反卫星技术:太空不再安全
1985年9月,美国进行了首次小型反卫星导弹的实弹空中发射试验,成功地击毁了一颗在距地面555公里的近地轨道空间运行的试验卫星;2007年1月11日,我军也成功用导弹击落一颗500英里高的在轨废弃气象卫星。高不可及的卫星怎么也折翼了?其背后杀手就是反卫星技术。
核能反卫星技术。是通过核装置在目标卫星附近爆炸产生强烈的热、核辐射和电磁脉冲等效应,毁坏卫星的结构部件与电子设备,从而使其丧失工作能力的空间武器。主要有核电磁脉冲弹、增强α射线弹和γ射线弹。
反卫星导弹技术。导弹由空中或地面直接发射升空,寻的拦截器与发动机分离后,通过长波红外探测器可探测到几百千米以外卫星发出的红外辐射,经计算处理后,由弹上小型火箭发动机控制其飞行弹道,自动跟踪并导向目标,利用高速动能弹头以每秒十几千米的相对速度直接撞毁目标卫星。其中又有(1)机载反卫星导弹,在美国1985年的试验中,F-15战斗机起飞升空,根据地面监控站传输的目标参数和指令发射导弹,导弹发射后,弹上的惯性制导装置引导导弹到达预定空域,尔后导弹上的8个红外探测器搜索目标,它可探测到几百公里之外卫星发出的红外辐射;一旦捕捉到目标,就加以识别、判断、自动跟踪,同时加速飞行;待导弹达到最大速度时,拦截弹与导弹助推器自动分离;拦截弹靠自身的红外制导装置的引导和小型火箭发动机的推进,继续向目标卫星飞行,达到每秒3~12公里的速度,然后高速撞向目标,将目标卫星摧毁;(2)陆基反卫星导弹,美国的陆基反卫星导弹由导弹分系统和武器控制分系统组成,导弹由助推器、杀伤飞行器、外罩和运载系统等组成。
定向能反卫星技术。这项技术能在很小立体角内定向传输能量,在瞬间打中远至几千千米外快速移动的目标,将其摧毁或予以识别,并可迅速再次瞄准,具有可重复使用、速度快、攻击空域广等优点。具有代表性的有:激光反卫星武器、粒子束反卫星武器、高功率微波反卫星武器等。
激光反卫星武器。利用沿一定方向发射的激光束来直接毁伤目标卫星或使之失效,具备远程、方向性好、能量集中、光速攻击目标、机动灵活、反应时间短、命中精度高、抗电子干扰能力强等特点。整体系统一般由高能激光器、精密瞄准跟踪系统和光束控制与发射系统组成。杀伤破坏效应主要有烧蚀(热蚀)、激波(冲击)和辐射等。目前美国空军重点发展的反卫星激光武器主要是天基激光武器(SBL)、机载激光器(ABL)和空天中继镜系统(ARMS)。
粒子束反卫星武器。是利用粒子加速器原理制造出的一种新概念武器,它以发射高能定向强流亚原子束来击毁目标卫星或使之失效。它具有能量高度集中、穿透力极强、脉冲发射率高、能快速改变发射方向等特点,是一种杀伤点状目标的最佳武器。粒子束可分为中性粒子束和带电粒子束。相比带电粒子束,在太空中用中性粒子束比较理想。它能穿透助推器壳体,立即造成破坏,适于作天基武器,快速对付各种目标。所以反卫星用的粒子束武器一般是中性粒子束武器。它速度快、命中率高、受气象条件影响极小,是真正的全天候武器。
高功率微波武器。这种武器可以利用定向辐射的高功率微波波束干扰或毁坏目标卫星的电子系统,主要攻击对象是对方的通信卫星和电子侦察卫星。它作用时间短,作用距离较之激光束武器和粒子束更远,受天气影响较小。被称为定向能武库中的“超级明星”。当使用陆基或天基高功率微波武器攻击敌卫星时,微波能量可以通过卫星的前门耦合(即天线)穿透到目标卫星的内部。较长波长的微波还能通过卫星的后门耦合(卫星结构的开口和裂缝)穿透到卫星的内部。微波被卫星上的电子元件所吸收,产生极大损坏并扰乱其工作。同时,高功率微波产生的高温、电离、辐射和声波能对卫星造成全面的破坏。
共轨反卫星技术。是指利用助推火箭将武器发射到与目标卫星相同的轨道上,然后以较低速度接近目标,并通过引爆或其他方式摧毁或破坏目标卫星的反卫星武器。具有代表性的主要是反卫星天雷、灵巧伴星卫星及反卫星卫星等。
高功率微波武器
反卫星天雷。是由卫星等航天器发射,秘密埋设在目标卫星同一运行轨道上,可机动变轨,并携带具有杀伤能力的爆炸装置,通过自身的无线电遥控装置控制雷体,快速接近目标卫星,实时启动爆炸装置将其击毁,或实时释放金属颗粒、碎片和气溶胶等干扰物,使目标卫星上的光电器件工作失常,导致其星体飞离运行轨道而坠毁。
灵巧伴星卫星。是一种体积极小、能寄附在敌方卫星上的微型卫星,能在战时根据己方相应的指令对敌方卫星进行干扰或摧毁。这一反卫星武器系统由寄生星、母星及运载器、地面测控指挥系统三大部分组成。寄生星平时寄附在敌方卫星上,战时才启动发挥作用,由于大量采用微电子和微机电技术,寄生星的重量只有几千克至十几千克之间,小的可以只有几百克。
反卫星卫星。又称截击卫星或杀伤卫星,是用来干扰、破坏或摧毁卫星和卫星星座的空间武器。它由大型火箭送入预定轨道,绕地球飞行1~2圈后,转到与目标卫星几乎相同的轨道上,然后根据地面指令自动接近与识别敌方卫星或其他航天器。反卫星卫星上带有轨道发动机、雷达或红外制导装置和杀伤战斗部,用于在轨干扰和破坏敌方的空间系统。它的装载武器可以是非破坏性装置,如电子对抗装置,也可以是常规高能炸药破片杀伤战斗部或者无控火箭束等摧毁敌方目标的武器。2005年4月15日,美国航空航天局发射一颗名为“自主交会技术验证”(DART)的卫星,实现自动逼迫和机动飞行等技术。该卫星利用星载先进视频制导传感器和全球定位系统,从约800千米以外向国防部已经退役的“多波束超视距通信卫星”逼近。按照预定计划,试验过程要持续24小时,DART卫星与目标卫星之间的最近距离应为4.6米,但试验中DART卫星仅工作了11小时,在进入距卫星约91米后,两颗卫星发生了碰撞,碰撞改变了目标卫星的轨道。虽然DART卫星未能实现具有挑战性的近距离逼近目标的机动飞行操作,但其军事意义却是巨大的。
软杀伤反卫星技术。是通过电子干扰、无源干扰物或低功率束能武器等对卫星进行的可逆的非物理摧毁性质的反卫星手段,如干扰和致盲侦察卫星(包括成像侦察卫星、电子侦察卫星和海洋监视卫星)、通信卫星和导航卫星等。
电子干扰反卫星武器。其平台可以是地基、空基或者天基。由于所有的卫星都与地面接收站、接收机或空间的其他卫星之间存在信息交换,有信息交换就有通信链路,电子干扰武器通过发送功率、频率、调制方式匹配的电磁信号,可以有效干扰卫星的通信链路,使卫星的信息获取能力得到暂时有效抑制,达到反卫星的目的。这种武器由调谐无线发射机组成,用以覆盖目标的频率范围,并对准目标接收机,用足够大的功率对抗目标接收机的预定信号。
无源干扰物反卫星。是一种在敌方卫星的轨道上或卫星的监视视场内释放金属碎片与颗粒、气溶胶、特种材料等干扰物,使敌方卫星的电池板、光学器件或者天线等暂时失去效能或者功能退化的反卫星手段。用无源干扰物干扰卫星,其困难不在于无源干扰物本身,而在于如何将这些无源干扰物喷射在卫星上,如何控制这些干扰物的喷射时机、喷射方向、喷射散播面积等。目前,随着卫星发射技术、姿态控制技术、变轨技术的不断发展与成熟,采用无源干扰物的卫星对抗方式不仅可行,而且比较容易实现。