瓦解A2/AD区的挑战:新兴技术如何将平衡重新转移到防御上

系统技术交流 2024-09-10 14:04:51

2019年10月,作为美国战略司令部“全球雷霆20”演习的一部分,飞行员在南达科他州埃尔斯沃思空军基地的弹药储存区将联合空对地对峙导弹固定在平板卡车上(美国空军/克里斯蒂娜·贝内特)

时至今日,美国的对手正在建立反介入/区域拒止(A2/AD)区域,以阻止美军进入关键战略区域。A2/AD是一系列传感器;反舰、防空和地面防御;以及美国竞争对手使用的远程火力,旨在阻止美国进行近距离战斗。1我们看到中国设立A2/AD区,以阻止美国进入台湾和南中国海。俄罗斯使用加里宁格勒、克里米亚、科拉半岛和千岛群岛的 A2/AD 区来封锁关键的海上通道。过去,这些区域的弱点是指挥和控制节点,它们形成了单点故障。利用精确制导技术,美国将针对这些节点发动一场短期、廉价的斩首行动。它们的破坏将破坏敌人防御的整合,也称为瓦解。几十年来,攻防平衡一直牢牢地掌握在进攻端。网络、人工智能和太空领域的新兴技术正在将天平重新转向防御,使这些区域更加危险。与此同时,在与非对等竞争对手作战三十年后,美国可能高估了远程打击能力的影响。由于无法进行短暂的斩首运动,美国可能被迫进行一场长期的消耗战,其政治代价是不可接受的。

什么是 A2/AD?

A2/AD 区域由情报、监视、侦察 (ISR) 以及防御和进攻打击系统组成。ISR 系统用于发现来袭的威胁,以便防御性打击系统进行交战。进攻性打击系统攻击敌方基地、后勤和指挥控制 (C2) 基础设施,旨在延缓美军的集结。A2/AD区的诱饵和欺骗行动增加了A2/AD区的有效性,这些行动有利于地面防御者并提高防御者的生存能力。在可预见的未来,这些技术与新兴技术的结合正在使防御成为更强大的战争形式。防御者的关键战略目标不是在战斗中击败美国,而是增加美国的成本,直到潜在的政治收益被损失所抵消。

Current:Advantage Offense (美国)

传统上,防御者依靠地面雷达、人类情报和地面侦察的组合来获得作战画面。较富裕的国家有能力用机载预警和控制系统(AWACS)来增强这些传感器,该系统由安装在大型客机上的强大雷达、无人驾驶飞行器和太空资产组成。增强资产价格昂贵,而且数量很少。这使它们成为早期的高价值目标,不太可能在长期冲突中幸存下来。在冲突的一个月内,美国将摧毁其中的大部分,迫使防御者依靠他的主要系统进行预警和瞄准。

对于美军来说,主要的打击能力一直是陆基和海基空中力量。美国对手的解决方案是地面防空。这些防空系统依靠地面搜索雷达来识别来袭的打击和攻击雷达,攻击雷达为防御导弹绘制目标。搜索雷达有许多弱点。它是静止的;因此,它的覆盖范围是有限的,可以绕过。一旦打开,电子战(EW)飞机就可以识别其位置,并用瞄准雷达发射的远距离反辐射导弹摧毁它。从历史上看,一支进攻空军可以在长达一个月的空袭后压制防空系统。2地面搜索雷达可以用预警机进行增强。由于其机动性,这些飞机比地面雷达更具生存能力,但是远程和超远程空对空导弹的引入,以及低可观测飞机,正在迅速抵消预警机的影响,保留了进攻优势。

对地面搜索雷达的依赖迫使防御者集中管理C2结构。在电池之间传递目标数据需要一个中央控制节点。使用反辐射导弹压制敌方防空任务的有效性加剧了这一弱点。由于无法连续发射,防御者必须依靠几个雷达的滚动发射来获得其空域的图像。在这个过程中,多个雷达覆盖同一区域,并在移动之前短时间内打开和关闭。只有中央集权的总部才能协调这一努力,并将其与防守的战斗人员联系起来。这为攻击者提供了几个关键目标节点。这些节点的破坏将迅速瓦解敌人的 A2/AD 防御。导弹发射器仍将在那里,但如果没有警告和目标数据告诉他们在哪里射击,他们将无法交战。到目前为止,天平有利于进攻。

未来 10 年:优势防御(对手)

2013年5月,美国海军在太平洋中部进行导弹防御局和美国海军试验期间,从伊利湖号航空母舰发射标准导弹-3 Block 1B拦截导弹(美国海军)

新兴技术正在改变这一 10 年的预测。一项关键技术是相机和卫星的小型化。新的微型卫星便宜、体积小且有效。一枚火箭可以将80颗小型照片侦察卫星送入轨道。3这项技术使美国公司Planet能够用其200颗卫星中的一颗拍摄地球的任何角落,每天以2米的分辨率更新图像。4防御者不需要覆盖整个地球;他只需要覆盖冲突地区。他可以通过在冲突地区上空播种300至500颗微型卫星来实现这一目标,特别是如果这些卫星能够生成1米分辨率的图像并每5到10分钟传输一次数据。这个卫星星座将对战场进行完整的照片覆盖,并能够发现任何进入冲突地区的飞机或船只。这个系统更加危险,因为反卫星武器极其昂贵。例如,反弹道导弹和反卫星导弹(标准导弹3或SM-3)每枚的成本都在1500万至1800万美元之间。更糟糕的是,2018年,国防部计划只购买其中的40架。5可能根本没有足够的反卫星导弹来摧毁敌方星座。有直接能武器即将上线,俄罗斯人最近声称已经投入使用了一种。6然而,即使是这些系统的数量也很少,而且可能无法比敌人重新播种卫星星座更快地吸引卫星星座。简而言之,这个星座可能具有极强的生存能力,以至于攻击者可能由于目标数量众多而无法中和它。

天基ISR将得到浮空器的增强。这些是高空气球或飞艇。它们可以保持在海拔 70,000 英尺的位置,视觉覆盖范围可达 775 英里。7浮空器的成本各不相同,但比拦截导弹便宜得多,而且很容易更换。从功能上讲,它们就像微型卫星——一种廉价且有弹性的广域 ISR 系统。

更强大的高速计算机使算法能够快速处理数千张监控图像,根据预编程的图像识别识别来识别来袭的飞机或船只。它还允许根据收集的几张图像预测轨迹,并能够在战斗网络中传递该数据。美国一直在Maven项目中开发类似的能力。8这些数据不足以进行目标定位,但它将生成一个足够强大的预警系统,以取代没有任何弱点的地面雷达系统。随着计算机变得越来越小,它们可以安装在微型卫星上。这允许在空间中进行数据处理,并且仅针对通过网络传递的数据。这降低了带宽要求,并加快了识别目标的时间。不是每 5 分钟更新一次目标位置,而是每分钟更新一次,从而大大提高了预警系统的有效性。

进攻方可以获得优势的地方在于防守方的后勤保障。一旦敌方防空炮火,就需要补给。攻击者可以使用相同的天基 ISR 与高速计算能力相结合来开发算法,以跟踪前往探测到导弹发射位置的补给车辆。这种方法将使攻击者对敌人的防御工事有一个大致的了解;不幸的是,防守者必须在它被利用之前开始射击。

另一个防御优势是电子战。计算机带宽和处理能力的增加使美国的对手能够将他们的电子侦察联网。通过将他的所有电子战侦察资产与分析系统联网,防御者可以实时分析攻击者的发射,并确定哪些目标是真实的,哪些是诱饵。它可以快速识别传入的威胁,这些威胁会产生其他系统可能遗漏的排放。俄罗斯在其“莫斯科-1”系统中拥有这种能力。9

支撑敌方系统的是网络。为了使任何数据具有相关性,它必须轻松地从一个系统传递到另一个系统。网络必须强大且安全。量子计算技术引入了远距离、难以定位且几乎不可能被闯入的通信。10该网络允许数据在预警卫星和地面防御系统之间快速传递。此外,防守者拥有地形,并将有时间在他的战斗位置之间铺设光缆,减少排放并保护其网络免受干扰。将战场的特定部分隔离开来将很困难。我们知道,我们的对手正在寻求开发这样的网络和技术,他们成功只是时间问题。11

新的 ISR 如何结合在一起

防御者将保留地面搜索雷达,但将其关闭,并依靠卫星和浮空器提供预警并提示攻击雷达。如果没有地面雷达的发射,攻击者将无法在敌方防空和反舰导弹炮台开火之前找到它们。地面搜索雷达只有在网络发生故障时才会被激活,如果A2/AD暂时被分解,它就会产生冗余。就消耗的弹药和损失的飞机而言,消除这些弹药将变得更加耗时和昂贵。要渗透到强大的 A2/AD 系统,攻击者需要融合来自多个单元和服务的互补能力。挑战在于规划这种深思熟虑的操作所需的时间以及关键功能的可用性。如果没有任何能力,例如电子战飞机,则必须取消整个任务。

数字网络将数据直接从卫星和浮空器预警系统传递到地面射手,使防御者能够分散指挥和控制权。通过网络传输的数据由每个侦察节点生成,并被所有射击节点看到。例如,当卫星星座捕捉到一个目标时,它会自动将数据放在网络上,这样每个射击电池都能看到它,而总部却在循环中。甚至战斗机也可以根据冲突前公布的优先事项独立运行。该系统将总部作为防御者 A2/AD 区域的单点故障移除,使瓦解任务更具挑战性。俄罗斯总参谋长瓦列里·格拉西莫夫将军最近的讲话表明,这是俄罗斯计划前进的方向。12

生存

下一个关键主题是敌方 A2/AD 系统的生存能力。有两个问题。首先是弹药对目标的影响以及完全抵消敌人防御所需的打击次数。第二个是现代诱饵和伪装的有效性提高。

减少远程火力的影响

美军使用的最常见的远程火力系统是战斧和联合空对地对峙导弹-增程(JASSM-ER)远程导弹。它们的主要优点是航程远(超过 1,000 公里)、精确度以及对人类飞行员没有危险。它们可以通过飞机、潜艇和水面舰艇运送。过去,这些武器是在冲突初期发射的,目的是摧毁搜索雷达,降低空军基地质量,并中和敌方A2/AD系统中的关键节点。这些武器的效能可能被高估了,因为我们曾与非对手的敌人作战过。在叙利亚冲突期间,美国曾两次使用大规模巡航导弹袭击;在这两种情况下,所造成的损害与所用弹药的数量完全不成正比。

在2017年4月7日对沙伊拉特空军基地的袭击中,美国发射了59枚导弹。卫星图像显示只有44个目标被击中,尽管有些目标可能被击中了两次。13俄罗斯的干扰可能已经使一些导弹偏离目标,尽管如果没有获得机密信息,就无法确定。据报道,在袭击发生时,该地区出现了俄罗斯的Krasukha,这是一种电子战干扰系统。14无论如何,空军基地在袭击发生后不到24小时就发动了空袭。15虽然该基地在罢工前一小时就得到了警告,但它没有装备或姿势来承受传统的精确打击。

第二次罢工发生在2018年4月14日。109 枚 JASSM-ER、战斧和 SCALP(一种欧洲巡航导弹)的组合被发射到六座建筑物。第二次打击纯粹是政治性的,更难评估武器的有效性。有迹象表明,一些来袭导弹(战斧和头皮导弹)被拦截。俄罗斯政府出示的导弹残余物显示出防空炮 (ADA) 破片撞击造成的明显损坏。16此外,还有来自大马士革的视频证据显示,来袭导弹被防御性导弹拦截。17

在海上,情况更加困难。攻击者的水面舰艇进入A2/AD区域容易受到反舰导弹的攻击,尤其是中国的DF-26和俄罗斯的锆石等新型高超音速系统。由于独立的空气推进,防御柴油潜艇变得越来越安静并增加了它们的淹没时间,因此即使是潜艇发射也成为一个挑战。在 2018 年 4 月北大西洋公约组织 (NATO) 的一次导弹袭击中,一艘最先进的英国机敏级核潜艇被一对俄罗斯基洛级柴油潜艇找到并骚扰。据怀疑,由于骚扰,它未能参与袭击。18反舰导弹和廉价柴油潜艇的组合可用于使攻击者的船只远离A2/AD区域。在未来,飞机有可能成为可靠发射巡航导弹的唯一手段。

摧毁目标所需的导弹数量是另一个问题,美国的导弹库存可能没有足够的导弹。官方报告显示,每年大约购买100至150枚导弹。19快速计算表明,1983年引进的导弹将导致4,500枚导弹的库存,而购买125枚导弹的库存时间为36年。在战斗中消耗了大约2,000人。20这样就剩下 2,500 个库存。按每个主要目标100枚导弹计算,美国在25个目标后库存就空了。即便如此,正如沙伊拉特空军基地的罢工所表明的那样,这种损害是可以迅速修复的。一旦库存耗尽,美国将依赖每年更换数百架战斧和JASSM-ER。随着敌方电子战和ADA的不断改进,每个目标所需的导弹消耗只会增加。传统上,美国可以依靠其工业基础在冲突爆发前扩大发展。这可能是不可能的。一个跨部门工作组最近的一份报告指出,美国工业基地的潜力正在下降。熟练劳动力的减少,加上供应链中的外国零部件,表明美国可能无法在冲突前提高产量。相反,美国可能会遭受暂时的生产中断。21

一旦对峙武器用完,攻击者将被迫依靠有人驾驶飞机来穿透A2/AD区域。这将立即推高攻击者的生命、飞机、财务和政治资本的成本。有人驾驶飞机可以产生更多的打击,但容易受到与巡航导弹相同的ADA的攻击。此外,还有人为因素。面对来袭的火力,飞行员可能会选择放下弹药并中止。无论可能性如何,巡航导弹都会继续前进。

A2/AD区能够吸收大量的常规火力,而不会产生长期影响,尤其是那些近在咫尺的竞争对手的火力,这些竞争对手的工业基础将弥补损失,并在反复打击后恢复A2/AD区的效能。

1940 年 6 月至 1942 年 11 月发生的马耳他围城战是 A2/AD 区复原力的最佳例子之一。该岛位于地中海中部,在北非战役期间能够对轴心国的航运进行空中和海上拒止。尽管在战役期间投入了 2,000 多架飞机,但德国和意大利军队未能在任何时间内消灭该岛。当战斗结束时,以马耳他为基地的军队已经击沉了欧洲轴心国运输总量的23%。该岛防御的关键是重型 ADA、在众多小型机场分布的飞机以及持续的空中巡逻。物流分布在许多小型缓存中,而不是一个大型供应点。机场迅速修复并恢复运行。从那场战斗中得到的关键结论是,对 A2/AD 区域造成的大多数损坏都是暂时的,即使是短暂的喘息机会也会得到修复。22

如今,防御者可以使用许多相同的技术。将飞机分散在多个机场,始终保持空中战斗空中巡逻,并使用高速公路路段作为跑道,可以使固定翼飞机更具生存能力,并使它们能够增强A2/AD区域。只有当飞机在地面上时,对空军基地的打击才会起作用。这个系统的失败点是维持。使用高速公路路段可以提高生存能力,但必须有人加油、重新武装,然后停放飞机。维护是一个主要问题,尤其是对于第五代飞机。在沙漠风暴行动期间,美国的F-15和F-16每天出动一架次。2018 年,F-35 在从埃塞克斯号航空母舰飞往塔利班时每天仅产生 0.33 架次。23在分散的地点提供维护资产需要大量的协调。尽管双方都必须应对远程火力,但防守方具有优势,因为他有数年的时间来计划和演练在熟悉的地形上的分散行动。

必须指出的是,弹药效应是双向的。有一种假设是,俄罗斯导弹将摧毁北约基础设施,并阻止在俄罗斯A2/AD区域范围内使用北约空军基地。这是极不可能的。俄罗斯的导弹较新,该国还没有时间建立大量库存。如上所述,需要近 100 枚导弹才能关闭机场的运营,而效果只是暂时的。美国空军的适应性基地概念通过进一步分散航空资产和增加俄罗斯目标清单来增加复原力。俄罗斯人更有可能将其有限的导弹库存集中在关键目标上,例如C2节点和后勤支持区域,包括前方燃料储存设施。

诱饵和欺骗

通过诱饵和欺骗对策,进一步提高了防御能力。这些可以双向工作,但通常有利于防守者。诱饵用于吸收火力并转移真实目标。攻击者可以使用诱饵来误导防御者并用目标压倒 ADA,但由于飞机是主要的打击平台,这变得更加困难。从理论上讲,机载诱饵是可能的,但它们必须欺骗雷达、电子战和来自太空 ISR 资产的可见光谱,同时以 2 马赫的速度进行机动。这种诱饵的价格标签将迅速接近一架实战飞机的成本。地面系统使用地下通道和植被更容易隐藏,而地面诱饵更便宜,因为它们可以是固定的。在伪装和欺骗行动方面,防御者具有主要优势。

在1999年科索沃冲突期间,塞尔维亚军队大量使用诱饵来吸收北约的空袭。根据美国空军弹药有效性评估小组提交的一份报告,90%的报告命中都是在诱饵上。在极端情况下,塞尔维亚人甚至通过在下游 300 米处建造诱饵来保护一座桥梁。诱饵桥被设计为可以从空中看到,并被北约飞机多次击中。24欺骗并没有在视觉范围内结束。塞尔维亚防空系统还使用广泛的雷达诱饵将北约对敌方防空任务的压制从实际雷达上转移开来。塞尔维亚上校佐尔坦·丹尼(ZoltánDani),250指挥官第防空导弹旅,使用从过时的战斗机上拉出的旧雷达装置,将北约的打击从搜索和攻击雷达上转移开。在战争期间,他的旅与北约反辐射导弹交战了20多次,但没有任何效果。诱饵吸收了所有的伤害。利用这种创新技术,他的旅被认为击落了两架北约飞机,包括一架隐形F-117,并损坏了另一架。25

科索沃战争的教训并没有在我们的敌人身上丢失;俄罗斯军队已将塞尔维亚技术制度化。虽然塞尔维亚的武器落后了四分之一个世纪,但俄罗斯和中国最先进的A2/AD区配备了现代系统。为了提供隐瞒和欺骗,俄罗斯军队创建了 45第工程师伪装团。这个编队的任务是伪装目标,使它们无法被发现,并创建虚拟目标来转移攻击者的火力。26俄罗斯人大量使用充气诱饵。他们的假罐可以装在两个行李袋中运输,可以抵抗轻微的弹片损坏,并采用雷达反射涂层。27怀疑可以使用电池供电的加热器来产生热信号。这项技术似乎在叙利亚进行了测试,取得了令人满意的效果。28该团不仅隐藏编队;它还可以伪装一个装置,并在24小时内建造一个假机场。29除了设置诱饵和伪装物理目标外,该编队还具有模拟无线电和雷达发射以进行全频谱欺骗操作的能力。当与战场周围不断移动的力量相结合时,例如在机场和高速公路之间移动飞机,这些工具可以非常有效。

由45等编队部署的系统第团没有能力完全欺骗,尤其是针对更高端的太空平台,但他们不必如此。它们旨在击败战术级收集平台,例如前面描述的微型卫星ISR。国家级收集平台的问题在于它们很少,它们的任务是支持国家和战略层面的目标,而不是战术行动。数量少使它们容易受到敌方反卫星系统的攻击。

另一种技术是使所有系统看起来都相似。用于国际运输的标准化集装箱的激增使武器的伪装变得更加容易。最近,俄罗斯和中国都推出了伪装成集装箱的反舰导弹发射器。30诺斯罗普·格鲁曼公司也对这项技术进行了研究。31随着天基ISR变得更加具有弹性和鲁棒性,我们可以预期所有车辆都将开始看起来相同。袭击者无法知道被观察到的卡车是否携带致命的反舰导弹或将人道主义物资运往难民营。通过使所有目标看起来相同,防御者可以降低敌人火力的影响并保护他的关键防御系统。

防守者的技术并不全是强大的,无法阻止攻击者渗透到 A2/AD 区域。一旦美国的关键系统融合在一起,就有可能渗透到A2/AD区域。一揽子打击计划将包括电子战保护和攻击机,以干扰雷达和来袭导弹,网络攻击以破坏敌方网络,以及地面和海基远程火力以扰乱敌方ADA和空军基地,所有这些都是为了让攻击机能够穿透A2/AD区域。防御者的欺骗行动和他的编队的生存能力将降低穿透打击力量的效果,而攻击平台则由最先进的防空系统参与。攻击者将穿透 A2/AD 区域并摧毁目标,但代价要高得多,冲突持续时间也会增加。

2018年4月,蒙特雷号航空母舰在美国第五舰队行动区发射战斧对地攻击导弹(美国海军/马修·丹尼尔斯)

结论

试图渗透到近乎对等的竞争对手的A2/AD区域是可能的,但代价高昂,而且冲突持续时间很长。通过利用基于天空和浮空器的ISR,防御者获得了几乎坚不可摧的预警系统。它可以保护他的地面搜索雷达,同时保持态势感知能力。电子战侦察系统和高功率计算机可以将诱饵与真实飞机区分开来。这会降低攻击者的态势感知能力,因为防御电池在准备好与真实目标交战之前不再发射。真正的防御是伪装的,并设置了逼真的诱饵以将火力从防御系统中吸走。然后,攻击者从意想不到的位置与现代防空系统交战,包括远程地对空导弹和固定翼战斗机。

捍卫者将以分散的方式进行战斗。此外,防御者的上级总部将分配ADA和反舰资产,并允许他们直接访问预警网络,自行作战。上级司令部可能会保留对防御空中资产的控制权,并为他们自己的远程火力分配目标,但大部分战斗将以分散的方式进行。这将使瓦解敌人的防御变得困难,因为 C2 中心不会像以前的冲突那样影响战斗。摧毁防御者的 C2 节点会降低防御性能,但不会瓦解防御。此外,敌人可能会再生受损的 C2 节点,而由于多个连接和承载相同流量的非 C2 节点,网络通信将继续有增无减。

通过汇聚所有域的关键系统,可以实现 A2/AD 区域的渗透和降级。真正的挑战在于A2/AD区的瓦解。重要的是,不要低估敌方网络的复原力及其重建美国火力造成的破坏的能力。在战略层面上,如果不能通过瓦解A2/AD区来迅速取得胜利,将导致一场消耗战,这场争夺可能无法以政治上可接受的代价赢得,从而以有利于对手的和平解决方案结束冲突。

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