是有钱任性还是利益使然？！从EKV-RKV-MOKV-NGI，看美国GBI中段拦截器的发展！

电子万花筒 2023-04-01 11:53

构建AI未来，Arm计算平台无处不在 如何提升高压系统的实时性能?

电子万花筒平台核心服务

中国最活跃的射频微波天线雷达微信技术群

电子猎头：帮助电子工程师实现人生价值！

电子元器件：价格比您现有供应商最少降低10%

射频微波天线新产品新技术发布平台：让更多优秀的国产射频微波产品得到最好的宣传！发布产品欢迎联系管理，专刊发布！强力曝光！

前言：

美国在最新通过7,380亿美元的2020财政年度《国防授权法》（NDAA），在2020年国防拨款法案中，导弹防御局（MDA）的获得的资金达到了104亿美元，其中一项关键的计划是启动和研发下一代拦截器（NGI），同时提高第一代地面拦截器（GBI）的可靠性，提高现有的“宙斯盾”分层导弹防御系统的能力。此外，这些防御性法案首次提出并资助超音速和弹道跟踪空间传感器（HBTSS）和超音速防御拦截计划。MDA负责这些重要任务的开发，测试和部署。其中所提出的NGI将取代目前已经部署的的44个GBI拦截器架，并超越2019年导弹防御评估（MDR）中提出的64枚拦截器，这将需要十年的时间来开发/测试/证明和部署。

一.美军的地基中段反导系统

美地基中段反导拦截到底是什么的流程呢？我们来简单分析分析一下：

美地基中段反导系统（GMD）将由天基、地基、海基传感器、指挥控制与通信系统以及反导拦截弹系统组成。天基传感器包括：DSP卫星、天基红外系统高（SBIRS-H）卫星；空间跟踪和监视系统-STSS（以前称为SBIRS-L）；地基传感器包括升级的预警雷达（UEWR）、丹麦眼镜蛇远程预警雷达；指控与通信系统为指挥控制、战斗管理与通信(C2BMC)系统；海基传感器为海上X波段雷达（SBX）；拦截系统为地面拦截导弹（GBI）。
在一个典型的洲际弹道导弹防御方案中，DSP和SBIRS的天基红外预警卫星将扫描敌方弹道导弹发射情况，一旦探测到威胁，卫星估计导弹的飞行轨迹。当导弹接近时，STSS监视来袭导弹，海基X雷达实现对目标的精确跟踪与识别，并提供拦截效果评估，而UEWRS 预测它的最终目的地。这个过程需要GMD尽早发射拦截器。C2BMC单元整合了所有监视和跟踪信息。拦截器在飞行过程中能够接收地面的指令进行飞行控制并能够自主搜索目标，引导动能弹头（EKV）采取动能杀伤的方式击毁目标（目前依靠海基X精密跟踪与识别雷达实现）。

一个典型的反导拦截系统一般是这样的工作的：

天基红外、前置的地基、海基早期预警系统发现导弹发射威胁，对目标进行初步的跟踪计算轨道，目标在飞出大气层以后，一般会释放一定的干扰后者诱饵，这样目标弹头和这些诱饵形成了“威胁云”，地基X频段雷达在远程预警雷达的引导到探测、跟踪、识别威胁云，找出真正的弹头，基于雷达获得信息，GMD系统发射拦截弹，在此过程中X波段雷达持续对目标进行跟踪和识别以确认弹道的轨道数据，并将数据实时上传给拦截弹头。拦截弹头依靠引导数据和自己所携带的光学和红外搜索载荷自主的对弹头进行识别和跟踪，并控制EKV动能杀伤弹头以直接撞击的形式将来袭目标摧毁。

为了应对弹道导弹威胁，美军发展了一系列的动能拦截装置，包括标准3系列拦截器、EKV（GBI）系列拦截器以及萨德和爱国者导弹等拦截器，不同拦截器多针对的拦截目标是不同的，对于射程在300-1000km的短程导弹，由于其中段飞行的时间非常短，飞行高度很低，主要依靠爱国者反导系统进行弹头再入段的拦截，拦截高度一般低于40公里；

对于射程在1000-3000km的导弹，主要采用标准3IA弹头进行中段拦击，采用萨德系统进行再入段拦截，萨德拦截高度一般低于150公里；对于射程在3000-5500km的导弹，中段拦截主要采用标准3IB弹头；对于射程到5500km以上的远程导弹，在中段前期采用前置部署的标准3IIA弹头进行拦截，在中段中期以及后期采用EKV（GBI）动能弹头进行多次拦截。

对于洲际导弹，在实际的反导拦截中，其预警与拦截部署的方案一般为：萨德系统（包括雷达与拦截弹）和海基宙斯盾系统（包括雷达与标准3系列导弹）进行前置部署，配合天基红外传感器，目的是在导弹的主动段就发现识别目标，并进行拦截（即实现早期发现、准确识别与早期摧毁），未来美还可能部署机载激光武器配合主动段动能拦截实现对导弹助推段的拦截；如主动段没有拦截成功，导弹目标信息将交接给地基与海基预警雷达实现对目标的实现跟踪与识别，依靠C2BMC系统实现指挥与信息的通联，海基X将目标准确信息传递给GBI拦截装置，实现对来袭导弹的中段拦截，并实时对拦截效果进行评估，拦截效果的评估主要依靠海基X雷达，但是在FTG-11反导测试中，实现了一个GBI拦截器进行拦截，一个GBI拦截器实现对拦截效果的实时评估，并选择最具威胁的目标（碎片）进行二次动能拦截。对于远程弹道导弹目标而言，对于中段最多可以进行3次左右的拦截，如果评估中段拦截失败，当来袭目标突入150公里的高度时，只能依靠萨德系统进行拦截，当目标突入40公里高度时，只能依靠爱国者导弹系统进行最后的拦截。因此可以看到，美反导拦截设计理论上具有是从导弹的助推段-中段-再入段实现几乎全程的探测、识别与拦截手段，当然这需要对预警探测与拦截系统进行合理的部署才能实现。可以想象，美国在全球部署萨德系统以及宙斯盾系统的用意是很明显的。

二.EKV动能拦截弹头

在美国反导拦截体系中，最为关键的拦截武器是GBI.GBI携带的动能拦截弹头称为EKV，是美国第一代已经装备的大气层外动能拦截弹头，目前已经部署了44枚拦击弹。美国时间25号22点30分左右进行一次代号“FTG-11”的反导试验，这次试验的官方全称为：“Flight Test Ground-Based Midcourse Defense-11”，即“地基中段导弹防御飞行测试-11”，这一次反导试验是美国导弹防御局、综合导弹防御的联合功能部件指挥部（Joint Functional Component Command for Integrated Missile Defense）美国北方司令部以及美国空军空间司令部第30、50和460个空间部合作，针对对洲际弹道导弹（ICBM）级目标进行了一次成功的试验。这项试验是由两个地面拦截器（GBI）对一个具有威胁代表性的洲际弹道导弹目标进行的第一次“齐射”，使用“GBI-lead”和“GBI-trail”拦截器用于拦截测试。在实际的试验中，“GBI-lead”拦截器摧毁了再入飞行器，然后“GBI-trail”拦截器跟踪系统查看了由此产生的碎片和剩余的目标，没有找到任何其他再入飞行器情况下，选择了下一个它能识别的“最致命的目标”，并进行精确打击。在这个试验中，验证了GBI动能弹头齐射模式下对来袭目标的拦截能力。

正在进行吊装的位于阿拉斯加发射基地的GBI

EKV动能弹头原型

安装在GBI上的EKV动能弹头

EKV动能弹头功能分解图

三.出师未捷的RKV

RKV（重新设计的杀伤拦截器）是MDA先前美地基中段拦截动能拦截杀伤器的升级计划，当前的大气层杀伤拦截器（EKV）于2000年代初部署，并依赖于1990年代时代的技术。EKV 本质上是一个先进试验原型器，它依赖于复杂且独特的设计，从而产生很多生产和可靠性问题。而RKV计划旨在解决的这些问题。MDA计划在2023年左右开始部署RKV拦截器，并最终淘汰较老的EKV。

RKV动能弹头空间飞行示意图

RKV的开发由MDA改进的国土防御拦截器计划资助。在2015年至2019年期间，MDA在改良型国土防御拦截器上花费了17亿美元，而2020年总统预算要求再增加4.12亿美元。2018年，国会增加了补充资金以加速RKV的发展并部署20个额外的GBI，这是《导弹防御评论》重申的目标。2020年的预算表明该计划正在接近完成，未来五年计划的研发支出正在减少。

美未来国防预算估计

2019年3月，MDA 在评估RKV的两个关键设计审查失败后，宣布RKV计划推迟两年。副部长格里芬在5月24日发布了停工令之后，8月21日，格里芬终于取消了RKV合同。五角大楼现在要取代RKV，要求国会为NGI（新一代国土导弹防御拦截器）的发展提供资金。根据新闻报道，MDA已于8月29日向行业发布了一份提案征询书（RFP）的草案，但正式的RFP尚未最终确定。

四.NGI计划现状与前景

有关NGI草案的新闻报道表明，NGI将不仅包括对杀伤拦击器的升级，而且还将对运载它的助推器进行升级，以完全取代当今的GBI。报告还表明，NGI可能会在每个助推器上携带多个杀伤拦截器，而不是单一的杀伤拦击器。如所报道的那样，NGI在技术发展路径上将跳过RKV。NGI发展的目标是具备一次发射摧毁多个来袭目标的能力。由于来袭的导弹可能采取的对抗措施事拦截器传感器将真实目标和诱饵进行区分的难度增大，从而迫使美国防部力求摧毁所有可能的目标。具有多个杀伤的拦截器的NGI可以使用单个助推器瞄准多个致命物体，而不必发射多个拦截器。

另一方面，跳过类似RKV的能力来部署多个杀伤拦截器可能会招致额外的开发风险。将多个杀伤器安装在单个助推器上，需要稳定可靠，小型化的设计，并需要为多个拦截器提供强大的通信系统，在技术层面是极具风险的挑战。

预算的可持续性给当前的NGI计划带来了另一个风险。据报道，管理和预算办公室尚未将NGI纳入其2021年预算计划，前期国会一再拒绝与RKV一起开发多目标杀伤器（MOKV）的计划。先前对MOKV计划的不支持可以通过不再可用的RKV计划来解释，但任何多重杀伤器（NGI计划本身也是类似于MOKV计划）计划都可能会受到严格审查。新的NGI预算项目可能还需要额外的资金，这是MDA面临的一个难题。

美2020年地基中段导弹防御预算

NGI概念草案的一种替代方法是在解决其技术问题的同时采用统一RKV设计的逻辑。在RKV取消后，副部长格里芬强调说，花在该项目上的钱不是浪费，而是“去获取知识，这将为我们的未来提供信息。”这样的路径可以以块状或螺旋形方式构建NGI，进行部署新组件准备就绪，最终产生更全面的功能。无需花费大量时间进行重新设计，这样的过渡步骤可能会开发出新的一体式杀伤拦截器或少量的多杀伤拦击器，这条道路的第一步可能是解决RKV的技术问题，这条道路可能会相对迅速地取得成果。尽管这种临时杀伤拦截器仍会延迟以前的部署期限，但它将允许较早的杀伤拦截器在2030年之前更换，并作为NGI延误的对冲。

与RKV的一般原理相一致，开发临时杀伤拦截器也可以用作杀伤拦截器通信设备的试验台。它也可能使MDA简化了杀伤拦截器的设计，降低了技术风险并降低了未来杀伤拦截器的制造成本。但是，如果临时解决方案阻碍了NGI预期的更高级功能的开发，则确实会带来长期风险。GMD的历史充斥着压力，表明立即部署会减少对未来能力的投资。例如，布什政府将建设更多的GBI能力放在首位，而不是坚持自己的改进计划;奥巴马政府则在2009年取消了MOKV的努力，而特朗普政府现在已从其2020年预算提交中删除了MOKV，并取消了RKV。这样的决定也符合不断增长的趋势MDA的预算中增加了采购和运营支出，而这似乎是以先进的研发为代价的。如果NGI计划在未来也被取消，单一的杀伤拦截器可能无法充分应对未来的威胁。

无论最终选择哪种方式，五角大楼和MDA必须在风险和潜在利益之间取得平衡，以便为国土导弹防御的未来（无论是短期还是长期）确定全面的解决方案。