高超声速技术是否会推动核武再升级?

【知远导读】高超声速运载系统如今已成为世界各国的主要关注对象,因为其所具备的高速和高机动性使其能够轻易突破大部分防御系统。随着美军计划升级核武库,高超声速运载系统正成为其中一项选择。美国防部主管研究与工程的副部长迈克尔·格里芬近日宣布,将高超声速技术作为其优先考虑的发展重点。在过去20年,对高超声速技术的研究已证明高超声速常规武器具备技术上的可行性。但如果将这项技术与核武器结合,形成高超声速核武器(NAHW),又会产生何种效果?

本文编译自美国《战略研究季刊》2020年夏季刊,作者系美空军研究实验室主任南森·特里(Nathan B. Terry)中校和美空军军事学院战略威慑研究中心助理教授佩奇·科恩(Paige P. Cone)博士。文章首先从战略威慑角度着眼,评估了高超声速技术可能对威慑思维产生的影响。然后将高超声速核武器与美国现有的弹道导弹、巡航导弹和导弹防御系统进行对比,用定量和定性方法论述了高超声速核武器与这些武器系统之间的关系。最后得出结论,即与现有核武器相比,高超声速核武器不会给部署国提供明显的战略优势。

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高超声速武器通常是指飞行速度不低于马赫数5的高机动性系统,主要包括两类:一是高超声速巡航导弹,二是高超声速助推滑翔飞行器。洲际弹道导弹和潜射导弹的飞行速度虽然也能超过马赫数5,但由于不具备机动能力,因此本文不认为它们属于高超声速武器。高速、高机动性核武器是本文关注的重点,因为该类武器具备突破导弹防御系统的潜在能力。

高超声速不是一项单一技术。根据美国防高级研究计划局的报告,成功的高超声速系统是多领域技术有效结合的产物,具体包括超燃冲压发动机、耐高温材料、先进制造技术和飞行器整体外观设计。根据对各技术领域学术期刊发表情况的统计可知(如图1所示),高超声速技术在过去几十年间得到了迅猛发展。

图1:涉及高超声速及其相关技术发展的期刊数量
 

高超声速技术这种迅猛的发展势头可能不会从根本上改变我们对威慑思维的看法。大多数技术革新遵循着一种循序渐进的过程,其对战略思维的影响谈不上具有颠覆性。然而,核武器的出现改变了各国对战争的认识。因此,当一种新技术出现时,人们不禁会问:应当如何站在威慑思维的高度来评估这种新技术?这种新技术是否会引发威慑思维的重大改变,或成为推动现有技术不断发展的重要因素?

鉴于核武器所具备的巨大威力,伯纳德·布罗迪(Bernard Brodie)在1946年率先提出了核威慑理论。在他看来,核弹的破坏力是轰炸机的数百倍,只需一枚就能摧毁整座城市。虽然携带核弹的战略轰炸机在面对敌战斗机、防空武器,甚至是地面火力时不堪一击,但并不能据此低估其所具备的潜在破坏力。鉴于此,布罗迪认为拥核的意义是避免战争,而非赢得战争。

军事技术的重大变革改变了各国对武器系统和战争的看法。但自核武器出现以后,武器系统及其运载技术的发展更多呈现渐进性,并没有从根本上改变核威慑的观点。正如半个多世纪后的今天,“三位一体”仍是各大国普遍认可的核威慑形式。美国在2018年的《核态势评估》(NPR)中宣称,将继续沿用战略轰炸机、潜射导弹和洲际弹道导弹的“组合拳”来慑止一切核打击,并警告美国的对手“任何升级核武器的行为都是徒劳无功的”。

分析表明,虽然高超声速技术在不断发展,但不能在缺乏参照系的情况下一味空谈。要确定高超声速运载技术到底是渐进性还是革命性发展,需要与当前现有的核武器运载技术加以比对。例如,可将巡航导弹或洲际弹道导弹的性能作为衡量高超声速技术进步的基准。
 
高超声速核武器与常规核武器

衡量某种潜在系统之影响的方式,是将其与现有系统进行类比。这样做的原因有二:一是大多数现有系统历史悠久,且它们对威慑思维产生过一定影响;二是任何新系统都被视为现有系统的补充或替代。洲际弹道导弹、巡航导弹和导弹防御系统与高超声速核武器之间或多或少存在一些相似之处。前三者特征的叠加基本涵盖了高超声速核武器具备的所有基本要素。

弹道导弹指的是“一种依靠内部动力装置引导爬升后呈现自由下落弹道的自动推进武器”。其飞行速度快,符合高超声速技术的基本特征。因此,洲际弹道导弹可以用来模拟未来的远程高超声速核武器。然而,弹道导弹精度不够、飞行轨迹容易预测,并不能完全作为参考模型,来分析高超声速核武器可能具备的能力。

1987年签署的《中导条约》(INF)将巡航导弹定义为“一种借助气动升力维持长距离飞行的自行引导无人飞行器”。巡航导弹具备机动性,这意味着它们可以通过调整航向来提高精度或规避障碍及防御。这种机动性使防御方难以确定巡航导弹的攻击目标。但巡航导弹飞行速度相对较慢,容易被锁定和跟踪,能够为防御方留下充足的反应时间。

导弹防御系统极其复杂。就像不同种类的导弹各有各的弱点,导弹防御系统也分为多种类型,且每种类型都需要传感器和射手进行复杂的协作。各要素间的协调问题是一项巨大的技术挑战,特别是就导弹防御系统各层防御目标而言。这种协调意味着导弹防御系统需要足够时间才能确保有效运转。

鉴于高超声速核武器可以被看作洲际弹道导弹、巡航导弹和导弹防御系统三者的叠加,因此在评估其战略影响时应相对于上述三种武器系统的变化来考虑。通过考察高超声速核武器在与各武器系统相关的关键技术领域取得了革命性还是渐进性发展,来评估其速度、射程、精度和突防能力四项主要指标。其中,对前三项指标进行定量评估,对突防能力进行定性评估。

 

洲际弹道导弹

针对洲际弹道导弹,主要从速度、射程和精度三方面的发展变化,与高超声速技术进行对比。考虑到“三位一体”是核威慑的基本构成形式,因此将潜射导弹一并纳入本节对比。图2绘制了美国洲际弹道导弹和潜射导弹的速度与达成初始作战能力(IOC)年份之间的对应关系。之所以选择达成初始作战能力的年份,是因为其可以作为武器系统由技术过渡到实战部署的标志。诚然,武器系统的试射日期及结果等其他关键性技术指标也十分重要,但武器系统从概念测试到实战部署需要经历漫长的历程,需要在复杂的环境中不断进行优化。另外,实战部署的武器系统在威慑效果方面远超尚处于测试阶段的系统。

图2:美国洲际弹道导弹和潜射导弹速度变化示意图
 

由图2可以看出,在过去50年中,洲际弹道导弹和潜射导弹在速度方面基本保持恒定,不仅没有显著增长,反而有所下降。这是因为潜射导弹和其他近程弹道导弹已经能够实现对目标的快速打击。此外,图2还表明,美国的高超声速技术在速度方面落后于洲际弹道导弹和潜射导弹。

弹道导弹的飞行轨迹要比高超声速武器长,因此不能将两种武器的初始速度放在一起比较。据卡内基国际和平研究院核政策项目主任詹姆斯·阿克顿(James Acton)等人估算,洲际弹道导弹的攻击预警时间约为30分钟,略长于高超声速助推滑翔武器。中程弹道导弹的攻击预警时间约为16分钟,与高超声速巡航导弹相当。而在绝大多数情况下,潜射导弹可以在5分钟内实现目标打击。因此,高超声速核武器不会对整个核武库的预警时间产生较大改变。尽管高超声速运载系统还有其他方面的潜在优势,但相对于现有核武器运载系统而言,单纯提高速度不见得会获取明显的战略优势。

核武器运载系统另一项关键参数是射程。巡航导弹、洲际弹道导弹和潜射导弹在射程方面的变化情况,为评估高超声速核运载系统提供了借鉴。如图3所示,洲际弹道导弹的射程并没有随时间推移而显著增加。这是因为在已经具备洲际飞行能力的情况下,增加导弹射程意义不大。但技术进步确实对潜射导弹有所改善,使它们的射程达到与洲际弹道导弹相当的水平。此举不仅扩大了潜艇的作战范围,而且使它们更加难以被发现,从而提高了生存能力。但就射程而言,与现有弹道导弹技术相比,目前美国的高超声速技术相形见绌。

图3:美国洲际弹道导弹和潜射导弹射程变化示意图

精度是传统高超声速武器的一大优势,它们甚至能够精准摧毁单一车辆。从功能上说,武器精度提高2倍相当于当量提高8倍,这就是为什么精确炸弹要优于大型炸弹。导弹精度通常用圆概率误差(CEP)来衡量。其定义是以目标为圆心划圆,若导弹有50%的概率命中此圆,则此圆半径就是该型导弹的CEP。如图4所示,美国的洲际弹道导弹通过技术升级不断提高精度。虽然缺少高超声速运载系统的有关数据,但考虑到洲际弹道导弹在精度方面要明显低于巡航导弹,因此可推知高超声速核武器的精度要比洲际弹道导弹高。

图4:美国洲际弹道导弹和潜射导弹精度变化示意图
 

通过对比可知,洲际弹道导弹的速度和射程并没有随时间发生明显改变。但就这两项技术指标而言,高超声速武器还相去甚远。然而,高超声速武器可能比洲际弹道导弹更精确。但一方面,对爆炸半径通常以千米计算的战略核武器而言,提高区区几十米精度可能无关紧要。另一方面,提高精度可能意味着核弹头的当量要有所下降。

 

巡航导弹

图5显示了巡航导弹的射程与达成初始作战能力年份之间的对应关系。在过去70年,巡航导弹的射程一直相对恒定。虽然有限的射程会带来一些实战上的不便,但多数巡航导弹都可以依托接近目标的移动平台(舰船、飞机等)成功发射。从历史上看,尽可能靠近敌方来建立军事基地是克服巡航导弹航程受限的重要手段。从射程上看,高超声速武器不超过现有巡航导弹,因此在技术上并没有取得突破性发展。

图5:美国巡航导弹射程变化示意图
 
图6显示了巡航导弹的速度与达成初始作战能力年份之间的对应关系。在过去70年,美国巡航导弹的速度不超过马赫数2,明显低于X-51A等高超声速系统。

图6:美国巡航导弹速度变化示意图
 

虽然有关巡航导弹精度的数据不足,但通过对比图4和下图7可知,巡航导弹在精度方面要远高于洲际弹道导弹,且巡航导弹的精度还在不断提高。但正如前文所述,对爆炸半径同样以千米计算的巡航导弹而言,精度提高几米起不到决定性影响。

图7:美国巡航导弹精度变化示意图
 

综合图2至图7可以看出,洲际弹道导弹和巡航导弹经过了数十年的发展,才将速度、射程和精度提升到今天的程度。这与仅用几年时间就将核武器当量提高700倍相比,不可同日而语。虽然高超声速技术已经研发了数十年,但其尚未超越现有的核导运载技术。这表明当前的核威慑概念仍然适用于高超声速核武器。但研发高超声速技术并非毫无意义。正如前文所述,技术的演进推动了核武器运载系统的出现和发展。高超声速技术的不断发展有力地证明,核武器与高超声速运载工具的结合与技术发展的历史趋势相一致,与美国对核威慑思维的理解相一致。

 

导弹防御系统

高超声速技术之所以备受关注,是因为它为提高导弹生存能力提供了另一种选择。速度和机动性的结合使高超声速武器在一定程度上具备了削弱当前导弹防御技术的潜力。导弹防御系统需要足够的时间去观测发射、判断弹型、分析参数、排除噪音和跟监轨迹。而高超声速系统可以极大压缩导弹防御系统的反应时间。以弹道导弹为例,一旦防御方成功对其识别,就可以清楚地掌握导弹轨迹,并在导弹飞行中段和末段实施拦截。但由于高超声速武器机动性出色,导致防御方难以确定选用何种防御方式。

像“蛇鲨”(SM-62)这种早期的核巡航导弹很容易受到防空火力的攻击。在1967年苏联用“冥河”巡航导弹(SS-N-2)击沉以色列的驱逐舰后,美国开始研发舰载反导武器。1969年,美国国会批准了美国第一个弹道导弹防御系统。而洲际弹道导弹则通过诱骗、变轨、电子对抗和多弹头分导再入(MIRV)等技术对导弹防御技术做出回应。

从历史角度看,搭载核武器的高超声速运载系统是对导弹和导弹防御之间长期竞争关系的一种回应。技术进步所带来的临时优势仅能维持到反制技术出现为止。虽然高超声速武器一再声称具备强大的突防能力,但历史表明,终将出现一种足以抗衡这种威胁的防御系统。这也表明,高超声速核武器不具备足够的革命性,难以催生全新的威慑思维。

假设高超声速运载技术是洲际弹道导弹和巡航导弹技术的线性延续。基于该假设,我们来分析是否会出现反制高超声速武器的技术。根据美国2019版《导弹防御评估》(MDR),多重导弹防御系统能够有效应对洲际弹道导弹和巡航导弹带来的威胁。例如,“爱国者-3”(PAC-3)导弹防御系统能够防御巡航导弹和近程弹道导弹。F-35战斗机目前具备防御巡航导弹的能力,且计划完善防御助推段弹道导弹的能力。“宙斯盾”系统的“标准-6”(SM-6)导弹能够同时防御弹道导弹和巡航导弹。由于目前现有的多种系统都可以防御巡航导弹和弹道导弹,因此完全可以预期未来系统能够防御两者的结合体。

现有导弹防御系统之所以能够防御巡航导弹和弹道导弹,是因为这两种导弹具有很多相似点。例如,与远程弹道导弹相比,近程弹道导弹主要在大气层内飞行,且更具空气动力学特征。此外,弹道导弹和巡航导弹在末段具有类似的飞行轨迹。这一点非常重要,因为很多导弹防御系统都是在末段实施拦截。但需要强调的是,弹道导弹并不总是沿弹道轨迹飞行。当“萨德”系统准备在末段实施拦截时,导弹可能会实施非弹道跳跃。而多弹头分导再入技术的出现则证明弹道导弹运载系统已具备有限的机动性。最后,用于应对高超声速核武器技术的导弹防御系统已经处于研发状态。美国2019版《导弹防御评估》指出,当前美国正在研发可用于击溃高超声速武器的防御系统。美国国防高级研究计划局近年公布的“滑翔破坏者”(Glide Breaker)就是其中之一。

上述分析表明,高超声速核武器的出现是一种技术演进的结果。导弹防御技术既能够抵御类似巡航导弹的机动武器,又能够抵御诸如洲际弹道导弹的高速威胁。由此可以合理假设,随着导弹防御技术的不断发展,其完全有能力应对兼具高速和高机动性的高超声速核武器。

结 论

本文认为,高超声速核武器是洲际弹道导弹、巡航导弹和导弹防御系统等现有技术叠加的产物。文章从历史发展的角度,运用定量分析和定性分析相结合的方法,将高超声速系统与上述相关技术的发展进程进行了对比。通过比较速度、射程、精度等技术参数可知,高超声速技术呈现出一种缓慢的发展进程,不会对当前的核威慑理论产生颠覆性影响。

本文也存在一定局限性。一是有关高超声速的作战数据和性能参数(速度、射程、精度)不足,这是因为大部分高超声速系统尚处在研发阶段。随着更多可用数据的公开,未来的高超声速核武器运载系统可能要明显优于现有系统。二是忽略了高超声速核武器在运用方式上与现有武器系统间存在的差异。对新式武器而言,速度、射程、精度以及规避导弹防御等问题可能不是最重要的考虑因素。正如基辛格所说,技术不是万能的。相反,真正的优势来自于“对武器巧妙合理地运用,而不是单纯增加威力或速度”。高超声速武器正是如此。但这并不代表高超声速运载系统是一种无用的军事创新。与常规武器相比,核武器与核威慑所描述的核报复风险有着更为密切的关系。

然而,决策者很难有机会在全面了解未来系统的基础上选择发展路径。不少学者就高超声速技术可能对战略决策产生的影响展开研究。例如,希瑟·维纳布尔(Heather Tenable)和克拉伦斯·阿伯克朗比(Clarence Abercrombie)在“战争困境”(Waron the Rocks)发文预测,高超声速技术将面临技术反制,但不会加剧不稳定。而核战略和新兴技术研究者艾伦·卡明斯(Alan Cummings)认为,单纯具备发动快速打击的能力可能会提供战略优势。美国国防情报局局长罗伯特·阿什利(Robert Ashley)则预言,“高超声速运载技术的发展将通过提供更快、更远和更具威力的打击能力而彻底改变战争。”

文章立足现有武器系统及其作战概念来思考高超声速核武器可能产生的影响。少量的高超声速核武器可能会规避导弹防御系统,而大量的洲际弹道导弹可能会击溃导弹防御系统。高超声速核武器无法阻止核大国的报复打击,除非它们作为第一次打击的部分手段完全摧毁对方的第二次打击能力。就导弹防御而言,高超声速核武器的饱和攻击效果与洲际弹道导弹相当,因为二者都可以让导弹防御系统不堪重负。这表明高超声速核武器在打击效果上,没有比洲际弹道导弹或潜射导弹多出多少优势。
(平台编辑:黄潇潇)
常逸昆/编译
2020-08-25智邦网声明:本平台发布部分内容来自公开资料或者网络,版权归原作者所有,转载的目的在于传递信息及用于网络分享,不代表本平台赞同其观点,如涉版权问题,请与我们联系,我们第一时间处理!