苏联神乎其神的“卫星制导+导弹领弹”技术是噱头还是确实可行的?

长期以来,军事迷之间一直流行一个著名的传说:苏联KH-22,P-500,P-700.P-1000几款射程超过500公里的超音速反舰导弹具备卫星数据链中继制导能力,同时它还在采用独特的“导弹领弹”技术,即导弹飞行时,一枚导弹作为“领航员”,不断将数据信号转发给其他导弹,其他导弹以此为导航信号一起飞往目标。对于这个传言,军迷中一直众说纷纭,有人觉得是苏联人超越时代的杰作,有人则不以为然,认为只是以讹传讹产生的闹剧。那么,到底是什么情况呢?

苏联远程导弹产生背景及目标
从苏联诞生以来,苏联就面临着美国海军强大的海上封锁压力。由于美军拥有世界最强大的水面舰艇部队和航母舰载航空兵,加上苏联开发大型战舰和舰载机方面的技术不成熟,苏联海军硬碰硬难以取胜,所以从赫鲁晓夫以来,苏联海军着力研发“防区外打击技术”,以射程超越美国防空圈的反舰导弹来解决美国海上航母战斗群。但是,我们也知道,由于导弹低空飞行阻力大,为了节约油耗,提升巡航速度,超音速导弹必须运行在较高的飞行高度上,而这一来就有可能被航母和预警机的远程预警雷达捕获,从而让航母提前规避。假设一枚苏联P-500反舰导弹在万米高空以2.5马赫飞往500公里外的敌方,根据声速=20.5*热力学温度的平方根和每升高100米温度下降0.65摄氏度(海平面温度假设为15摄氏度)计算,10000米高空声速=SQR(20.05×(15+273-10000×0.65/100)=299米每秒,因此飞到500公里外需要500*1000/(2.5*299*60)=11分钟,而如果30节航母舰队探测到高空导弹(如果不用舰载机,则雷达受制于地球曲率,最大可探测到357千米外10000米高目标)便立即调转船头机动,则剩余时间(357*1000/(2.5*299*60)=8)分可以开出30*1.8*8/60=7千米,这个距离并不能躲过导引头锁定范围(通常会在目标30公里左右打开雷达,左右搜索范围在15度左右,即左右各8公里),所以理论上不需要中继制导也能够击中航母战斗群。
然而,反舰导弹飞行时要考虑到各种因素,如高空巡航以降低燃料消耗,末端转低空飞行以实现规避雷达探测,通过预设转向点实现折线运动以形成同时从多个角度协同打击效果,以及末端将目标从集群舰队目标转为单个具体目标等等需求,这样一来导弹飞行中就不会是一条匀速的直线飞行,而是会呈现为高——低和S型复合机动的形态,因此为了有效控制导弹做出这些规避机动,并末端精确指向各个独立的目标,就必须要确保飞行全程获得数据链控制了。

虽然苏联在1960年代就开始开发由图142和图95改造的远程巡逻机进行中继制导的技术,但是很明显,巨大的亚音速图95/142飞机很容易被美国航母舰队护航机群在数百公里外驱散,无法一路引导导弹飞往敌人舰队。所以苏联在1959年开始研发“神话”太空预警卫星和数据链卫星时,就考虑到战时以天基平台直接定位航母舰队并完成中继制导任务。

“神话”系统由两种卫星构成:US-A核动力合成孔径X波段雷达卫星,用于分辨航母战斗群的舰艇并引导导弹;US-P无线电预警卫星,用于跟踪海上舰船的无线电信号,根据呼号进行粗略定位航母战斗群位置。显然,仅凭US-P卫星的精度是无法区分真假目标的,要实现有效的天基反航母能力,必须用US-A合成孔径卫星才能识别目标信息并发出信号。在1970-1988年间,苏联发射了大量的US-A合成孔径卫星,其中又有多发失败,造成严重核污染,而且卫星由于运转在低轨道上,寿命一般不超过2年,所以苏联在1988年因为经费过高而放弃了US-A雷达卫星的发射工作。
不过,如果恰好在1980-1988年间爆发战争,那么理论上确实是可以在卫星覆盖的海域实施这种天基制导攻击模式。那么,这个时候,就是需要所谓的“领弹”登场了。

在谈所谓的“领弹”之前,我们先谈一个生活中常见的例子。在我2012年上本科的时候,那时候宿舍网络还没有这么先进,每个宿舍只有1个电话口,然后所有的人就通过这个端口上1-4兆的ADSL猫。但宿舍里可是有8个人,而猫上面只有1个网线插口。因此在那个WIFI不普及的时候,我们就得买2个5孔交换机,先把猫上面的网线连在第一个交换机上,然后连接下一个交换机,所有的要上网的人则把自己的网线分别插在剩余的端口上面,这样所有的人就可以一起共享上网了。而苏联的“领弹”,其实就是同样的原理。
由于1970年代太空通讯带宽很低(如那时候最先进的大型计算机内存也不过64K,而旅行者号的天线比特率甚至不到2K),而且当时缺乏相控阵天线技术,一个卫星只能同时和有限的目标建立双向数据链。这样一来,如果同时几十发导弹齐射,那么卫星信道就会拥挤,因此苏联人就想到了一个方法:使用其中一批导弹作为“交换机”,转发卫星传来的信号。这样一来,一枚“领弹”就会在更高的高空巡航,并建立和卫星的数据链,并转发给4枚导弹;然后这4枚导弹再转发给下面的4枚导弹,如此以来1枚领弹就可以引导16枚导弹飞行,恰好是光荣级巡洋舰的齐射数量。而到了导弹飞向最终目标的时候,也是用同样的方式完成末端攻击指令的输入的。
除了充当交换机以外。考虑到战争时期被击落的,苏联的反舰导弹在转发无线电的同时,同时自己还能够摇身一变变成路由器,在领航弹被击落的情况下,自己根据预先设定的顺序上升到高空,继续接收卫星信号,并且转发给下面的导弹。这样一来,就可以确保卫星制导程序。连续不断的传输给每一枚导弹。同时在卫星不能使用或者在卫星覆盖区域之外,这套系统将会改为接收图95和图142海上巡逻机发射的控制指令,一架tu142远程海上巡逻机最多能够遥控4枚导弹,然后在四枚领航导弹引导下,带领其他导弹飞向敌人。


苏联解体之后,由于俄罗斯没有如此大的精力投入来供养如此庞大的天基系统,加上乌克兰等原苏联加盟国的独立,使得俄罗斯也失去了生产这种导弹的能力,最终在2000年前后该系统完全停用。不过苏联以卫星来作为导弹中距信号的发射机的思路却被世人传承下来,美国于20世纪末研发的战斧block4巡航导弹,也配备了卫星双向通讯,通过美国军用通讯卫星实现信号的双向连接。到了2010年代以后,随着高通量卫星和微型计算机系统的大量使用,新开发的巡航导弹和反舰导弹,都具备了连接卫星数据链的能力。
当我们如今享受着无线通讯的便利的时候,我们不要忘记我们如今能够享受的通讯技术,在几十年前都是各国军方研发的高端技术的民用普及化,任何一种技术,当他走入寻常百姓家的时候,他都已经经过了相当多年的凝聚和迭代。因此我们要重视高精尖科技的发展,别看现在他们使用环境比较狭窄,但终于有一天他们会变成如今的手机一样成为人民日常不可或缺的产品。

