x波段 美军祁观〡朝鲜半岛上的X波段雷达：是的 它能看到你
2022-02-04 19:36营养
“韩国有多种方式协助美国在东北亚的导弹防御部署，除了积极加强自身防御或直接参与美国防御体系外，韩国也可以通过雷达为美国反导系统做出贡献。”这是2012年9月，时任美国助理副国防部长、负责战略与政策事务的凯瑟琳•希克斯的评论。美国在韩国部署战区高空区域防御系统已沸沸扬扬闹了许久，而希克斯3年前的这番话正是对美国战略意图的最好注解。“本网站”的“萨德辩论”专栏汇集了来自各方的专家，讨论战略、外交和地理问题。总的来说，各方意见如下: 中方与俄方专家认为无论萨德系统对朝鲜以外的本地区大国是否构成威胁，美国此举都将激化东北亚军备竞赛；美方专家认为，中方不应低估朝鲜战略冒险的可能，同时认为中方对于萨德所配备雷达的担忧是多余的。笔者无意再重复战略和外交方面的讨论，仅尝试从反导雷达的技术和战备角度进行探讨。在某种程度上，本文是对人民大学吴日强教授2014年相关分析的拓展和补充。笔者赞同吴教授的判断，即Thaad系统的反导功能对中国不构成直接威胁，但其X波段雷达将影响中美战略态势。此外，笔者认为，在朝鲜半岛部署X波段雷达，不仅可能提高美国的探测能力，还可能成为美国全球反导系统的重要组成部分，这是美国专家刻意回避和否认的。 AN/TPY-2的价值“空天地一体化”和“以弹制弹”是目前美国战略力量发展和部署中最重要的问题。覆盖欧洲和亚洲的战区和全球反导系统的建立，需要美国将其现有的陆基和海基传感系统推向前沿，形成围绕敌对国家和竞争对手的“天网”。无论是“空海战”还是“全球公域进入与机动联合概念”，都是导弹防御大战略布局下的战区作战概念。 目前，美国反导体系的传感系统包括导弹预警卫星、海基X波段雷达、升级版早期预警雷达、舰载宙斯盾SPY-1雷达，以及AN/TPY-2雷达。反导方式分为导弹助推阶段、中段、及末端防御。其中，助推段反导机载激光反导项目下马，尚无新系统补充。中段反导主要依靠陆基中段拦截弹及海基标准3。末端反导主要由萨德系统、爱国者3以及海基系统构成。整个反导体系由战斗管理与联络系统作为指挥中枢串联。AN/TPY-2雷达在这天网中具有非常重要的地位。 AN/TPY-2雷达全称为“陆海军可运输雷达监视与控制”。作为X波段高分辨率相控阵雷达，它有着冷战时便开始部署的大型早期预警雷达EWR及其升级版所不具备的优势。一方面，AN/TPY-2能够机动部署；更为重要的是，AN/TPY-2的工作波段使其能够对弹头与干扰目标进行甄别，这是UEWR做不到的。
安/TPY-2雷达被称为“陆海军移动式雷达监控”。作为X波段高分辨率相控阵雷达，它具有冷战以来部署的大型预警雷达EWR及其升级版本所不具备的优势。一方面，AN/TPY-2可以灵活部署；更重要的是，AN/TPY-2的工作频段使其能够区分弹头和干扰目标，这是UEWR做不到的。
安/TPY-2雷达。
这便要提到一个重要概念 —— 距离分辨力。距离分辨力是当两个与雷达距离不同的目标位于同一方位角时，二者被雷达区分出来的最小距离。该数值越小，雷达对相邻不同物体进行识别的能力便越强，目标尺寸越小，所需距离分辨力数值便越小。根据计算可以得出，AN/TPY-2的距离分辨力为15-25厘米，而UEWR为15米。 也就是说，UEWR虽具有更大的探测距离，距离分辨力却不够强，无法将真弹头和假目标、碎片区分开来。下图描述了频宽、距离分辨力，与目标识别概率之间的关系。距离分辨力的数值基本与频宽成反比，而频宽大体上与工作频率成正比，因此频宽越大，距离分辨力越强，目标识别概率越高。在同一频宽下，目标尺寸越小，识别难度越大，X波段雷达的优势越明显。也就是说，UEWR虽然探测距离较大，但其距离分辨能力还不够强，无法区分真弹头与假目标、碎片。下图描述了带宽、距离分辨率和目标识别概率之间的关系。距离分辨率与带宽成反比，而带宽大致与工作频率成正比。因此，带宽越大，距离分辨率越强，目标识别概率越高。在相同带宽下，目标尺寸越小越难识别，X波段雷达的优势越明显。
图表是从埃里克·埃文斯的“导弹防御技术”中重新绘制的，介绍幻灯片，迷你dts课程，麻省理工学院林肯实验室，1999年12月10日。
AN/TPY-2向前，再向前如果不考虑成本，安/TPY-2不是美国国家导弹防御系统的理想选择。克林顿政府时期规划的大规模陆基X波段雷达，由于资金等因素没有建成。安/TPY-2成本低，体积小，但因为太小，安/TPY-2没有UEWR那么远。 同样部署在东北亚的海基X波段雷达SBX比AN/TPY-2大许多，但由于是实验品，也存在不少天不足：缺乏量产型号具备的可靠性；缺乏足够的防护能力；电子视角范围过小——与UEWR的120度相比，SBX只有25度；SBX只制造了一部便停产。总之，SBX无法很好地弥补AN/TPY-2的不足。据悉，美国计划斥资10亿美元研发制造一种新型远程识别雷达，未来将部署在太平洋防务区。根据美国反导局公布的LRDR项目招标文件，将使用S波段。但问题是这个波段的雷达不具备X波段雷达的高距离分辨能力，距离分辨率只有50-100 cm。这可能是出于成本考虑。LRDR，一个巨大的X波段雷达，将花费远远超过10亿美元。 总之，AN/TPY-2在可预期的未来仍将是不可替代的。而由于AN/TPY-2没有UEWR看得远，坚持向前部署便显得极为重要。安/TPY-2和朝鲜 根据任务需要，AN/TPY-2有两种部署模式：前沿部署模式和末端部署模式。在前沿部署模式下，AN/TPY-2可以对目标进行探测、追踪、描绘弹道轨迹，并将信息传递至指挥中枢，是美国导防系统陆基中段反导的重要一环。在末端部署模式下，AN/TPY-2是萨德系统的火控雷达。AN/TPY-2能够在两种模式之间切换，耗时不超过8小时。图片来源:雷神宣传资料。
一套AN/TPY-2的生产周期为30个月，美军最初计划建造18部，其中9部用于THAAD营。2013财年这一数字被削减至12套，THAAD营的数量也减至6个。不过由于外销和更多盟国加入反导体系，AN/TPY-2的最终生产数量将超过12部。在美国导弹防御署的最新计划中，2019年THAAD营将从4个增至7个。目前进行战备部署的THAAD营为3个，第4营正在进行训练，预计2016年战备部署。部署在前线的AN/TPY-2共有5套，分别位于日本北部青森县切里村三泽基地、单晶市场经济角芬屯基地、以色列内盖夫卡伦山、土耳其迪亚尔巴克尔和中央司令部卡塔尔驻地。此外，卡塔尔和阿联酋各自向美国订购了两套，理论上不受美国反导系统管辖。 对于朝鲜半岛部署THAAD营与AN/TPY-2系统，中美双方似乎有一定默契，那便是萨德系统的防御目标不是我国的中远程弹道导弹。我方的主要忧虑在于AN/TPY-2的前沿部署探测能力。针对这一顾虑，美方的解释是，由于该雷达将作为萨德系统火控雷达以末端模式进行部署，不对中国构成威胁。问题是，韩国军方给出了使用国产X波段雷达的选择，这种雷达比AN/TPY-2小，但对付朝鲜已经足够了，但美国不承认这种选择。更重要的是，美方有意无意忽略了上述工作模式的切换。 诚然，如果THAAD营的AN/TPY-2从终端模式切换为前沿模式，会使萨德系统无法始终处于待命状态。但考虑以下因素，这一问题便显得不那么重要：1)萨德系统是否一直处于待命状态，平壤方面不得而知；表示不破坏其威慑力。 2）平壤如果对首尔进行打击，除了动用数量有限且较为昂贵的弹道导弹外，还有其他选项。而首尔更理想的防御方式并非萨德，而是类似以色列铁穹那样的系统。3)从平壤的战略和安全需求来看，未来“导弹外交”最大的效用是作为讨价还价的筹码，威慑或胁迫，而不是实际诉诸攻击。在之前的半岛危机中，无预警发射被认为可以确保试验，但它可能会削弱未来导弹外交的有效性。 4）潜在的半岛危机与中美危机虽有联动可能，但基于过去20年以及未来可预期的三国间关系以及地区安全形势，这两种危机的爆发很可能是不同步且不直接相关的。总之，AN/TPY-2作为Saad系统的火控雷达，不需要随时到袖手旁观，切换到前线部署模式是一个有效的选择。那么下一个问题是:AN/TPY-2能看到多远？AN/TPY-2与中国安/TPY-2的真实探测范围是机密信息。沈丁立教授在这个网站的“萨德辩论”中使用了2000公里。吴日强教授2014年的分析采用了1200公里。 2012年美国国家科学院的《解析导弹防御系统》报告是关于美国导弹防御的重要公开资料。这份报告虽然也没有给出具体数值，但其中一张示意图间接提供了信息。图上两个AN/TPY-2部署点分别为日本和土耳其，依此图它的探测距离约为1500公里左右。我们不清楚这背后的关键参数值假设，且该图没有显示探测距离与有效识别距离的差异，因此笔者认为有必要进行更加细化的计算。图片来源:国家科学院“分析型导弹防御系统”图5-8
笔者采用雷达探测距离的常用公式，根据美国反导专家使用的参数值，并对目标雷达散射截面这一变量的取值进行细化，得出两组数值。当目标雷达散射截面假定为0.1、0.5、0.01平方米时，AN/TPY-2的探测距离分别为1540、1300、870公里，甄别不同目标的有效距离分别为1026、870、580公里。如果笔者采用的参数更符合AN/TPY-2的工作环境，我们可以通过这两套数值确定两点:第一，在朝鲜半岛部署AN/TPY-2雷达将大大提高美国对中国战略导弹的观测能力，尤其是对渤海和黄海的潜射导弹试验；其次，由于AN/TPY-2有效识别不同目标的距离比探测距离低几百公里，美国全球反导系统进一步推进其部署地点从日本到朝鲜半岛具有重要意义。 美国正在欧亚大陆两端通过串联各盟国的防空力量、部署美国自身反导单元，一步步构建全球反导体系，AN/TPY-2雷达是这一体系中的重要一环。将AN/TPY-2部署在朝鲜半岛，将有利于美国在平时积累中国弹道导弹的特征数据，并在危机或战时提高反导能力，这将改变中美目前的战略力量态势，削弱中国对美国的核威慑能力。注意: 距离分别力计算：公式为:r =/β g AN/TPY-2工作频率约为10吉赫，频宽为1吉赫，可以计算出它的理论距离分辨力为15厘米，现实中的最小分辨力数值往往要高一些，有报道认为AN/TPY-2的实际距离分辨力为25厘米。与TPY-2相比，UEWR的工作频率为0.44吉赫，最大频宽约10兆赫，因此其距离分辨力为15米。雷达探测距离公式和参数值； Rmax = 最大探测距离 平均功率= 81000 ρ = 天线开口效率 = 0.8A =天线面积= 9.2 G = 天线增益 = 10300N =积分脉冲数= 20 σ = 目标雷达散射截面 = 0.01、0.05、0.1K =玻尔兹曼常数 T0 = 290 KFN =接收器噪声指数= 1.4 fP = 脉冲重复频率 = 2001 =单脉冲信噪比= 20/ 100 LS = 系统损失 = 6.3点击展开全文