电磁频谱作战时代的技术发展展望

云脑智库 2022-02-28 00:00


来源 | 电科防务

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前言:不是“四部曲”


2019年11月21日,美国战略与预算评估中心(CSBA)研究人员布莱恩·克拉克(Bryan Clark)发布了《制胜无形之战:在电磁频谱内获取持续性优势》的研究报告,该报告与美国战略与预算评估中心此前2015年12月2日发布的《制胜电波:重拾美国在电磁频谱领域的主宰地位》报告、2017年10月5日发布的《制胜灰区:利用电磁战重拾升格控制能力》报告一起,构成了该中心在电磁频谱战领域的“制胜三部曲”。尽管这3份报告发布于不同的时间,但从其主要内容可以看出,三者之间有着非常清晰的发展脉络,即,围绕电磁频谱战这一核心理念,分别解释了电磁频谱战是什么、怎么用、怎么做的问题。

这3份报告发布之初,对于人们理解“电磁频谱战”这一前沿理念的内涵与外延起到了非常好的作用。然而,随着2020年5月22日美国参谋长联席会议正式发布《JP 3-85:联合电磁频谱作战》条令、美国国防部正式发布《电磁频谱优势战略》,“三部曲”在有些方面显得已经跟不上时代。尤其是在术语方面:首先,“三部曲”所提出的“电磁频谱战”(electromagnetic spectrum warfare,EMSW)这一术语随着《JP 3-85》条令、《电磁频谱优势战略》中明确提出“电磁频谱作战”(electromagnetic spectrum operations)而逐步成为“废语”;其次,“三部曲”所提出的“电磁战”(electromagnetic warfare)这一术语尽管被《JP 3-85》条令所采纳,但在内涵和外延上也有了较大变化。

在这样的背景下,作者布莱恩·克拉克(已经从CSBA离职,并就职于哈德逊研究所)根据《JP 3-85》条令、《电磁频谱优势战略》所体现出的一些新理念对“三部曲”进行了修订,并于2021年3月发布了《无形战场:美国电磁频谱优势技术战略》研究报告(下文简称《报告》)。

从内容来看,《报告》的基本理念与“三部曲”一脉相承、改动较小,但从术语层面来看,该报告统一采用了《JP 3-85》条令和《电磁频谱优势战略》中的“电磁频谱作战”、“电磁战”等术语。可见,该报告不应视作“制胜四部曲”,而应视作在电磁频谱作战时代作者对“三部曲”的修订。当然,《报告》的修订力度还是比较大的,尤其是将重点放在了技术发展方面,而且充分立足于美国当前的实际,提出了区别式发展的电磁频谱作战技术演进思路,从非对称角度将电磁频谱作战技术分为4个不同的技术群。这些都很有参考价值。


一、报告主要内容


报告主要包括4部分内容,分别为:美国对手的电磁频谱作战条令与发展趋势;美国在电磁战与电磁频谱作战方面的发展趋势;电磁频谱作战概念与能力的非对称性比较;技术优先事项。其中,“技术优先事项”是整个报告的落脚点。


01


美国对手的电磁频谱作战条令与发展趋势

《报告》采用净评估方法对美国、中国、俄罗斯在电磁频谱作战条令等方面的发展趋势进行了对比分析。评估过程中强调竞争对手之间的交互,并以美军为中心进行分析。净评估通过从多个维度评估竞争对手之间的关系,以更好地确定美军获得持久优势和缓解严重脆弱性方面的机遇。此外,考虑到自冷战以来美军在电磁频谱能力方面的领先地位不断被削弱,美国的技术发展将需要更多地集中在对抗对手的能力上,而不是集中在继续扩大冷战优势方面。

《报告》首先对中国和俄罗斯的如下几方面能力进行了分析与评估:电磁频谱作战战略域作战概念;电磁频谱作战组织、部队架构、能力。然后对中国和俄罗斯电磁频谱作战姿态、训练、作战方面的发展趋势进行了展望。最后,基于上述分析给出了中国和俄罗斯在电磁频谱作战技术方面的未来优先发展事项。

其中,中国的优先发展事项包括:开发电子战在内的“创新型电子与软件”;利用人工智能辅助开展敌方赛博脆弱性分析、辐射源识别和电磁频谱管理,最终提高其赛博作战和电子战能力。

俄罗斯的优先发展事项包括:开发小型干扰模块以实现可控效果;开发能够利用强大电磁辐射进行破坏的系统(包括高功率干扰机、高功率微波和激光、爆炸驱动的高功率微波系统);开发通过影响信息的可访问性、完整性和保密性来对抗对手指控系统的能力;开发欺骗敌方电子信号、部队、武器和指控系统的技术;开发基于新型物理原理的低反探测概率(low probability of being counterdetected)目标定位系统(如,无源雷达、分布式雷达、光子雷达);在多域敌我识别与电子战系统集成的基础上实现电子战和其他部队的统一指控。


02


美国在电磁战与电磁频谱作战方面的发展趋势

本部分专门针对美国在电磁战和电磁频谱作战方面的发展进行了分析,与中国、俄罗斯的分析思路类似,本部分首先对美国电磁频谱作战战略域作战概念以及电磁频谱作战组织、部队架构、能力进行分析,然后得出了未来发展优先事项。

具体来说,美军在电磁战和电磁频谱作战方面的未来发展优先事项包括如下几方面。

· 人工智能和机器学习在电磁频谱领域的跨功能融合。

· 模块化开放系统体系架构在空中有人和无人平台载电· 磁频谱作战系统中的应用。

· 电磁频谱作战系统的数字现代化。

· 电磁战斗管理(EMBM)系统。

· 激光和高功率微波等定向能武器系统。


03


电磁频谱作战概念与能力的非对称性比较

本部分从地理环境、技术创新、指控与通信(C3)、人工智能的应用、电磁频谱能力开发、电磁战与电磁频谱作战组织、电磁战能力部署、电磁频谱作战概念等几个维度,从非对称性角度出发,对美国、中国、俄罗斯的电磁频谱作战领域进行了系统比较,如图1所示。

图1 本报告中净评估所采用的方法


04

技术优先事项

在上述几部分分析的基础上,报告就美国在电磁频谱作战技术领域的未来发展给出了具体建议。该建议最大的亮点就是将未来要发展的技术进行了区别式处理,从非对称角度将电磁频谱作战技术分为了4个不同的技术群,以实现不同的目标:打造避免(而非克服)挑战的能力;打造削弱对手优势的能力;打造将挑战转化为机遇的能力;扩大美国现有优势。

基于上述目标,得出了美军未来应优先发展的电磁频谱作战技术群,罗列如下:

· 灵活自适应性的电磁频谱能力;

· 无源和多基地电磁传感;

· 无源和多基地导弹防御;

· 网络化电子支援;

· 网络化电子攻击;

· 低截获概率/低探测概率有源单站传感;

· 多功能电子支援与电子攻击能力;

· 自适应宽带电磁频谱系统;

· 自动化电子战系统重编程;

· 辅助决策支持与通信管理系统;

· 虚拟和建设性电子战/电磁战环境;

· 电磁战斗管理系统;

· 开放体系结构硬件标准;

· 开放体系结构软件工具。


二、 “务实的”技术发展思路


如上所述,《报告》最大的亮点之一就是充分立足于美国当前的实际,提出了区别式发展的电磁频谱作战技术演进思路,从非对称角度将电磁频谱作战技术分为4个不同的技术群。在当前美国国防预算总量一定且在电磁频谱作战领域的增长幅度没有明显侧重的情况下,这种技术发展思路具备非常明显的因地制宜、扬长避短的“务实”特点。所谓“务实”,指的是区别于以往“全面获取绝对优势”的思路,采取了一种更加经济可行的思路。

01

思路一,“避敌锋芒”,避免而非克服挑战

与其试图直接与实力相当的对手国开展军工企业竞争,美军应该通过实施更具适应性和不可预测性的电磁频谱作战来应对对手的作战理念(如,中国人民解放军提出的“体系破击战”理念)。电磁频谱作战的能力本质上来说更加灵活、分布式特征更加明显。因此,通过频域、时域、能域、脉冲特性方面的机动来打造更多的选项,以便美军可以规避对手的反制措施,同时还可以让对手的应对变得更加困难且复杂(增加对手决策复杂度)。

02

思路二,“抵消优势”,抵消对手优势

美国作为主要对手的中国和俄罗斯在电磁频谱作战领域的主要优势就是本土优势,即,中、俄立足本土的作战方式与美国远征作战之间的地理非对称性。为克服这种非对称性,报告建议美军通过降低对有源系统(如,雷达、电子战系统等)和广泛采用的非低截获概率/低检测概率(LPI/LPD)通信网络(如Link-16数据链或通用数据链)的依赖,来弥补其所造成的固有脆弱性。

此外,美国还需要注重电磁辐射防护能力的建设,以抵消对手基于本土优势的电磁辐射利用(exploitation)能力(美军对于“电磁利用”的界定为“既包括了传统的电磁支援,也包括了新增加的信号情报”)。

03

思路三,“化危为机”,化挑战为机遇

如上所述,在电磁频谱作战方面,美军在对抗具备本土优势的、实力相当的对手时会处于劣势,对手可以通过在本土部署、设计集传感器、电磁攻击系统于一体的综合系统来对抗美国专用的电磁频谱作战能力。

此外,美国的潜在对手能够借助强大的军民工业基础快速响应式生成电磁频谱作战能力,因此,在这种情况下美军若仍想获得对称优势,则需要付出更多的努力、更高的成本、更高的时间代价。鉴于此,《报告》建议,美军需要采用更灵活的硬件、支持人工智能的软件来实时调整其电磁频谱作战能力。

04

思路四,“扬己之长”,充分发挥美国现有优势

尽管美国在与实力相当的对手竞争的一些关键方面落后,但美国在某些领域仍保持了优势。美军应利用这些优势,让对手感到压力,并迫使其不得不紧跟美国的发展步伐。充分发挥这些优势领域的重要作用是美军总体技术战略的一部分,可以减少敌对国家用于扩大其优势领域所需的资源。


作者:中国电科36所  张春磊

- The End

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