程里,熱能只會從較高溫處往較低溫處傳遞。而將熱能轉換成動力的機器(例如太空船引擎)稱為“熱機”。無論任何熱機,都只能將部份的熱能轉換成機械功,而其餘的部分就會成為無法利用的廢熱流失。世界上沒有百分之一百效率的熱機,必然會在能量的轉換過程中產生廢熱。
這個定律指出一件事,即太空船在引擎運轉的時候必然會產生廢熱。而這個熱訊號在電子光學監視系統的螢幕上將會呈現一個明亮的訊號。因此我們可以這么說:熱力學第二定律注定太空船無法不主動放出訊號,也就注定其必然會被偵測到。
接著,由於太空中3k的背景溫度和太空船的廢熱呈現一個巨大的反差,遠高於地球表面目標和環境的溫差,因此嚴重凸顯了太空船本身的訊號,使太空船更易於被偵測。這使擁有巨大的電子光學監視元件陣列的太空船對於船艦目標擁有極高的被動偵測距離。以前述的GEODSS系統所展現出來的偵測能力等級來推估,配置於太空船上的大規模電子光學監視系統的偵測距離將可以達到數千光秒之譜。舉個淺顯的例子,這相當於一艘位於地球軌道的太空船可以使用其偵察系統搜獲正位於土星軌道上的一艘長一百公尺的太空船(平均距離約十三億公里,4300光秒)!而該太空船若以每秒一百公里的速度穿越這個距離則總共需時約為150天,即五個月。且如果使用艦隊的集團整合偵察,則偵察距離可以再延長數倍。此外,從熱源分布型態上可以大致辨識出目標太空船的型號。
由以上資料可以很清楚的發現一件事,太空船艦,特別是擁有先進偵測系統的軍艦的偵測能力將會遠遠高於其武器射程與船隻航程,這在過去的地球上是沒有任何前例的。過去從來沒有任何偵察單位能夠在一個月以上的時間距離外偵測到敵人部隊的情況,通常只有數小時的時間距離,只有構成完整組織的軍團級、國家級偵察網統合協力下才能勉強獲得數天到一周的偵察時間距離/預警時間,周以上的時間距離則通常只能由偵察以外的情報手段才能獲得。而太空船艦幾乎是每艘軍艦都是單艦就具有這種超長程偵察能力,這完全是由於太空特殊的背景環境所導致的結果。
最後再提一下,這裡所提到的偵測系統只有電子光學望遠鏡,不包含其它的系統,比如重力偵檢器這一類東西。未來可能還會有其它更有效的東西出現,不過光只這一項,太空戰艦就可以用的很高興了。
又,基於能自動化運作、擁有長時間的寬廣空域大量目標監視能力等特性,上述系統除裝在太空戰艦上,也會裝在軌道衛星、太空站、浮游工廠或任何大型的太空平台上。其目的是為了要偵察接近的小行星體以防止自己遭到撞擊。而各太空站的偵察平台將會互相分享資料,構成完整的的遠太空小行星監視網,並在有需要時對各單位發出小行星體接近警告。此外,對於高速的微流星體、小型碎片與大型塵埃顆粒等防護則將會使用微波雷達在大約五千到一萬公里的半徑以內進行掃瞄,並使用雷射炮執行清除作業。
以上所說的是軍艦使用本身的艦體感測陣列實施偵察的狀況。除此之外,也有在必要時使用無人偵察裝置實施長程搜尋的方法。最簡單的方法就是把飛彈拆掉彈頭,換裝偵察頭(較小的球型感測陣列)與通訊裝置,並發射到遙遠的距離外實施偵察作業。此法可以彌補艦體偵察器的不足。
例如假設艦體感測陣列偵察範圍是4000光秒,若想要對於8000光秒外的宙域實施偵察而派出秒速一百公里的偵察艦,需時五個月才能抵達能將目標區納入偵察範圍的位置。若是使用秒速一萬公里的偵察飛彈,則大約在發射後70hr後就可以獲得目標區的一些資料。雖然偵察飛彈的小型偵察頭偵察能力遠比不上軍艦艦體感測器陣列,可能只能掃瞄飛彈外圍數十光秒的區域,但三天后可以得到的少量資料無論如何都比五個月後才能得到的詳細資訊來的有用。
而敵人的點防禦系統雖然有能力攔截飛彈,但距離要近到一兩光秒內才有可能,因此若偵察飛彈真的被摧毀,在之前一定可以先發現敵人。
總而言之,這是一種無人的小型高速長程戰略偵察機的概念。地球上的長程戰略偵察機一定很大,可是宇宙中只要是自動飛船的話,航程就是無限的,因此一兩百噸的小行飛彈就可以達到長程偵測的效果。
二、反偵測的策略
相對於太空戰艦的強大偵測能力,其反偵測能力就比較低了。關於雷達匿蹤部分幾乎可以視為100%,也就是說,宇宙軍艦是絕不可能被雷達偵測到的。這不是什麼神奇技術,就在今日的地球上,匿蹤技術便已經進步到非常接近此種理想的等級。目前世界海軍最新型匿蹤艦是2001年下水的瑞典Visby級飛彈巡邏艦,其匿蹤能力強大到即使在海象良好的情況下,也要接近到22km才會雷達發現,惡劣海象下搜獲距離則會減至13km,如果再配合電子反制措施,上述兩種情況下被雷達發現的距離分別進一步降至11km與8km。這四個數字都低於其上所攜帶的武器射程,甚至也低於目視距離。而未來在太空戰艦上,雷達匿蹤能力只會更好不會更差。
最大問題在於對於被動光電偵測系統的匿蹤與反偵測。受限於熱力學第二定律的根本理論限制,這個問題是無法可解的。所謂天要下雨,娘要嫁人,天意如此,誰都沒辦法。
這個問題問的好,答案是如果哪裡一天熱力學定律被推翻,那么我們也不需要搞什麼宇宙戰艦光學匿蹤了。因為若是熱力學定律被推翻,則死人就可以復活了,到時還匿什麼蹤打什麼仗?
(1)以背著恆星、行星的角度攻向敵人
這是最直接的想法的。這種戰術自從飛機發明以來,是蠻受歡迎的戰術。不過執行這種戰術得要有個先決條件:必須知道敵人的位置,至少大致知道其來向。只有這樣才能讓自己移動到與恆星和敵人成一直線的位置。也就是說,得先偵測到敵人,或是設定對方行動路線才行。
這雖然有一些難度,但還是有可能的。因為光學系統還是會受到某種程度的逆光影響,因此位置的不同,背光與逆光的差異會讓兩方的偵測距離產生一些差距。而這不必完全背對恆星行星,相對位置夠就會有一些影響。
需要注意的是,這種方法有使用限制,一般只能在火星以內的近日行星使用,即使在火星軌道,日照也只剩地球軌道的一半而已。在遠一點的行星軌道,太陽的效果就會降低。而日照的威力是隨距離的平方而下降的,在冥王星軌道看太陽時,只不過是一顆比較亮的星星而已。這在航海家二號飛過冥王星後,轉身對太陽系作最後回顧時所拍的照片裡面可以清楚的看出。
其次就是,即使一艘船在近日行星背著太陽,但不會就因此而使對方看不見自己。偵測系統仍然可以搜獲背對太陽的目標,最簡單的方法就是使用掩星效果。玩過天文望遠鏡人應該會知道拍攝所謂「水星凌日」的方法,那就是將望遠鏡對準太陽,放張紙片在觀測位置上,則當水星橫越太陽時,其遮住太陽的影子也會跟著投影在紙片上,這就可以清楚的看見「水星凌日」的效果。這種觀察陰影的技術就是偵測背對恆星、行星目標的理論基礎。
人類不能或是很難用肉眼看見背對太陽的目標,但這可不表示機器辦不到。大部分人應該都看過在太空中直接拍攝的巨大太陽的照片,這些照片的存在本身就是最大的證據。
事實上,觀測太陽是有必要的。因為觀察太陽表面、黑子與日珥的任務是預測太陽風暴的重要程式。太陽風暴會干擾通訊與電子儀器,影響信息流通與交通,特別是民航航線、衛星與太空飛行任務等受到的影響最大。目前NASA與各國的天文台、氣象局都會在需要時對一些單位如民航單位、太空單位甚至電信單位等太陽風暴警告。而這些警告的主要資料來源就是太陽觀測衛星。同樣的,太空船艦也需要知道這類信息,而他們的資料來源就是自己觀察。
一般要拍攝太陽相片的方法,就是以特殊濾鏡掛在望遠鏡頭上拍攝。而光感陣列的電子光學系統則會使用特殊的元件的陣列來拍攝,或者也可以讓入射光先透過濾鏡。前面曾提到的全頻譜同步掃瞄處理流程中就可以同時包含濾鏡和特殊光感元件這兩種元素。當面對太陽、行星時,入光量檢測器會改變線路讓入光進入強光對應路徑。而背對太陽、行星的目標,就會在明亮背景上留下清楚的影子。
因此背對太陽的方案雖然有其效果,但最多也只能使太空船在這個方向的偵測距離降低一兩個百分點而已。不過即使是一個百分點,也總比完全沒有好。特別是在雙方距離十分遙遠,正在進行戰略機動的時候,此法還是會有點用處。因此在可能的情況下還是會使用此種戰術的。
(2)近距離核爆閃光干擾
因為太陽本身就是一個無與倫比的超級大核彈,因此前述的強光對應機制也可以套用在此種情況下。不過極近距離核爆的輻射線、熱能可能會破壞船殼上的某些光接收器(但這不屬於干擾而應屬於戰損)。因此太空船表面會常駐有自動或遙控的機器人修理隊,以在需要時即時抽換的方式隨時替換修理壞掉的光接收器陣列元件。當然,這些機器人同時也會修補船殼破洞與其它外部受損的系統(如果有的話)。
另外需注意的是,此種干擾方式只在兩方交火之後才會發生,或者說屬於作戰時的附加效果。當兩方都處於戰前索敵狀態,連對方的影子都還沒看到時,缺乏射核彈的目標,如此自然是無從對敵加以干擾的。而前述的與星球相對位置的干擾效果則視雙方戰略位置而定,有可能在交火前就能發揮效用。
(3)釋放煙幕干擾
在太空中使用煙幕?這可不是簡單的打開瓶蓋就好了。首先在超真空的環境中,氣體會以極高的速度擴散稀釋。其次由於太空船是以極高速度前進,在我們的設定中是秒速一百公里,這一來煙幕需要覆蓋的空間就小不下來,連帶的量也會十分龐大。
很多SF與FHN(比如鋼彈、銀英傳)裡面都有粒子散布的場景,其實其設定裡面最大的問題就是粒子密度的問題。比如米諾夫斯基粒子、指向性傑服粒子這些的,到底需要多少才能產生效果?大家不妨計算一下構成粒子煙幕的條件,看看一方公里的空間中需要釋放幾噸的粒子才能達到需求。若是在一萬「公里立方」的「極小規模」戰場空間又需要多少噸的粒子。
我們不知各種粒子「戰鬥濃度散布」的濃度是多少,姑且以地球表面空氣密度為基準,標準大氣的海平面密度為其質量為每1.225公斤/立方公尺。以這個密度在一立方公里的空間內平均散布粒子,總共需要1,225,000噸重的粒子質量。
銀英傳里的戰艦重量多少?查不到資料。不過鋼彈倒是有的。鼎鼎有名的原祖飛馬級強襲登入母艦白色基地,全長250公尺,重量68000噸。換句話說,要在一公里立方的空間中釋放米諾夫司基粒子,使其達到一般大氣空氣的密度,所需的質量相當於18台白色基地。
不要忘記,宇宙戰艦會以高速前進,所以在小區域內釋放粒子是沒有用的。假設有一萬艘秒速100km的戰艦以100公裡間隔構成一個垂直正方形。整個陣型在100秒內將會航行前進10000km掃過的體積為一萬公里立方,則要在這個方塊以標準空氣的密度來填滿粒子,不管是煙幕、傑服或是米諾夫斯基粒子都行。總共需要幾噸的粒子呢?答案是1.225e16,也就是1.225乘十的十六次方公噸的質量。
我們把標準放寬,把粒子密度降到標準空氣的一億分之一好了。這樣可以減去八個零,剩下1.2250億噸而已。從這個計算,我們可以簡單看出在太空中施放煙幕/粒子的可能性非常低。
(4)指向光束主動干擾
就是直接用強力光束去干擾敵艦。其性質類似於電波雷達時代使用指向電波實施壓制性干擾。此方案的前提條件也是要先偵測到敵人,而且要有足夠的目標精確度才行,不然干擾光束無從對準敵艦。故一般只能用在交戰時。
一般而言,與其說這是太空戰艦主要的作戰干擾方式,不如說是也只剩這幾個方法而已。此法在執行層面上需注意幾個問題:
首先,需要有射控等級甚至以上的精確度。使用雷射主炮對敵人實施干擾,必然是在大於標準的攻擊射程的時後。因為如果在射程內,則直接使用主炮打破敵艦就好了,沒有必要浪費時間去干擾敵方。反過來想,就是因為敵我距離超出主炮破壞射程無法實施破壞性攻擊,所以只能稍微加寬光束試圖進行干擾。而雖然光束可以加寬,但距離也變遠了,對於精度上的要求將不亞於主炮的射擊。一般而言,此種干擾的應該在光束武器破壞距離的兩倍之內,大約不會超過10光秒。
其次,每艘船一次只能幹擾一艘敵艦。在武器篇曾經提到過,太空中不管敵我艦隊,艦與艦之間都會數百上千公里的間隔距離。而戰艦等級出力的雷射主炮如果改變焦點把光束放的太寬,則能量密度當然就會降到太過稀薄,無法對敵方產生干擾效果的情況。而雷射光束的能量密度,與光束口徑是成平方比的關係。
舉個簡單的例子,假設某艦雷射主炮實施攻擊於一光秒外命中敵艦時,其光束為直徑一公尺的正圓形。同樣的距離下改變焦點把光束口徑增加到一百公尺,則面積將變為原先的一萬倍,單位能量投擲密度將會降低到原本的萬分之一,若口徑增加到一公里,則能量密度更會降低到一百萬分之一。顯然若光束太寬,能量密度就會低到無足輕重,甚至不能迫使對方的感測器進入強光對應機制。因此只能實施一對一的干擾。
最後,由於雙方的軍艦感測器都會有強光對應機制,因此這種方法的效果和背對太陽一樣,只能降低對方幾個百分點的感測距離。又由於非得在近距離使用不可,所以實際上的用處甚至比背對太陽還小,是一個典型的有效果但沒用處的例子。
最明顯的例子就是,假設敵艦偵測距離是兩千光秒,則背對太陽可能讓對方偵測距離減少個幾十上百光秒,在雙方距離遙遠時還有點用處。可是當雙方距離只有十幾光秒即將要交戰的時候,再怎么干擾都沒什麼用處,就算很神奇的能讓對方偵測距離少一半好了,可是兩千光秒的偵測距離減掉一半也還剩一千光秒,而目前敵我距離卻只有十幾光秒。
(5)以誘餌混淆
這個是比較實際的方法。充氣模型做的好的話,會有相當程度的效果。但需要注意不能用單純的充氣模型,要能有相應的放熱能力,否則在紅外頻譜的偵測時就會曝光了。另外,也不能用什麼熱焰彈,這不要說在未來,就是現在也騙不過新型的焦平面凝視陣列尋標頭。至於金屬片則是用來干擾雷達的,對於不用雷達的傢伙就象是垃圾一樣。誘餌一定得做的有模有樣才行。
比較大的問題是,當對方以全頻譜感測將資料互相比對時,模型就很容易露出馬腳。全頻譜感測除了使用全頻寬頻元件之外,也可能是在陣列中整合了分別涵蓋各頻段的不同元件,在之前的偵測系統構成的描述中有提及。
其實這是個人類常犯的想當然爾的問題。因為在人眼來看,只要形狀顏色一樣,其它的就分不出來了。不幸的是,機器的眼睛並沒人的肉眼那么遜。人類肉眼可見光波段在400~800nm,使用波段在800~1500nm的近紅外線以及350nm~100nm紫外線頻譜,就可以在一定程度下看出物體的熱源與材質特質。換句話說,誘餌除了要有可見光波段的偽裝外,還得在針對另外這兩個頻段區域進行偽裝。而最大的問題是,這種偽裝方法並不容易。
這是因為在化學裡面,有種叫做光譜分析的技術,常被用在天文觀測上。此種技術是觀測物體發射或反射的光線,其學術名稱叫做「發射與吸收譜線」,從差異中檢查出其構成元素、溫度,有時甚至可以從光譜紅移或藍移規模估計出目標的速度與方向。幾十年來人們使用此種技術來分析數千萬光年的星系構成的物質,要分析數百上千光秒外的物體構成當然是輕而易舉。而發射、吸收譜線是物質的一種物理特性,只根據觀察目標的構成元素而定,因此是無法偽裝的。
換句話說,誘餌不但形狀大小與發熱量要與真貨相仿,連表面材質也要一樣才行。最壞的情況是,你需要為誘餌準備一個外殼。雖然很薄,但材質卻要與己方的艦艇相同,這會造成誘餌的製造、攜帶與布放難度大增。
不過,也不是完全沒有機會。有個構想就是在所有船艦表面上一律漆上指定塗料,而誘餌則是用模型氣球噴漆。這一來就可以使模型誘餌表面的材質反射率與真貨一致化,如此就能有某種程度的魚目混珠的可能性。
當然,模型誘餌裡面熱源產生器等輔助裝備是必要不可缺少的,而且放熱特性、熱源分布必須與模擬的真實艦非常類似,否則是馬上就會被看穿,不是隨便放個懷爐在裡面就可的。因此模型誘餌的重量與成本都會達到某個程度,攜帶數量就會受到很大的限制。
附帶一提,環境對於模型的使用也會有很大的影響。比如在內行星區域就必需考慮恆星照射對軍艦與模型誘餌的加熱程度差異問題。這也會影響模型誘餌的運用。
需注意的是,使用模型誘餌對降低被偵測率沒有任何幫助,它只能增加敵人的目標,幫忙分散敵人的炮火而已。所以通常只能用在交戰或即將進入交戰時。如果在敵人還沒出現就放出模型,從整個艦隊的角度來看等於熱點增加,反而會增加艦隊的被偵測機率。
在這裡必須提到一件事,地球環境中有所謂的“熱輻射匿蹤”的考量。因為熱輻射也是(或者將是)導致被偵測的重要因素。在大氣環境中有所謂的“大氣視窗”,也就是某些波長的電波/輻射線可以傳播很遠的距離,而其它波長的電波輻射則會很容易被吸收,無法傳播很遠。而匿蹤載具應儘量避免在視窗波長釋放輻射,可能的話,最好將輻射波長特性改變,使其偏移視窗而能很快被大氣吸收,如此方能不虞被遠方敵人偵測。
故美國在匿蹤飛機上除了設法降低排氣溫度外,往往也會使用特殊材料或塗料來噴塗熱點。此法不會降低熱能輻射總量(此值只受溫度影響,是理論限制),但有可能改變輻射的波長,使其產生偏離大氣視窗的效果。這就是所謂的“抗紅外線塗料”的運作原理。不止飛機,目前許多軍艦、戰甲車都有使用這一類的塗料來提高對抗紅外偵測的隱身性。
不幸的是,太空中沒有大氣,因此也就沒有可以吸收特定波長的視窗可言。故太空船抗紅外線塗料就算塗得再多也無法降低被偵測率。這也是太空中匿蹤困難的另一個重要因素。最後誘餌除戰鬥時用以欺敵外,拿來執行戰略層級的欺敵作業也是可以的,這是太空環境的特點。整隻誘餌艦隊只要放出去排好陣型,就會持續慣性前進,這時主力艦隊可以轉彎走別的路線進襲。這種作業一般應該會在數十至上百光秒外執行,也有可能在數千光秒外實施,以將敵人艦隊引誘至錯誤的方向。
(6)主動熱能轉向儲存系統
這是可行性與效果比較高的匿蹤方法。其所依據的理論一樣是熱力學第二定律。熱力學第二定律里除了提到熱機外,還有另一種相反過程的裝置叫做致冷機(Refrigerators)。其操作程式為外界對它做功,讓它能由較低溫的熱庫吸取熱量,並將它完全排放到較高溫的熱庫中。與沒有100%的熱機相同,我們也不可能製造出理想的致冷機,整個過程只是從較低溫處吸取熱量,並將它完全排放至較高溫處而已。致冷機的最簡單例子就是電冰櫃與冷氣。
簡而言之,太空船動力系統屬於熱機的一種,其散出的廢熱將使其極易遭受偵測。若在太空船上針對某些熱點裝設致冷機吸取其熱能,並將熱能儲存在船艦內的熱庫中,則太空船對外散出的熱能就會降低,從而降低其被偵測的可能性。例如假設太空船啟動致冷機之前,船本身的熱平衡使船外殼平均溫度達到320k,啟動致冷機之後,則有可能將船外殼平均溫度降低到300k。此時船體的輻射熱將會降低,可降低己艦遭到偵測的可能性。
但此種致冷程式將會造成一個現象,即將外殼熱點維持在一個較低水平的同時,艦內熱熱庫所儲存的熱能(即其溫度)將會逐漸提高,當熱庫溫度越高時,致冷效率將會逐漸下降,所需投入的能量將會越來越多。而到一個極限時將會需要關閉致冷機,實施放熱作業將熱庫能量一次放出。此時船艦的平均溫度將會在短時間提高很多。
簡而言之,這是一個主動的熱能轉向系統。可以投入能源的代價在一個時間區段內暫時儲藏熱量以降低船艦的被偵測性,並在時間結束後將熱能全部放出。換句話說,這是一個限時的有限程度匿蹤系統,效用維持時間視船體與裝備的不同,應該在數小時到十數小時左右。
此種匿蹤系統的最佳開啟時期應該在船艦加速到最高巡航速度並將航向指向預定目標後,關閉主引擎(或使之維持低功率運轉)實施慣性飛行一段時間,此時船體熱平衡溫度將低於加速時期。在這時使用超導電池所儲存的能量來驅動致冷機,使船體溫度與熱訊號進一步降低,在致冷機運轉的時間內爭取潛進目標與及早發現敵艦的機會。並在雙方交火或己方確定被偵測後,才關閉致冷機實施放熱作業,並重新啟動主引擎。
從公式可以看出,同一物體之輻射熱能與溫度的四次方成正比。假設主動熱能轉向儲存系統將船殼平恆溫度降低20度,從320k降至300k,輻射量將降為原先的77.24%。若能降低40度,則輻射量將降為原先的58.6%
從以上的公式亦可看出,起始溫度對於效果也有重大的影響。例如若維持同樣的降幅,但起始溫度從320k提升至420k,則溫度降低20度與40度帶來的新輻射熱量將分別為82.27%與67%,可看出雖然溫度降幅相同,但輻射量減少的效果明顯降低了。這種情況指出一個重點,即在近日行星附近的日照強烈使船殼溫度大增的情況下,主動熱能轉向儲存系統的效能將會受到很大的影響。
事實上,如果就能量使用效率來分析,一條十萬噸等級軍艦平時運轉消耗的能量將不會達到一萬噸等級軍艦的十倍。因為規模的增加不只增加消耗的能量,同時也會使能量利用效率也跟著增加。這是工程學與經濟學上的有趣現象。當然這指的是平常航行時,而不是裝備特殊武器並予以發射的情況。在平常的情況下,一條大船的溫度可能反而會比小船低一點點,差個一度半度左右。
最後,此種主動熱能轉向儲存系統在運轉時所能獲得的匿蹤優勢,應該直接正比於其降低的輻射熱量。在遭到偵測距離的降低效果視環境而言,大約在10%至40%之間。最後必須再強調一次,由於需要把儲存幾小時的熱量在相對較短的時間內放出,此系統啟動超過時間限制後的強制散熱作業會反過來把被偵測距離提升數倍之譜。
不過客觀來看,減掉一二十個百分比,甚至假設能減掉五十個百分比的被偵察距離,並不會因此而獲得多少的優勢。這是因為初始基數太大的關係。例如十三億公里,4300光秒的被偵察距離就算減半,也還剩下至少六億公里/2000光秒,七十天的航行距離。此時固然可以先敵偵測、發射飛彈,但也有可能因此而被發現,因為飛彈發射的加力燃燒階段將會放出相當大的熱訊號。
飛彈上當然不可能裝設大規模的冷卻系統,但是小規模的或許做的到,如使用瓶裝液態氦釋放的方式可以提供某種程度的降溫冷卻效果。當然這也是有其限度的。且攜帶液態氦會占去一定程度的酬載重量。
最後提一下現代軍艦、戰機的雷達匿蹤效果以做為比較參考。第一代匿蹤艦拉法葉的設計使其RCS降為傳統軍艦的5%左右,最新第二代的Visby則降為0.001%。至於空軍方面,新一代戰機設計可使RCS降為傳統的10%,匿蹤強國老美新型機F/A-18E/F降為傳統機的%1,最先進匿蹤機F-22則降到傳統機的0.01%以下。至於紅外線匿蹤效果就差了許多。
如何審視
從實際角度審視太空戰爭,首先討論美國政治方針和政策及美軍太空作戰準則,在探討美國準備如何作戰之後,作者進一步分析美國為在本土及潛在對手領土上作戰所配備的軍事能力。作者還推演了美國與中國、朝鮮及伊朗等三家潛在太空對手發生包括太空軍事對抗在內的假想衝突。通過對假想衝突的分析,得出結論認為,太空衝突的範圍極為有限,美國若向太空武器化方向推進,效果和效益均不顯著,無助於降低美國太空資產的脆弱性。
美國太空資產攸關國家利益,而其脆弱性日益顯露,這種特點對美軍造成安全困境。太空軌道上有將近900顆衛星在運行,美國擁有其中400多顆,全球衛星的商業活動合起來在2007年為世界經濟增添了1,230億美元。2美國所有軍事部門都在運用太空這個“制高點”,通過軍用和民用衛星來獲得情報、監視、偵察和導航等主要通訊能力。美國軍方有至少83顆專用衛星,並掌控著更多的非專用衛星用於導航和地球觀測等目的。太空資產不再僅僅是增強美軍的實力,而已成為作戰成功的保障。與此同時,太空資產也變得越來越脆弱,中國在2007年成功舉行的反衛星飛彈試驗將此脆弱性暴露無遺。
太空資產的重要性與脆弱性同步升高,導致太空委員會在2001年發出“太空珍珠港”襲擊預警,為那些尋求太空軍事化、包括部署天基武器以保障國家安全的信奉者提供了依據。自此而今,爭論不斷,反對者認為,如果部署太空武器,最起碼的後果是顛覆太空武器競賽的穩定;最壞的結局是獲得古希臘“伊庇魯斯式”的勝利,國家元氣耗盡,得不償失,而太空環境中利用價值極高的領域將蒙受災難性的長期污染。認為,“太空珍珠港”的概念本身與目前太空戰爭可能性的現實相左;而且,與“太空壟斷”鼓吹者的觀點相反,認為在保護美國軍事能力的同時保持太空淨土的可能性是存在的。
但首先評估美國的太空政策以及指導美國軍方決策者的軍事準則,繼而衡量美國及其潛在對手的太空戰爭能力。在此基礎上,本文探討太空戰爭的若干假想局面,以歸納出可能誘發使用太空武器的一組狹義條件,並揭示所謂“太空珍珠港”說法的謬誤所在。本文在結語部分回歸到美國太空資產的脆弱性,指出美國獲取更多太空使用權的途徑,不在於推行太空軍事化,而在於減少對太空資產的軍事依賴,以及創造條件建設太空淨土。
美國政策及軍事準則國家政策和軍事準則作為軍事計畫的基石,將在近期衝突中指導美國的行動。美國太空政策在論述它國可允許的行為時說:“美國致力支持所有國家和平開發和利用外層空間。”但對於美國本身的行為,卻遠非那樣具有限制性:“美國將:保留自己在太空的權利、能力以及行動的自由;勸阻或威懾其它國家妨礙這些權利或者發展試圖擁有這些權利的能力;採取必要行動來保護自己的太空能力;對干預行動採取應對;在必要的情況下,拒止對手使用危害美國國家利益的太空能力。”這裡關鍵的一點是:美國沒有明確表示支持其它國家在太空從事軍事活動的權利,而是將此權利留給了自己。對軍方策劃人員來說,這意味著除了條約中有明確規定之外,美國軍隊在外空的行動不受限制。無庸諱言,美國的太空政策不再提及現有太空條約中的義務約束;這似乎與2001年太空委員會關於儘量減少對美國使用太空實力限制的建議相一致。
根據2007年5月14日版聯合作戰準則JP1《美國武裝部隊準則》的規定,準則“倡導共同的信念,由此開展策劃、訓練和實施軍事行動。它代表著軍隊所教育、灌輸和倡導的正確原則(即最優原則)”(強調部分系原文所加)102002年8月9日版JP3-14《太空行動聯合準則》、2006年11月27日版空軍作戰準則AFDD2-2《太空作戰》以及2004年8月2日版AFDD2-2.1《制太空權作戰》等規範太空力量之使用的主要檔案,都深入審視了美軍已經考慮到的各種能力和這些能力應產生的效果。不過,準則檔案沒有特別指出使用何種武器或者武器系統,而是規定了太空行動需要達到的目標,並為如何以現有資產實現這些目標提出了建議。
JP3-14和AFDD2-2將太空軍事行動劃分為四類:太空力量增強、制太空權、太空力量使用和太空支援。11“太空力量增強”包括各項支援功能,例如:監視、飛彈預警、通訊和氣象預報。“制太空權”包括取得並保持預期太空優勢水平所必需的能力,被定義為“在特定的時間和地點,沒有敵方之禁止性干擾情況下……一支力量優越於另一支力量而取得太空支配權並可實施作戰行動的程度。”制太空權能力包括監視、保護、防止和否決能力。“太空力量使用”包括執行“在、通過或從太空操作能威脅地面目標的武器系統”的任務。最後一類是“太空支援”,它包括衛星發射和控制等保障其它任務完成的功能。在這些檔案對各種太空作戰行動的描述中,作戰計畫可以考慮使用所有可能的現有和非現有能力。“通過”太空加上“從”太空使用太空力量,意味著用天基武器實施地面攻擊。顯然,美國關於使用太空力量的作戰準則為太空戰爭提供了一切可以使用的方法。
AFDD2-2.1更具體地列舉了可能發生的各種威脅以及軍事策劃人員必須考慮的、旨在建立和維護太空優勢的軍事進攻和防禦應對措施,太空優勢連同天空優勢,共同標誌著“任何軍事行動的關鍵第一步。”這份檔案討論了整個太空系統,包括衛星、地面遙測與處理站、太空與地面連線、發射設施以及生產設施。由於民用第三方太空系統日益影響著對手可能使用太空的能力,因此也被包括在內。
AFDD2-2.1審視美國可能面對的短期和長期威脅,並順理成章地被視為美國發展以進攻為目的的武器能力的參照清單。地面裝備和基礎設施可能會面臨直接動能和電子襲擊、干擾,或者面臨傳統及特別行動部隊發起的惡意代碼攻擊。陸基、空基或天基雷射武器根據不同的輸出功率,可以將光學感應器致盲或使衛星匯流排過熱,致使敏感電子設備遭受重大損害,從而達到毀傷衛星的目的。電磁脈衝武器能夠損害未加保護的電子設備,對太空系統的天基和陸基部分構成威脅。另外,這份列舉威脅的清單還包括旨在高速撞擊衛星或者靠近衛星爆炸彈頭而摧毀衛星的傳統動能反衛星武器。18儘管這份檔案特別聲明此清單可能沒有面面俱到,但其意圖顯然是在檔案頒布時公開信息許可的範圍內囊括所有可能的威脅。因此,AFDD2-2.1利用這份美國太空部隊可能面臨的所有可能威脅的清單,作為考量各種可能進攻和防禦選擇的依據。
防禦能力有被動和主動之分。被動防禦包括加固和偽裝地面設施,以及加固衛星並將衛星散布於多條軌道之中。主動防禦包括改變軌道參數以防止反衛星目標鎖定,改頻或跳頻以防干擾,或者加密以防惡意代碼攻擊和信息截獲,還可以直接對敵人的反太空武器予以打擊。大部分太空對抗防禦能力由於在獲取和發射方面的種種限制,必須包含在衛星的設計階段之中,因此會增加太空項目的成本和難度。出於經濟目的,目前很少有商用太空系統會在設計時考慮到軍事作戰需要。這份作戰準則檔案所要防禦的威脅和提議使用的太空裝備,與美軍及潛在對手目前能力的現實相去甚遠。
相關影響
因為美國目前的太空政策將整個太空基礎設施視為一項關鍵國家利益,任何對此設施的攻擊或者為攻擊所做的準備都可能招致美軍的反應。如此,我們有理由認為,除非其它國家即將或者已經與美國發生軍事衝突,否則它們不會貿然攻擊美國的太空資產。在這方面,美國以報復相威懾可構成太空衝突的下限,一如其它形式的軍事衝突。
假想衝突包括美國和上述其它四個有太空攻擊能力國家中的三個發生戰爭:中國、北韓和伊朗。每一種假設都突出顯示美國脆弱性的不同面向,以及束縛美國做出反應的若干限制。俄羅斯由於目前顯然缺乏能力,以及它與中國在核彈道飛彈方面的相似性,而被排除在外。就主要核大國而言,任何直接的衝突都將把目標設在不得危及國家生存這條頂線以下,從而避免核交戰的風險,這也是本文假想中的太空戰爭的上限。明確了上限和下限,假想與中國發生有限度的衝突;與更可能打太空戰的較小對手北韓發生直接衝突;以及與伊朗在最低限度上發生太空戰爭對峙。
美國空軍自2001年以來開展了代號為“施里弗”(Schriever)的太空戰推演,迄今為止公開信息極少,但是2005年完成的第三輪推演中包括了暫時拒止對手接觸太空資產的行動。另外,最近解密的一份牽涉太空資產的戰爭推演—蘭德公司在1999年完成的《未來陸軍》研究項目—非常接近本文假設的美中衝突,因為此場推演中設定了一個擁有強大天基情監偵資產的太空技術競爭對手。在推演中,“藍軍”(類似於美國軍隊)部署到前方位置,隨後攻擊敵方“紅軍”(類似於中國軍隊)。紅軍認為,在部署階段不去襲擊藍軍的太空資產對自己最有利,因為紅軍不想使自己的天基情監偵資產蒙受危險,紅軍需要利用這種天基資產監視藍軍部署。在藍軍完成了前方部署以後,紅軍可以開始攻擊敵方的太空資產,因為此時紅軍可利用飛機進行偵察,使自己處於有利地位。推演中的紅軍實際上就是這樣做的。
所有的假想衝突中只有兩方,其它國家對衝突持中立態度,但是牽涉到它們在商業或者載人太空資產方面的利益。根據第二場假想衝突,美軍作前方部署在海外與敵方交戰,但不考慮自身受到外來侵略。蘭德公司的研究強調,未作如此部署的敵國在太空戰爭方面占有某些優勢,比如:以部署在本國的空中噴氣飛機和削減對天基通訊的依賴等方式,來替補天基情監偵資產。美國作為超級大國的力量優勢也使得美國更有可能作先期部署。
在第一場假想衝突中,美國部署軍力保護台灣免受中國武力征服。正如蘭德公司的研究所表明,為了保存自己用來監控美國軍力集結情況的天基情監偵能力,中國很可能不會襲擊美國的太空資產。美國也將會把全面太空對抗行動推遲到全面部署完成之後,以便能夠在太空資產到位以後,而不是在轉運之中就實施報復,因為轉運中太空資產的中斷會造成更大的混亂。在美國幾乎全面部署以後,中國就可以在美國還沒有鎖定目標之前使用其擁有的任何太空對抗武器。鑒於其有限的反衛星能力,中國極有可能鎖定美國軍事通訊和偵察衛星作為目標,而避免永久性傷害軍民兩用的商業衛星,以維護自己的全球聲譽,並保護自己與第三方簽訂的商業太空契約。中國將會使用動能打擊,以及可快速部署的任何反衛星雷射來對付低軌衛星,諸如那些進行偵察的衛星;與此同時,中國很可能會使用干擾或者輸入惡意代碼的方式來襲擊高軌通訊衛星。除了攻擊太空資產以外,中國可能還會在整個戰場中部署高功率的全球衛星定位和其它信號干擾手段,以削弱美國轟炸的準確性,並給導航造成困難。
美國的作戰準則重視空天優勢,認為美國的第一次出擊應該運用聯合攻擊力量中的所有兵器和彈藥來打擊中國的地面太空對抗能力。正如在“施里弗”作戰推演中所強調的那樣,第一波地面攻擊還應結合非摧毀性的制太空權進攻行動,將中國的情監偵衛星暫時致盲,並干擾通訊和信號蒐集衛星。不過,這份按照作戰準則擬定的目標清單上也附有一些政治方面的警示。中國的發射設施都在內陸縱深地區,因此它有可能將對這些地區的打擊視作嚴重的衝突升級;美國也一樣,如果中國對佛羅里達州卡納維拉爾角和加州范登堡空軍基地實施打擊,美國當會將襲擊視作挑釁。美國還必須避免攻擊對方陸基飛彈發射探測設施,因為中國可能會將這樣的行動視為首次核打擊的準備行動。
亦如蘭德公司的戰爭推演所指出的那樣,如果在此時喪失大部分太空資產,中國所受的影響遠遠不及美國,因為中國的空基情監偵裝備能夠覆蓋其境內整個戰場,而且其短程地面通訊並不依賴衛星。反之,美國軍隊部署到戰場後,將非常依賴太空資產。在這類有限的軍事交戰中,美國不太可能試圖通過在整箇中國建立空中優勢來保障情監偵飛行。美軍因此會高度依賴衛星在中國大陸上空開展情監偵行動,並依靠衛星和本土及部隊之間開展通訊。
蘭德公司的研究還指出,中國很可能會與商業第三方簽訂契約來獲得需要的太空能力,這樣會使美國攻擊所觸發的反應更加複雜化。歸根結底,為防止衝突的戰略升級,制太空權作戰行動可能被證明是最大的分水嶺。雙方都會在使用動能反衛星武器方面有所猶豫,因為擔心招致國際社會的譴責,並恐怕產生更多的太空碎片而對自己的資產造成危害,故而將選擇攻擊低軌衛星。美國動用動能反衛星武器的可能性極小,而是更傾向於使用其數量有限的海上“標準–3”飛彈,作為保護前方部署力量的反彈道飛彈裝備。因此,被摧毀和永久癱瘓的衛星數目會非常有限。
這場假想的衝突範圍有限,它表明我們應考慮雙方擁有的交戰資源狀況,在目前政策和作戰準則的約束下採取現實的行動。在本案例中,對手雖然是太空能力最強的國家之一,我們仍難看出它是否有能力或者意願來對美國太空資產實施突然襲擊,使衝突上升成為“太空珍珠港”。我們也難以看出,美國耗費巨資來部署數百甚至數千顆衛星武器來保障太空壟斷地位,是否能對這種假想衝突的結局有什麼重大影響。即便有了天基飛彈防禦盾作為後盾,只要存在著核彈頭打到美國本土的任何風險,美國大概就不會忘乎所以,故意將自己和另一個核大國之間的有限區域衝突升級到全面的核戰爭。
下一場假想衝突,是與北韓的用燃油和糧食換取棄核談判破裂,北韓將核彈頭安裝到“勞動”飛彈上,並在南北韓之間的非軍事區集結部隊,美國於是部署部隊作出反應。北韓相信,當前的唯一選擇是試射新型核武器,既能迫使對手坐下談判,又可防止本國政權崩潰。因此北韓發射“勞動”號升空,在日本海上空500公里爆炸了核彈頭,並且聲稱此試驗與美國在1960年代所進行的大氣核試驗沒有區別。在這一最糟糕的假想衝突中,北韓通過發射誘餌彈或其它方法,來躲避美國彈道飛彈防禦系統的攔截。核爆炸產生的電磁脈衝將整個日本本土的大多數電力中斷,其中包括美軍前方部署基地的電力供應。數十顆衛星立刻被癱瘓或摧毀,在接下來的一段時間中幾乎所有商業衛星、甚至一些加固的低軌軍事衛星都被癱瘓。至此,美國必須決定如何應對。
儘管損失重大,但是無人喪生,因此對北韓實施造成平民重大傷亡的核報復打擊不可取。儘管與北韓的軍事對峙同樣將對許多生命造成威脅,但是國際社會最可能的回響是要求確保政權更迭,並防止發生更多的核爆炸。在這一案例中,因為北韓沒有可供美國攻擊的太空資產,因此幾乎沒有發生太空對抗行動的可能。美國將會在第一輪報復打擊中將對方存余的任何飛彈和發射設施當作最優先的目標,摧毀對方發射和衛星通訊中心後,更多進攻性太空行動的需要進一步降低。有人或許想以此案例來證實“太空珍珠港”的說法,但是所有擁有太空能力的國家—不僅是美國—都會成為受害者。北韓政權從這樣的太空攻擊中不會得到任何戰略利益,只會走向滅亡。
最後的假想衝突是與伊朗交戰,伊朗在任何此類衝突都有可能使用其彈道飛彈來襲擊美國的太空資產。但是攻擊任何特定衛星都需要有跟蹤和目標鎖定手段,而這些是伊朗所沒有的;因此這樣的企圖最終只能淪為對軌道環境的盲目攻擊。伊朗可能企圖在美國情監偵衛星的軌道高度上散發碎片,以削弱或者癱瘓儘可能多的衛星。儘管這樣的威脅真實存在,但是有很多理由使我們相信伊朗不會這樣做。首先,太空碎片雲是沒有分辨能力的,它可能傷害到使用同一高度的任何國家的衛星,這樣做必定導致國際社會的一致譴責,而國際社會的譴責只會加強美國在這場衝突中的全球政治立場。其二,美國具有模擬和跟蹤碎片雲的能力,在一定程度上可減輕攻擊後碎片的撞擊風險。再者,伊朗若如此使用彈道飛彈,將導致它的飛彈無法襲擊美國的地面部隊。
以上的假想衝突都已經簡單化。不過從國家政策、作戰準則,還有各國現有的能力來考慮,我們應該看到,在從恐怖攻擊到核戰爭的整個戰爭頻譜中,太空對抗行動只在其中一小段上有可能發生。在美國與任何敵方的假想衝突中,敵方若想從太空攻擊中獲取戰略利益,必得受限於自身能力和其他諸種限制因素;美國對敵方製造“太空珍珠港”的擔心,與衝突中現有的能力及限制因素不相匹配。
在太空壟斷倡導者尋求使用天基武器的所有假想衝突中,唯一可能引發真正太空對抗的衝突,就是美國與擁有核武器和太空能力的國家發生的有限地區性衝突。即使在這些倡導者想像最豐富的衝突中,發展天基動能或定向能防衛武器來對抗其他太空大國,也無法阻止它們運用電子干擾、雷射、或者地面裝備來對太空設施發動攻擊並將其摧毀或破壞。在最壞的失控後果中,太空中的這些新型武器可能誘發其它天基武器或者陸基動能反衛星武器發動攻擊,導致太空碎片成幾何級增加。
“太空珍珠港”的假設疏忽了一個事實,即對單個衛星的動能打擊會產生碎片雲,演變成碎片雲對軌道內及穿越軌道的所有衛星的攻擊。於是,原本表現為針對一個國家的零星有限攻擊,發展為對所有太空國家的盲目攻擊—由此可能形成一個碎片場,致使許多珍貴的軌道在數十年甚至數百年中無法使用。因此,在太空動用動能武器,如同在地面上動用核武器一樣,會長久破壞環境,將被污染的地區淪為荒蕪之地。
支持美國太空武器化一方的主要依據,是太空資產具有天生的脆弱性;是太空資產能為國家安全提供根本保障;是為防止在太空遭受類似珍珠港事件的攻擊。部署天基武器和反衛星系統,看上去可以通過主動防禦或者威懾來降低太空資產的脆弱性(不過考慮到由此可能引發的軍備競賽,這個說法已難自圓其說)。但是,這些武器其實於事無補,並不能解決美軍對太空系統的依賴,卻會造成構建永久性太空“全球堡壘”的需要。最近發展的諸如高空無人飛行器等近太空技術顯示,此類飛行器可以執行衛星所承擔的指揮與控制、通訊和情監偵任務,有可能降低軍隊對太空資產的依賴程度。在政策制定過程中,我們需要保持理智,充分權衡直接防衛太空資產的做法可能產生的影響,考慮是否能夠採用其他替代軍事能力,從而減少軍隊對太空的依賴,並降低美國太空資產對敵方的吸引力。部署天基防衛系統和開發近太空飛行器都需要長期投資,但這兩種做法將對美國太空政策的走向產生極為不同的影響。
壟斷太空制高點,對超級大國具有特別的吸引力。不過,將美國政策立足於這一派觀點並不現實,因為其它太空國家有能力開發自己的太空武器,加入新一輪軍備競賽,或者索性繞開美國部署的防禦系統,千方百計制衡美國利益。美國目前的太空政策雖然穩定,但缺乏強有力外交體系的支持,不能長久延續下去。另一個國家崛起後將在太空領域挑戰美國,必定以我們不能接受的方式改變現狀。布魯斯·德布盧瓦(BruceDeBlois)提出了一個更好的選擇:“太空武器化的決定並不取決於軍隊內部(尋求短期軍事優勢以保障國家安全),而是取決於國家政策的更高目標層次(尋求長期國家安全、經濟健康和美國法治價值在全球的合法性)。這種觀點著眼於運用美國現有的能力,以權威和實力來引導談判,保障遊戲規則的設立,以及最終達成保護美國未來太空利益的公約。以現有的被動防禦能力,加上近太空防衛技術的開發,將可解決美國國家安全的脆弱性和安全需要;保持“太空淨土”,當能為美國經濟、政治、甚至國家安全帶來好處。
現狀
太空戰實驗即將啟動
所謂作戰實驗室,就是通過以計算機技術為核心的現代模擬技術,對未來作戰環境、作戰行動、作戰過程以及武器裝備性能等進行描述和模擬,使受訓者得到近似實戰實裝鍛鍊的高度模擬化的訓練場所。
美軍從上世紀70年代開始就將計算機模擬技術用於作戰訓練。1992年,美陸軍率先建立了6個作戰實驗室,隨後海軍和空軍也相繼建立了各自的作戰實驗室。目前,美軍已擁有30多個各類大、中型作戰實驗室。
從重要性上來看,美軍的作戰實驗室可以分為戰略級實驗室,戰役級實驗室,戰術級實驗室和技術實驗室。美軍即將進行的兩項太空戰實驗室計畫,一是“空軍精確打擊技術”模擬演示計畫;二是代號為“利劍”的航空高技術演示計畫。
美軍太空戰實驗計畫現已經完成全面驗證。在“衛星跟蹤構想”、“太空控制條令”、“對重返大氣層宇宙飛行器的衛星跟蹤構想”、“銀河之路太空戰鬥機”、“太空鷹眼”、“GPS系統的太空運用”等方面的準備已經完成,具體演練計畫都已經交給空軍,即將開始實際操作。
美軍開戰前都要先實驗
美國計畫未來的任何一場戰爭,都需要在實驗室進行預演。如為了準備對伊朗作戰,美國已在2004年12月20日完成了摧毀中東某國核武計畫的模擬戰爭演習,以確定這一計畫的可行性。
戰爭計畫構想對該國的戰爭將分三個階段進行。第一個階段是對該國軍事基地進行空中打擊。據美國媒體援引美國情報訊息來源稱,空中打擊將只需要一天的時間,是整個軍事行動中最容易的部分。戰爭計畫的第二階段則是對可疑的該國非常規武器地點和支援設施進行空中打擊。報導稱,五角大樓和情報界已確定了300個這樣的可疑地點,其中包括125個生物、化學和核設施。
戰爭計畫的第三個階段是美軍從四個方向對該國發動地面入侵行動,這一軍事活動將需要兩個星期的時間。
美軍進行的近幾場高技術局部戰爭,都實施過類似的模擬戰。如在科索沃戰爭中,以美國為首的北約部隊在“模擬戰”進程中,對將要實施的作戰行動反覆進行實戰模擬,從而最佳化了預案,求得了最佳的作戰效果。