美军提升高超声速防御能力的最新技术升级
军工资源网 2022年11月10日导 读
C2BMC的最新升级
指挥控制、作战管理和通信(C2BMC)系统是美军首批部署的多域系统之一，是美国导弹防御系统的重要组成部分，将美军部署于太空、陆地和海上的传感器、拦截弹与通信单元连成一体，以实现对任何区域、任何飞行阶段的各类型导弹目标的有效拦截为目标。
C2BMC系统
该系统全天候运行，以支持美国战略司令部、北方司令部、欧洲司令部、印太司令部、太空司令部和中央司令部等30 余个分布于全球多个地点的实际运营，可支持许多不同类型的任务。
图表：C2BMC系统
| C2BMC | 描述 |
| 现阶段集成的导弹防御系统 | 海基X波段雷达、升级版本早期预警雷达、丹麦眼镜蛇雷达、美海军的AN/SPY-1雷达、AN/SPY-6雷达、AN/TPY-2雷达与 下一代过顶持续红外系统（OPIR）； 陆基中段防御系统、宙斯盾系统、“萨德”系统和“爱国者/IBCS”系统 |
| 未来将集成的相关系统 | 远程识别雷达（LRDR）等 |
| 主要功能 | 导弹防御系统传感器的控制和数据管理、通信与网络连接功能、实时战场态势感知与作战管理功能等 |
| 能力提升主要方向之一 | 需具有很强的网络安全能力和系统弹性，支持所有类型导弹的分层导弹防御能力，即能够在飞行的所有阶段对所有范围内的威胁做出综合响应，包括需要复杂对抗措施的弹道导弹、高超声速滑翔飞行器以及亚声速、超声速和高超声速高机动巡航导弹 |
为加强 C2BMC 的能力，并使其能够应对高超声速滑翔导弹等的威胁，导弹防御局（MDA）授予洛克希德·马丁公司一份价值 1.57亿美元的合同，用于升级指挥、控制、战斗管理和通信系统的能力，以增强 C2BMC对陆基中段防御 （GMD） 系统的交战支持能力，其中包括基于筒仓的拦截器、与陆地和海上传感器的连接、分布式火控和发射支持系统。
目前，GMD 系统使用来自多个雷达的最佳单一来源数据来应对威胁。C2BMC 的下一次升级，被称为 Spiral 8.2-7。
Spiral 8.2-7将通过关联和融合来自更广泛的传感器(包括卫星、陆基和舰基)的数据，为GMD提供威胁系统轨迹的单一、实时、合成图像雷达，当螺旋升级完成，GMD系统将实现与作战指挥官共享相同的战场画面;
Spiral 8.2-7将使 C2BMC 能够向军方的 Link 16数据链路网络报告高超声速威胁活动，并向操作员显示活动。
洛克希德·马丁公司的研发团队将把远程识别雷达(LRDR)以及为高超声速导弹等新兴威胁提供先进跟踪能力的传感器集成到弹道导弹防御系统(BMDS)中。该团队将通过与新的和增强的传感器功能集成，帮助增强 C2BMC 的威胁表征、跟踪和高级威胁预警能力，还将进一步加强系统的整体网络安全态势。
MDA在 2023 财年预算中提出将 5.69 亿美元用于维持跨 18 个时区的部署 C2BMC 能力，并通过强化网络支持所有作战司令部，还计划将LRDR集成于 C2BMC 系统中。
LRDR的技术分析
阿拉斯加克利尔太空部队站的远程识别雷达(LRDR)是一型多面雷达，旨在提供连续覆盖和改进的识别能力，可以跟踪洲际弹道导弹以及高超声速武器等下一代威胁，将能够为海基 X 波段雷达提供更大的部署灵活性，支持宙斯盾弹道导弹防御系统(BMD)，进一步提升美国的国土防御能力。
LRDR的主要承包商是洛克希德·马丁公司，截至2021年12月LRDR的开发已耗资约 15 亿美元，MDA 在2023财年的预算提案中还为阿拉斯加的 LRDR拨款7500 万美元。
美国国防部已经针对该型雷达进行了测试，相关测试将直接推动陆基中段防御系统的整合、指挥和控制。在此将该型雷达的主要特点、作战能力等梳理如下表所示。
图表：远程识别雷达(LRDR)主要特点、作战能力等
| LRDR | 描述 |
| 雷达主要特点 | LRDR为有源相控阵雷达，采用了固态氮化镓组件，工作波段为S波段，高18.29米，宽18.29米，具备220°宽视场； 结合了低频雷达能力（低频雷达可在远距离跟踪空间中的多个物体，但无法帮助作战人员区分威胁）与高频雷达能力（高频雷达视野有限，但能够有效识别区分多个物体，并确定危险目标）； 采用开放式体系架构技术和多种识别技术； 在维护期间也能实现连续覆盖 |
| 作战能力 | 现阶段LRDR主要针对弹道导弹威胁； 运行状态中可对超长距离内的各种类型弹道导弹进行同时搜索、跟踪和识别，可区分致命目标与非致命诱饵等，可为陆基中段防御系统（GMD）等的发射单元提供精确的跟踪和辨别数据 |
| 研究与测试进展 | 洛克希德·马丁与MDA已经完成了LRDR90%的工作； 在2020年12月的LRDR能力演习中，LRDR在8小时内成功跟踪了超过200颗卫星，最多可同时跟踪5颗卫星； 2021年，LRDR跟踪了从NASA的瓦勒普斯岛飞行设施发射的火箭； 美国国防部于 2021年 12 月 6 日完成了用于国土导弹防御系统的远程雷达（LRDR）的初步部署； 2021年12月MDA官员披露，现阶段正在对LRDR进行地面测试，之后将进行开发测试与操作测试；并对GMD、指挥与控制战斗管理和通信系统（C2BMC）进行升级以适应LRDR所带的新功能 |
| 短期发展目标 | LRDR 将被评估并集成到现有的GMD、C2BMC中，预计将于 2023 年具备全面作战能力； 将由洛克希德·马丁公司开发尚未投入使用的陆基传感器的第二种配置，该配置将增加空间态势感知和空间物体识别等新功能，MDA计划最快于 2024 年实现这些新功能 |
| 未来能力拓展方向 | 据MDA局长称，未来迭代中可基于软件升级，引入雷达滤波器，在不对系统进行重大更改的情况下具备跟踪高超声速武器的能力； LRDR还将通过监测环绕地球运行的卫星，检测、跟踪和识别卫星、废火箭弹体和碎片等空间活动来支持空间领域的感知，从而有助于实现整体、全域感知 |
此外，LRDR还将有助于节省用于威胁交战的陆基中段防御 (GMD)系统拦截器的数量，提高国土防御拦截器库存的防御能力，将使北方司令部能够更好地保护美国免受弹道导弹和高超声速导弹的威胁。
阿拉斯加克利尔太空部队站的远程识别雷达(LRDR)
LRDR将是美国早期预警系统的一部分，该系统由位于美国大陆的三个升级预警雷达(UEWR)、位于格陵兰岛和英国的两个BMEWS站点组成。该雷达将通过弹道导弹指挥/控制中心(BMC3)网络与升级后的早期预警雷达(UEWR)集成。
升级版的UEWR已经显著提高了预警雷达的跟踪和分类能力，但其识别能力仍然有限，升级后雷达的距离分辨率可达5平方米，同时也意味着任何比其更小的再入飞行器，均将超出雷达的识别范围;
LRDR具有更高的频率并且建立在有源相控阵(AESA)架构上，使其比UEWR 的无有源相控阵(PESA)架构更敏感，因此能够检测和区分UEWR无法检测到的目标，从而能够为陆基中段防御系统的拦截器提供更为准确的目标信息。
综合而言，LRDR 的战术概念不仅聚焦于应对正在逼近的威胁，而且还能够基于新型传感器的探测灵敏度和精度识别和应对诸多潜在威胁。
据MDA称，LRDR 一旦被全面投入使用，将提供无与伦比的能力，在连续运行的情况下，可在超长距离内同时搜索和跟踪多个小型物体，包括所有类型的弹道导弹。
新一代反导拦截弹NGI的技术分析
美国国防部正在大开展陆基中段反导拦截弹——下一代拦截器(NGI)计划，以部署一种导弹防御技术，能够跟踪和摧毁高速、精确制导的洲际弹道导弹(ICBM)和高超声速武器。
NGI计划已于2021年9月通过了系统需求审查，由此意味着NGI反导拦截弹已经进入下一步的初始系统设计阶段中。该型拦截弹将取代阿拉斯加格里利堡和加州范登堡太空部队基地的地面拦截弹，其使用方式和大部分性能与美国现有的GBI陆基中段反导拦截弹极为类似，并同样将被整合到当前的陆基中段防御系统(GMD)中。
NGI主要性能与导弹防御能力示意图
美国国防部选择诺斯罗普·格鲁曼公司和雷神技术公司共同组成的研究团队，与由洛克希德·马丁公司和Aerojet Rocketdyne公司组成的研究团队，共同竞争NGI的最终合同。其中，洛克希德·马丁公司计划基于NGI计划重新设计拦截弹，旨在使其成为一型全方位的拦截弹。
MDA并未提供有关 NGI 的技术配置和组件的诸多细节，在此仅基于部分公开信息梳理分析得出NGI的导弹防御能力、相关技术基础、技术诉求等，如下表所示。
图表：NGI导弹防御能力、技术基础等
| NGI | 描述 |
| 导弹防御能力 | 可一次性拦截、摧毁多枚导弹，并能区分实际的导弹与碎片、诱饵以及敌方的对抗措施； 具备现有GBI陆基中段反导拦截弹所不具备的拦截敌方远程或洲际高超声速导弹的能力 |
| 技术基础 | 诺斯罗普·格鲁曼公司的陆基战略威慑洲际弹道导弹和雷神公司的标准导弹 3 Block IIA 拦截器等在感知辨别力、瞄准精度、范围和功能可靠性方面具备突破性技术基础； 雷神技术公司专注于传感器、导引头和导弹技术； 洛克希德·马丁公司具备在末段高空区域防御（THAAD）和高超声速打击，以及建造能够承受太空恶劣辐射环境的航天器等的相关专业知识与设计、集成和测试技术积 |
| 可能采用的技术 | 融合新一代转向与姿态控制和数字开发等技术，以使NGI具备远优于现有拦截弹的单发拦截成功率； 采用改进型或新型导引头，增加辨别能力，以使NGI能够检测、区分实际威胁和诱饵或一次跟踪多个威胁； 采用多杀伤导弹技术、数字工程，发展、安全和操作（DevSecOps）； 将采用人工智能、机器学习、大数据分析和3D打印技术等加快NGI的生产进度 |
| 开发、采购等相关成本 | 美国国防部成本评估和项目评估办公室的一项独立成本估算确定，开发 NGI 的总成本可能达到约130亿美元，而采购以及运营和维护成本可能超过20亿美元 |
总之，NGI将在分层防御方法中发挥关键作用，该型分层防御方法将萨德和宙斯盾弹道导弹防御系统作为第二道防线来抵御末段来袭导弹，能够有效提高可靠性、弹性和整体系统有效性。
MDA在2023年的财政预算中要求为NGI提供28亿美元，承包商可能会在2028年年底的目标部署日期之前将所开发的NGI交付于MDA和作战人员。美国政府计划仅部署20架NGI，以增加目前44架陆基拦截器的库存，在未来批量交付于美军使用后，能够在一定程度上提升美国的反导实力，尤其是陆基中段反导拦截方面的能力。
小结：美军正在致力于通过与新的和增强的传感器功能集成，进一步提升C2BMC对高超声速等威胁的表征、跟踪、预警能力，从而加强导弹防御体系的整体网络安全态势;把远程识别雷达(LRDR)以及为高超声速导弹等新兴威胁提供先进跟踪能力的传感器集成到弹道导弹防御系统(BMDS)中，并计划在未来迭代中基于软件升级，引入雷达滤波器，在不对系统进行重大更改的情况下实现跟踪高超声速武器的能力;研发部署NGI，使其能够在分层防御方法中发挥关键作用，有效提升高超声速防御的可靠性、弹性与有效性。（北京蓝德信息科技有限公司 研究员 姜林林）