最近无疑最大的军事新闻就是10月17日的金融时报(FT)以头版头条的方式报道了我国进行的一次“高超声速导弹试射”,因为这是FT的独家新闻报道,所以之后很多分析的信源都来自于这篇报道,所以我们得仔细看看这篇报道具体说来什么。
首先这篇报道本身的消息来源是我们非常熟悉的套路——“五位熟悉本次试射的情报界人士”,尽管没有具体讲是哪国的情报人员,根据上下文分析很容易猜出就是美国。其次我们来看看这篇报道是怎么描述本次发射的:
“中国于8月份测试了一枚可以携带核弹头的高超声速导弹,此导弹可以环绕地球一圈(circled the globe)然后再朝着目标加速。” 接下来那五位消息人士补充道:“中国军方发射的火箭将高超声速滑翔器(hypersonic glide vehicle)送入低轨空间(low-orbit space)再航向目标”。这里有两个个重点,一是火箭将载荷送入了低地球轨道,二是这个载荷是一个高超声速滑翔器。五人中的三位参与简报会的人说“导弹相对于目标偏离了二十几英里”,但其中的两人都认为“这次测试显示中国在高超声速领域令人震惊的(astounding)进步,这远超美国官员先前的估计。”
以上基本上这篇报道的信息部分,后面的基本上是一些分析和观点,我就不一一赘述了。这篇报道在国外的媒体圈、军控圈还有OSINT爱好者圈子里引起了轩然大波,而且相关的部门也被迫出来回应。也许是我见识短浅,但就我短短六年在外网推特等地的观察,这个关于中国的新闻能闹这么大是相当罕见的现象,即便是今年外媒炒作中国发射井的时候,也没那么大阵仗,我看到甚至有一些美国人认为这个新闻是美国21世纪的“斯普特尼克时刻”,还有一些人说不对!这是又一起911,真的是极其的离谱。
事出反常必有妖,我们不妨来分析一下这个事情。首先我不可能掌握有我国火箭试射的信息,无法核实FT的报道,我就先假设它报道的事实基本上是没有问题的。
这篇报道中最吸引人眼球的是两个地方,一个是“环绕地球”,一个是“高超声速滑翔器”。在对第一个事实做解读的时候,无数的国外媒体和自媒体,都将其解释为“轨道轰炸机”或“部分轨道轰炸系统”。
那么什么是轨道轰炸机?
一般的洲际弹道导弹的基本原理是利用多级火箭进行加速,在火箭工作完毕后,火箭与弹头分离,此时的弹头拥有一个接近于抛物线的弹道,如果不进行大的干预,弹头将会在重力的作用下,逐渐减小垂直方向的速度,并到达弹道顶点,然后高度逐渐降低,其重力势能不断转化为动能,最终返回大气层命中目标。下图是民兵-I洲际弹道导弹的弹道示意,可以看到洲际导弹的主动段(也就是发动机工作的阶段)其相对于地表是有一个较大的倾斜角度的,也就是说当关机后,导弹的高度仍然快速增加,直至弹道顶点。
而在洲际导弹基础上衍生出的运载火箭,则以将载荷送入绕地轨道为目标,这就需要载荷达到第一宇宙速度,不然很快就会因为重力作用而坠落地球,而高度不是太过于重要,只要高于气动作用较为明显的高度即可,载荷可以自行通过霍曼转移到达预定轨道。如果大家留意目标轨道为近地轨道的火箭发射弹道,就会很容易发现其和洲际弹道导弹的不同之处。比如这张神舟九号飞船发射的控制大厅截图,大家可以仔细看一下画面右侧的高度速度随时间的变化图。火箭经历了高度快速增加的阶段后,就渐渐横过来了,此时它的高度几乎不再增加,发动机的推力除了抵消一部分重力影响外,几乎全部用来加速,所以其速度曲线增长很快。当然因为过载限制等工程问题,火箭最后的加速是用推力远小于主机的游动发动机进行的,这就是为什么速度增长曲线在最后又突然变得平缓的原因。
轨道轰炸机也就很好解释了,就是把洲际弹道导弹的弹头和运载火箭的工作方式结合在一起这就是轨道轰炸机。纯粹的轨道轰炸机(Orbital Bombardment System,OBS)也被称为天基核武器,所在国将核武弹头像卫星一样发射进入近地轨道,并在那里长期保存核武器。世界上迄今位置没有任何国家部署或曾经部署过OBS,不过美国当年在和平卫士MX导弹部署方案选型的时候曾经论证过部署轨道轰炸机,当时叫做轨道驻留方案,严格来说它也不算是纯粹的轨道轰炸机。其方案大体上是这样的:将MX导弹部署在民兵导弹的现有发射井中,一旦接到对方导弹来袭的警报,即发射导弹,到这一步听起来很像LOW(预警发射),但与LOW不同的是,它不会直接打击敌方目标,而是将核弹头直接送入近地轨道。这样就留给自己了一些战略选择余地,可以离轨攻击敌方目标,也可以召回。按照当时的计算,MX导弹OBS版可以在投掷质量4500kg时进入160km高的近地轨道,也可以选择550kg载荷进入36000km远地点的同步轨道。导弹的载荷上有制导系统,无线电通信设备,脱轨发动机和核战斗部,在低轨道上绕地球一圈约90分钟作用,其驻留在轨道上不衰减的时间约为15天,靠载荷内的电池供电。
传统上,轨道轰炸机方案的批评主要集中在以下几点上,我们来看看MX此方案是怎么应对这些批评的:
首先是不够灵活,因为一旦进入轨道,就无法自由地选择目标,只能打击星下点附近的目标,这样就需要提前在各种倾角上部署大量的弹头,极大地增加了运营成本,MX这种方案结合了LOW,规避了这一点。
其次精度低。为什么会精度低,因为弹道被极大地拉长,原本只需要飞行40分钟的惯性导航,现在最多需要飞15天,这样再小的漂移量累积起来也会变得极其恐怖。MX此方案通过融合双星平台定位和地面站的指令来为惯性制导作修正,以减小误差,但仍然比普通的洲际导弹方案误差大。
再其次是轨道驻留方案极其依赖地面站,而且是全球部署的地面站。因为需要给在轨载荷发指令,是攻击还是再入不炸。这些地面站成为了这种部署方案的阿喀琉斯之踵,如果对方端掉了你的地面站,那么再多的OBS也无济于事。所以MX方案要求在全球部署500个具备高度生存能力和冗余备份能力的机动地面站。
尽管MX轨道方案对一些主要的批评作了针对性改进,但仍然远远不能让人满意,随便举几个硬伤:在轨道上易受到攻击,过度依赖预警系统,精度还是不够,如果预警失误,那么会损失大量的核武器,毕竟你没法回收那些在轨道上的弹头不是么?所以轨道部署方案很快被淘汰,既然自己不用,美国人就很放心地要求苏联人不用,于是在1983年的SALT-2中,此类武器被条约所禁止。
不过在SALT-2诞生之前,轨道轰炸机方案确是真真实实部署过的,这就要说到苏联方面了。刚刚上面讲了全轨道轰炸机OBS,指的是停泊在轨道上的核武器。而另一种很显然的改进思路是部分轨道轰炸系统(Fractional Orbital Bombardment System,FOBS),这种诞生于苏联50年代早期洲际弹道导弹研究的方案是OBS的简化版,它不要求助推火箭将弹头送入真正的近地轨道,而实际上打出一个十分低矮而平缓的弹道,以极远的射程换取射高,通过绕地半圈或四分之三圈这样的距离来从反向打击目标。
最早期的FOBS系统还得追溯到科罗廖夫的全球火箭计划,即GR-1,预计将在OKB-1设计的R-9M洲际弹道导弹基础上进行改进,设计轨道高度150千米左右,而R-9M洲际弹道导弹的弹道高度却超过1000千米。事实上,苏联战略导弹御三家OKB-1(科罗廖夫设计局),OKB-52(切洛梅设计局)和OKB-586(扬格利南方设计局)均有FOBS系统,分别为GR-1,UR-200A和R-36orb,分别改装自三家的第二代洲际弹道导弹R-9,UR-200和R-36。最终苏联选中了R-36orb进行发展,我想原因主要是因为科罗廖夫的个人偏好,OKB-1的战略导弹从来不用不环保却可储存的高沸点推进剂,导弹的准备时间过长,生存力低,淘汰是必然的。切洛梅是赫鲁晓夫的好基友,扬格利则是勃列日涅夫的好基友,以1965年的苏联的政治环境,选择扬格利的导弹实在是非常正常。
R-36orb相比于普通的洲际导弹,比如说R-36有何不同?按照苏联人的想法,它应当具有以下优势:
R-36orb进行了19次试射,成功15次,失败4次,1968年完成飞行试验,1969年开始进入部署,一共三个团共18个发射架。R-36orb和R-36高度相似,相似的外观,相似的起飞质量,相似的燃料。但!R-36可以携带1000万吨弹头打击10200千米外的目标,而R-36orb需要付出更多的载荷质量代价来完成这种超远射程和在轨反推,所以它只能携带一枚轻得多的230万吨弹头。R-36orb最终的结局当然是因为SALT-2的签署而退役,因为此条约明确禁止了FOBS。
另外,1970年开始研制的东风6号导弹也是FOBS,投掷重量达3.2吨,算下来比R-36orb还要高不少。这是典型的特殊时代的放卫星式的指标,毫不尊重实际水平,迅速下马是必然结果。
我们把苏联人的理由对比今天中国的洲际核打击的需求来看看FOBS还是否存在意义。第一点,需要打击超远目标,如果核弹从中国发射,那么覆盖不到的地方无非是南美和南极,都是无核国家和地区,没有核打击需求。第三点,优势十分有限。第二点和第四点我们可以重点分析一下。
所谓突防无非就是两条思路:一是提高敌方对我的发现难度,俗称“让你看不见我”,隐身飞机就是这套思路的践行者;二是提高对方对我的打击难度,俗称“让你看见了也没辙”,弹道导弹的突防能力很大程度上就来源于其极高的速度。苏联人的第二点理由是很明显具有历史局限性的。在苏联FOBS论证时,美国的远程预警雷达设施完全部署在北方,用于监视从北极上空飞来的苏联轰炸机和洲际导弹。从西到东的“弹道导弹早期预警系统”共有三站组成:阿拉斯加克里尔,格陵兰图勒,和英国约克郡林代尔斯,至1963年9月,分别部署了1部AN/FPS-92,4部AN/FPS-50,和3部AN/FPS-49远程预警雷达。AN/FPS-50 作用距离5000km,其余两种雷达作用距离3200km,可以为最大弹道高度1300km的弹道导弹目标提供15分钟左右的预警时间,并预测数目有限的弹头落点。但是问题显而易见,美国没有任何向南方的预警雷达设施。这使得R-36orb等FOBS有了可乘之机,它可以从南极绕道美国南方,攻击任意目标,美国将措手不及。
但是美国人不是傻子,在古巴导弹危机之后,美国人也开始重视“南方预警系统”。1964年,苏联第一种可以从水下发射导弹的弹道导弹核潜艇装备部队,导弹射程1420千米,随后SS-N-6的射程提升到了2500千米。这使得美国不得不在西南东三个方向增加预警雷达,这个时候南向攻击的突然性已经有所降低了。
今天的美国更是拥有极为完善的超远程本土雷达预警系统 它可以在全部方位角度覆盖本土的每一个角落,不论是目标的截获驱离,还是精度,还是可以同时处理的目标数量都和早年有了天差地别。除非预先干掉其中的某些关键雷达,想通过找缝隙选择一个刁钻的角度来出其不意地发动攻击是不可能的。这里还没提无处不在的海基预警雷达。
更重要的是,今天的反导防御,相比于60、70年代,多了一个利器,那就是红外预警卫星,它的出现,为弹道导弹防御提供了最大程度的时间优势。关于红外预警卫星我以前的文章已经写过了,就不再铺开介绍了。美国的天基红外系统(SBIRS)更是拥有LEO,HEO,GEO三种轨道,卫星数量庞大,高轨卫星搭载的扫描型+凝视型高灵敏度红外传感器可以迅速发现并识别一切正在处于上升段的弹道导弹,光这一点就可以是进攻的突然性消弭殆尽。低轨卫星还拥有窄视场高精度凝视型多色探测器用于对导弹的持续跟踪,这样的组合使得摆脱不掉助推火箭的FOBS已经完全失去意义了。
“让你看不见我”是没辙了,FOBS是否对“看见了也打不着”有所贡献呢?很遗憾,也并没有多少用处。
FOBS虽然无法让对手精准地预测最终是要打击哪一个目标,但其漫长而低矮的中段弹道反而给对手中段反导创造了毕竟优良的时机,因为FOBS并非无级变轨,它的弹头DV(速度增量)是十分有限的,离轨和调姿需要不少,这注定了其中段是有大量可拦截的机会的。当然要想中段拦截FOBS也有不少和中段拦截普通ICBM不同的难点,比如其比较低的弹道影响雷达视野,因为其弹道高度低,速度也更快等等一些列问题,不过我不认为有什么根本性的不同。
综上所述,部分轨道轰炸机,至少在今天面对我们的对手,毫无意义。它不灵活,投掷效率低下,精度低,说不定还更容易被拦截,造价高昂。尽管对于一个不常听这个词的外行来说,很容易被高大上的感觉所吓住,但那只是情绪而已,不论什么形式的轨道轰炸机,几乎都是真正的废物,哦,我还没提它违反条约,虽然中国并没有签署。
但是高超滑翔器则是完全不同的概念,我想美帝情报口的人如果有专业人士对此次中国的试射表示赞叹,那么他一定不是在赞叹“环绕地球一圈”而是在称赞“高超声速滑翔器”。目前的所谓的高超声速飞行器,核心思想是在大于5马赫的大气层中做较长时间的可控飞行的,实现的方案主要有2种,一种是充分利用空气中的氧化剂做成超燃冲压动力,另外一种就是由助推火箭给足初速,然后利用优良的气动外形产生激波升力在大气层中滑翔。这次的试射显然是第二种类型,我想也是中国目前实践层面做的最好的类型,因为同类型的东风-17已经成为世界上第一个实战部署的以助推-滑翔为原理的战术导弹,之所以加那么多的定语,这不是主要还得留空间给俄罗斯么?根据哈工大08年论文《助推-滑翔导弹弹道优化研究》,合理规划的助推-滑翔弹道相比于同等关机速度的普通弹道,可以增程44%(和滑翔器升阻比有关)。
但助推滑翔的问题在于,能不能在初速非常高的洲际射程中成功经受住长时间的高温的炙烤。美国早在中国之前就进行过HTV-2洲际助推-滑翔高超声速飞行器的试验,均以失败告终。如果本次试飞中,中国的滑翔飞行器能够经受住近地轨道再入级别初速的考验,并且在大气层中保持相当长的可控时间,这绝对是一个非常喜人的成绩。
洲际高超声速导弹仍然需要一个比较高的关机速度,但相比弹道飞行要低不少,这意味着投掷效率的提升。此外,全程大气层内的飞行有效地降低了飞行高度,在某些计算中甚至还不到60km,这样可以很大程度压缩敌方远程预警雷达的发现距离,尽管滑翔弹飞的比大气层外的弹道式弹头要慢,但还是可以压缩不少对方的反应时间。
当然滑翔器最重要的优势就是让对方看见了也打不着,一个在30km+高度,全程以超过2500米/秒速度,可以横向机动的怪物,目前没有任何可以防御的导弹。而且这个飞行高度,显著高于气动型机动的大气层内反导弹,又显著低于以RCS为机动动力的大气层外反导弹,也许只有爱国者3MSE可以在末端俯冲时碰碰运气。可大家看这些仿真,真正具备实战意义的高超不但不需要入轨,而且也不能入轨,入轨高度不但不利于隐蔽,而且在气动热上有相当不利的影响。
现在说了这么多,我们回到这次试射上。其实昨天外交部有对这次试射做回复,赵立坚表示,据了解,此次试验是一次例行的航天器试验,用于验证航天器可重复使用技术,这对于降低航天器使用成本具有重要意义,可为人类和平利用太空提供便捷、廉价的往返方式。世界上有多家公司都开展了类似试验。航天器返回前分离的是航天器配套装置,将在陨落大气层的过程中烧毁解体,落于东海海域。
而且赵立坚还特意强调这是航天器而不是导弹。
啊……
这就非常有趣了,我们前面的分析已经完全排除掉了军用的轨道轰炸机,这种东西没有任何研制的意义。上面也说了测试洲际射程的高超声速飞行器,完全没有必要“绕地球一圈”,这对武器的开发过程而言毫无意义…… 好了,这则报道中最重要的两个信息都没有道理,或者你可以说它们互相矛盾也行。再结合外交部罕见公开地辟谣,因为如果真的是军用导弹测试,按照以往回答外媒类似问题的经验,应该回复“这是正常的科研试验”,而不会去专门纠正。我大胆猜测一下,FT的信息源完全搞错了这次试射发射的东西。
我们来根据信息猜测一下,有什么东西是用火箭发射,环绕地球一圈,以高超声速再入,且有一定滑翔能力的?
不就是航天飞机/空天飞机/TSTO的二级 嘛……
所以FT要么是搞错了信息源,要么就是利用中国可重复使用航天器开发中的一次试验精准碰瓷的行为,并协调其它媒体共同炒作,用高大上的词汇来激发美国人的恐惧心理。结合前段时间“350井”的密集炒作,你难道不觉得,后一种可能性更大?