美国“杀伤飞行器”研究进展与未来导弹防御计划

近年来，伊朗、朝鲜等国频繁地进行太空与弹道导弹发射试验，给美国国土安全带来了极大威胁，尤其是朝鲜，一直在改进并测试新的远程弹道导弹，希望生产出能够打击美国大陆的洲际弹道核导弹。美国对于弹道导弹防御设施需求迫切，但是当前的拦截技术存在可靠性低、成本高等问题。为了更好的应对未来潜在威胁，美国导弹防御局（MDA）等机构增加投资力度，加快了相关技术研制速度。

目前，美国应对弹道导弹威胁的主要武器是波音公司制造的陆基中段防御（GMD）系统，GMD系统的关键组成部分陆基拦截器（GBI）作战机理是利用火箭推进器将“杀伤飞行器”（Kill Vehicle）送入拦截轨道以直接碰撞方式摧毁目标。从2002-2004年布什政府时期的仓促服役到2013年奥巴马政府的大力发展再到如今特朗普政府拦截洲际弹道导弹（ICBM）试验成功，“杀伤飞行器”一直备受瞩目。

典型“杀伤飞行器”的演变与发展

“大气层外杀伤飞行器”

1998年，雷声公司（Raytheon）贏得了竞标，负责生产“大气层外杀伤飞行器”（Exoatmospheric Kill Vehicle，EKV），此后开始了近20年的制造工作。EKV是美国国家导弹防御（NMD）系统“陆基中段导弹防御”（GMD）拦截器的组成部分，雷声公司为主要的制造承包商，航空喷气公司（Aerojet）作为次承包商。EKV与推进器一同由GBI发射，推进器将EKV送入拦截轨道，EKV进入轨道后会与推进器分离，其自身的火箭推进器和燃料不再用于提速，只用于轨道内飞行轨迹的修正，控制EKV自主击毁来犯的导弹。

当GMD系统的陆海空天传感器探测到威胁后，GBI会发射携带EKV的三级固体火箭推进器，推进器会将EKV送入大气层外的拦截轨道，此时EKV速度已经接近高超声速，随后EKV利用自身多色传感器、先进机载计算机和调整方向的火箭发动机寻找并接近目标，精确地击穿目标，利用强大的动能摧毁目标，而不是传统的爆炸式弹头。

2016年2月，朝鲜平壤发射了地球观测卫星，同年8月，伊朗德黑兰的航天器发射也“部分成功”，频繁的太空发射和弹道导弹试验推动了美国在阿拉斯加州格里利堡（Fort Greely）、加利福尼亚州范登堡空军基地（Vandenberg AFB）基于导弹井的弹道导弹拦截网上的投资。MDA负责的陆基中段防御综合设施将从2016年的36～38个固体燃料拦截器增加到2017年的44个，每个拦截器可以携带一个EKV。

2016年1月，EKV在太平洋上空进行了一次非拦截试验，波音C-17空运机尾部发射了一枚中程弹道导弹，雷声公司TPY-2与海基X波段雷达完成了目标探测和跟踪。通过试验，工程师们评估了“能力增强II”（Capability Enhancement-II，CE-Ⅱ）第一批次（Block 1）EKV改进后的可选转向推进器。CE-Ⅱ第一批次EKV采用了“构型”2助推器，更新了航电设备，提高了拦截命中率。

但是这些隐藏在格里利堡和范登堡空军基地的地下导弹井中的GBI拦截成功率不高，2017年之前的17次拦截试验失败了8次，最近一次失败发生在2013年7月，“飞行试验陆基拦截器-07”（FTG-07）助推器和杀伤飞行器分离失败。最近一次成功发生在2014年6月，FTG-06b成功摧毁了具备典型威胁的中程弹道导弹。相比于中程弹道导弹，洲际弹道导弹速度更快，射程更远，拦截难度更大。

2017年5月30日，MDA对外公布针对洲际弹道导弹（ICBM）的首次拦截试验（FTG-15）成功。此次试验旨在验证波音公司/轨道ATK（Orbital ATK）公司制造的助推器以及雷声公司/航空喷气洛克达因（Rocketdyne）公司设计的EKV可靠性改进情况，即“构型”2助推器和 CE-Ⅱ第一批次EKV。

试验的成功使得耗资数十亿美元的GMD项目可以按计划在2017年晚些时候将拦截器数量增加到44个。其中40个位于格里利堡，其余4个在范登堡。此外，这次拦截试验也可以为在美国东海岸建立第三个部署地点增加政治层面的支持。

据MDA透露，当地时间试验当天下午，作为靶标的仿朝鲜洲际弹道导弹从马夸尔群岛夸贾林环礁里根测试场发射，EKV从西海岸范登堡发射，在距FTG-15发射点3200km远的空天交界处成功击毁目标。此外，FTG-15拦截试验也加入了天基和地面传感器，而雷声公司表示，其基于海基的X波段雷达和另一种长距离X波段雷达TPY-2也参与试验。

试验中，目标获取和跟踪数据被送入MDA全球互联导弹防御指挥、控制、电脑化战斗指挥、通信与发射控制系统。诺格公司作为波音公司的主要子承包商，负责电脑化战斗指挥与发射控制单元，此前已经完成25次GMD飞行试验与21次地面试验。

“多重杀伤飞行器”

EKV的作战方式是单对单，一个EKV最多击毁一个目标，且命中率较低，美国方面对此不满足，“多重杀伤飞行器”（Multiple Kill Vehicle，MKV）概念应运而生。MKV项目也是美国导弹防御项目中的一部分，目的在于设计、开发并部署由多个小型动能弹头组成的MKV，一个MKV有能力同时拦截并摧毁多枚弹道导弹，包括潜在诱饵目标（用于纵深辅助）。

MKV项目提出了单个助推器发射多个“杀伤飞行器”的概念。系统包括一个携带机载传感器的运载器和多个“杀伤飞行器”，每个飞行器都有独立的导航推进器，重约4.5kg。多个“杀伤飞行器”同时瞄准同一个目标提高了弹头实际命中率。同时，拦截多个独立目标的能力也在测试计划中。

MKV的主要任务是利用单个拦截导弹摧毁装备了多个弹头或对抗措施的弹道导弹，覆盖范围从中程弹道导弹到洲际弹道导弹。在实际拦截作战中，携带多个小型“杀伤飞行器”的运载器会前往弹道导弹轨道上，利用弹道导弹防御系统和自带导引头获取的跟踪数据，分发并引导“杀伤飞行器”摧毁目标。

计划成功后，MKV将被用于GBI、“动能拦截弹”（KEI）以及“标准导弹-3”（Standard Missile-3，SM-3）第IIA批次拦截器。MKV采用双路径开发模式，一条是洛马太空系统公司设计的MKV-L，另一条是雷声公司设计的MKV-R。据美国导弹防御局宣称，MKV-L已于2008年12月在加利福尼亚州爱德华空军基地进行相关试验，演示了跟踪目标时的机动性以及向地面传送视频和飞行遥感数据的能力，也完成了预先计划的测试目标，包括自主悬停，在飞行过程中识别并跟踪靶标等。

由于成本和一些关键技术不成熟等问题，2009年4月，当时的美国国防部部长罗伯特？盖茨（Robert M. Gates）宣布五角大楼预算将进行调整，MKV计划也会终止。

“全新杀伤飞行器”

“杀伤飞行器”的可靠性一直都MDA的痛点，1999年以来，GMD拦截试验的8次失败中有6次都是由于EKV发生故障或者在分離阶段出现问题。虽然FTG-15拦截ICBM的试验成功，但是从根本上来说EKV是一个为了快速满足布什政府对国土防御的迫切需求的产物，于21世纪早期仓促集成到陆基中段防御综合设施中去服役，没有进行充分的开发和工程试验，拦截率较低，可靠性也较差，最终导致拦截成本过高。试验成功的CE-Ⅱ第一批次EKV是在2004年的EKV型别基础上改进而来，虽然可靠性提高了，但是要想满足需求，还需要开发新的型号。为此，MDA推出了“全新杀伤飞行器”（Redesigned Kill Vehicle，RKV）概念，CE-Ⅱ也将成为RKV部署前的EKV最终型别。相比于当前的EKV，RKV会在可靠性上得到极大的提高，成本也更低，制造过程简化了70%。

MDA在RKV计划中采用了非常规方法，由政府扮演系统集成商，组建了一个由洛马公司、波音公司和雷声公司组成的团队，致力使单一杀伤机理变得更加可靠，降低总成本。RKV最大的设计特点是追求组件模块化，在原有基础上改进系统可靠性、导引头、目标识别以及飞行性能。此外，新设计还包含开发一个更具针对性的转向和姿态控制系统以及配备当前EKV缺乏的机载通信系统。最终，RKV将实现以更少的拦截器拦截同等数量目标。

2016年，MDA主任詹姆斯？叙林（James Syring）中将在向国会汇报时称，RKV的首次“受控制试验飞行器”（CTV-03）试验将于2018年进行，首次拦截试验（FTG-17）将于2019年进行，第二次拦截试验（FTG-18）会验证RKV性能，计划于初始交付前的2020年进行。

2017年5月，作为GMD主承包商的波音公司获得了10亿美元变更合同，用于发展RKV，这次调整使得RKV合同总价值从47亿美元增至58亿美元，洛马公司和雷声公司是RKV项目的主要承包商。同年，MDA确定RKV项目还需要更多的时间来筛选零件和材料、完成开发测试和硬件认证，同时项目要减少工作并发性，以实现高可靠性为主要目标，因此延长了RKV的研发和装备时间线。延期后预计RKV和两极/三级可选择式火箭推进器试验将在2018年中期举行，CTV-03试验改在2020财年进行，FTG-17试验计划于2021财年进行，随后将在2022财年进行FTG-18试验，预计将从2022年开始部署RKV，替换GBI中的EKV。

“多目标杀伤飞行器”

从以上介绍可以看出，美国仍然在继续发展并部署单对单的直接碰撞杀伤拦截武器，即单个助推器只能瞄准空间中的单个目标。然而，现在有两个原因可以证实这个概念已经不能满足需要。第一，美军潜在敌对国的导弹变得越来越精密，系统配备的反拦截应对方案也越来越复杂，在敌方导弹采取对抗措施时，单个导弹拦截器不足以瞄准并摧毁真正具有威胁的弹头。第二，随着潜在敌人装备越来越多的导弹，美军相应的反导成本已经越来越高，不能满足五角大楼需要。按照美国国会研究局的计算，GMD拦截器的成本约为每发7000万美元。

按照计划，到2017年底美国GMD拦截器数量将达到44个。波音公司对GMD系统的试验结果导致五角大楼继续采用了保守的“射击原则”，即多个GMD拦截器对抗单个具有威胁的弹道导弹。尽管五角大楼和美国北方司令部（NORTHCOM）没有公开讨论“射击原则”细节，但是人们普遍认为，每个导弹至少需要3个GMD拦截器。这意味着，保守来看，美军最多只能同时应对14枚弹道导弹的威胁，从成本看则单个威胁的对抗成本将达到2.1亿美元。五角大楼采购总监弗兰克？肯德尔（Frank Kendall）表示，即使是最好的导弹防御系统第一发便命中并击毁目标的概率也只有80%。

因此，尽管多重杀伤飞行器仍然存在一些技术壁垒，但是美国仍然再次开启了MKV类的项目。2015年，MDA开启“多目标杀伤器”（MOKV）项目，希望通过多学科设计与应用一系列成熟技术降低单发成本并最大化弹道导弹拦截器的效率。为了发展该项目，MDA分别为洛马公司、雷声公司以及波音公司提供了3个概念发展合同。

MOKV项目将建立在搁置的MKV概念基础上。洛马公司和雷声公司都参加了早先的MKV项目，美国希望新的MOKV能够进一步提高命中率。国防部官员称，每个装备MOKV的GMD拦截器可以将摧毁目标的成本降低为原来的1/8。2015年8月12日，年度空间与导弹防御大会上，叙林没有透露具体成本目标，肯德尔则表示MOKV没有设置成本上限，但是北方司令部比尔？哥特尼（Bill Gortney）中将指出，按目前的预算，反导成本不能超过敌人攻击成本。

尽管MKV项目最终停滞，但是在技术层面也取得重要进展。2004—2009年， MDA在MKV项目上耗资大约6.5亿美元，重大进展包括一个512 x 512像素、双色红外（IR）焦平面阵列，可以在反导最后阶段引导杀伤器击毁目标。MDA还对远程导引头进行了两次捆绑携带试验。此外，MKV也在“作战管理”方面取得了进展，新的软件和通信技术使得多个杀伤飞行器可以同时出动，并按照优先度对目标进行排序，分别击毁目标。2009年MKV项目终止后，军方装备了更强大的导弹防御传感器网络，能够助力实现多目标杀伤。随着性能提升，MDA空间和地面传感器可以更好地为多个杀伤飞行器定位目标，减少单个杀伤飞行器的机载感知和识别任务，降低了成本和尺寸。

2017年以来，为了应对即将出现的导弹威胁，MDA决定在未来5年内加速研发MOKV，延长了RKV项目时间线也是为了这个目的，之前预计是在2030年之前引入MOKV，目前看，计划可能会提前5年。

MDA在2017年5月23日发布的2018财年预算计划提出2.525亿美元的需求，继续改进MOKV所需的基本技术，加快MOKV降低风险和产品开发阶段，保证2025年MOKV能够实现演示能力。2019财年和2020财年费用在3.21亿和1.1亿美元。政府希望2020年能够转向全规模研发，2022年计划投资达到7.15亿美元。

2017年4月，MDA确定洛马公司和雷声公司来推进MOKV概念的发展，授予合同价值分别为5300万美元和5960万美元。同年5月初，波音公司获得MOKV项目的第三个合同，价值5860万美元。为期35个月的合同目的是验证波音公司改进后的MOKV技术，该技术增强了拦截器定位和摧毁来犯导弹的能力，同时保证了系统的效率和经济性。

MDA的导弹防御计划

MDA继续大力发展“杀伤飞行器”

美国的导弹防御拥护者不认为当前的数十个基于导弹井的拦截器可以很好地应对潜在的弹道导弹威胁，纷纷呼吁政府投资开发新的导弹防御技术，加强当前的国土与区域防御系统。拥护者表示，MDA有几项工作是至关重要：提高GMD系统拦截器的可靠性和规模，提高“杀伤飞行器”的可靠性、可制造性和数量，部署更多的传感器，考虑超声速武器威胁。

一旦投入实战，GMD系统必须能够遏止核弹攻击。目前，美国政府相关研发资金主要集中在“能力”（Capability）3助推器、RKV以及MOKV，目的是增强系统可靠性，减少单位目标所需拦截器数量以及拦截成本。

按照计划，首先MDA将在格里利堡部署更多的GBI并激活另外两个导弹发射井，以确保捍卫美国大陆的拦截器数量不少于44个。为了保证44个拦截器，MDA在新的财政预算中提出采购额外6个拦截器和两个导弹井的资金请求，其中，2018财年为1.5亿美元首期款，2019财年补齐剩余款项。不过，MDA没有计划再购买新的拦截器，打算直到RKV可以部署后再恢复“杀伤飞行器”的生产。雷声公司也计划于今年交付最后8个CE-ⅡEKV后暂停生产，公司将专注于未来的新产品开发，直到2020年RKV进入生产阶段才会恢复生产。

EKV生产暂停带来的第一个问题是MDA会没有备用的拦截器，无论是日常使用还是测试。以往每次MDA进行试验时，都会从格里利堡中选出一个，考虑到日常损耗与试验损失，当RKV能够部署时，44个拦截器可能将会减少到40个。对此，导弹防御拥护联盟里基？埃里森（Riki Ellison）以及战略与研究国际中心托马斯？凯拉科（Thomas Karako）希望MDA能够采购多余备品应对特殊情况，如拦截失败等。一些国会议员也在呼吁MDA需要14～28个额外拦截器。

暂停生产带来的第二个问题是会造成产能不足。凯拉科赞同加速MOKV项目的开发，但是他担忧RKV项目延迟、EKV的生产线和供应链停滞过长带来劳动力能力下降，不利于后续RKV生产与更新。不过，雷声公司对此表示乐观，只要资金和资源到位，雷声公司有信心满足RKV项目的测试和装备要求，快速恢复生产。

MDA下一步计划是部署远程识别雷达以及基于氮化镓技术的S波段系统，洛马公司获得了一项为期9年价值7.84亿美元合同负责这部分内容的开发，MDA试图将这些技术应用在阿拉斯加的空军基地中，目标是实现持续识别，在“杀伤飞行器”拦截任务最后30s内提供更好的作战管理服务。

2020年到2030年中期晚期时候，MDA希望部署MOKV，相比于突破识别技术，这才是“杀伤飞行器”的终极目标。

MDA导弹防御计划的最终目标

目前来看，MDA乃至美国国防部的最终导弹防御目标是通过装备激光武器彻底解决拦截成本问题，利用激光穿透处于助推阶段的导弹使得其发动机失效，并尽可能使爆炸碎片掉落在发射点附近，一旦这个目标真正实现后，拦截总成本将主要取决于主机平台的运行成本和为激光武器充能花费，而不是价格高昂的拦截器。

盖茨在2 011年搁置了机载激光（ABL）项目，ABL项目是一种搭载在波音747-400F飞机上的的兆瓦级化学激光器。彼时，该项目的研发已经耗时16年，耗费50亿美元。尽管存在着各式各样的问题，ABL项目仍然在光束控制和效率方面取得了进展，五角大楼也证明了兆瓦级激光可以摧毁弹道导弹的概念。随后，国防部转向使用成熟的固态激光器，这种激光器利用电能作为能量而非腐蚀性化学品。

总的来看激光武器概念还需要相当长的一段时间才能实现，过程中也是挑战重重，原因有很多。将激光武器装备在可接近目标的平台并及时为其充能是一项艰巨的挑战；在作战使用上，携带激光武器的系统必须在正确的时间、合适的地点飞行保證能够实现助推阶段拦截；此外，目前的另一大障碍是保证合适尺寸、重量下的相对功率与经济可承受。MDA的目标是达到2kg/kW的输出。其中，ABL大约是在55kg/kW，现今的光纤复合激光器可以达到5kg/kW，二极管泵浦碱金属蒸气激光器大概在3kg/kW。截至目前为止，麻省理工大学、林肯实验室等相关行业都证明了固态激光器可以持续发射10s的千瓦级激光。MDA的目标是至少达到100s，并实现兆瓦级别激光器。

无人机被看作是激光武器的一个良好的承载平台，如波音公司的“鬼怪眼”（Phantom Eye）演示器和诺格公司的“全球鹰”（Global Hawk）无人机。美国国防部设想未来激光器将装备在长航时无人机上，无人机飞行高度将达到近20000m。不过，无人机作为承载平台通常对任务载荷重量有限制，要在2268kg以下。此外，当前的试验无人机平台在飞行高度也无法满足要求。这些问题都有待进一步突破。 （责任编辑：王潇一）

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