02 空基助推段激光拦截技术
2016年4月，美国导弹防御局（MDA）表示正计划使用机载激光武器来防御中、俄高超声速打击武器，计划投入2300万美元，开展2项不同的高能激光武器技术，分别为劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）开展的“二极管泵浦碱金属激光系统”（DPALS）和林肯实验室的光纤合成激光器（FCL)。
（1）林肯实验室光纤合成激光器（FCL）
FCL计划启动于2011年，2012年输出功率实现2.5kW。2013年，利用21个独立的光纤放大器，合成实现17.5kW输出功率。2014年，输出功率达34kW。2015年，利用42个光纤放大器，实现44kW输出功率。2017年，林肯实验室将演示一部功率密度达7kg/kW的30kW光纤激光器。2018年，输出功率达50kW，功率密度达5kg/kW。
（2）LLNL实验室“半导体泵浦碱金属激光系统”（DPALS）
DPALS计划启动于2011年，2013年峰值输出功率达3.9kW，激光器运行时间达4min。2014年、2015年，DPALS的输出功率分别达5kW、14kW，且激光器累计运行时间超过100min，且无任何部件的性能下降。2017年，LLNL实验室将演示一部平均功率30kW的DPALS系统，并计划完成120kW激光武器系统的初步设计，包括增益单元和泵传输系统。2019年，DPALS系统的输出功率将达到120kW，其功率密度达3kg/kW水平。至2019年，MDA将在DPALS、FCL两种方案中“二选一”，继续开展未来助推段拦截激光武器系统研制。
2016年8月26日，MDA发布“低功率激光反导武器演示系统”招标书，旨在开发用于高空长航时无人机的高能激光反导武器，特别是验证助推段反导拦截作战概念。诺·格公司“全球鹰”无人机、波音公司“魅眼”无人机、通用原子公司“复仇者”无人机等均参与了该项目竞争。搭载激光武器的高空无人机平台的飞行高度约10.7km，远大于目前美国空军研究实验室（AFRL）正在开展的基于AC-130运输机的“高能液态激光区域防御系统”（HALLADS）的飞行高度。
按照计划，低功率激光武器将于2021年开展飞行演示，远距离激光束稳定性和目标驻留时间测试，确定导弹助推段拦截的可行性。
2022年，MDA计划投产一部300kW激光武器原型机，并在2025年安装到一架高空长航时无人机上，开展激光武器助推段导弹拦截试验。
为适应无人机平台应用，机载激光武器需严格控制功率密度。在本世纪初，基于波音747平台的氧碘化学激光武器（ABL）的功率密度为55kg/kW。目前，林肯实验室FCL项目已达40kg/kW，而DPALS项目更是实现35kg/kW。到2019年，FCL“组合光纤激光器”（FCL）和“半导体泵浦激光系统”（ DPALS）的功率密度将分别达到5kg/kW、3kg/kW。
图7 美国MDA机载激光武器发展路线图
按照MDA的发展路线图，为实现中空长航时无人机的载荷需要，机载激光武器的功率密度最少需达到5kg/W，而MDA的目标是实现2kg/kW或更低，以实现高空续航几天或几周。
在助推段导弹跟踪方面，1995年美国空军ABL项目的试验数据表明，光电传感器可用于助推段导弹的捕获与跟踪。对于飞行在10km高空的传感器来说，随着战术弹道导弹爬升至大气层上方，传感器将增加对助推段导弹的截获距离。直径1~20cm的中波光学传感器对助推段导弹的截获距离约600km，而直径20cm的中波红外搜索跟踪系统对助推段导弹的截获距离可达800km。为了实现360°空域覆盖，载机需在机首、机尾各安装一部光电红外吊舱。
目前，通用原子公司已利用MQ-9“死神”无人机搭载雷声公司“多光谱瞄准系统”（MTS-C）光电红外转塔，完成了多导弹目标精确跟踪演示验证。MTS-B包含短波和中波红外传感器，而MTS-C的长波红外传感器可跟踪“冷”弹体、处于助推段燃尽的弹道导弹、余焰或尾气等，可识别并跟踪1000km范围内的导弹目标。而在利用无源传感器的跟踪演示验证之后，MDA计划在2019年开展激光跟踪试验。
03 天基传感器技术
2017年3月，美国导弹防御局MDA发布了“用于跟踪高超声速滑翔飞行器的天基微型传感器实验”项目公告，主要面向国防领域主要承包商、商业公司、国家实验室、大学及大学附属研发中心等机构征询天基微型传感器实验方案。
MDA计划利用两颗基于模块化设计、开放式系统架构和通用用户界面的50千克级低轨卫星，验证传感器、光学设计、通信和指向精度等。该项目计划于2017年授出一份双星合同，涉及卫星发射、在轨运行等内容，并通过至少两年的弹道导弹防御试验评估其技术性能和作战效能。
该卫星的主要技术指标包括：单星总质量不超过50千克；设计寿命目标为5年，至少为2年；轨道高度不大于1000千米；可接近实时地向地面系统提供跟踪数据，精度能够满足BMDS作战需求；卫星能够安装于通用多卫星适配器上，以分摊发射成本。
表2 美国反导系统拦截弹性能对比
俄罗斯高超声速武器防御对策
在高超声速武器防御领域，俄罗斯方面目前主要依赖其新推出的S-500防空反导系统与“沃罗涅日”战略预警雷达相结合的方式，对各类目标进行预警拦截。
沃罗涅日战略预警雷达探测距离可达6000千米，目前其覆盖范围已足以保证俄全方位预警能力。该雷达主要用于探测弹道导弹，可同时跟踪约500个弹道目标，同时可对高超声速飞行器具备一定的预警探测作用。
S-500系统射程高达600公里，可对10个目标同时发起拦截打击。据称该系统具备多类型目标拦截能力，可对小型无人机、低空巡航弹、高速弹道导弹和高超声速飞行器进行有效拦截。该系统将与俄方“沃罗涅日”战略预警雷达一起，对高超声速飞行器进行有效防御。
从美国公布的MDA的2018年预算可以看出，在高超声速武器防御方面，美国将考虑整体系统架构平衡性，利用现有传感器、C2BMC系统进行改进、论证，并在技术层面上针对新概念武器、传感器等关键技术进行研发。此次MDA预算的总体思想是在利用现货技术论证反高超能力的同时，开发关键技术，增强防御能力。在具体装备方面，MDA在2017年3月发布的“用于跟踪高超声速滑翔飞行器的天基微型传感器实验”项目将与2016年提出的增程型“萨德”系统（THAAD-ER）和空基助推段激光拦截技术一起，初步构建了美国天基、空基、地基立体化高超声速武器防御体系。根据MDA规划，美国试图在2019年获得针对大部分高超声速威胁实时预警能力，以确立自身在该领域内的优势地位。而俄罗斯除S-500等少数装备外，俄缺少明确的反高超声速武器手段。近期俄方更多的是进一步增强其进攻性高超声速武器的技术水平，并尽快装备部队，值得我国对此密切关注。
作者：张昊/中国电子科技集团第十四研究所 来源：《飞航导弹》2019年第1期
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