[分享] 1984 MIT可機動再入載台報告

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衝著最近極音速武器的討論,分享一下一篇舊文。 或許可以解釋一些基本的疑問(至少這篇有回答到我軍事菜雞一些心中的疑問啦)。 原文:shorturl.at/gosH0 -- 這篇是MIT Program for Science and Technology in International Security 在 1984 出版的,針對彈道飛彈再入載體(Reentry Vehicle)的現狀評估。 菜雞如我不想去硬啃彈道飛彈基本知識,讀完前兩頁基本介紹就跳到後面去看比較精彩的 Maneuvering Reentry Vehicles (MaRV)可機動再入載台的部分。 本書只有講到以打擊蘇聯固定重要設施為目標的飛彈,1983還沒有人妄想可以打船… 以下是重點節錄: -- 1. MaRV 的特性與優勢: 雖然1960年代至今(1984)美國對可機動再入載體都有持續的研究,但是目前美國使用的 彈道飛彈都是傳統彈道再入載體。原因是為了達到載體的機動,勢必增加其重量、體積與 複雜度來換取更高的生存性或是精準度。但是當今的戰略環境之下,蘇聯並不具備反彈道 飛彈系統(ABM),精度問題也可以由高當量核彈頭矯正,因此沒有MaRV的必要。 即使如此,MaRV還是有其優勢,因為在大氣內的機動(大氣外是另外一回事),可以增 加防守方預測與攔截的成本,迫使其必須用更遠程、更大殺傷方範圍,或是速度更快的反 制載台來攔截。因此,美軍有兩款儲備式MaRV載台,經過技術驗證,如有需要可以在數 年內實用化。 這兩款載台主要差異在機動的方式不同,以下我們會分析現存的兩個閃避式MaRV系統, 再分析兩者共通的挑戰例如重量、大小與導引。 -- 2a. MaRV各論:Mk 500 閃避者“Evader”(這個是一個比較陽春但是也滿好玩的設計) https://imgur.com/a/tEcgZGy 此設計利用RV尖端影響氣體動力學最大的特性,將其尖端偏折,就會產生彈道偏移。 利用內置馬達改變重心位置就可以旋轉彈體,改變尖端偏折方向進而改變彈道。 好處是設計簡單、可靠,單價低。 壞處是因為RV彈體是偏折的,所以無法直線飛行,所以必須不斷的修正彈道,這會導致 飛行速度不可避免地不斷降低,最後達到可以被攔截的速度。同時,精度也較當時三叉戟 飛彈所搭載的Mk 4彈頭低。 如有需要(如蘇聯破壞中程彈道飛彈協定),此RV預計3.5年可量產,單價1-2百萬美元。 -- 2b. MaRV 各論:AMaRV 先進機動載入載台 (Advanced MaRV): https://imgur.com/a/K3TZJhE 相較於Mk 500,AMaRV結構較為複雜,在彈體一側有左右兩個短襟翼,可以精準控制 彈體的機動方向,並且可以維持彈道飛行軌跡直到需要機動時再開始消耗能量。 在進行大幅度機動時,AMaRV精度會低於現有彈道RV,但是如果只進行小幅度機動,它 甚至可以透過襟翼修正彈道以達到更高的精度。 此系統已經成功測試3次,如需量產所需時間預計與Mk 500相同,但是單價會較高。 -- 3. MaRV 的精度問題: 目前我們所討論的「閃避式」載台都只有慣性導引,無法在飛行途中獲取目標。 可以自主或是自外界獲取目標的MaRV,現在稱為PGRV (Precision-Guided RV)。 目前唯一有這種能力的是部署於西德的潘興II 中程彈道飛彈(Pershing II MRBM)。 PGRV所帶來的精度優勢,開啟了「有限度核武戰爭」的可能。因為精度高,所以可以使用 小當量的核彈頭,在保證摧毀目標時同時減低附帶傷亡,降低核戰升溫的風險。若無這樣 的戰略需求,則PGRV存在的意義並不大,且需要犧牲彈頭重量攜帶複雜的導引系統,並增 加系統失效的風險,因此在1973年 James Schlesinger上任國防部長前都沒有什麼發展。 回到技術面的討論,因為PGRV需要更精準的控制飛行方向,上述系統 Mk 500並不符合,只 有AMaRV,並且已經有相關研究在進行,但是終端導引才是現在最大的問題 -- 4a. 終端導引技術:來自外界的導引: PGRV因為深入打擊蘇聯內陸目標,不可能由光纖或是單兵雷射標定,唯一可用的是甫上線 的 NAVSTAR Global Positioning System (GPS),但是現階段的18衛星GPS在開戰時有被 蘇聯摧毀的可能,所以目前PGRV發展沒有朝這方面來設計。 -- 4b. 終端導引技術:自主導引: 目前的終端導引發展,多用地貌對比式的導引(也就是TERCOM,戰斧於1983服役)。 巡弋飛彈大多使用可見光或是紅外線來對比地圖,但是可見光易受天氣/黑夜影響,紅外線 在RV所面臨的高溫下無法運作,因此有人發展長波長(如毫米波或是K band)的構想。 但是長波長在自然界含量極低,勢必攜帶主動雷達系統,且波長越長,所需天線也越大, 這都會增加彈頭重量的負擔。 (地貌對比部分,講到line vs. area 對比,受限於當時的運算能力,不好玩我不討論) -- 4c. 終端導引技術:抗干擾手段: 因為雷達系統可能被主動干擾,但是干擾設施也不便宜,所以應該會裝設在重要設施周圍 不遠處,如果彈頭在遠處看目標「最後一眼」,再慣性導引到目標,可以避開此問題。 此外也可以透過改變雷達偵測波長來迴避主動干擾系統。 地貌對比也可能被地形、植被,或是人工反射板等設施干擾,但是可以透過軟體解決。 -- 4d. 終端導引技術:總結: 以上洋洋灑灑說了一堆,但是最後都會遇到一個問題:重量與空間。 目前核彈頭的RV大約高1-2公尺,底座30-70公分,重200-600公斤。 相較之下,搭載了先進導引系統的潘興II,彈頭長達4.2公尺,重1,362公斤,即使 義勇兵(全載彈頭約1,000公斤)也裝不下,但是當量卻只有50kt。 (義勇兵可以搭載三顆300kt的W87彈頭,Peacekeeper可搭載12顆W87) (當時最大的Titan II與Peacekeeper全載彈頭約4噸,理論上可以裝得下PGRV) 大小對比: https://imgur.com/a/rQVD6RC 因此,彈頭加上導引系統的優化,起碼還要十年以上的發展,米級精度在遙遠的未來。 -- 5. PGRV與ABM: MaRV可以閃避ABM,PGRV則有更高精度,設計同時達到這兩個逼標準的RV,可說難上加難。 紅外線容易被熱干擾,地貌則對比在極高速之下無法運作,且無法支持大幅度機動。 因此目前的PGRV系統都很難在近期內用到MaRV上,即使可以也有重量的問題。 但目前,因為中程彈道飛彈合約的存在與蘇聯ABM系統的缺陷,威脅並不迫切。 -- 6. 潘興II飛彈的運作原理:(已經知道的可以跳過哈哈) 潘興II是源自於潘興I飛彈,透過改善推進劑增程的MRBM。 它所搭載的PGRV用四個尾翼來控制飛行方向,並且搭載Radar Aim-Point Guidance (RADAG) 雷達導引系統,再入大氣層之後會有幾個階段,以下用圖說明: https://imgur.com/a/dFErQIH 第一階段:抬頭減速到雷打可以運作的速度,拋開雷達罩,下降到20,000m開始掃描。 第二階段:RADAG搭載一個稍微偏軸的K-band雷達,透過彈體每秒兩次的旋轉掃描 目標周邊的地貌,與系統做對比,開始導航。 第三階段:潘興II內建四個高度的地貌,隨著下降不斷修正所用資料庫,精度達30m。 由此可見,潘興II是追求精準的PGRV(相較於一代400m精度),但不能閃躲ABM。 並且其雷達系統必須要減速才能使用,反而增加了被攔截的風險。 (我查不到潘興II的末端速度,但是有論文模擬最後會下降到秒速1~1.5km以下) 最後,如上所述,潘興II的RV遠大於同時期傳統RV,但是彈頭當量遠低於傳統RV。 因此同時具備PGRV與MaRV的功能,且能夠給飛彈攜帶的RV,仍在發展中。 -- 7. 科技對戰略與政策的影響: 降低蘇聯ABM系統有效性的科技(如MaRV),是目前政策穩定的工具,因為他們保證 即使蘇聯違反中程彈道飛彈協定,美國也能維持對蘇聯的威脅,讓蘇聯不敢輕舉妄動。 反之,威脅蘇聯戰略性武器系統的科技,則對政策穩定有負面效應。如果PGRV讓美國具 備有限傷亡下摧毀蘇聯核武的能力,這會讓蘇聯更積極採取反制措施,甚至先出手。 整體而言,美蘇任何一邊發展這種科技都是破壞穩定的。 -- 心得與回顧: 1983到現在,科技進步了不少,蘇聯瓦解後的短暫和平時期過去,大國們又蠢蠢欲動。 GPS導引已經幾乎成了飛彈的標配,要做出末端機動也不是難事。 根據維基百科,目前服役中的極音速+末端導引MaRV飛彈包括: 中國:東風 DF-15B (短程),DF-21C/D (中程) 印度:火神II Agni-II (中程) 伊朗:柱Emad (中程) 南韓:玄武-2C Hyunmoo-2C (中程) 不過這個清單怪怪的,並非所有的RV都有主動導引系統,如果GPS導引也算的話,那清 單應該要更長才對。 我想可以說MaRV與PGRV的特性在這幾年間都有成長,甚至<100m的CEP已經普及化, 但是新型的飛彈要針對移動目標,或是如何擺脫核戰升溫的危險,才是直得討論的議題。 --
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1Froy2142: 推推 04/09 07:41
2Fmmmimi11tw: 知識滿多的欸XD 04/09 07:55
3Fpatrickleeee: 這時候就要問一下外宣 你們阿共怎麼突破那些限制的 04/09 08:40
4Fhsinhanchu: 「習近平社會主義時代新型中國物理學」 04/09 09:30
5Fmmmimi11tw: "把大家的優勢和潛能,充分發揮出來,聚沙成傻" 04/09 09:48
6Fallan0926: 搞不好中國是用量子技術 04/09 11:10
7Fqsgjnmvb: 結論 美國要搞彈道反艦飛彈打中國航母 經費拼下去 04/09 11:44
8Fqsgjnmvb: 很快就出來 04/09 11:44
9Fqsgjnmvb: 接下來就要換美國總統 打電話說這是打山東 或003不 04/09 11:46
10Fqsgjnmvb: 是核彈頭 04/09 11:46
11Fkuma660224: 即使現在,物理限制也差不多 04/09 12:01
12Fkuma660224: 要開雷達就是先減速機動 越動越慢 04/09 12:01
13Fkuma660224: 終端用防空飛彈都有機會攔截 04/09 12:02
14Fkuma660224: 攔截問題主要是雷達追蹤速度與運算力 04/09 12:03
15Fkuma660224: 美軍現役艦隊防空飛彈全部打過變軌目標 04/09 12:04
16Fkuma660224: 除了冷戰舊彈 04/09 12:05
17Fhenryyeh5566: 伊朗的飛彈名字很帥 04/09 12:11
18Fallan0926: 不過高速下要減速,應該難度不小 04/09 12:12
19FMattOwl: 推 04/09 12:28
20Fkuma660224: 減速問題80年代潘興2就解決了 04/09 12:33
21Fkuma660224: 只要能任何機動 阻力都會導致減速 04/09 12:34
22Fkuma660224: 減到夠慢 讓溫度低到有雷達罩能用 04/09 12:35
23Fkdjf: 7樓,一直都是核彈頭啊 04/09 14:59
24Fhsinhanchu: 那個是中國外宣梗啦,他們宣稱AShBM出去的時候可以 04/09 20:46
25Fhsinhanchu: 打軍事熱線跟美國說「這是彈道飛彈但是目標不是本土 04/09 20:46
26Fhsinhanchu: 是航艦,彈頭不是核彈是動能彈」,然後美國就會無條 04/09 20:46
27Fhsinhanchu: 件相信,手貼好退到第三島鏈 04/09 20:46
28Fglad850: 樓上講的好像共軍不打電話美軍就抓不出來打上天的 04/09 21:37
29Fglad850: 飛彈能不能飛的到本土 04/09 21:37
30Fja23072008: 樓上你要跟小粉紅說啊 04/09 21:59
31Fglad850: 我還真沒看過粉紅這麼講,反倒是軍武版的專家講的 04/09 22:07
32Fglad850: 比較多 04/09 22:07
33Fglad850: 搞的我都不知道是不是在反串的 04/09 22:07
34Fja23072008: 看來閣下很年輕 04/09 22:28
35Fkdjf: 有人忘了航艦視同本土... 04/10 10:06
36Fmmmimi11tw: 雖然攻擊航空母艦跟攻擊美國是一樣的意思,但是其實 04/10 10:15
37Fmmmimi11tw: 美國從來都沒說過航空母艦等於領土 04/10 10:15
38Fglad850: 航艦視同本土這個我也是只在軍武版聽到專家講過 04/10 10:37
39Fglad850: 美國真霸道,連本土都開進別人家裡,香港都被肛過 04/10 10:38
40Fverdandy: 我只有聽過打衛星視同打美國本土,真多版本 04/10 10:39
41Fmmmimi11tw: 反正最終的結果都是攻擊美國的意思XD 04/10 10:43
42Fglad850: 講這種話的專家不知道是天真還是愚蠢以為只要我不 04/10 12:00
43Fglad850: 打美國本土美國就不會打我本土,美國最講武德的 04/10 12:00
44Fkuma660224: 打航艦的話 真的後果沒差了 當初 04/10 13:06
45Fkuma660224: 珍珠港真正目標也是航艦 不是島本身 04/10 13:06
46Fkuma660224: 若奇襲把航艦打沉 就等著資本主義鐵拳 04/10 13:07

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