矛與盾的大火拼 無人機與反制無人機的技術戰爭

天境傳媒 記者 張嘉瑩 臺北 報導
兩岸科技軍事TechnologyWorld兩岸科技軍事2017-03-24
不僅無人機的發展蔚為浪潮,「反制無人機」的研究浪潮更是勢不可擋。
不僅無人機的發展蔚為浪潮,「反制無人機」的研究浪潮更是勢不可擋。

無人機的發展從軍用到民用,成為一股難以抵擋的浪潮,下一代戰機的性能指標上,「無人駕駛」有可能成為重點。近年來,無人機頻頻成為軍事鬥爭領域的焦點,美軍將無人機視為「五大威脅平台」中最具破壞力的空中威脅。而大陸成功試飛察打一體的翼龍2,也將技術水平拉到與美軍MQ-9相同的性能帶上。這麼激烈的競爭,正說明無人機對現代戰爭產生的革命性影響,它使得現有的作戰理論、作戰樣式、作戰環境發生深刻變化。

不過,也正因為如此,戰場上如何有效防範無人機便成為了新的課題。有矛就有盾,隨著電磁網絡技術和激光等定向能武器的發展,應運而生的反無人機系統逐漸解密,且走上前台。在博鰲亞洲論壇2017年年會上,已經可見武警拿著手持型反無人機設備執勤。

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武警拿著手持型反無人機設備執勤,保障博鰲亞洲論壇的安全。
武警拿著手持型反無人機設備執勤,保障博鰲亞洲論壇的安全。

世界各國相繼投入反制無人機的行列

目前許多國家都在進行反制無人機的計劃,例如美國無人機盾牌公司就研發有外形與步槍相似的反無人機步槍,只是它的戰鬥部不再是彈藥,而是依靠天線發出的電磁波信號。透過強有力的干擾信號,使無人機迅速失去遠程控制,並最終墜毀。而類似的武器,在大陸、英國等國都已經出現。

此外,各軍事大國在反無人機的技術領域,也會通過制定各項政策,為反無人機技術舖平發展道路。早在2012年,為搶占反無人機領域的技術制高點,美國就開始製定和建立可迅速應對無人機威脅的防空體系,並將其上升為反無人機國家戰略。此後,美軍每年都會開展專門的反無人機演習,其中最為著名的當屬「黑色標槍」演習,該演習甚至動用了F-22戰鬥機和「捕食者」無人機這些美軍現役戰機中的王牌,用以研究針對無人機的探測、識別、跟踪和擊毀方法。

2016年,英國也將反無人機技術上升為國家戰略的一部分,對無人機在恐怖主義、運輸危險品和違禁物品等領域的不正當應用開展研究。此外,法國也開展了名為「全球反無人系統技術和方法的分析與評估」研究計劃,目的在為反無人機應用提供強有力的技術支持。

硬殺傷與軟殺傷並用 為無人機設下天羅地網

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目前各國所使用的反無人機技術,主要包括硬殺傷和軟殺傷兩種手段。其中最常用的武器,就是屬於硬殺傷領域的防空武器系統。美國陸軍正在反火箭、火砲和迫擊砲的「擴展區域防禦與生存能力」項目中,擴展了反無人機系統的研究。這套系統發射的微型動能殺傷攔截器是一種袖珍導彈,可通過雷達回波信號直接命中目標,已於2015年成功開展了技術試驗。此外,美國陸軍「復仇者」系統配備了「毒刺」導彈和高射機槍,可用於擊落微小型無人機。

不過,使用防空武器打擊無人機過於大材小用,在打擊成本上更是防守一方所無法負荷的。一旦遭遇體積小巧、大編隊的無人機群採用蜂群戰術來襲時,留給防空系統的反應時間極少,面對這些廉價的無人機群入侵時,可能束手無策。在硬殺傷領域,高能激光發揮了以柔克剛的神奇效果。激光武器系統具有快速、靈活、抗電磁干擾等優點,可摧毀小型無人機。 2015年8月,美國波音公司演示了「緊湊型激光武器系統」的反無人機能力,可在40公里範圍內對無人機目標進行精準識別和追踪。而大陸在2017年阿布達比防衛展中,也展示出專門攔截大批低空入侵無人機的激光武器,其威力可在800公尺的距離燒穿1公分厚的鋼板。

大陸於2017年阿布達比國際防務展中,展出攔截無人機的激光武器。
大陸於2017年阿布達比國際防務展中,展出攔截無人機的激光武器。

另一方面,無人機在飛行中主要依靠無線電信號進行導航和控制,但這些通信鏈路的安全性並不高,很容易遭遇干擾和破壞。電磁技術和網絡技術等軟殺傷手段就是利用了無人機的這項先天的弱點。電磁脈衝、高功率微波甚至可使毫無防護的無人機電子元件暫時失效或燒毀,從而使無人機陷於癱瘓甚至墜機。俄羅斯聯合儀器製造公司研發的反無人機系統,就可使無人機上的所有電子元件癱瘓。美國國防高級研究計劃局正在開展的「無人機干擾系統」,是一種可攜帶紅外近距離傳感器的身管發射武器,通過在無人機周圍噴射導電碳纖維,來干擾無人機通信信號,起到殺傷無人機的作戰效果。近年來,美軍還嘗試通過發動網絡攻擊直接接管無人機控制權,並於2014年開展了首次反無人機網絡攻擊試驗。

對GPS的依賴 成為美軍無人機的先天弱點

就美軍無人機而言,還存在一塊先天的軟肋,那就是對GPS衛星定位導航系統的依賴性。目前,至少對大陸、美國、俄國這三國來說,用陸基飛彈打太空衛星不會是問題。換句話說,戰爭時把GPS衛星擊毀,或用其它方式進行干擾,依賴GPS系統的無人機便無用武之地,也就不存在反制無人機末端技術問題了。

也正因為如此,美國正在研製新型導航定位設備,以替代現在廣泛使用的GPS衛星定位導航系統。但截至目前為止,儘管明知GPS系統存在安全隱患,美軍對其依賴程度還是不斷的在提升中。

而俄羅斯也發現到美軍的這塊軟肋,便發展出了GPS干擾儀,在伊拉克戰爭中,伊拉克從俄羅斯購買了約200個只有香煙盒大小的GPS干擾儀,專門用於對付美國的精確制導武器,它可以迷惑精確制導炸彈和導彈,造成了美國打擊的低效率,以及聯軍的多次誤傷。

台灣凱子軍購買的愛國者三型飛彈,每顆費用是東風-16的6倍。攔截飛彈的命中率約2~4顆攔一顆,所以可能需花費24倍的錢才能「扯平」。當然,這類防空武器也能攔截無人機,但光是經費,恐怕就不是使用一方所能負荷的。
台灣凱子軍購買的愛國者三型飛彈,每顆費用是東風-16的6倍。攔截飛彈的命中率約2~4顆攔一顆,所以可能需花費24倍的錢才能「扯平」。當然,這類防空武器也能攔截無人機,但光是經費,恐怕就不是使用一方所能負荷的。

新式反擊技術大規模湧現

2011 年,伊朗通過對無人機進行電磁干擾和信號欺騙,成功捕獲了一架美國RQ-170型無人偵察機。如今,無人機的控制方式可以是人工遠程操作,也可以是預編程序的自動控制,甚至兩種控制方式同時具備、並可適時切換。一旦人工控制出現信號中斷,將自動切換至預先設定的程序自動控制模式,這就使電磁信號干擾的反無人機武器遇到了「對手」。

環顧現有的反無人機技術手段,可謂各有優勢,能發揮彼此取長補短的特性。採用激光武器和防空武器直接摧毀的硬殺傷手段,由於對戰場作戰環境有較好的適應度,勢必成為未來反無人機作戰的主要戰爭模式。但它價格昂貴,且會給無人機帶來永久性摧毀,不利於通過捕獲無人機獲取相關情報參數。相比之下,利用電磁技術和網絡技術等手段干擾阻斷無人機的通信,操作簡單、便於攜帶、作戰效費比高,尤其適合應對小型無人機。

此外,要想對非法入侵的無人機斬盡殺絕,還必須具有一雙識別無人機的空中「慧眼」。瑞典SAAB公司研發的AMB多波束雷達系統,專門針對無人機這一低、慢、小目標提升探測能力,可輕易發現雷達反射面積不小於0.001平方米的空中目標。此外,該型雷達為預防蜂群攻擊,特意提升了對多目標的識別能力,能夠同時發現超過100個目標。

除了對無人機下手,俄羅斯最新研發的「薔薇航空」新型電子戰系統 ,還能夠對操控無人機的控制平台進行斬草除根的打擊。它可以同時對多種型號的無人機實施電磁壓制和指令欺騙,並通過無人機與後方控制系統的通信追根溯源,引導攻擊火力對無人機地面控制中樞開展火力打擊。

技術集成也是反無人機武器系統的重要發展方向。 2010年6月,美國海軍在海上使用加裝激光武器的「密集陣」防空系統,成功擊落了時速高達480公里的無人機。歐洲研製的集探測、跟踪與乾擾功能於一體的反無人機系統,綜合運用電磁干擾和光學乾擾等技術手段,可有效防禦8公里範圍內的無人機目標。通過大功率的電磁干擾,該系統可切斷無人機與控制平台之間的一切數據通信,最終可在15秒內迫使無人機降落。

不過,新科技雖然持續湧現,但目前反無人機武器的發展仍有許多瓶頸尚待突破,像是遠距離探測跟踪困難、電磁干擾信號複雜、破解數據加密門檻高等亟待解決的問題等等。可以預見,未來圍繞無人機飛行與反飛行的競賽仍將續推出矛與盾大火併的精彩戲碼。

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