攔截衛星
攔截衛星
攔截衛星,是指用於攻擊敵方衛星或其他航天器的人造衛星。具有變軌能力,裝備有跟蹤識別裝置和殺傷武器。工作過程:在發射攔截衛星之前,地面站首先跟蹤敵人的衛星,測出敵星的軌道,確定發射攔截衛星的時間;接著將攔截衛星送入與敵星相接近的軌道,然後作機動變軌向敵星靠攏發起攻擊。攻擊的手段有:自身爆炸,發射火箭,發出激光或高能粒子束等。
地基反衛星武器是從陸地、水面(水下)和近地空中發射的攔截器(攔截衛星或導彈)。天基反衛星武器是從衛星或其它航天器上發射的空間殺傷攔截器。
空間反衛星動能殺傷攔截彈,通過發射高速運動的彈頭,以其整體或爆炸形成的碎片,直接碰撞摧毀在不同運行軌道上的衛星。
攔截衛星接近攻擊目標衛星的方式有三種:一是送入長橢圓軌道后,以極高速度接近併到達目標附近區域。二是送入與目標衛星相同的軌道,以較快速度衝撞攻擊目標。三是由低軌道升至更容易捕捉目標的長橢圓軌道,以直接上升方式接近破壞目標。它秘密設伏在目標衛星的同一運行軌道上,可機動變軌飛行,作戰時,通過其本身的光電遙控設備控制反衛星攔截器,快速接近目標,並實時起爆炸藥裝置擊毀衛星;或實時釋放金屬顆粒和碎片、氣溶膠系干擾物,其破壞效應能使衛星上的光電器件工作失常,導致衛星星體脫離運行軌道而墜毀。
反衛星武器有賴於和空間目標監視和戰略C3I系統協同作戰,形成一個完整的反衛星作戰體系。由遠程預警雷達、精密測量雷達和光學觀測設備組成的空間目標監視系統,用於探測跟蹤衛星,分析處理和確定衛星的軌道以及質量、形狀、功能和其它光學特徵信息。美國根據國家戰略導彈預警防禦系統和國家航天飛行計劃,建立了空間目標監視和戰略C3I系統。實際上,任何實戰用反衛星系統的部署都要有整個國家戰略防禦體系建設的基礎,這也是世界上迄今只有美國和俄羅斯能夠發展反衛星系統的重要原因之一。反衛星武器主要是反衛星攔截器。
50年代,美國開始研製核導彈。它利用核導彈飛至大氣層外,藉助核導彈在高空爆炸產生的毀傷效應,擊毀在外層空間運行的衛星。1959年美國首次進行高空核爆炸,利用核輻射、熱輻射和電磁脈衝輻射等核爆炸效應能量,從事反衛星武器的試驗。美國空軍在1959年、海軍在1962年,分別從B-47轟炸機和F-4戰鬥機上進行過反衛星發射實驗。1964年,美國部署雷神陸基反衛星核導彈。1965年,美國空軍還制定過“載人軌道試驗”反衛星計劃,釋放武器的方式包括軌道對地面和軌道對軌道。由於核導彈攻擊敵方衛星時,也會導致己方衛星在通過核輻射效應區時受到傷害,因此美國從70年代後期,重點轉向研製動能和定向能非核反衛星武器。1959~1986年,美國大約進行了36次反衛星武器攔截衛星以及與之有關的試驗。
由於前蘇聯的軍用衛星大部分在地球低軌道上,而且每年要發射近百顆,故反應迅速、成本不高且可大量部署的掛載於F-15上的機載反衛星導彈方案成為美國的最佳選擇。
美國的F-15掛載反衛星導彈攔截飛行試驗情況
試驗時間 試驗要求 試驗目的 靶標 試驗結果
1984.1.21 導彈未帶末制導
紅外尋的攔截器 考核戰鬥機發射系統和
導彈助推器性能 空間一個點 成功
1984.11.13 導彈帶末制導
紅外尋的攔截器 檢驗攔截器紅外探測裝置
捕獲、跟蹤目標的能力 一顆恆星 部分成功
1985.9.13 導彈全系統 驗證反衛星導彈的制導
技術和破壞機理 550公里軌道上
的P78-1衛星 成功
1986.8.22 導彈全系統 驗證紅外導引
頭的熱敏性能 一顆恆星,比前次
更接近地平線 成功
1986.9.30 導彈全系統 驗證紅外導引頭捕獲
和跟蹤目標的能力 一顆恆星,比第四
次更接近地平線 成功
美國的直接上升式反衛星動能攔截彈的主承包商是沃特、波音和麥道公司。該型號1975年開始預研,1977年進入方案階段,1980年進入工程研製階段,1981年完成導彈的全尺寸工程研製,1982年進行了紅外探測器組件試驗,1983年進行了地面模擬試驗,1984~1986年共進行了5次飛行試驗。詳細試驗情況見表2。
該導彈由兩級固體火箭和動能殺傷攔截器組成,彈長5.43米,彈徑0.5米,翼展0.75米,制導體製為慣導+紅外自動尋的。動力裝置的第一級採用波音公司近程攻擊導彈(SRAM)固體發動機的改型,重782公斤,推力33千牛,工作時間33秒,裝有三片固定翼和兩片控制翼;第二級採用沃特公司的牽牛星Ⅲ型(Altair-Ⅲ)固體發動機,重445公斤,推力26.9千牛,工作時間27秒,裝有慣性制導系統和旋轉平台。沃特公司的動能殺傷攔截器連同釋放裝置安裝在第二級前端的轉檯上。導彈總體布局見圖1所示。
動能殺傷攔截器為圓柱體,殺傷機制是利用高速飛行的動能,進行直接碰撞摧毀目標。該攔截器長33厘米,直徑30厘米,重15公斤,末制導採用長波紅外自動尋的。它裝有8個微型紅外望遠鏡,把目標的紅外輻射集中到位於攔截器中央的長波紅外感測器上,由此提供目標與攔截器的視角信息,通過激光陀螺儀的慣性基準和微處理機計算,從而得到制導指令。它控制外側圓周上的64台固體燃料姿控發動機,適時脈衝點火,在與攔截器飛行方向垂直的方向噴氣,提供為命中目標作機動飛行時所需的橫向推力。攔截器結構見圖2所示。
該攔截器的作戰高度在1000公里以下,接近目標的相對速度為10~14公里/秒。反衛星導彈必須和美國空間監視系統以及位於科羅拉多州夏延山的北美空軍航天司令部空間防禦作戰指揮中心協同作戰。其作戰過程如下:
裝載反衛星導彈的F-15接到攻擊命令后,由地面支援裝備裝訂目標數據,在預先裝定程序的導引下,在預定時間進入發射區域后加速,然後轉入陡直爬升飛行。當爬升到10~15公里時,導彈飛離母機,靠第一級火箭推升至大氣層外緣,待火箭燃料燃盡后,再用第二級助推火箭推近至目標。根據衛星的不同軌道,飛機可處於水平直線、亞音速飛行狀態下發射導彈,也可在爬升、加速到超音速狀態下發射。發射后導彈自主飛行,當第二級發動機關機,拋掉整流罩蓋后,姿控發動機控制攔截器以20轉/分的速度旋轉,以穩定姿態。冷卻裝置使紅外感測器處於低溫工作狀態,以保證其靈敏度。當紅外成像探測器捕獲到目標后,攔截器與導彈的第二級火箭分離,由激光陀螺導引飛行,並不斷修正飛行彈道,直至與目標直接相撞。
該導彈具有體積小、重量輕、可機動飛行、反應時間短、命中精度高以及發射費用低等特點,給早期探測和預警帶來困難。在一般作戰條件下,F-15的飛行半徑為2500公里;如進行空中加油,飛行半徑可達7500公里;如用於艦載,可將這種導彈帶到幾乎地球的任何地方,為適時選擇目標、發射時機和地點提供便利。因此該彈的生存力高。
智能卵石攔截彈是最新的天基動能殺傷反衛星武器。它從航天器上發射,依靠火箭發動機推進高速動能殺傷攔截器直接碰撞目標,要求有很高的制導精度,通常在不受空氣阻力影響的外大氣層空間才有可能實現。該彈由美國勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室於1988年8月開始研製,1990年首次進行亞軌道攔截空間飛行目標的試驗。它具有體積小、重量輕的特點,主要由導引頭、高精度制導系統(包括廣角成像裝置、微型集成彈上計算機、激光雷達等)、慣性測量裝置、數傳通信系統、推進系統和彈頭母艙組成。外大氣層智能卵石攔截器高度1米,直徑10~13厘米,凈重只有幾磅(1磅約合0.454公斤)。它採用可見光和紫外線感測器,制導探測用的高解析度寬視場攝像機具有實時圖像處理的能力,光學探測器探測距離遠,可以看到數千公裡外建築物大小的目標。它的硬體處理信息的能力相當高,相當於1台Cray1超級計算機,有一定的智能水平,中後部裝有徑向發動機和多台推力器,以實現快速控制。推力器從發出點火指令到達到最大機動的響應時間已達毫秒級,加速度達10g,機動速度達600米/秒以上,可以滿足碰撞殺傷衛星的要求。
為保證制導精度達到足以使攔截器本體直接碰撞衛星的殺傷效果,智能卵石設有傘型殺傷增強裝置。這種裝置是摺疊並可以徑向展開的傘狀結構,金屬傘展開后迎著近於法線方向與衛星目標相撞,可增大碰撞面積。它採用穿透與衝擊兩級殺傷機理相互補充,以提高殺傷概率。衝擊機構是一個增強聚脂薄膜板,穿透機構則是分佈在薄膜上的小球。這個可膨脹的聚脂薄膜與高密度小球組合使用,可達到穿透和壓碎衛星結構、碰撞毀掉關鍵附屬部件的目的。
美國還曾設想把動能殺傷攔截器裝在德爾它和大力神運載火箭上,使它能達到地球同步軌道的高度。為對付中、高軌道的衛星,還設想過用民兵導彈和三叉戟潛地導彈的運載工具來運載反衛星導彈並攻擊多個衛星的方案。
80年代中期,針對前蘇聯反衛星武器的優勢,美國防部在1986年提出一項應急計劃。該計劃包括兩個方面:一是發展一個衛星截擊系統,即從太空梭上發射多個小的自行推進的微型截擊衛星,由其自身裝載的紅外導引頭導向目標。這些導引頭利用衛星金屬周圍空間的溫度差來工作。二是增加衛星的抗干擾和機動性,以避免被攔截,如利用星載干擾機和可投放的空基幹擾機,釋放箔條、紅外曳光彈和雷達吸收層等,保護美國衛星。同時還研製了雷達和紅外告警信號接收機,安裝在衛星上,在敵方衛星接近時發出早期告警信號,使它有時間進行機動以避開敵衛星。該系統具有逃過一次攻擊的手段,並在萬一失效時通知地面控制站,以便能夠把備用的衛星立即發射送入軌道來代替失效的衛星。
80年代末,美空軍制訂的反衛星武器計劃,除研製地基反衛星激光武器外,還要求繼續進行F-15攻擊空間真實衛星的試驗。通過採用新發動機,將反衛星導彈的作戰高度提高一倍,方案是分別用推力更大的潘興Ⅱ彈道導彈的發動機和推力更大的助推器代替反衛星導彈的第一級。
1990年美國防部根據《國家空間政策》中“美國將研製和部署包括動能和定向能武器的一種廣泛的反衛星的能力”的要求,批准一項新的反衛星武器發展計劃,並在陸軍戰略防禦司令部組建三軍聯合反衛星武器辦公室。該計劃包括研製地基動能反衛星武器和定向能反衛星武器,並要求三軍聯合研製,因為在反衛星作戰中,三軍可以協同作戰。聯合操縱空間監視探測系統,將有利於反衛星武器的研製與發展。該計劃表明,美國的反衛星計劃開始向多種武器並存、多個軍種同時參與的方向發展。
除了反衛星動能攔截器外,美國的太空梭、空間站、在研的國家導彈防禦系統、機載動能武器系統和電磁軌道炮也具有反衛星的能力。美國為提高軍用衛星的生存能力,在其第六代成像偵察衛星(先進鎖眼-11和長曲棍球)和第三代國防支援計劃導彈預警衛星上,採取防核效應加固和防激光保護手段,增加了防碰撞探測器,同時增強了機動變軌能力。
據日本媒體報道,為了應對朝鮮發射的衛星經過日本上空,日本已部署了兩艘搭載有“標準三型”攔截導彈的驅逐艦隊,隨時準備實施攔截。日本防衛大臣浜田靖一在2009年3月31日的記者會上說,為使導彈防禦系統能進行更加有效的防衛,日本正在與美國進行密切合作。
報道稱,日本已經分別在驅逐艦上部署了海基型“標準三型(SM3)”防空導彈和陸基型“愛國者三型(P3C)”地對空導彈。在裝備有“宙斯盾”作戰系統的驅逐艦上部署了海基型“標準三型(SM3)”防空導彈,這種導彈採用熱導技術探測目標,可以在目標的預定軌道上等待,一旦發現可疑目標,便將其擊落。如果海基標準三型導彈攔截行動失敗,雷達將引導陸基愛國者三型導彈實施第二次攔截,擊落目標。
那麼,日本擊落朝鮮導彈的可能性有多大呢?日本前防衛大臣久間章生曾在2007年的一次演講中誇口稱:“日本目前部署的攔截導彈攔截來襲目標的成功率為99%。”
據悉,日本海上自衛隊已經對海基標準三型導彈進行了兩次測試,但只有一枚攔截成功。而過去6年中,美國海軍完成了15次攔截測試,其中有12次取得成功。日本防衛省一名官員表示,海基標準三型導彈和陸基型“愛國者三型”防空導彈相結合,能夠大大提高日本攔截攻擊導彈的幾率。
報道說,日本最終是否會發射導彈實施攔截,選在什麼時候發射攔截導彈,是否能夠攔截成功,這一系列問題都取決於朝鮮。如果朝鮮發射的是“光明星2號”通信衛星,它將從日本上空250公里的地方飛過。而海基標準三型導彈的最大攔截高度超過500公里,理論上說,將其擊落不成問題。但是如果朝鮮發射的是“大浦洞2號”彈道導彈,其飛行高度可以達到600公里到1000公里,海基標準三型導彈將失去作用。
日本官員表示,日本仍需時間來判斷朝鮮發射的是導彈還是衛星,最終的判斷依據將是發射物體上升的角度。
日本國會參眾兩院先後通過決議,要求朝鮮在發射彈道導彈問題上保持克制。決議稱,朝鮮的發射行為是損害東北亞地區和平與穩定的行為,日本對朝鮮宣布將進行發射表示堅決抗議。決議還要求日本政府與其他國家一道為使朝鮮停止發射而繼續努力,同時要求朝鮮“認真傾聽國際社會的聲音”,停止發射行為。綜合
如果膽敢攔截,朝鮮將“動用最強有力的軍事手段反擊”
朝鮮中央通訊社發表文章說,朝鮮不怕日本攔截其即將發射的“光明星2號”試驗通信衛星。
文章說,日本把朝鮮發射衛星稱做對其的“威脅”,千方百計地阻撓朝鮮發射衛星,甚至聲稱要加以“攔截”,這是“失去理性的冒險行為”。文章說,如果日本膽敢攔截,朝鮮將視其為日本對朝鮮“發動再次侵略的炮聲”,將“動用最強有力的軍事手段摧毀其所有攔截裝備及其巢穴”。
文章認為,日本在朝鮮發射衛星問題上的舉動另有目的,其一是破壞六方會談,拖延朝鮮半島的無核化,使其實現核武裝的野心合法化;其二是在國內鼓吹軍國主義,並轉移民眾對日本腐敗政治風氣的視線。
據報道,日本政府召開安全保障會議,決定啟動針對朝鮮發射物的攔截計劃。日本政府稱,攔截計劃是針對發射萬一失敗后發射物落入日本的情況。