根据美国内部报告,俄罗斯将在2020年前完成高超音速弹道滑翔武器——命名“Avangard”。
计算机模拟 Avangard高超音速武器飞往目的地

美国CNBC报道,2016年,莫斯科已经对该武器进行过两次成功测试。这一武器将装置在洲际弹道导弹上,一旦发射,就会利用空气动力在大气层上方航行。更令人担忧的是,“Avangard”可以携带核弹头,即便没有炸药,也可以造成毁灭性破坏。
两个多月前,普京在国情咨文中大动作曝光这款高超音速新型武器,称它“所向无敌”。美国战略司令部司令John Hyten表示,美国无法防御该武器。他认为俄罗斯是美国“最大的威胁”。今年,五角大楼导弹防御局的预算是115亿美金,但这仍不足以更新美国的导弹防御系统。
下面我们就来深挖一下“Avangard”到底是什么样的武器。
美国圣母大学(University of Notre Dame) 航空航天工程助理教授Thomas Juliano专门研究高超音速飞行,他表示,虽然俄罗斯方面并未公布这一武器的具体细节,但从现有的信息来看,这件武器似乎是一种“高超音速滑翔机”。
普京透露,这款武器时速可达20马赫(相当于声波速度的20倍),并可以避开美国目前的导弹防御系统。更令人担忧的是,它可以携带核弹头。
Avangard并不会自身产生达到高超音速的动力,而是搭乘洲际弹道导弹。通常,这些火箭沿着拱形轨道飞向太空,在靠近抛物线顶部的弹头之前,这些弹头在重力作用下,会以高超音速降落到目标上。
不过,Avangard并不会返回地球,而是以一个新的角度重新进入大气层,它的空气动力学形状会产生升力,让它以高超音速的速度下滑,Juliano说,这使得它能够行驶更远,并在下降时做军事调动。
超工程
Hyper engineering”
Juliano解释,这一武器似乎遵循了名为“Waverider”的设计。Waveriders是楔形的高超音速飞机,它靠在空中高速冲压产生的冲击波,在冲击波上“冲浪”式升降飞行。
在高度较高、空气密度较低的地方,传统的机翼设计很难让飞机升降。而Avangard不需要大机翼,所以它的设计更流线型,可以减少阻力,让它可以保持速度行驶更远的距离。
建造能够驾驭高超音速以及其产生温度变化的武器并非易事。而Avangard绕过一个重要的难点:动力(Propulsion)。
Juliano说:“在10马赫或更高速的环境下设计一个成功的动力系统是非常困难的。“把滑翔机放在洲际弹道导弹上就避免了设计超音速空气呼吸系统。”
即便如此,控制如此高速的机器仍然是非常困难的。而俄罗斯方面表示Avangard可操作性很高,正如普京透露的信息一样,它可从计算机端控制,它的襟翼类似于飞机改变航。
在高超音速的速度下调整机翼并不是一个简单的任务,因为冲击波可以与在武器表面流动的空气产生复杂的相互作用,从而导致非线性行为。
这意味着微小的调整可能会产生巨大的影响,并使得计算一个襟翼或机翼的移动速度非常困难。 “必须准确,必须快速运行,而且这将是一个更难预测的环境。” Juliano表示。
尽管如此,Juliano仍然认为俄罗斯方面形容的武器说法是可信的,因为这种技术已经发展了一段时间。美国也测试了自己的版本,被称为高超音速飞行器2(Hypersonic Technology Vehicle 2)。但是在2010年和2011年,但这两次试飞都失败了。中国也有类似的实验,代号为DF-ZF。
Credit: Ministry of Defense of the Russian Federation
武器用处何在?
专门研究俄罗斯核武器的分析师Pavel Podvig表示,俄罗斯研发高超音速滑翔机显然是为了避开美国的导弹防御系统。
美国目前的防御系统是为了在洲际弹道导弹还在太空的时候,用可预测的弹道来摧毁它们的常规弹头。Podvig说,这些防御系统不太适合拦截在大气层中高速滑行的武器。和传统弹头不同这些武器将能够在防御周围作业。
但Podvig表示,目前还不清楚这些武器是否真正为俄罗斯配备了更有力的军事能力。它是一种寻找任务的武器。我认为,我们并不需要这种能力。这种武器在打击目标的能力方面并没有太大的变化。
Podvig还指出,在试验期间携带Avangard的洲际弹道导弹SS-19通常携带六枚常规弹头。如果目标是对抗导弹防御系统,用更多的标准弹头来压倒它们也同样容易。
但是这种武器可能会滋生的危险,我们目前并不确定性,因为这一武器不在“New Start”等军备控制条约的涵盖范围之内,这些条约要求各国报告其数量,核武器的类型和位置,如洲际弹道导弹。此外,高超音速滑翔机的性能和潜在用途还不清楚。
“这些系统造成了更大的误判风险,” Podvig说,“目前还不清楚我们能否有效地应对这些风险。”
据Space News报道,为了减少这种不确定性,五角大楼正在考虑部署空间传感器来发现高超音速武器。这种方法需要昂贵的卫星群,但会更好地发现在大气层上滑翔的武器,也可以看到比地平线限制的陆地系统更远的地方。
”Podvig说,这种设计得当的系统应该能够探测飞行中的高超声速武器,但目前还不清楚这一系统能否更好地拦截这种告诉武器。
美方回应
川普政府计划在2020年投入资金部署一系列空间导弹探测器,以填补美国反导弹防御系统的盲区。事实上,美国前六届政府都曾权衡过空间探测器的概念,但只有乔治‧布什政府发射了两颗实验卫星,其余的计划都未付诸行动。这两颗卫星目前仍在轨道上运行。
国际战略研究中心的高级研究员考劳科(Tom Karako)表示,若要跟踪超高音速滑翔武器,太空的优势不言而喻。可以想像俄罗斯的高超音速滑翔导弹有能力携带核弹头,因此,五角大楼并没有太多时间去研究如何建造相应的防御体系,而且必须立即开始行动,不应只是等待2020年的预算。
考劳科透露,国防和军队高级官员们正在努力促成相关项目的启动。
有关空间探测器的应用研究已经进行了数十年,所以五角大楼有足够的数据可以参考。在近地轨道上飞行的电子眼占据着非常有利的位置,能够持续观察物体从产生直至消亡的过程,而地面雷达的探测能力则会受到地平线的限制。
在克林顿时期,五角大楼曾设想使用24颗卫星来跟踪导弹,但该计划并未实现。布什政府于2007年下令发射了两颗诺斯洛普·格鲁门公司(Northrop Grumman)的卫星,称作空间跟踪与监视系统(STSS)。虽然美国导弹防御局还在保持STSS的运行,但这两颗卫星不足以覆盖全球,而且已经远远超过了其预期寿命。STSS在2019年的运行和保障预算为3700万美元。
考劳科表示,如果不在太空中部署一层探测器,很难想像美国如何能防御高超音速导弹。虽然部署空间导弹探测器耗资巨大,但地面探测器的花销却会随之减少。
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