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美国陆基中段防御系统简介

花匠小妙招
2024-11-06 01:52

地基中段导弹防御系统作战过程

陆基中段防御（GMD）系统是美国正在研制的一种固定式、地基、非核弹道导弹防御系统，旨在保护美国本土、阿拉斯加和夏威夷免遭远程弹道导弹的攻击，属于美国整个反导系统中段防御的陆基部分，由MDA拨款和管理。GMD系统主要由地基拦截弹、作战管理、指挥控制和通信系统、预警系统和跟踪制导系统组成。2004年7月，美国在阿拉斯加州格里利堡部署了首枚地基拦截弹，并宣布具备了初始作战能力，部署数量达到40余枚。

GMD反导系统由遍布地、天、空、海、网多维空间的众多内部与外部组件构成，其物理空间和网络空间分布的广域性，远远超出了传统地空导弹系统在地理与空间分布的概念，该系统主要由预警探测网、跟踪制导网、指挥控制网、杀伤拦截网等四大部分装备构成，以分布式、网络化方式部署在全球的天基、地基、海基和空基平台上，在地理与空域分布范围上涉及全球多个国家和地区。GMD系统自身的核心作战装备是GBI导弹及其地下发射设施、地基或海基跟踪制导雷达以及C2BMC网络中心指控装备。1.系统预警探测装备GMD系统实际上没有直接隶属的预警探测装备，而是利用美军构建的导弹预警体系中的天基和陆基传感器作为目标指示信息源，目前主要包括两大部分：一部分是部署在空间的导弹预警监视卫星，另一部分是部署在地面的升级型早期预警雷达。预警监视卫星用于探测敌方导弹的发射，提供预警和敌方弹道导弹发射点和落点的信息；升级型早期预警雷达在预警卫星的引导下，探测、持续跟踪和计算来袭导弹的弹道，并能为更高分辨率的跟踪制导雷达目标指示。早期预警雷达和跟踪制导雷达共同提供来袭导弹的位置和导弹数据。目前在轨的导弹预警卫星若干颗，与卫星配套的还有若干个地面站和移动地面终端，地面站分布在美国、澳大利亚、德国等地；升级早期预警雷达若干部，分布在美国本土、阿拉斯加州、丹麦格陵兰岛和英国。

美主要在用预警雷达部署图

美地基预警系统覆盖范围

陆基预警雷达尽管可以通过前置部署来增加预警时间，但由于地理距离和地球曲率的限制，而致使很多内陆目标无法及时探测到。因此，天基预警探测系统是弹道导弹防御系统至关重要的组成部分。美国的天基预警探测系统包括静止轨道的4颗国防支援卫星（DSP）、4颗新一代的天基红外系统静止轨道星（SBIRS-GEO），3颗颗天基红外系统高椭圆轨道星（SBIRS-HEO），外加3颗近地轨道的天基跟踪与监视系统（STSS）验证卫星。在重视卫星和地面雷达预警探测手段发展的同时，美国MDA还重视发展使用成本更低廉、反应时间更快的空基红外预警探测系统，通过在无人机上安装红外探测器，在导弹处在上升段以前对弹道导弹进行监视和跟踪，即要求机载红外系统用于探测弹道导弹从起飞上升到飞行最高点之间的飞行信息，并及时下传到地面处理站进行目标信息指示。在空基反导预警探测系统获得应用后，GMD系统就会从外部获得天、空、地、海基传感器网络一体化目标指示信息的支援保障。2.GMD系统跟踪制导装备目前，美国GMD系统的跟踪制导装备主要是海上移动以及地基固定的X波段跟踪制导雷达。此外，陆上移动前置部署的X波段跟踪制导雷达也可以用于GMD系统的跟踪制导。集搜索截获、跟踪、制导、杀伤效果评估等为一体的多功能地基或海基雷达，最重要的功能是进行目标识别，以对付具有各种突防手段的弹道导弹，从弹头目标群中识别出真弹头和诱饵，引导拦截弹对真弹头实施攻击。地基固定X波段的GBR雷达在对拦截导弹进行制导时，其制导数据通过“飞拦截器弹载通信系统”（IFICS）传输给拦截导弹弹载接收设备。GBR雷达既能探测大气层外目标（处于飞行中段），也能探测大气层内目标（处于再入段和飞行末段），其测量的精准性可确保拦截导弹准确命中目标。IFICS虽然是一个独立的系统，但为了弹道导弹防御作战的需要，它被集成到了GBR雷达系统之中。目前，共有10余套IFICS部署在全美国（包括夏威夷），IFICS由分布在不同地理位置的地面站和GBI拦截弹上的通信单元组成，每套地面站包括数据终端方舱以及接收、发射设备、天线与天线罩、电站及储油箱等设备。GMD系统的雷达与THAAD系统的雷达均使用了陆基X波段脉冲雷达。二者虽然使用的是不同型号的GBR雷达，但部件的通用率达到了90~95%，其数据处理方法、目标选择和分配的算法基本相同。AN/TPY-2机动型X波段雷达就是第一部研发出来的陆基GBR雷达，并被首先使用在THAAD系统中。

AN/TPY-2雷达前置部署和末段部署工作模式

位于日本的陆上移动前置部署的X波段跟踪制导雷达FBX-T，可在助推段探测跟踪弹道导弹，然后将信息交接给部署在日本海或日本东部太平洋上的“宙斯盾”舰上的SPY-1B雷达，再由谢米亚岛上的“升级丹麦眼镜蛇”雷达接力交接给艾达克港的海基X波段雷达（SBX），最后由阿拉斯加的GMD火力单元引导拦截弹进行拦截。如果弹道导弹攻击洛杉矶等中西部地区，则应由加州比尔空军基地升级型早期预警雷达（UEWR）接力，由大福克斯基地的拦截弹拦截。3.GMD系统的指挥控制装备-C2BMCC2BMC系统由指挥控制、作战管理、网络通信等装备以及相关软件组成，C2BMC系统主要起着计划、协调、指挥和控制拦截器和探测器的作用，支持必不可少的作战人员参与控制单元，并承担数据处理和管理、作战准备、监视和维护功能，C2BMC通过地面的IFICS通信单元，向飞行中的反导拦截导弹上的IFICS提供来袭目标的实时飞行参数，直到拦截导弹上的动能拦截器与导弹的助推器分离，C2BMC可提供广泛的决策支持、作战管理与显示以及态势感知信息等。

C2BMC系统架构

GMD系统配属了4套C2BMC系统，第1套部署在美国本土的夏延山作战中心（北美防空防天反导作战指挥中心），其他3套分别部署在阿拉斯加的格利里堡、太平洋上的夏威夷和欧洲德国的拉姆斯泰因（Ramstein）。其中第1套为司令部级（决策级）、后3套为基地级（执行级），构成两级C2BMC，这两级C2BMC必要时可互为备用。通过若干套C2BMC，可把分布在全球的天、地、海、空平台上的GMD系统武器装备以及飞向来袭目标的GBI拦截弹，构成以网络为中心的地基中段导弹防御体系。C2BMC主要涉及五大关键技术：①各种先进算法；②高吞吐量、高可靠大规模并行处理计算机技术；③依靠大量共享数据库运行的一体化实时宽域网和局域网技术；④可靠、高速率数传和保密通信技术；⑤标准化、直观化的决策支持技术。4.GMD系统的发射拦截装备GBI导弹是GMD系统的核心作战武器，是一种动能杀伤型防天反导地空导弹，全弹由EKV（大气层外动能杀伤器）和三级固体火箭助推器构成，即GBI由“EKV+三级助推器”串接构成。GBI导弹及其地下发射井等构成GMD系统的发射拦截装备。GMD反导系统配用GBI导弹（有LM-BV火箭/OBV火箭助推的两种型号）的主要指标：最小/最大作战距离1000/4500~5000km，最大作成高度约2000km上下，导弹最大飞行速度20.6/24.4Ma，制导体制“惯性导航/GPS修正+末段双色红外成像/光学制导”，地下井垂直热发射，弹长16.26/16.8m，弹径1.02（第1级）~0.7（第2、3级）/1.27m，导弹发射重量14.682/12.7t，3台固体火箭发动机，采用大气层外拦截器（EKV）直接碰撞动能杀伤目标。EKV长1.39m，直径0.61m，重量64kg，拦截速度7~15km/s，是一种自主寻的和机动飞行的动能杀伤器，在大气层外拦截处于弹道中段飞行的远程或洲际弹道导弹弹头，通过直接碰撞摧毁；主要由导引头、推进系统、制导设备和姿轨控系统构成。多级助推器能够把EKV推进到5000~2000km空间高度的目标附近，当EKV与助推器分离后，EKV利用自身的可见光与红外成像导引装置可自主捕获、选择和跟踪目标，此时EKV的飞行速度高达7~8km/s，同时实时接收来自地面雷达或天基卫星的来袭目标飞行修正数据，增加拦截目标的概率，利用自身的轨道与姿态控制装置，精确控制EKV飞行，最终直接撞上目标，以自身巨大的飞行动能撞毁目标。GBI导弹的关键技术集中体现在EKV上，其上的红外导引装置要求作用距离远、视野大并能及时发现、捕获、跟踪和识别来袭目标，其轨道控制系统要能精确控制EKV的飞行方向和高度，姿态控制系统要能精确控制EKV的飞行姿态，最终使EKV能够精确地撞向预定的来袭弹头。GBI导弹发射场地包括地下发射井、拦截器接收和处理的建筑物及其储存与其他保障设备，要求的场地面积大、保障人员多，并且要求远离居住建筑区。5.GMD系统基本编制与作战流程GMD部队由美国陆军空间与导弹防御司令部指挥。目前，已装备1个GMD第100反导旅并下辖1个GMD导弹营（第49反导营）。GMD反导部队由美国陆军与空军共同管理，陆军是领头军种。该部队编制在科罗拉多州国民警卫队第100反导旅和阿拉斯加国民警卫队第49反导营，后者是前者下属单位。第100反导旅和第49反导营均配置了GMD火控系统，GBI发射任务分别由第49反导营、第100反导御旅分队承担。阿拉斯加格里利堡是拦截弹主基地，部署26枚GBI。范登堡空军基地内处于战备状态的GBI只有4枚，测试发射任务则由空军第30空间联队下属第1空天测试中队负责。依据美国2010年国防预算关于导弹防御计划调整，GBI产量不超过50枚，其中的30枚为战备库存，其余20枚用于测试。导弹预警卫星及地基导弹预警雷达是由空军部队负责，具体部队是科罗拉多州彼得森空军基地的第21空间联队（负责雷达）和巴克利空军基地的第460空间联队（负责卫星）。GMD系统使用的X波段地基制导雷达由陆军部队负责。美国空军第460空间联队的第2空间预警中队和第8空间预警中队担负弹道导弹预警卫星管理使命。GMD系统的海基X波段雷达，目前暂由MDA直接管理，操作人员由承包商（雷神公司）提供，最终交付海军管理使用。

美导弹预警信息流程示意图

信息流程方面，预警信息同步报送战略决策机构和战术指挥控制单元，确保尽早预警，尽快打击。在导弹预警和拦截作战过程中，红外预警卫星和P波段预警雷达的预警信息一方面直接上报战略司令部和北方司令部支撑战略决策，另一方面同时分发至第100导弹旅等作战部队。100导弹旅等作战部队收到预警信息后，迅速完成战备等级转进，利用C2BMC系统引导宙斯盾SPY-1雷达（S波段）、AN/TPY-2雷达（X波段）、SBX雷达（X波段）、丹麦眼镜蛇雷达（L波段）等探测，完成各传感器信息融合，生成统一精准航迹，规划武器配对，在获得武器发射授权后立即执行拦截任务。这些信息也同步报送战略司令部和北方司令部，用于支撑作战决策和拦截效果确认评估。1. 目标识别阶段目标识别阶段是指从导弹发射到目标被精确识别和跟踪的时间段，在同步轨道的天基红外系统预警卫星具有很宽的视场，能够实现对全球目标的监视，主要由扫描型和凝视型两种红外探测器。在导弹发射后，预警卫星能够迅速捕获导弹发射时的尾焰，其中SBIRS-H卫星号称可以在10s内完成导弹轨迹测量，天基红外系统利用2-3个卫星从不同角度同时对目标进行测量。获得导弹飞行数据实时将信息传递给北美防空防天司令部的导弹预警中心，导弹预警中心对数据进行融合处理，计算出来导弹的三维飞行轨迹，在得到更长时间的数据后，对导弹的落点进行预估。天基预警的精度还达不到能够引导拦截弹拦截的要求，依据预警卫星给出的导弹飞行轨迹，确定远程预警雷达和X波段多功能雷达的搜索空域，对空域进行目标搜索，对导弹目标进行精确跟踪测量，并传输给导弹预警中心。2. 决策阶段导弹预警中心立即将数据传输给国家军事指挥中心，在最高决策当局决定实施拦截作战后，战略司令部/北方司令部利用C2BMC系统发送作战指令，通过地基中段的防御通信网络引导早期预警雷达确定搜索区域，进入搜索范围后，立即进行高精度跟踪，并将高精度的轨迹数据传输给C2BMC系统。C2BMC通过早期预警雷达信息引导X波段雷达探测、跟踪和识别目标，根据来袭目标数据选择合适的武器系统进行拦截，确定拦截方案后，将目标数据装定在拦截单上，发射拦截命令。3. 拦截与评估阶段拦截弹发射后，X波段雷达通过“飞行中拦截弹通信系统”向拦截弹实时提供高分辨率的目标跟踪数据，根据高精度数据，拦截弹进行机动到足够接近目标的位置。通过大气层外拦截器（EKV）上的红外探测器跟踪识别真假目标，识别为真目标后，弹头定位目标，启动跟踪模式进行跟踪，继续根据雷达的预测进行调整方向，最后拦截器转为拦截模式并下传制导数据，拦截目标，进行杀伤效果评估。

美国导弹防御指挥架构

按照美军条令规定，本土弹道导弹防御的指挥关系和作战程序与其他战区弹道导弹防御的指挥关系和作战程序之间存在着显著的差异，全球导弹防御作战主要是依靠战略司令部进行协调，而战区导弹防御作战是依靠区域防空指挥官进行指挥协调。一体化导弹防御系统由美国战略司令部总体负责，并且根据任务情况，国家军事指挥中心、战略司令部、印太司令部、欧洲司令部、北方司令部和中央司令部直接指挥导弹防御作战，指挥的部队来自于不同军种。一般而言，通过国家军事指挥中心将命令下达给联合作战司令部，战略司令部、印太司令部、欧洲司令部、北方司令部和中央司令部也有作战指挥权，拥有对联合部队各种方面的权威指导，进行导弹防御作战。在紧急情况下，位于五角大楼的国家军事指挥中心能够直接指挥一线部队，对于全球一体化导弹防御作战中具有更加深远的意义。战时，美军反导作战由美国战略司令部下属的一体化导弹防御联合司令部（JFCC-IMD）全权负责指挥。顾名思义，JFCC-IMD是联合司令部性质，不受军种限制。JFCC-IMD虽然编制上属于美国战略司令部，但战时，可根据实际情况由其他联合作战司令部调度JFCC-IMD执行导弹拦截使命。如果朝鲜向美国本土发射导弹，其反导责任属于美国北方司令部。如果朝鲜向美国在东亚驻军基地或美国盟友发射导弹，反导责任交给美国太平洋司令部。如果是伊朗向美国本土、以色列、欧洲美军发射导弹，反导责任属于美国欧洲司令部。如果伊朗向中东地区美军发射导弹，反导责任属于美国中央司令部。
负责导弹防御指挥的联合作战司令部也可以根据目标的情况下放至战区内的联合司令部，例如美国海军的联合海上部队司令部、海上作战中心，陆军则有防空与导弹司令部，空军则是空中空间作战中心，这些被称之为下级统一司令部，下级统一司令部得到战区司令部授权后获得了作战控制权，能够组织、运用和指挥各个军种的部队力量、给其分配导弹防御作战任务，给出完成任务中的指导。例如在印太司令部，印太地区的反导细节可以落实到联合部队海上司令部/海上作战中心（MHQ/MOC），可以指挥战区级的反导资源，如爱国者等，如果动用战略级反导资源（宙斯盾反导系统，THAAD 反导系统，地基中段反导系统）则需通过印太司令部启动C2BMC系统，以实施更高级的作战指挥，第7舰队司令部在战时成为西太平洋的联合部队海上司令部，其海上作战中心负责海基反导作战，如果要使用战略级的反导资源使用“标准”-3导弹，则启用印太司令部的C2BMC终端使用其他的传感器来提供信息。