1、空间电子攻击武器及技术概论摘要：现代化战争条件下，军队对卫星的依赖程度越来越大，卫星作为航天科技装备已成为武器装备中不可缺少的重要组成部分，未来战争的形式已由过去的陆海空三维空间扩展到陆、海、空、天、电五维空间。本文主要介绍了空间电子攻击战中“硬杀伤”和“软杀伤”武器及技术以及两者之间的比较和评估。关键字：空间电子攻击、硬杀伤武器、软杀伤武器1 引言自 1957 年前苏联发射第一颗人造地球卫星以来，人造卫星几倍广泛应用于通信、广播、气象、资源勘探、环境监视、导航定位等国民经济和国防建设各个领域。现代化战争条件下，军队对卫星的依赖程度越来越大，卫星作为航天科技装备已成为武器装备中不可缺少的重要组
2、成部分，未来战争的形式已由过去的陆海空三维空间扩展到陆、海、空、天、电五维空间。争夺之天权越来越受到世界各国的重视，以保护己方卫星系统、攻击敌方卫星系统为任务的空间电子战已成为未来战争的一种作战方式。2 空间电子攻击“硬杀伤”武器和技术2.1 硬杀伤武器特点空间电子攻击“硬杀伤”武器适用于干扰或打击、破坏敌方航天器的天战武器，有“太空杀手”之称，按照设置场所的不同可分为：地基、空基和天基，分别是指部署在陆地与舰船、飞机、空间轨道或航天器上的武器系统。一般而言，这些“硬杀伤”武器具有以下特点。（1） 部署方式灵活。根据其性能特点和作战需要，反卫星武器既可部署在陆地或舰船上，又可设置在飞机或航天器
3、上。（2） 杀伤手段多样。现代反卫星武器既可采取直接碰撞动能“硬杀伤” ，又可采用激光、微波、粒子束等定向能“软杀伤” ，还可采用喷涂化学物质等其他非致命杀伤手段。（3） 费效比高，威慑作用强。花少量的钱研制能打击敌方易损的、耗资巨大的航天系统的反卫星武器，是大多数中、小航天弱国威慑强大敌人、保护自己的重要选择。（4） 生存能力强。反卫星武器部署方式灵活、机动性能好，特别是机载反卫星武器和天基反卫星武器，它们攻防兼备，自身又有很好的生存能力。在空间电子攻击作战中，无论是地基、空基还是天基的反卫星武器，按照其杀伤手段的不同可以归纳为：核导弹反卫星武器、动能反卫星武器、定向反卫星武器和反卫星卫星等
4、几种，其中可用于天基反卫星的武器包括：天基激光器（SBL） 、 HPM 等射频武器、天基动能拦截弹（SBI ） 、可执行多种天战任务的作战平台天战飞行器（SOV）等。通常，反卫星武器有四种“硬杀伤”方式：一是完全摧毁卫星，二是破坏卫星的光电遥感系统，三是推动卫星使之空间姿态失稳、天线失灵，四是激光照射使卫星产生静电现象，破坏卫星的光电系统和太阳能帆板等。2.2 反卫星核武器反卫星核武器的作战机理是利用核弹头在目标航天器附近爆炸，产生的强热辐射、核辐射以及电磁脉冲等效应，将卫星的结构部件与电子设备毁坏，或使其丧失工作能力。核爆炸造成的电子闪烁将会使通信长时间的中断，电磁波的频率越低，中断时间就越
5、长。UHF 频段的中断时间长达数小时到几天，而 EHF 频段则短得多；此外核爆炸还能引起系统性能的恶化。反卫星核武器的作用距离远、杀伤半径大，在武器本身的制导精度较差的情况下仍能达到破坏目标的效果，所以它被作为早期的主要反卫星手段，也是最具威力、最后使用的反卫星武器。反卫星核武器高空的核爆炸将会产生 3 种破坏性作用。（1） 所产生的高空电磁脉冲（HEMP）可使目标卫星载荷中的电子电路和其他部件以及地面多用的电子系统产生相当大的混乱、性能降低以及永久性破坏。（2） 会大大增大 LEO 卫星的工作环境电平，足以对附近的每一颗 LEO 卫星产生严重的损坏，或者使 LEO 卫星的工作寿命缩短。（3）
6、 核裂变产生的许多高能电子将聚集在范阿伦辐射带中，会引起所有卫星的功能下降，持续时间达数月之久。2.3 反卫星动能武器反卫星动能武器也叫反卫星拦截器，一般都是从地面、空中或天基平台发射进入拦截弹道或运行轨道的，通过武器本身的高速动能对目标进行直接碰撞来摧毁目标，通常使用火箭推进或电磁力驱动的方式把弹头加速到很高的速度，并使它与目标器直接碰撞将其击毁，也可以通过弹头携带的高能炸药爆破装置在目标附近爆炸产生密集的金属碎片或霰弹击毁目标。反卫星动能武器是靠它携带的雷达或光学等高密度的制导技术系统来引导它攻击或拦截目标卫星的，具有精度高、反应速度快、生存能力强等特点，是目前各国发展卫星武器的主要方向之
7、一。2.4 反卫星定性能武器反卫星定向能武器包括激光武器、粒子束武器、电磁脉冲武器和高功率微波武器等，它们的共同特点是：（1）作用距离远，能使用地基或空基发射平台；（2）能攻击多个目标卫星；（3）攻击速度快，可在数秒钟内瞄准并攻击目标卫星；（4）能使目标卫星受损“致盲” ，并在一定程度上拒绝提供服务；（5）实施攻击行动时，受攻击的目标卫星往往无法给出警告信息，性能下降了也不能判定；（6）攻击武器可重复使用；（7）技术难度大，易受天气影响，且攻击损伤程度难以评估等。1. 反卫星激光武器反卫星激光武器是由兆瓦级化学激光器、光束对准设备、控制设备组成，它主要是通过氩和氟的化学反应产生高能量光束，用大
8、的聚焦镜对目标聚焦，以定向光束的形式，通过高热、电离、冲击和辐射等综合效应杀伤卫星，破坏卫星的传感器、光电仪器等。反卫星激光武器系统的组成包括高能激光器目标监视系统、目标瞄准捕获与跟踪系统、光束定向器。激光作为一种杀伤武器，其主要的杀伤效应主要有烧蚀效应、激波效应、辐射效应等。2. 反卫星粒子束武器 粒子束武器是通过高能加速器将电子、质子、中子一类的亚原子粒子和中性原子加速到接近光速，将其聚焦成密集的束流后射向目标。反卫星粒子束武器主要是通过粒子攻击来干扰卫星系统内部的电子电路，或者通过大能量粒子束使卫星载荷内的电子电路过载，从而破坏卫星的电子设备，达到摧毁目标的目的，同时，粒子束流所具有的极
9、大能量也能使目标软化或变形。由于这些强粒子束无法穿过大气层，所以一般都采用天基发射平台。3. 电磁脉冲武器和高功率微波武器电磁脉冲武器和高功率微波武器（HPMW）使用地基或天基平台发射，实施攻击时瞄准目标卫星并通过其微波源发射强射频能量，使卫星的电子部件失效。HPMW 能产生非常窄的射频波束，具有极高的方向性，频率范围为 100MHz100GHz。虽然电子设备一般都装有防电磁辐射的金属外壳，但金属屏蔽外壳对电磁屏蔽作用是有限的，电磁脉冲可以通过前向耦合和后项耦合两种方式越过金属屏蔽层。前向耦合是指利用目标的天线为高能量电磁脉冲开通的一条高增益的耦合通道，是电磁脉冲的能量直接进入系统造成破坏；后
10、项耦合是指连接电子设备所使用的大量电缆受高能电磁脉冲的影响产生耦合电压，通过电缆本身传导到目标卫星电子设备内造成的破坏。对于各类空间电子系统，都有天线和连接电缆，极易将高频的电磁能量耦合到设备内部特别是接收系统前端的高频二极管很容易被感应的高压摧毁；另外，其电源系统在电磁脉冲的作用下也可能引起输出电压和电流的强烈波动，这种波动也能摧毁目标系统的元器件。HPMW 从带宽上可分为窄带（NB-HPMW）和超宽带（UWB-HPMW ）两种。NB-HPMW 使用较多，一般处于 130GHz 的微波波段，主要由脉冲源、电子束发生器、HPM 源和定性能射频天线以及辅助控制系统组成，如图 1 所示。脉冲源通过
11、真空二极管产生高质量的电子束，电子束激励微波源器件完成束波相互作用，从而产生带宽较窄的 HPM，并通过天线定向发射出去。HP 脉冲源 强流电子束发生器HPM 源捕获/瞄准/跟踪低衰落空间发射系统定向 HPM射束辅助控制系统图 1 NB-HPMW 系统组成系统HPM 源分为冲击源和线性波束源。冲击源一般通过对能量的低速存储和快速释放，将所提供的能量转换为短脉冲电磁辐射；线性波束源通过将电子束的动能转化为电磁能来产生微波波束。根据所需功率等级、作战目标、攻击途径和攻击效应的不同，高功率微波武器的作战效能和杀伤等级亦不同，表 1 给出了比较结果。表 1 HPMW 的作战效能比较功率密度（W/cm 2
12、）攻击途径 攻击效应 杀伤等级作战效能0.011u 从天线进入 干扰 D1 雷达、通信设备、导航系统无法正常工作0.011 吸收微波能量 辐射 D2 探测、C 4ISR 和武器系统中元器件及芯片失效10100 感应微波电流 电离 D3 目标被耦合或电离，数据损毁、系统破坏100010 000 瞬间内燃或引爆高温 D4 目标内燃，核弹、导弹战斗部、油舱被引燃表 1 中杀伤等级源于美军提出的“D4”概念，即拒止（ deny,d1） 、削弱（degrade,d2） 、破坏（damage,d3） 、摧毁（destroy，d4） 。 “拒止”是指对敌方系统硬件不造成破坏，仅使其暂时丧失能力并能自动恢复；
13、“削弱”是指使敌方系统能力丧失，需重启才能恢复，对硬件产生部分破坏；“破坏”是指对敌方系统硬件造成持久性的中度损伤，需维护或更换部件才能恢复正常；“摧毁”是指对敌人系统造成彻底的、持久性破坏，无法靠局部维护恢复功能。2.5 反卫星卫星反卫星卫星又称攻击卫星，是一种带有爆破装置的卫星。反卫星卫星在非攻击状态下可以伪装成一颗普通的卫星运行在自己的轨道上，当地球站发出攻击指令时它才转变成攻击性武器。这些卫星一般都是微型卫星，目前微型卫星的引导及控制系统可以微型化到 1kg，整颗卫星的质量也只有几十千克，并且可以由推动系统和太阳能电池双重驱动，大大降低了发射成本，整星具有成本低、隐蔽性强等特点。反卫星
14、卫星的目标打击方式有两种：一是通过轨道相交直接撞击目标卫星；二是通过平行飞行发射炸药、标枪或高能武器。其他的新型反卫星武器主要有寄生星技术、新型动能武器、轻小型的动能拦截弹、太空雷和碎石云、喷涂干扰物等。3 空间电子攻击“软杀伤”武器与技术3.1 电磁干扰信息化战争是在复杂多变的电磁环境中展开的，战场是各种电磁能量共同作用的集合体。电磁技术的进步是一把“双刃剑” ，一方面由各种电磁平台搭建起的指挥控制系统通过一张张无形的网将上至统帅下至普通士兵连接在一起，并且利用电磁技术大大提高了精确制导武器的作战效能；另一方面，也使指挥控制系统和精确打击武器系统强烈地依赖于电子设备及其所处的电磁环境，即很容
15、易遭受各种电磁攻击。应用电磁干扰“软杀伤”手段可以有效地降低或削弱卫星的工作效能，其费效比往往比“硬杀伤”要小得多，技术上也较容易实现，而且没有直接杀伤对方的卫星，政治上不会带来风险。因此，利用电子攻击、电子伪装、电子欺骗和无线电静默等方法对付卫星，使其失去作战效能，在实战中具有重要意义。对于空间电子攻击而言，由于卫星能源有限，很难在卫星上产生大功率的摧毁性电磁干扰，采用欺骗式、瞄准式电磁干扰是比较可行的方式。3.2 空间电子攻击“软杀伤”系统的卫星有效载荷空间电子攻击“软杀伤”系统的卫星有效载荷有：信息侦察设备、干扰设备、信息供给设备和星载警戒雷达等。信息侦察设备用来侦收无线电信号，包括通信
16、信号、雷达信号和测控信号等，对目标进行定向或定位，能对信号进行解调和技术参数测量，具有较强的数据处理能力，对获取的信息情报能实时传输或星上存储延迟后传输到地面，用来生成干扰样式和对干扰设备、攻击设备提供信号引导，必要时能实施电子干扰和网络攻击等。行在电子干扰设备用于产生各类星载欺骗式干扰、瞄准式干扰、窄带干扰、侦收引导干扰等信号。星载信息攻击设备包括用于信息破译、通信协议破译、信息攻击和网络攻击的各种设备。也包括逻辑炸弹等信息武器。星载警戒雷达用于主动探测卫星周围的空间目标，并进行跟踪、测量实验，能为躲避空间的威胁或对空间威胁发起攻击提供技术基础或进行技术实验。3.3 空间电子攻击“软杀伤”武
17、器的攻击方法1 “软杀伤”技术的攻击模式按照空间电子战中卫星系统的组成，一般可把反卫星“软”攻击分为对天、对地、对空 3 种模式。对天攻击一般是指对星体本身的电磁干扰攻击，对地攻击一般指对地面遥控设施的电磁攻击，对空攻击则指对空间链路的干扰。（1） 对天的攻击行动这种行动一般分为两类：一类是针对特定目标卫星过顶飞行期间作出相应反应，另一类则不管是什么样的威胁卫星过顶飞行，都根据己方的需要采取相应的行动。常用的电磁干扰技术通常有伪装隐蔽和欺骗干扰技术。伪装隐蔽一般指无源措施，包括伪装、隐蔽、诱饵、通信保密安全、发射控制和欺骗信息等；欺骗干扰一般指有源措施，也就是利用虚假信号进行欺骗，发射干扰噪声
18、或其他类型的信号。此类空间电子攻击行动在对付情报侦察卫星时有效。（2） 攻击和破坏地面遥控设备空间系统的地面遥控设备包括与卫星遥测、遥控、日常操作管理、指挥控制设备有关的所有设备，它关系到空间系统的正常工作。这些设施不仅具有位置固定和暴露在外的特点，而且一般还会设在空间各地的不同地方，因此很容易遭到攻击和破坏，也易被计算机网络入侵。（3） 对空间链路的电子攻击主要是星地和星间链路进行电子攻击。这类电磁干扰攻击是卫星通信、跟踪遥测和指令系统中常见的干扰方式。2. 对成像卫星的攻击成像侦察卫星是利用侦收物体对太阳的反射光和物体的红外辐射信号对目标成像的侦察卫星。由于可见光和红外传感器的瞬时视角较小
19、、角分辨率很高，因此对其干扰需要采用一些特殊措施，一般采用定向能激光武器等强功率干扰设备。3. 对电子侦察卫星的攻击电子侦察卫星是通过侦收目标电磁信号来进行识别、定位的侦察卫星，它已经成为搜集掌握全球军事态势的重要手段。电子侦察卫星的传感器是宽频带接收机，可以应用大功率定向能微波干扰武器照射其宽带接收机的敏感器件，使其低效或失效，前提同样是要掌握电子侦察卫星精确的运行轨道，并对其精确瞄准和跟踪。另外还包括对卫星通信系统和卫星支撑网络的攻击。4 空间电子攻击武器的性能比较目前，国际上存在着各式各样的反卫星“硬杀伤”和“软杀伤”攻击武器，它们在不同的条件下会表现出不同的性能。表 2 将几种反卫星武
20、器的性能进行了比较。表 2 卫星杀伤武器性能比较表响应时间效果 技术风险 可靠性 受攻击度 成本定向能武器 极快 很好 大 高 低 高动能武器 快 好 中 高 高 中反卫星卫星 中 好 大 中 高 高喷射干扰物 中 好 低 高 低 中空间航天器 快 很好 极大 高 中 很高电子干扰 快 好 中 中 低 低从表中可以看出， “软杀伤”武器和“硬杀伤”武器都能对抗卫星，且都能达到预定的效果。从响应时间和效果方面来看， “硬杀伤”武器比“软杀伤”武器要求的指标要高一些；从技术风险和资金投入方面， “硬杀伤”武器比“软杀伤”武器。因此，成本高、技术风险大限制了“硬杀伤”武器的研制和装备，很多只能在实验
21、室环境下进行关键技术的研究，离实际应用还有一定的距离；另外， “硬杀伤”武器在易受攻击程度方面也要远高于“软杀伤”武器，也就是说，它在破坏敌方卫星的同时，也被作为目标受到地方武器的攻击，而“软杀伤”武器不轻易暴漏自己的位置，干扰手段比较隐蔽，机动灵活性较强，不易受到攻击。但是， “硬杀伤”武器是一种物理摧毁式的武器，一次打击将使卫星永久失效，而“软杀伤”武器对卫星的的破坏却是暂时的、可逆的。5 结束语两种类型的反卫星武器各有自己的特点，适用于不同的场合和时机，在可预见的将来， “软杀伤”和“硬杀伤”空间电子攻击方式应该是并存的，而且技术也会得到不同的发展，任何一种方式都不能完全取代另一种。参考文献：1 张更新， 现代小卫星及其应用 ，北京：人民邮政出版社 2008 年
