反卫星武器技术及防御措施浅析

武器系统

本文2003-08-04收到,作者分别系廊坊陆军导弹学院地地导弹控制与测试工程教研室讲师、教授、副教授

反卫星武器技术及防御措施浅析

张莉英 张启信 王　辉

摘　要　针对空间对抗中卫星的重要地位和作用,分析了反卫星武器技术及其发展,并提出了一些相应的卫星防御措施,为跟踪反卫星武器技术发展和研究卫星防御技术提供参考。

主题词　卫星 反卫星武器 防御措施引　言

随着科学技术的不断发展,战争已由平面走向

立体,由“一维”走向“多维”。空间力量作为未来战争的一个重要角色正出现在战争舞台上。空间是未来战争的制高点,夺取了制天权,就能掌握制信息权、制空权、制海权和陆上作战的主动权,从而夺取战争的最终胜利。随着军事对空间的需求从作战保障逐步向空间作战的发展,大力发展军事航天技术,加紧研制空间武器系统,研究空间战战略战术,控制空间制高点,已成为各国共同发展的战略目标。在未来的空间对抗中,卫星可全天时、全天候、近实时以及通过地域上的全球化来获取战场信息,是支援战场作战行动不可替代的手段,因此,对卫星的破坏与反破坏、干扰与反干扰、摧毁与反摧毁,将成为未来空间对抗中的一项主要内容。1　军事卫星及其用途

军事卫星是军队现代作战指挥系统和战略武器系统的重要组成部分,主要包括侦察卫星、通信卫星、导航卫星、测地卫星、气象卫星和战斗卫星等。其中,侦察卫星利用光电遥感器或无线电接收机等侦察设备,从轨道上对目标实施侦察、监视、跟踪,以搜集地面、海洋或空中目标的情报;通信卫星通过转发或发射无线电信号以实现地面站之间或地面站与航天器之间的通信,为陆、海、空、天等提供迅速、准确、保密、稳定的通信保障;导航卫星通过其无线电信标机发出的信号,为舰船、潜艇、飞机、

导弹等高速目标和地面部(分)队提供精确的定位数据;测地卫星准确地测出各种打击目标的地理位置,提高战略武器的命中精度;气象卫星较准确地预报作战地区的气象情况,为制定作战计划提供更充分的依据;战斗卫星是一种携带轨道机动推进系统、跟踪识别装置和武器系统的智能卫星,可识别、接近、摧毁敌方卫星,拦截敌方战略导弹,实施太空布雷、排障,保卫空间站等的安全。

2　反卫星武器及其发展

反卫星武器是用于干扰或打击、破坏敌方在轨运行的卫星的空间武器。根据不同的性能特点和作战需要,反卫星武器可部署在陆地、舰船、飞机或航天器上;按发射方式的不同,反卫星武器有直接上升式和共轨式两种。直接上升式反卫星武器利用助推火箭将武器直接发射到目标附近,通过引爆或直接撞击来摧毁目标。天基直接上升式反卫星武器也叫非共轨式卫星武器;共轨式卫星武器利用助推火箭将武器发射到与目标轨道相同的轨道上,然后以较低速度接近目标,并通过引爆或直接撞击来摧毁目标。直接上升式反卫星武器可以以很高速度从各个方向接近目标,其摧毁能力和灵活性优于共轨式卫星武器。按杀伤手段的不同,反卫星武器可分为动能撞击硬杀伤,激光、微波、粒子束等定向能软杀伤,以及喷涂化学物质等其它非致命杀伤等。除使用反卫星武器攻击卫星之外,还可采用其他手段干扰与破坏卫星的正常工作。例如,在敌方卫星

的轨道上释放金属碎片与颗粒、气溶胶等干扰物破坏其工作;对航天器的电子系统实施无线电干扰;通过机动航天器接近与捕捉敌方的卫星等。

2.1　反卫星卫星

反卫星卫星是指对敌方有威胁的卫星实施摧毁或使其失效的人造地球卫星,亦称拦截卫星。它和空间观测网﹑地面发射监控系统组成反卫星武器系统。一般用运载火箭把带有爆炸装置的卫星发射至与目标所在轨道,然后利用星上雷达或红外探测器寻的与跟踪目标,依靠小型火箭发动机进行机动变轨去接近并摧毁目标。反卫星卫星的作战过程大致如下:由空间观测网对敌方各种卫星进行不间断的观测,编存目标参数,识别目标性质,在适当时机将反卫星卫星发射到预定轨道上,不断监视目标卫星的运行情况;必要时向反卫星卫星上的自动控制系统发出指令,启动变轨发动机,进行变轨机动去接近目标卫星,并将其摧毁;最后,由地面发射监控系统判断其攻击效果。反卫星卫星拦截的作战方式有:椭圆轨道攻击。将反卫星卫星发射到一条椭圆轨道上,远地点接近目标轨道卫星,多用于拦截高轨道的卫星;圆轨道攻击。反卫星卫星的圆轨道与目标卫星的轨道共面,可以较容易地进行变轨机动去接近目标卫星,并可节省推进剂;快速上升攻击。将反卫星卫星发射到一条低轨道上,并在一圈内进行变轨机动,快速拦截并摧毁目标卫星,但需要消耗较多的推进剂。一般情况下,对较高轨道的目标卫星使用前两种攻击方法,但反卫星卫星要运行数圈才能完成拦截任务。对轨道高度为500km 以下的目标卫星,通常采用后一种攻击方法。

2.2　动能反卫星武器

动能反卫星武器依靠高速动能,通过直接碰撞的方式摧毁目标卫星。动能武器主要由推进系统、弹头、探测器、制导与控制系统等部分组成。推进系统可采用火炮、火箭、电场或磁场加速装置等,提供加速到5倍声速以上所需的动力;弹头为实施动能撞击的有效战斗部位;探测器用于探测、识别、跟踪目标;制导与控制系统确保弹头对目标卫星可靠寻的与拦截。

目前,动能反卫星武器中发展较为成熟的是反卫星导弹。反卫星导弹包括地基发射和机载发射两种,用于摧毁低轨道上的敌方卫星和其他航天器。地基发射的反卫星导弹是一种红外寻的拦截导弹,由数级火箭和弹头组成。弹头上装有长波红外探测器、数据处理机和碰撞式杀伤战斗部。长波红外探测器可在外层空间探测到1600km以外的具有人体温度的物体;数据处理机可进行每秒上亿次运算;战斗部在和目标相撞前几秒钟打开,形成外径为4m～5m的伞状结构,其伞状骨架由数十根轻合金条组成,条上带有钢板,以增加碰撞功能;火箭发动机采用双组元推进剂,推力可控。机载发射的反卫星导弹弹长一般只有4m～5m,主要靠动能撞击摧毁敌方卫星,精度高,反应快,生存能力强,对于1000km以下的低轨道航天器有较强的攻击力。美军研制的机载反卫星导弹以F-15为运载发射平台,F-15在地面指挥控制系统的指挥下飞到指定空域后,加速并转入垂直爬升,达到10km～15km高度时发射导弹,导弹依靠自身两级助推器,以惯性制导飞至空间预定点,导弹上的红外探测器搜索并跟踪目标,当速度达到13km/s时,助推器分离,拦截器靠自行引导装置控制火箭进行横向机动,撞击摧毁目标卫星。

此外,以电能为动力,采用电磁发射技术推动弹丸达到高速的天基或陆基电磁炮等动能武器也将成为反卫星武器中的重要组成部分。

2.3　定向能反卫星武器

2.3.1　激光武器

激光反卫星武器通过高热、电离、冲击和辐射等综合效应,以定向光束的形式杀伤卫星,破坏其传感器、光电仪器等。具有能量大、速度快、精度高和抗干扰性强等特点。高能激光器反卫星所需的辐照度为1W/cm2～10W/cm2,目标能量密度变为每平方厘米几百焦,摧毁卫星的平均功率在百万瓦以上。在激光反卫星武器中,较成熟的是地基中红外高能激光器和天基红外化学激光器。地基高能激光器的作用距离为500km～1000km。天基激光器主要采用氟化氢化学激光器,能将三氟化氮、氘、氦与氢混合产生强激光,功率可达25M W,辐射亮度1023W/立体弧度,主反射镜15m。空间目标监视系统探测到目标后,将目标信息传递给空间防御作战指挥中心,通过目标分配与坐标变换,引导激光武器系统中的精密跟踪系统捕获并锁定目标,然后引导束能发射系统使发射望远镜对准目标。当目