兰德眼中的美中台海之战四弹道导弹打航

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弹道导弹打航母如今已经不是传说,而是现实了

美国对中国反舰弹道导弹的认知,瞄准点是发射时对目标方位的最优估计,导弹有一定的搜索和机动能力,杀伤半径内的目标都可击杀台湾与大陆之间隔着台湾海峡,海战是台海之战的必然组成部分之一。美国海军水面力量的核心是航母,美中海战的焦点因此在于反航母作战,但海域则远远超过台海周边。年导弹危机期间,美国出动两个航母战斗群进入台岛附近海域,对中国形成严重威胁。在这个时候,美国舰队只要在中国岸基雷达的探测范围外活动,基本上不用担心中国威胁。此后中国重点发展的杀手锏大多以航母为对象,20年后反航母作战的气象发生了根本性的改变,这是台海海战的最大变数。中国反航母能力包括四大要素:1、超地平线探测和目标指示能力2、反舰弹道导弹的打击能力3、反舰导弹的打击能力4、潜艇的打击能力岸基超地平线(简称OTH)雷达和天基海洋卫星监视系统(简称NOSS)为中国提供了有效的广域探测和监控手段。OTH雷达可以探测中国海岸线以外公里的大型目标,NOSS则可以实现全球监控。OTH和NOSS可以为反航母打击手段提供粗略的目标指示,或者引导图像侦察卫星进一步识别和精密定位。襄樊的超地平线雷达的探测距离深入西太平洋,但超地平线雷达的探测精度受到物理限制,不可能用于导弹瞄准,只能概略探测年,中国在襄樊开始建造超远程OTH天波雷达。OTH雷达利用电离层反射极大地增加探测距离,但也因此有最小探测距离的盲区。OTH雷达工作在3-30MHz范围,发射和接收天线都十分庞大。在冷战时代,美国AN/FPS-就是OTH雷达,最小探测距离公里,最大探测距离公里,可在24秒钟内扫描整个60度的扇形(约万平方公里)。中国OTH雷达的能力是保密的,在兰德的数字沙盘演习中,兰德假定中国OTH雷达具有相同的性能。OTH雷达的性能受到电离层扰动的影响很大,昼夜、太阳活动周期、季节都有影响,而且有时候电离层扰动没有规则,影响难以补偿。OTH雷达的另一个大问题是分辨率较差,可以根据回波强度估计目标大小,但无法分辨相距几公里以内的密集目标。不过OTH雷达可以探测到飞行中的飞机,可以据此按图索骥追踪到航母的踪迹。兰德在报告中估计,襄樊的OTH雷达可以覆盖从菲律宾到日本九州的巨大扇形,最小探测距离落在东南沿海以内的苏州-金华-龙岩-梅州一线,最大探测距离覆盖日本以东约公里到菲律宾棉兰老岛的巨大弧形。OTH雷达的另一个问题也与电离层扰动有关,电离层厚度、角度的变化十分迅速(迅速变换的极光就是电离层扰动的表象),好比反光镜的位置和角度迅速莫测地变化,造成OTH雷达的探测误差。澳大利亚的OTH雷达的探测误差在距离上可达10-40公里,在角度上可达1-5度。与导弹的命中精度一样,雷达测距和定位误差也可以用圆公算概率表示。如果中国OTH雷达具有相似的误差的话,在公里距离(相当于台湾东南约公里)上,造成22-公里的雷达CEP;在公里极限距离(相当于台湾东南约公里)上,造成36-公里的雷达CEP。这样的精度可用于对目标概略位置的外部提示,用于引导具有一定自持力和搜索力的打击系统(如有人驾驶的战斗轰炸机或水面舰艇、潜艇)已经足够了,但直接用于导弹装定,就有可能超过导弹的搜索和自动发现目标能力。当然,要是目标附近有已知位置的岛屿或者舰船,有关信息可以用于矫正OTH雷达数据,大大提高定位精度。这和差分GPS(也称DGPS)的原理是一样的。探测误差对于命中的影响很大,如果探测误差大大超过导弹杀伤半径,就只能用很多导弹覆盖“模糊区”,确保命中年,中国发射了第一颗遥感9号电子侦察卫星,三颗卫星密集编组,具有通过测量信号到达的时间差来被动定位(简称TDOA)的功能。采用类似原理的手机基站定位可以对移动中的手机达到50米定位精度。中国NOSS的定位精度没有任何公开信息,兰德在报告中认为应该达到几十公里级,足够引导图像侦察卫星做进一步识别和精密定位。在年4月,中国共发射了5颗NOSS卫星(遥感9、16、17、20、25号,其中17、25号替代9、16号),现有3颗在轨。每个三星系统可提供平方公里的监视范围,平均每天可对特定目标地区飞越18次。图像侦察卫星的分辨率比电子侦察卫星高得多,可以很高的精度提供目标识别和定位,但大海茫茫,要找到目标,没有必要的外部提示很难做到。到年为止,中国发射了两颗图像侦察卫星(尖兵3A和尖兵3B),具有从低轨道多光谱光电图像和数据链下传图像能力,据称达到30公里扫描宽度和3米分辨率。根据轨道参数,兰德估计,这样的卫星可以在中国近海需要平均35.1天才能重返观测地球上任一特定位置,除非偶然撞上,否则对于实时引导导弹打击来说,缺乏战术价值。年4月,中国开始发射第二代侦察卫星,包括具有侧视雷达(简称SAR)的雷达卫星。到年,假定所有尖兵3系列卫星已经退役,中国已经部署了3颗雷达卫星(遥感1、3、6号)和4颗高分辨率图像侦察卫星(遥感2、4、5、7号)。最初两颗雷达卫星据称具有5-20米精度,推扫宽度40-公里,第三颗雷达卫星则有1.5米精度。图像卫星则由1.5米精度(遥感2、4、7号)提高到1米精度(遥感5号)。如果没有外部提示而只是随机扫描,4颗卫星需要平均13.8天的重返时间。加上两颗雷达卫星(遥感3、6号)一起搜索,可以降低到6.9天。这是假定好天气的情况,阴云、大雾等要妨碍图像卫星工作,但雷达卫星依然可以正常工作。如果有25%的时间有阴云遮挡,4颗图像卫星需要平均18.4天,加上雷达卫星需要平均7.8天;如果阴云时间达到50%,4颗图像卫星则需要平均27.7天,加上雷达卫星为平均9.5天。对目标概略位置的外部提示可以减少盲目搜索,显著减少搜索时间,但还是取决于目标偏离卫星轨道在地球表面的垂直投影线有多远。图像卫星是有大角度侧摆能力的,但斜距越大,分辨率的降低越大。虽然发现大型舰船不需要多少分辨率,但识别舰船需要至少5米的分辨率。根据卫星的轨道参数和最高分辨率,可以计算出确保5米分辨率的最大斜角。雷达卫星不一样,侧视雷达(也称SAR)不能直接俯视,只能斜视,斜角在20-80度之间,分辨率由采样率、雷达功率、波长、信号处理能力决定。对年情况,假定晴好天气,有持续的精确外部提示,使得中国卫星可以有意识地在即将飞越目标区域时提前瞄准,捕捉目标能力由平均13.8天重返时间下降到8小时(只使用4颗图像卫星),或者从6.9天下降到4小时(图像加雷达卫星)。25%的阴云遮盖的话,全图像从8小时延长到10.7小时,图像加SAR从4小时延长到4.6小时;50%阴云遮盖的话,全图像延长到16小时,图像加SAR延长到5.2小时。到年4月为止,中国在空间维持4颗雷达卫星(遥感10、13、18、23号)和4颗图像卫星(遥感14、21、24、26号),但有可能遥感10号和12号已经退役,那样就是3加3。但中国也开始发射新一代高轨道(公里)中分辨率图像卫星(遥感8、15、19、22号),具有公里宽的推扫宽度,分辨率为3-10米,特别适合对航母这样的大型舰船的广域搜索和识别。对于年情况,兰德在报告中推测,中国将维持低轨道图像、高轨道图像、雷达卫星各3-4颗,主要精力不放在大大增加卫星数量,而是进一步提高卫星性能。这样的话,年时,对于整个9-12颗卫星的空间侦察体系来说,在没有外部提示的情况下,搜索大型舰船的重返时间平均2.9天;有外部提示的话,降低到2.6小时。25%阴云时,分别延长到2.9-3.5天和2.9小时;50%阴云时,进一步延长到4.2天和3.3小时。

无外部提示

-

35.1天

6.9天

2.9天

有外部提示

-

-

4小时

2.6小时

卫星数量

高分辨率图像

-

2

4

3-4

中分辨率图像

-

-

-

3-4

雷达

-

-

2

3-4

中国卫星捕捉美国大型舰船重返时间(好天气)和卫星数量

显然,外部提示可以大大缩短空间侦察体系的重返时间,最高可缩短95%。OTH雷达、NOSS和岸基电子侦听测向系统都能在不同程度上提供对目标的概略位置的外部提示。对于年情况,如果中国图像卫星开始采用与光电成像分辨率相当的红外成像技术,可以昼夜和在坏天气搜索,这将降低搜索时间10-40%。这些数据有很多假定的因素,没有考虑美国航母反制的因素。OTH雷达、NOSS和岸基电子侦听站可以用常规的干扰来压制,图像卫星可以用激光致盲,用导弹的硬杀伤当然是最彻底的办法,还可以根据已知的卫星轨迹机动躲避,在半径上沿圆弧运动也可以利用多普勒效应欺骗OTH雷达。上述计算也没有考虑中国指挥通信体系(简称C4ISR)的指挥决定和情报传输的延迟。

中国的卫星和发射技术也今非昔比,海上发射的一箭九星就是例子

商业卫星的分辨率也足够辨认航母了

另一方面,兰德在报告中可能低估了中国卫星技术的发展。年10月7日,中国成功地发射了一组“吉林一号”商业卫星,包括一颗图像卫星、两颗视频卫星和一颗技术验证卫星,采用公里高的太阳同步轨道,其中高分辨率图像卫星具有常规推扫、大角度侧摆、同轨立体、多条带拼接等多种成像模式,地面分辨率为0.72密,多光谱为2.88米。视频卫星的分辨率为1.12密。技术验证卫星用于多模式成像技术验证。这只是商业级成像卫星,军用级的探测能力只能更高。中国的坊间传闻向来真真假假,但反舰弹道导弹和大多数杀手锏都是从传闻开始而最后得到认证的。关于卫星,传闻中NOSS的定位精度达到几公里级,雷达卫星达到1米级,中分辨率图像卫星达到2米级,而高分辨率图像卫星大大0.5米级。所有卫星协调运行是,平均重返时间2-3小时,这和兰德在报告中的估计一致。但航天科技集团副总经理杨保华在年11月对新华网说,中国将继续发射约70颗遥感卫星。据推测,发射完毕后,平均重返时间可以降低到1小时以下。这将显著提高对海上航母的探测和定位能力。美国的SBIRS卫星则提供了另一种可能。SBIRS是空间红外系统的简称,这是新一代导弹预警卫星,具有地球同步轨道(简称GEO)和极地椭圆轨道(简称HEO)两种运行方式。HEO的SBIRS用红外扫描观测北半球,特别适合观测朝鲜和俄罗斯越过北极上空的导弹发射,CEO的SBIRS则不仅有大面积的红外扫描,还有高分辨率的精细波束凝视的工作方式,可以持续跟踪特定目标,或者在几个


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