2003年年

陸基飛行中途飛彈防禦(GMD)系統

 蔡清芬博士

 台美基金會理事

()前言

       自從冷戰結束已來,全球性的衝突及對美國發動大規模性攻擊的威脅,已相對減少很多。但是破壞威力強大的武器及其精良之飛彈投載系統與技術,卻不斷於全世界上日漸加速擴散,因此受到飛彈攻擊之威脅,已成為美國國家安全一項重要課題。另外目前全世界也有二十多個國家已擁有或正在研發核子、生物及化學武器。這些破壞威力強大之武器,加配上長程且又具有精確投載能力之彈導飛彈。無疑地,這些如虎添翼之武器,將有朝一日被利用來攻墼與威脅美國。為了應付這一問題 ,因而促使美國研發一套全國飛彈防禦系統(National Missile Defense System,簡稱NMD)來防衛美國本土。但在不久之前,美國國防部將全國飛彈防禦系統改名為陸基 飛行中途飛彈防禦系統(Ground-Based Mid-Course Missile Defense System, 簡稱GMD)。雖然由NMD系統改名為GMD系統,但其設計之用途 及目標則未改變,仍然主要是用來保護美國本土,免於可能受到彈導飛彈攻墼之潛在威脅。

() 彈導飛彈攔截方式

       任何一顆彈導飛彈之飛行彈道軌跡,均可分為發射後開始衝力加速離開大氣層、於外大氣層上空中途飛行、及終端重返大氣層射向地面目標等三個主要不同飛行階段。在發射後開始加速時即予攔截,算是最理想之攔截方式,因為在此刻能夠攔截到,則來襲彈導飛彈將全部墜落在發射區附近,可能使發射飛彈地區自己受害。但是發射後開始衝力加速升空,離開大氣層所需之時間卻是相當短暫,需要具有非常快速或位於發射區附近之攔截器具,否則便很不容易於這飛行階段攔截到。相反地,若在終端重返大氣層,射向地面目標之終端時刻才予攔截,則較易被位於保衛區之飛彈防衛系統偵測到,並於很短的時間內,在保衛區上空予以攔截,但其缺點是,即使攔截到,被摧毀之彈頭卻墜落在保衛區內,有時侯因彈頭之性不同,亦可能會造成保衛區內某種程度之傷害。

      於外大氣層上空,對正在飛行途中之來襲飛彈予以擊落攔截的防禦,可以算是攔截成功機率最大之方式,且又有較多的時間來採取攔截行動。若首先發射之第一顆攔截飛彈不幸失誤,尚可再發射另外一顆攔截飛彈予以補救。因有較多的時間來攔截,故僅需要部署較少量的攔截飛彈基地,但卻可防衛範圍很大的區域。目前美國發展中的飛行中途飛彈防禦 (Mid-Course Missile Defense)系統計劃,分別採用陸基與海基兩種不同系統來發展。海基系統是以海軍神盾級軍艦為主之方式來設計,而陸基系統則是以前所發展中的全國飛彈防禦系統(NMD系統)為主與延續。現先只專文敘述與介紹陸基飛行中途飛彈防禦系統之成員及測試於下,而海基系統則日後再另文介紹。

( )系統成員

       目前美國發展中的陸基飛行中途飛彈防禦(GMD)系統計劃,是由五個主要系統成員共同組合而成,這五個主要系統成員包括有:(1)陸基攔截器,(2)改良型早期預警雷達,(3)海外或是美國境內部署之X-波段雷達,(4)戰況管理、指揮、控制及通信中心,(5)高低地球軌道太空紅外線偵側系統。現謹將這五個主要系統成員分別陳述介紹如下:

(1) 陸基攔截飛彈(Ground Based Intercepter, 簡稱 GBI)

       陸基攔截飛彈及其相關之組件是GMD系統內主要的反擊武器系統。其設計是利用直接命中撞擊(Hit-to-Kill)子彈打子彈的方式,摧毀正在外大氣層飛行途中之來襲高速彈導飛彈。在陸基攔截飛彈的幾個組件中,攔截飛彈頭是其中最重要之一環。在攔截飛彈頭體內裝置,一具長55英吋重120英磅之外大氣層截殺載器(Exoatmospheric Kill Vehicle, 簡稱 EKV),這具非常精密的截殺載器內,亦設計有其自己的感應、推進、通信、導航及計算等功能,可與地面雷達共同配合,來達成攔截來襲彈導飛彈之任務。除外在截殺載器的下方亦設有一具推進器,這推進器之主要功能是將截殺載器推送到攔截區附近,以便截殺載器自己作最後精密操控,準確與正在飛行途中之來襲彈頭迎面撞擊。另外值得一提的是截殺載器(EKV)對其攔截目標之瞄準精確度,高達可比擬為以每小時一萬五千英哩的迎面速度,自洛杉磯往紐約的方向打一顆小高爾夫球,不但能在極短時間內快速瞄準,且又非常精確地打進在紐約的指定球洞。除了攔截飛彈自身外,地面的操控與發射裝置等,也是陸基攔截飛彈系統之一部份。地面的操控與發射裝置包括操控軟體配件、人員操作室、及攔截飛彈地下發射室等。其設計是以平常每日保養方便,及可待命隨時發射陸基攔截飛彈為主要考慮原則。

(2) 改良型早期預警雷達(Upgraded Early Warning Radars, 簡稱 UEWR)

       改良型早期預警雷達是座大型固定相位偵側雷達站,專門用來偵察及追蹤射向美國的來襲彈導飛彈。這改良型早期預警雷達系統,現已大至可支援陸基飛行中途飛彈防衛系統偵側功能之需求。於尚未部署低軌道太空紅外線偵側衛星之前,改良型早期預警雷達將用來偵察及追蹤飛行途中之彈導飛彈,以便輔助更精密的X-波段雷達的功能。

(3) 海外或是美國境內部署之 X-波段雷達 (Forward Deployed and/or U.S. based

      X-Band Radars, 簡稱 XBR)

       在陸基飛行中途飛彈防禦(GMD)系統內之X-波段雷達站,是一座陸基型多功能雷達站。其主要用途是作為探索、追蹤、研判、及評估如何攔截摧毀來襲之彈頭。X-波段雷達使用高頻波段及先進的雷達信號處理技術,來改良對目標之分辨能力,進而使X-波段雷達 能更有效的幫助辨解分析來襲之彈頭、雜骸、或其他入侵 之物體。

(4)戰況管理 、指揮、控制及通信中心(Battle Management/Command, Control, 

     and Communications, 簡稱BM/C3)

       戰況管理、指揮、控制及通信(BM/C3)中心可以說是陸基飛行中途飛彈防衛系統之大腦。若發生彈導飛彈攻擊美國時,則北美太空防禦司令部的總指揮官,可經由陸基飛行中途飛彈防衛系統內之BM/C3系統來操控全部的GMD系統。目前這套BM/C3系統不但可提供總指揮官大量的決策支援、戰況管理、及任何警訊等資料。而且也能快速提出很多不同的方法及方案,來作為任務計劃、選擇、調整、及採取因應對策。

(5) 高低地球軌道太空紅外線偵側系統 (Space Based Infrared System in High and  Low Earth Orbit, 簡稱SBIRS)

       高低地球軌道太空紅外線偵側系統,是未來陸基飛行中途飛彈防禦系統才將使用的一個重要成員。高空用的太空紅外線偵側系統現由美國空軍負責研發,將作為提昇早期預警系統的一員,且將接替現有防衛支援衛星計劃。在陸基飛行中途飛彈防衛系統內,計劃將建多顆高空太空紅外線偵側衛星群,用來偵側及追蹤彈導飛彈之全程飛行軌道。這份精確追蹤資料,將供給陸基飛行中途飛彈防禦系統之戰況管理、指揮、控制及通信中心,來提昇並加速對付來襲可能彈道之評估,同時也能在來襲飛彈尚未飛抵X-波段雷達之有效偵側距離時,便 提前發射攔截飛彈,因而大幅提昇陸基飛行中途飛彈防禦系統之空防作戰能力。

()系統測試

       GMD系統測試之執行及評估計劃,其主要目的是用來收集各種不同的重要設計功能資料,以便發展出一套完美無瑕疵的GMD系統。目前GMD系統之整合測試及評估計劃包括下述三種不同的主要方式 :

(1) 飛行整合測試 (Integrated Flight Tests)

       GMD系統發展之飛行整合測試的相關新聞,是最受媒體關注及也經常受到報導。這項測試計劃主要目的是要確保各個系統成員,不但可以單獨發揮其設計功能,而且每一個系統成員也可彼此相互聯繫共同完成任務。目前飛行整合測試是使用實際的系統設計模式,由在西太平洋馬紹爾群島西部之瓜加林島(Kwajalein)上的美國海軍飛彈試驗基地,發射一顆裝載著外大氣層截殺載器(EKV)之陸基攔截飛彈。另外由在美國本土西海岸加州的范登堡(Vandenberg)空軍基地發射另外一顆模擬之假想來襲彈導飛彈,作為預計攔截之目標。以如此方式之飛行整合測試,其主要目的是確保攔截飛彈上裝載之精密截殺載器(EKV),於高空中能順利找到與辨別真正彈頭目標,並對準正在飛行途中之來襲彈頭,迎面以每小時一萬五千英哩的速度(相當於五倍以上一般子彈的速度),以子彈打子彈的方式,直接迎面相對撞擊,成功地不需利用炸藥之威力來完成攔截的重要任務。自1999年至目前為止,GMD系統之發展計劃已有六次飛行整合測試,其中卻只有四次成功。雖然飛行整合測試花費很高,但其結果卻能提供相當多實用且又有價值之資料來改進系統設計,並且也可修正不良或有故障之零組件。

(2) 地面整合測試 (Integrated Ground Tests)

       飛行整合測試花費較貴,最主要原因是所用之試驗器材只能使用一次。但地面整合測試則可重覆使用相同之試驗器材,因而降低試驗費用。地面整合測試除了使用實際GMD系統採用之器材外,同時也配合使用電腦,來模擬各種不同之攔截飛行狀況及不同之來襲飛彈狀況。以增加暸解在不同狀況下每一個GMD系統成員是如何反應,也可使各個成員同時與其他成員一起接受測試,用較低成本取得建立GMD系統 一些實用資料。

(3)模型及模擬(Modeling and Simulation)

       綜觀GMD系統所必須應付的威脅及其操作之不同環境與狀況,截至目前止,尚未有任何較切實際又省錢之方法,來完全證實GMD系統的全部設計功能。為能達成系統設計目標及測試,因而也採用模型及模擬的方式,以便輔助或增加暸解GMD系統應付各種不同狀況時之功能,取得比實際飛行測試更多之資料,同時也可提昇對GMD系統設計之信心。

() 結論

       公元2001年小布希總統上任後不久,便決定繼續研究發展彈導飛彈防禦系統。其認為美國確實需要這方面之防衛,尤其是目前有些國家,例如北韓等,以非理性發射洲際彈導飛彈攻擊美國之可能性更是不小。為讓彈導飛彈防禦系統能順利發展,小布希總統更積極於去年片面宣佈,退出與蘇俄簽訂之1972年反彈導飛彈條約。由此可看出小布希總統對發展彈導飛彈防禦系統之決心,但卻引至蘇俄與中國之不高興與反對。對其之不高興與反對的原因,當然大家顯而易知。但為了美國本身之自衛與安全,並維護國民享有免於受威脅之天賦人權,即使得花費不紫的代價,建立起有形的國防自衛力量來備戰,筆者認為也是值得且是必要的。相信在很快的最近幾年內,一套完好的彈導飛彈防禦系統定能順利發展出來及全面部署。

系統成員附圖 :