隱身飛機都可見?俄羅斯安了個“集裝箱”,能探測國界外2000公里

俄羅斯衛星通訊社12月2日引述俄羅斯國防部的消息稱,俄羅斯將會建立覆蓋全國邊境地區的大型雷達網絡,以便提早發現和跟蹤來襲的巡航導彈、戰鬥機以及其他"空氣動力學目標"。根據俄羅斯軍方的介紹,這種新式雷達系統代號為"集裝箱",是一種視距可達2000公里的遠程超視距雷達預警系統。在功能上類似於"沃羅涅日"雷達預警系統。目前第一套"集裝箱"系統已經部署在原蘇聯的加盟共和國——摩爾多瓦,並已經正式啟用。

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(俄羅斯"殺手鐧"——"集裝箱"超視距天波雷達,注意,不是前面幾個"集裝箱",而是軍人身後那一排巨大的雷達天線柱子)


雷達預警系統早已有之,不過早期雷達預警系統是監視彈道導彈的

早期雷達預警系統其實是冷戰時期就已經出現的,世界大國專門用於超視距對空(太空)監視,併為本國進行導彈來襲預警的一個偵查網絡系統。由於戰略彈道導彈是美蘇兩強最核心的戰略武器,所以早期的預警雷達也是一種超大功率,並專門用於探測來襲彈道導彈的專用雷達系統。這種雷達由於功率巨大,且雷達的陣面也極為巨大,所以通常需要依託山體或者單獨建設巨大的建築,作為雷達陣面使用。

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(巨大的"沃羅涅日"導彈預警雷達,也是一種巨型相控陣雷達,這種雷達因為能耗太大,需要一座發電廠才能配合使用)


早期蘇聯的導彈防禦系統中,最先進的即為"沃羅涅日"雷達系統,該系統類似於美國的"鋪路爪"超大型超視距雷達,具備4000公里的巨大探測距離,並且可以探測數千公里外太空中籃球大小的武器,因此對於高速飛行的彈道導彈有極為精準的偵測能力。目前俄羅斯以"沃羅涅日"雷達系統為核心的戰略導彈防禦系統已經建設完成。但是現在的問題是,隨著隱身技術的發展,原先"高來高去"走拋物線彈道的戰略導彈已經"毫無秘密"可言。各國的戰略導彈從發射開始,在火箭上升段,因為巨大的紅外信號,很容易被太空中的早期導彈預警衛星偵測到。隨後導彈預警雷達即可接手衛星的偵測方位,一旦確認來襲導彈的軌道,即向本國戰略部門發出警報,並啟動戰略反擊系統,這就是戰略導彈反擊系統的基本原理。

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(全新的"沃羅涅日-DM"型雷達,俄軍戰略導彈預警系統的"眼睛")


不過隨著技術的發展,各國目前對於戰略彈道導彈的監視預警系統已經基本完善,但是對於低空和隱身目標,目前而言尚不具備足夠的偵測和反擊能力。因此,隱身戰鬥機和轟炸機具備在現役雷達系統無法有限偵測的情況下,實現對敵方的有效滲透,並使用各類精確制導武器摧毀敵方目標的能力。而俄羅斯由於蘇聯解體,自身經濟發展不斷衰退,已經無力像美國一樣大規模投資研發新式隱身飛機。所以俄羅斯只能在防禦系統——雷達預警系統方面想辦法。


天波雷達,一種神奇的存在

本次俄羅斯國防部公佈的"集裝箱"雷達系統是採用天波反射的方式來實現超視距探測。眾所周知,雷達波是採用直線傳播的,而地球是一個球體,所以飛機只要保持在雷達一定距離之外(通常為40公里),並保持飛行在地平線以下,則常規雷達就無法對飛機進行有效探測。但是早在蘇聯時代,俄羅斯的科學家們就曾經有效解決過這一問題。具體解決的辦法就是利用著名的"電離層"充當反射鏡,來解決雷達無法超視距探測的問題。

隱身飛機都可見?俄羅斯安了個“集裝箱”,能探測國界外2000公里

(大氣電離層示意圖)


在地球大氣層中的"電離層"(Ionosphere)是地球大氣的一個區域。電離層是指在受太陽高能輻射以及宇宙線的激勵下,呈現電離狀態的地球大氣高層。電離層的高度很高,從距離地面60公里到1000公里之間的區域的大氣都處於電離狀態。在這個區域內,由於大氣受宇宙射線的輻射而電離,所以這一層次的大氣有很多特殊的性質,其中一條就是——可以反射某些特定波段的電磁波。

這一特性被前蘇聯的科學家們充分利用起來,他們把整個地球大氣的電離層當作一面鏡子,而雷達波就好比是照在鏡子上的光線。光線照在鏡子上會發生折射,而當雷達波照射在電離層上時,則同樣會發生折射。天波超視距雷達的基本原理,就是利用大氣電離層反射雷達波,並靠接收經電離層反射回來的雷達波,對視距以外的目標進行確認。而前蘇聯的科學家們所做的並不僅僅是通過天波雷達偵測目標,他們甚至還用這種雷達直接作為火控雷達,用來引導導彈攻擊視距以外的目標!

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(我國購自俄羅斯的現代級"泰州"號驅逐艦,艦橋上方紅圈內的雷達就是著名的"音樂臺"超視距天波雷達)


在我國從俄羅斯進口的956E/EM"現代"級驅逐艦上,在艦橋上方看起來像大拇指一樣的雷達系統,綽號為"音樂臺",這種雷達就是蘇聯一款廣泛裝備的量產版超視距雷達。它就是利用電離層反射電磁波的原理,把大氣中的電離層當作一面鏡子,通過電離層反射的方式實現超視距偵測。而現代級驅逐艦正是依靠了這款超視距雷達,從而省去了直升機中繼制導的工作,可以由"音樂臺"雷達直接為SS-N-22超視距反艦導彈提供全程制導修正。

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(成為我國海軍標配的366型超視距天波雷達,依靠這臺雷達,我國海軍的鷹擊-83、鷹擊-62、鷹擊-12等超視距反艦導彈都不再需要中繼制導,大大提升了艦艇戰鬥力)


我國也看中了"音樂臺"雷達優越的超視距性能,所以在俄羅斯的基礎上,對其進行仿製和優化,研製出國產366型超視距雷達,目前我國海軍的054A型護衛艦、052B/C/D等驅逐艦,全部加裝366型雷達系統。目前366雷達已經成為我國海軍大中型水面艦艇的標準配置,通過這種雷達系統,我國的主力艦已經實現了全面的超視距對海打擊能力,從而不再依賴中繼制導的直升機或者其他平臺,海軍水面艦艇作戰能力也因此得到成倍提升。


升級改進的天波雷達——"集裝箱"系統

有"音樂臺"雷達的成熟技術,相信俄羅斯再研製更新的天波雷達並非難事。所以"偵測距離2000公里"至少在理論上是可行的。而且,隱身飛機通常是針對由下向上發射的電磁波,所以我們看到,隱身飛機通常腹部非常光滑,儘可能減少突出物和雷達反射面,但是隱身飛機的背部在設計要求上就寬鬆許多。巧的是,由於天波雷達恰恰是利用電離層作為反射層來探測超過一般雷達視距之外的目標,而雷達的反射波恰好集中在飛機的背部。這就意味著,從理論上說,天波雷達確實具備發現隱身目標的能力。

隱身飛機都可見?俄羅斯安了個“集裝箱”,能探測國界外2000公里

(能夠偵測2000公里的巨型天波雷達,依舊是十分巨大)


不僅如此,很有趣的事情是:中俄如今的天波雷達已經發展到第二代,而美國至今沒有裝備成熟可靠的天波雷達,美軍的遠程反艦導彈等超視距武器至今依然需要依靠中繼制導,才能確保有效命中目標,這在戰場上無疑是危險的,因為一旦中繼制導平臺被對方擊落,那麼導彈就有可能失去導引,導致攻擊失敗。目前在天波雷達這一技術領域,俄羅斯已經把美國遠遠甩開。

隱身飛機都可見?俄羅斯安了個“集裝箱”,能探測國界外2000公里

(B-2轟炸機儘管雷達反射面幾乎小到可以忽略不計,但那只是針對地面雷達,而其背部的兩個巨大的進氣口,正是天波雷達最好的觀測對象)


目前"集裝箱"雷達系統的總設計師米哈伊爾·彼得洛夫對記者表示,俄羅斯目前正在考慮將第二套"集裝箱"雷達系統部署到面向北極的方向,因為對於美俄兩國而言,越過北極直接打擊對方,是戰術上的最短路徑。所以北極方向一直是俄羅斯最重要的防禦方向。儘管俄羅斯目前在航空器的隱身技術方面和美國有巨大的差距,但是憑藉在雷達制導體質上的優勢,俄羅斯依然在技術上具備和美國抗衡的能力,特別是依靠天波雷達制導體質上的優勢,俄羅斯可以有效發現來襲的隱身飛機,並且可以建立大縱深的遠程監視預警體系,從而在整體上提升整個國家的國防實力。對此,美國大概沒有想到,自己歷時數十年開發的隱身技術,就這樣被俄羅斯"破功"了。


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