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美军现在20年进步三大技能视中夏族民共和国为五星级假想敌,皮米本领如何防守卫星免遭能量武器攻击

2019年11月24日 - 美高梅mgm02233.com

[英国《简氏防务周刊》2004年10月27日刊报道]美国空军负责航空航天作战的副参谋长办公室的作战能力要求副主管H·迪斯布劳说,随着美国国防部将激光器和高能束武器引入武库,必须要更多地了解对方将如何对付定向能武器,甚至他们在战场上使用自已的定向能武器情况,而这正是我们有时候会忽视之处。只要我们造出一种武器,对方也会很快造出来,我们需要对此作好准备。美国空军已经有一些能够防止诸如激光测距器伤害人眼的装置,但在其他领域还易受到伤害,例如,国防部的计算机和信息系统就很容易受到高能微波的损伤。在某些情况下,只有了解自已的定向能武器是如何工作的,了解对方是如何采取对抗措施的,才有可能研制出防止受到伤害的装备,了解得越多,研制出的保护装置才更有效。

  本报特约撰稿 罗山爱

[据太空战网站近日报道]
当美国军界谈论太空优势时,将其定义为:“部署、机动和使用太空力量,同时防止对手拥有相同能力所必需的控制度”。虽然“太空力量”有“星球大战”的影子,但主要还是指卫星,这些卫星尚不携带武器,尽管美国空军太空司令部公共网站列出了其能力包括“进行防御和攻击性的太空作战,以及太空环境评估”。

  “Wild Blue Yonder”是美国空军军歌,意为“飞向遥远的蓝色深空”,借以展示美国空军的“强大与英勇”,而未来20年的美国空军要想继续保持“傲视全球”的空中优势,只能借助技术创新和超越。据美国《空军时报》1月18日报道,有“美国空军的默林(西方传说中亚瑟王的巫师)”之称的美国空军首席科学家J.A。达姆,详细解读了未来20年美国空军的技术发展重点,其中高超音速巡航导弹和微型无人机中选。

目前军事太空能力的主要作用与信息相关(天气、通信、监视、侦察、导航和导弹预警能力),已成为对许多军事行动十分重要的部分。由于其他军事大国正在建设本国的太空项目,防御性和攻击性太空能力成为作战规划者而言更加重要的问题,被其称为“太空反制”活动。

  花瓣大小无人机将“改变游戏规则”

纳米技术改进卫星的途径

  《空军时报》用调侃的语调称,这位
“美国空军的‘默林’在用‘水晶球’占卜后,分析出哪些关键技术将用在2030年后的美国空军身上”。达姆领导的团队,是在美国空军参谋长诺顿·施瓦茨上将授意下展开研究的,该项目会影响美空军在未来20年所进行的新技术投入,空军高层将在下月得到这份名为《技术地平线》的研究报告全文。提前披露的报告内容认为,时速超过4000英里(约6500公里)的高超音速巡航导弹、与普通花瓣大小相仿的无人机等新概念武器,将让美国空军具备“改变游戏规则的能力”。

太空反制作战不一定是天基的,也可以切断对方获取商业卫星图像的能力。但随着技术能力的提高,地基定向能武器可能成为卫星的威胁,不论是军用卫星还是和商用卫星。现代社会已经非常依赖卫星服务,任何卫星通信的破坏都会严重削弱社会的重要的功能。美国空军作战学院战略与技术中心近期发布的一份报告——《利用纳米技术提高卫星防护能力》讨论了如何利用纳米技术改进卫星设计,以消除由地面定向能武器和高能微波带来的威胁。

  据美国空军的消息人士透露,达姆团队的研究报告重点关注三大技术领域:

这篇文章声明包括美国、俄罗斯在内的国家已经开始建设地基定向能武器,或正在研究此类技术。美国目前在轨的“军事星”有一对设备翼,一对长太阳电池帆板,设备翼上有许多天线。“地基激光器可以破坏低地轨道卫星的热控、结构系统和电力系统元件,也可能影响光电传感器。激光器发生并聚焦可破坏远距离目标的强光束。低能激光器经常骗过卫星光电传感器,暂时性致盲卫星。高能激光通过使卫星元件过热而造成破坏。最容易受到影响的是卫星的结构、热控系统和太阳能电池系统。”

  ①可组合式系统。武器系统一直被认为是为完成某类专门目的而制造的,但在军费不断削减的今天,势必要开发通用化技术,让不同作战系统协作,创造出更多作战功能。达姆以戴尔公司的电脑销售模式为例,买家在戴尔网站上预定符合自己个性化需要的笔记本电脑,几天内就能提货。他希望未来美军指挥官也能拥有类似能力,如只要战区指挥官觉得有必要,就能在短期内获得控制一颗情报侦察与监视卫星(ISR)的权限。

纳米技术可使卫星免受威胁

  ②微型无人机。随着无人驾驶技术日益发达,开发外观尺寸与蜻蜓相当的微型遥控飞行器已不再是梦想。达姆说:“我们已研制出10厘米大小的扑翼式无人飞行器(能像鸟儿一样振翅飞行),能深入任何地方。”美国空军某研究室曾发表一份报告,称微型飞行器在2015年就投入实用,将主要用于城市作战。

根据文章内容,纳米技术可以提供若干解决方案消除定向能武器带来的威胁:

  ③高超音速飞机或导弹。达姆团队预计,美国空军部署实用化的高超音速飞行器(速度在6马赫左右,即音速的6倍)已为期不远,它能使打击目标更难逃脱。“想象一下,当你发现目标并准备打击时,它却突然消失了;如果用速度为6马赫的巡航导弹攻击,它的逃脱几率会大大降低。”目前,能够支持达姆观点的产品已初露端倪,波音公司开发的X-51
“驭波者”高超音速巡航导弹已在去年12月9日首次升空,它只需10分钟就能准确打击1000公里外的目标。美空军战略司令部称,X-51计划的终极目标,就是发展一种可在一小时内打击地球上任意目标的全新武器。这种装备一旦投入使用,美国可在无须利用盟国或海外基地的情况下,随时对处在万里之遥的敌人发起突然袭击。

使用纳米材料加固涂层覆盖卫星表面,使其更好抵挡定向能武器的热效应和电磁效应。纳米结构表面涂层可以反射、吸收和传输瞬时能量,或者同时使用三种方法。最终实现100%的保护,能量若不能实现全部被反射,则会被吸收一部分,卫星就会出现疲劳生热、材料老化或灼伤等现象。能够完全反射热能和电能的是首选材料,除此之外能实现表面散热的材料也可以提供保护。

  美国列出四大假想敌

美国空军研究实验室正在进行一项研究,尝试利用碳纳米管薄膜或一种纳米纸buckypaper实现电磁屏蔽,并增强侧面热传导。目前正在研究将垂直排列的碳纳米管作为电脑的散热器,但将其应用于卫星表面反射涂层之下,提高散热能力也是可行的。至少在理论上,碳纳米管还会有更加前沿的用途。释放电子使大气离子化,将在系统周围形成等离子体防护。如果来袭电磁能是短暂的,等离子体将消除大部分能量。俄亥俄州代顿大学与AFRL合作,已研制出改变聚合材料电传导率的方法,这些材料可以用来建造商业和军事航空航天元件。

  无独有偶,去年12月出版的美国《C4ISR》杂志披露,达姆的研究团队在展望2030年美国空军实力时,曾选取了4个假想敌作“参照对象”,依次是“最具超级大国潜力”的中国、中东的伊斯兰分离势力、“失败国家”,再加上复兴中的俄罗斯。在达姆看来,按照这样的顺序选择“参照对象”一点都不奇怪。因为在2030年,中国的GDP将成为世界第一,拥有强大经济力量的中国必然会扩充军力,使之与国力相适应。

该项目几乎可以将任何聚合体转变为能携带或消耗相当数量电荷的多功能材料。特制的碳纳米管具备与铜相同的传导能力,但密度更低,其直径为50至150纳米,这种特制的碳纳米管被均匀分散在一个聚合体中,形成电传导聚合体复合材料

  在达姆团队看来,美国空军既有可能同那些武器水平较低的伊斯兰分离主义分子作战,又有可能同拥有强大空中力量的中国或俄罗斯交手,但在与后两者的作战中,必须借助强大的技术优势迅速瓦解
“敌国”意志。在战争能力上,两类作战方式对美国空军的技术要求是相同的。正如达姆团队所提出的,虽然不希望任何国家发展空间武器和反卫星武器,但现在一些国家都在发展这种武器,美国空军未来面对的一个主要任务,就是阻止这些国家的类似行为。

纳米技术在卫星防护领域的应用展望

  按照达姆团队提出的观点,能用最少的技术方案解决问题是比较理想的,当前美国空军在研的新技术开发项目涉及170多个技术领域,未来将被缩减到35~40个。用一项技术只解决一个方面的能力要求,甚至是多项技术解决一个方面的能力要求,这在经费紧张的美国空军看来是绝对不可接受的。因此,达姆建议,美国空军应该尽快确定发展一些关键技术,比如上述三大领域,并得到国会的批准和支持。只有这样,美国空军才能继续保持在全球保持领先地位。

基于纳米材料的辐射防护可以抵挡太空中的自然辐射。文章中提到诺·格公司验证了利用镍纳米材料nickel
nanostrands作为卫星电磁防护的可行性。nickel
nanostrands由一组微米级至毫米级的链式链接镍粒子组成,与多层碳纳米管相似,但具有镍的电磁、化学和金属特性。显然,利用nickel
nanostrands进行电磁防护与目前的碳纤维和铝防护的效果同样好。

虽然亨廷顿提到纳米技术尚未成熟到可以将其考虑作为保护卫星免遭地面定向能武器攻击的解决方案的程度,但美国空军不应该忽视它。“相反,应该继续投资纳米技术研发,以了解并利用其能力,保护重要卫星系统,纳米技术将对未来的卫星设计产生重要影响。”

并预测到2025年,纳米技术将对美国卫星产生重大的影响,包括通过辐射加固微处理器、增强表面涂层和降低卫星体积和重量改变所有卫星的结构和功能。与商业领域相比,纳米技术研究将可能与美国政府有更大关联。

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