中國挑戰世界級難題?美國剛試射高超音速武器,就亮出攔截技術

將令如山 發佈 2024-05-04T02:07:32.785297+00:00

香港《南華早報》日前披露,中國上海某大學科研團隊在權威期刊《航空航天技術》上發表論文,提出了一種使用高超音速無人機對高超音速飛彈實施攔截的新型技術,並提出了預測高超音速飛彈飛行軌跡的新算法。

2022年底,美國空軍在南加州海岸試射了一款名為AGM-183A的高超音速飛彈。美軍聲稱它的飛行速度超過5馬赫,擁有側向變軌能力,突防能力極強,因此它也被美軍稱為「戰爭遊戲規則改變者」。

然而美軍試射成功的興奮還沒維持幾個月,就被中國技術人員澆了一頭冷水。

香港《南華早報》日前披露,中國上海某大學科研團隊在權威期刊《航空航天技術》上發表論文,提出了一種使用高超音速無人機對高超音速飛彈實施攔截的新型技術,並提出了預測高超音速飛彈飛行軌跡的新算法。

很顯然,這則消息再度證明了一個事實:在高超音速武器領域,美國目前仍然是中國的追趕者。

攔截高超音速飛彈的難點

在軍事領域,飛彈攔截技術的研發難度已經非常巨大,而研究高超音速飛彈攔截技術更是難上加難。

由於高超音速飛彈的飛行速度均在5馬赫以上,而且在大氣層上部進行滑翔時,可以進行大幅度機動變軌,攔截難度無疑是相當大的。那麼,高超音速飛彈的攔截技術需要克服哪些障礙?

其一,需要擁有可以準確追蹤鎖定高超音速飛彈的手段。雖然高超音速飛彈在飛行時會與空氣產生劇烈摩擦,從而帶有強烈的紅外特徵,但天基衛星搭載的紅外監測系統都只能滿足基本的預警需求。

也就是指出敵方飛彈來襲的大致坐標、速度以及落點。若是要具體到飛彈的飛行軌跡方面,就顯得無能為力了。

此外,由於高超音速飛彈在飛行時的大部分軌跡都處於大氣層內,因此當一枚高超音速飛彈從1000公里以外的地點來襲時,地面大功率雷達的探測能力也會由於地球曲率的影響被大幅壓縮。等感知到飛彈來襲時,飛彈可能已經即將抵達目標上空。

因此,要想準備追蹤高超音速飛彈的飛行軌跡,就必須將天基衛星與地面雷達組合成嚴密的感知網絡,這對一個國家的航天技術、電子工業都提出了嚴苛的要求。

其二,鑑於高超音速飛彈的大部分軌跡都位於大氣層上部,因此對應的攔截器也需要滿足在大氣層內準確獲得來自雷達、衛星的制導信號。

然而,當攔截器在大氣層上部以超過5馬赫的速度高速飛行時,它會與大氣層劇烈摩擦,從而在體表生成溫度高達數千攝氏度的高溫區。

而在高溫區內,氣體分子會被分解電離,形成等離子體,而這些等離子體具有吸收電磁波的特性。這樣一來,攔截器就很難接收來自外界的制導信號,這種現象也被稱為「黑障」,是航天領域困擾人類多年的技術難題之一。

中國科研團隊的解決方案

不過,中國科研團隊給出了自己的解決方案。按照權威期刊《航空航天技術》上刊登的科研論文來看,中國科研團隊拋棄了傳統針對常規飛彈設計的中段攔截算法,對吸氣式高超音速攔截器的攔截算法進行了更新;

同時科研團隊將利用攔截器自帶的高性能AI模塊自主計算攔截路徑,不再依賴衛星、雷達提供的外部制導信號完成攔截任務。

據相關專家表示,中國科研團隊所研究的這款高超音速攔截器,本質上就是一種可以重複使用的高超音速無人機,在研究時參考了美國麻省理工大學大衛·本森教授的數學解決方案。

按照論文數據來看,研製成型的高超音速攔截器將擁有超過5馬赫的速度,它會在距離敵方飛彈5~8公里處發射某種「動能武器」將其攔截。

而在攔截路徑的算法方面,中國科研團隊不再使用中段攔截算法,雖然這可能會讓高超音速攔截器飛行更遠的距離執行攔截任務,但新的算法大大簡化了AI模塊的計算流程

再加上高超音速攔截器超過5馬赫的飛行速度,它可以在更短的攔截窗口下保持穩定的攔截成功率。

總之,《航空航天技術》上刊登的論文證明,國內各大科研團隊正在緊鑼密鼓地研究高超音速飛彈的克星,而且已經取得了比較成熟的理論成果

按照國內軍工理論轉實踐的速度來看,中國在未來5年內研發出成熟的高超音速反導體系不存在難以克服的障礙。

對美日宛如晴天霹靂

由於中美戰略競爭態勢愈發激烈,西太平洋眼下的火藥味已經越來越濃重。在進入2023年後,美國白宮宣布將會在日本列島部署最新的LRHW高超音速飛彈,該飛彈射程可達2700公里,對中國東部沿海地區的威脅性非常巨大。

同時,日本也緊隨美國對中國露出獠牙。日本防衛省宣布將投入5萬億日元研發射程在1000~2500公里的高超音速飛彈、滑翔彈等武器,而且以上武器需要滿足陸海空不同平台發射的要求。

但隨著中國科研團隊在高超音速反導領域取得重大技術突破,美日苦心研發的高超音速飛彈還未登場就已經慘遭「克星」針對,這顯然是一個對它們如同晴天霹靂的消息。

事實上,中國先於美日一步搶先研製出高超音速攔截技術,並不是令人意外的事情。畢竟中國早在2019年就亮相了東風-17高超音速飛彈,而美日直到今天都未能追上東風-17的技術高度。

至於相應的攔截技術,美日更是連基本的理論基礎夠尚未構建。

香港《南華早報》對此評價:

「由此看來,至少在高超音速武器領域,美國與日本都需要付出更多的努力才有希望追上中國的腳步。」

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