反卫星导弹
用于摧毁卫星和航天器的导弹
卫星导弹(Anti-satellite missile)是用于摧毁卫星及其他航天器的导弹。可以从地面、空中或太空发射,能自动发现和跟踪目标,通过引爆核弹头或常规弹头将目标击毁,也可利用导弹弹头直接碰撞目标。它和导弹的发射系统、空间观测网、地面监控站共同组成反卫星武器系统。
各国开发军事卫星同时也重视反卫星武器研制,20世纪60至70年代主要研制反卫星导弹。1959年6月,在第一颗人造卫星上天两年后,美国就使用一架B-52轰炸机近地轨道的靶标卫星发射了一枚“大胆猎户座”卫星拦截弹。1960年,美国正式出台“卫星监视与拦截器拦截计划”。同年,苏联开始了“神风”卫星拦截器的试验。1964至1975年,美国试验和使用“托尔”中程弹道导弹充当反卫武器系统。1976年,美国开始研制空射反卫星导弹;1985年9月13日,美国首次成功地用机载反卫星导弹击毁一颗在500多千米高轨道上的军用实验卫星。
2007年1月6时30分,中国从西昌市发射了一枚“反卫星导弹”,成功地击毁了已经退役的“风云-1C”气象卫星。2019年3月27日,印度用反卫星导弹成功击落一颗低轨道卫星。这使印度成为继美、俄和中国之后第四个掌握反卫星技术的国家。
发展沿革
研发背景
现代战争中,天空对地面一直保持着巨大的作战优势,人造卫星的出现更是将这种优势扩大到外层空间,因此太空已成为各国军事竞争的焦点。
人造卫星特别是军用人造卫星因其速度快,每秒飞行七八公里,90分钟便能绕地球一圈;眼界宽,视野开阔,相同视角是飞机观测的几万倍;限制少,可自由飞越地球上的任何地区,在为己方带来巨大便利的同时,也给敌方带来了巨大的潜在威胁。因此,自20世纪60年代以来,世界上以美、俄为代表的军事强国便一直致力于“反卫星导弹”等反卫星武器的研制,并把其作为控制太空、消除威胁、夺取制天权的重要武器装备。
发展历程
苏联/俄罗斯
1957年苏联卫星一号发射成功。苏联自20世纪50年代开始发展反卫星系统和技术。1960年,苏联开始了“神风”卫星拦截器的试验。1961年,切洛梅伊设计局开始研制“卫星歼击机”。1963年11月1日,苏联将第一架卫星歼击机“飞行”1成功送入轨道。1982年6月18日苏联用“宇宙”1379卫星成功击毁了一颗标靶导航卫星。
1983年8月,苏联单方面宣布不首先使用反卫星武器,要求与美国恢复反卫星武器军备控制条约谈判,并要求和限制战略武器会谈(SALT)裁军条约一起签字。苏联在与美国进行限制反卫星武器的裁军谈判期间,从未放松反卫星武器的发展,经常用发射卫星的固体火箭发射一些有效载荷,拦截器部件及地面程序试验照例进行。
2016年5月25日,俄罗斯进行了成功的A-235反导系统新型导弹测试,这种导弹即“努多尔河”导弹,有报道称之为“反卫星导弹”。
美国
1959年6月,美国就使用一架B-52轰炸机近地轨道的靶标卫星发射了一枚“大胆猎户座”卫星拦截弹,虽然试验失败,但是却引起了苏联的极大恐慌。1960年,美国正式出台“卫星监视与拦截器拦截计划”。1962至1966年,美国又试验和部署了携有核弹头的“奈基-宙斯”地空导弹以充当反卫航空武器系统。1964至1975年,美国试验和使用“托尔”中程弹道导弹充当反卫武器系统。
1977年7月,美国首先提出同苏联进行反卫星武器谈判后,因阿富汗战争使谈判中断。1978年,美国国防部正式批准空军研制机载反卫星导弹,同年9月开始反卫星导弹的研制工作。1985年9月13日,美国首次成功地用改装后的F-15战斗机发射了一枚ASM-135反卫星导弹,击毁了一颗500公里高轨道上的军用试验卫星。
1993年,“战略防御倡议”被“弹道导弹防御计划”取代后,以反导弹为目的的动能拦截武器的发展进一步推动了反卫星导弹技术的发展。经过十几年的建设和数十次反导弹反卫星拦截试验,美国动能拦截导弹技术日趋成熟,海基反卫星武器系统已可以投入实战。相比陆基、空基,海基反卫星武器系统最大的优点是其机动性非常强。
1997年,美国防部购买了两枚北极星导弹,经过改装后用于反卫星导弹的打靶试验。首次飞行试验于1998年在南太平洋马绍尔群岛的夸贾林导弹靶场进行。2008年2月21日,美国海军提康德罗加级导弹巡洋舰发射了1枚经过改造的标准-3导弹,成功击中210公里高空的1颗失效卫星,当时该卫星正以每秒7.61公里的速度绕地球高速飞行。
中国
中国从2005年开始进行反卫星试验,前期主要是对武器功能的一些检测,虽然起步较晚,但并没有落后,在反卫星导弹和卫星方面已经取得了显著成果。2007年1月11日,中国在西昌卫星发射中心发射了一枚SC-19,也叫作DN-1的反卫星导弹,该导弹携带动能弹头,以每秒8公里的速度,击毁了轨道高度863公里,重750公斤已报废的风云一号气象卫星,这是中国第一次成功地拦截人造卫星,自此,中国正式踏入了反卫星技术领域。
2010年1月11日,中国成功进行了反弹道导弹拦截试验。之后,中国又相继研制出了第二代DN-2和第三代DN-3两款最新反卫星导弹,并在2013年5月和2017年7月23日分别进行了2次成功试验。DN-1、DN-2和DN-3反卫星导弹的成功研发,将低、中、高轨道全面覆盖,人造卫星基本都处于中国反卫星导弹的打击范围之内,这标志着中国在该领域技术已进入世界一流水平。
印度
2019年3月27日,印度开展代号“沙克提任务”的反卫星导弹试验,导弹发射3分钟后将一颗轨道高度大约300公里的卫星彻底摧毁。
工作原理
地球轨道上的卫星,运行速度非常快,而性能对系统设计要求过于复杂,结构上就显得脆弱,因此,极易确定它在轨道上的位置,故攻击卫星用的弹道导弹只要有足够的精度,仅以金属碎片抛撒在卫星前方,就可以摧毁卫星。弹道导弹作战时,固体助推器把飞行杀伤拦截器以足够的速度送入空间拦截轨道而且可机动变轨飞行,通过以其整体或爆炸形成的碎片,直接碰撞摧毁卫星,或实时释放金属颗粒和碎片、气溶胶系干扰物,其破坏效应就能使卫星上的光电器件工作失效,导致卫星星体脱离运行轨道而坠毁。
典型型号
美国
ASM-135反卫星导弹
ASM-135导弹弹长5.43m,弹径0.5m,质量为1179kg,采用惯性+红外自动寻的制导体制。其动力装置的第一级采用波音公司SRAM导弹固体发动机的改型,质量为782kg,推力为33kN,工作时间为33s。装有三个固定翼和两个控制翼。第二级采用沃特公司的牵牛星-3固体发动机,质量为445kg,推力为26.9kN,工作时间为27s,装有惯性制导系统和旋转平台。
ASM-135的动能杀伤拦截器为圆柱体,长为33cm,直径为30cm,质量为16kg,末制导采用长波红外自动寻的制导方式,作战时利用高速飞行的动能直接碰撞摧毁卫星。它装有8个微型红外望远镜,把卫星的红外辐射集中到长波红外传感器上,由此提供卫星与拦截器的视角信息,然后通过激光陀螺仪的惯性基准和微处理机计算,从而得到制导指令。ASM-135导弹的作战高度在1000km以下。接近卫星的相对速度为10~14km/s。
美国以F-15鹰式战斗机为发射载具,由F-15爬升到11612.88米高空发射,导弹的弹头没有炸药,纯粹以撞击的方式摧毁卫星。弹头采取自旋稳定,并且以36个小火箭协助修正航向。拦截高度至少可以达到560千米的轨道。1985年9月13日,该导弹进行了试验发射,目标是一颗1979年发射的伽马射线观测卫星Solwind P78-1。试验的结果很成功,弹头完全摧毁了这枚卫星
苏联/俄罗斯
79M6反卫星导弹
30P6“接触”反卫星导弹系统由米格-31战斗机改进而来的反卫星导弹携带平台和火炬机械制造设计局研制的79M6反卫星导弹组成:米格-31D反卫星截击机在执行任务时,由部署在哈萨克斯坦萨雷沙甘靶场的太空监视系统提供目标卫星的信息,79M6反卫星导弹长10米,估计拥有重达160公斤的动能弹头,为2级或3级推进导弹。可攻击200千米以下的低轨道卫星。1987年1月,米格-31D原型机挂载79M6反卫星导弹首飞成功,但没有进行实际打靶试验。
作战过程
反卫星导弹可以采取直接碰撞杀伤或爆炸破片杀伤的方式对卫星进行摧毁杀伤。在直接碰撞杀伤方式中,战斗部要在和目标相撞前几秒钟打开,形成外径为4~5m的伞状结构。其伞状BOBBIN由数十根轻合金条组成,条上带有钢板,以增加碰撞功能。而爆炸破片杀伤则是选用大面积杀伤弹头,爆炸时产生的大面积杀伤破片,由于拦截弹头与卫星交汇时相对速度非常高,爆炸产生的破片即使非常小,也能对卫星产生毁灭性的打击,导致卫星星体脱离运行轨道而坠毁。下面以地基反卫星导弹为例介绍其作战过程:
探测和识别目标
反卫星导弹系统的卫星监视系统由导弹预警卫星红外探测器和地面雷达组成,当它们探测到卫星后,就可跟踪其飞行轨迹,锁定并计算其运行轨道坐标,并在10~20s内将卫星的相关信息传递给地基反卫星导弹系统。通过作战管理/指挥、控制、通信(BM/C3)系统将卫星运行轨道的估算数据传送给空间防御指挥中心,并向地面远程预警雷达指示目标。
预警雷达的监视器则自动显示预警卫星上传来的卫星红外图像及其运动情况,并开始跟踪卫星。预警雷达的数据处理系统估算出卫星瞬时的运动参数和属性,初步测量卫星的运行轨道,计算反卫星导弹的起飞时刻、拦截飞行弹道和拦截命中点,以及导弹发射所需数据等。卫星监视系统根据星历表衰变周期,不断排除再入卫星、其他航天器、石陨石极光等空间目标,以降低卫星监视系统的虚警概率,减少卫星监视系统的目标量。
地面远程跟踪雷达,根据预警雷达传送的卫星数据进行跟踪,根据其特征信号进行识别排除假目标,利用雷达波中的振幅、相位频谱极化等特征信号,识别卫星形体和表面层的物理参数,并将准确的主动段跟踪数据和卫星特征数据,通过BM/C系统快速传送给指挥中心和反卫星导弹。
实弹拦截摧毁
指挥中心把卫星监视各个系统提供的卫星轨道数据统一进行协调处理。根据卫星的类型,制订火力攻击方案,并适时向导弹跟踪制导雷达传递卫星评估数据,并下达攻击指今。发射一枚或数枚反卫星导弹后,反卫星导弹先按惯性制导飞行,制导雷达对其连续跟踪制导,以便把卫星轨道和特征数据传输给反卫星导弹,同时将跟踪数据发往指挥中心。
卫星监视系统对卫星运行轨道进行跟踪,并将卫星运行轨道估算数据通过BM/C系统传给反卫星导弹,使导弹在高速飞行的中段实施精确攻击。指挥中心综合卫星和反卫星导弹的飞行运动参数,精确计算飞行杀伤拦截器的弹道参数、命中点以及攻击弹道、命中点,通过飞行中的通信系统向导弹适时发出目标数据和修正导弹弹道和瞄准数据的控制指令,修正可进行多次。
制导雷达对反卫星导弹进行中段的跟踪制导,当导弹捕捉到目标后,助推器与飞行杀伤拦截器分离。反卫星导弹根据制导雷达发出杀伤拦截指令,以10km/s左右的速度接近卫星。寻的导引头实施自动寻的引向卫星,根据卫星运行轨道参数,轨控和姿控推进系统调整飞行杀伤拦截器的方向和姿态,最后一次判定目标后,进行精确机动与卫星易损部位相撞、将其摧毁,或制导雷达下达引爆指令、引爆破片杀伤战斗部、摧毁目标。在攻击过程中,卫星监视系统连续监视作战区域,收集数据,进行攻击效果评定,同时将数据传送至空间防御指挥中心,以决定是否进行第二次拦截。
关键技术
反卫星导弹的部署必须有国家战略防御体系作基础,它依赖于和空间目标监视及国家战略CISR系统协同作战。由预警卫星、侦察卫星、地面远程预警雷达精密测量雷达和光学遥感器组成的空间目标监视系统,用于探测跟踪卫星,分析处理和确定卫星的轨道以及质量、形状、功能和其他光学特征信息。此外,实施反卫星拦截还必须拥有直接碰撞高速导弹飞行技术、高精度智能化导引头技术,变轨道飞行拦截杀伤技术和计算机通信技术等。
目录
概述
发展沿革
研发背景
发展历程
苏联/俄罗斯
美国
中国
印度
工作原理
典型型号
美国
ASM-135反卫星导弹
苏联/俄罗斯
79M6反卫星导弹
作战过程
探测和识别目标
实弹拦截摧毁
关键技术
参考资料