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工程院张履谦院士漫谈太空电子战(实录)

来源:腾讯科技       日期:2016-07-08

2008年12月2日10时30分,中国工程院张履谦院士做客腾讯网,和网友们漫谈了现代空间电子对抗。

以下为此次访谈实录:

郭桐兴:各位观众,大家上午好!欢迎大家来到院士访谈栏目。今天我们非常荣幸的请到了中国工程院资深院士,中国航天科技集团公司科技委顾问,中国航天科工集团公司科技委顾问,我国著名的空间电子学与雷达技术专家张履谦院士,张老师,您好,欢迎您!

今天我们主要想请张老师就现代空间电子对抗这个话题谈一下他的看法和个人的观点。首先我们想请张老师介绍一下什么是太空电子战?

中国工程院张履谦院士

张履谦:同志们好。

什么是太空电子战?太空又名空间(space),电子战的学名是电子对抗。太空电子战,就是空间电子对抗,或叫空间电子战,也叫太空电子对抗,都是一回事。首先讲一下什么是电子对抗。

电子对抗用于军事作战。指的是利用电磁技术去侦查、测量、感知作战所需的情报和武器控制信息,及干扰和阻止对方获取我方的情报和武器控制信息。电子对抗就是电磁技术攻和防的搏斗。空间电子对抗是什么呢?空间电子对抗就是指空间电子武器装备的攻和防的对抗

郭桐兴:张老师,我跟您请教一下,空间电子对抗所指的空间是不是有一个范围?

张履谦:所谓空间一般都是指100公里以上的高空。

空间电子武器装备指的那些呢?目前,有各种军用照相侦察、导航定位、预警等卫星和洲际导弹战略武器。这些都在100公里以上高空飞行。

空间电子对抗的内涵是什么?国外描述它为五项,即干扰(Disruption)、欺骗(Deception)、阻止(Denial)、削弱(Degradation)、破坏(Destruction) ,取它英文单词的第一个字母,叫5“D”。

郭桐兴:干扰、欺骗、阻止、削弱、破坏。

张履谦:对的。用我们中国的通俗语言说,就是六个“反”,即侦察反侦察,干扰反干扰,隐身反隐身,欺骗反欺骗,伪装反伪装,摧毁反摧毁。 这六个反大家都很容易理解。

不管是侦察、干扰、隐身、欺骗、伪装、摧毁那一种电磁手段,基本是两种,一种叫“有源电子对抗”,就是说采用主动发出电磁波进行对抗;另一种叫做“无源电子对抗”,无源电子对抗不发出电磁波。

郭桐兴:总而言之是对抗。

郭桐兴:下面是不是请您给我们介绍一下,有关电子战发展的历史。

张履谦:电子对抗起源很早,在第一次世界大战期间,就出现了电子对抗,第一次世界大战时采用电报、电话作军事通信,侦察对方电报、电话,获取军事情报,这就是电子对抗,可以说电子对抗在第一次世界大战时就有了。

第二次世界大战中出现了雷达,雷达能够发现海上的舰艇和空中的飞机,还能够控制高射炮来打飞机。由于雷达的出现,第二次世界大战中的电子对抗得到了很大的发展。

郭桐兴:也跟当时的科技进步的发展有关系?

张履谦:是的。大家都知道第二次世界大战有个诺曼底登陆战役,在登陆时就开展了一场电子对抗。那个时候,盟军集结了主要兵力,要在法国的诺曼底登陆。为了掩护登陆舰艇,在佯攻的方向布置了许多的角反射体,对方的雷达发现这些角反射体,以为这就是登陆部队的舰艇。同时还制造了一个假司令部,这个假司令部发出密集的电波信号,使对方无法分辨。盟军还在主攻方向施放了电磁波干扰和角反射体。在这种电子对抗的情况下,盟军顺利地在诺曼底登陆。据称盟军出动的两千多艘军舰,只被对方打沉五艘,死人也很少。

郭桐兴:成功的案例。

张履谦:我们在抗美援朝战争中也进行了电子对抗,美国飞机带了干扰机从日本东京起飞,來轰炸我鸭绿江桥,起飞的时候,干扰机发出干扰电磁波,使我们地面的防空雷达看不到飞机,我国空军上天了的飞机,也无法指挥拦截敌机和着陆,他飞来的飞机看不见,我们上了天的飞机下不來,这是在抗美援朝时候发生的电子对抗情景,

冷战期间发展了战略武器洲际导弹,美、苏双方在弹头上开展了电子对抗,他们研制假弹头、弹载干扰机,放在洲际导弹上面,用作战畧武器的突防;还研制隐身材料,涂装在弹上,减小地面雷达对洲际导弹的发现距离。

60年代,我国正在搞“两弹一星”的时候,美国U-2高空侦察飞机,频繁地对我囯内地进行空中侦查,首先飞机带了侦察接收机,一发现我们地空导弹制导雷达开机,转身就飞走了,我们打个“短、平、快”,把它揍了下來;后來它使用欺骗式干扰机,诱偏我雷达跟踪方向,我们雷达采用识别电路抗干扰,又将U-2飞机揍了下來;接着它又改变干扰方式,我们一一还击,如此在电磁技术上对抗,我们先后打下了五架U-2飞机。

美国在越南战争中,为了实施其“地毯”式轰炸,对地面炮火控制雷达用反辐射导弹进行攻击,反辐射导弹是一种寻找辐射源的导弹,用來摧毁雷达,致使地面炮火失去雷达控制。

在伊拉克战争中,美国使用巡航导弹攻击地面目标,巡航导弹采用全球定位系统(GPS)作制导,于是出现了对GPS的干扰;伊拉克在城市周围的地面上燃烧了石油,放出烟雾,破坏美国的照相侦察卫星摄影;在科索沃战争中,美国动用了F-117隐身飞机,对南斯拉夫进行攻击。

可以说,上个世纪三十年代以前,电子战在地靣上进行,四十年代以后在空中进行,空中也不过是几公里到十几公里的高空,上个世纪九十年代后,发展至太空。

上面讲的是战争时期的电子战,在和平时期,电子战也是存在的。如法轮功不法分子对我国的鑫诺电视广播卫星干扰就是一个例子。在前几年,法轮功不法分子,在境外设立电台,对我鑫诺广播卫星发出反动宣传干扰信号,破坏我国稳定、团结。所以在和平时期的电子对抗,也是很严峻的;还有,美国的侦查卫星,一天到晚地在我国领海、领空照相侦察、测绘、监视,收集我国军事、政治、经济情报,可以说无论是在战时或是平时,7x24小时,无时无刻不停地在进行电子战。

郭桐兴:所以我们应该提高警惕,不能麻痹大意。

张履谦:是的。

郭桐兴:下面请您给介绍一下,太空电子战究竟是怎么产生的?

张履谦:太空电子战主要是由于空间电子武器装备发展而产生的。空间电子武器装备的发展,带來了巨大的威胁与挑战,我讲五个方面。

郭桐兴:哪五个方面?

张履谦:第一, 空间侦查是现代战争情报感知的重要手段。

空间侦察有光学照相卫星和合成孔径雷达(SAR)侦查卫星。

郭桐兴:一个是照相侦察卫星,一个是雷达侦察卫星?

张履谦:是的。现在,照相侦查卫星对地面观测的分辨率能够达到1米,甚至0.1米,它可以分辨出地面火炮是什么口径的?机场里停放的飞机是什么机型?港口里面停泊的是什么舰艇?地面步兵和坦克数量,战畧导弹的发射井,都可以看得很清楚。

郭桐兴:一览无余。

张履谦:上面讲的是照相侦查卫星,现在讲合成孔径雷达卫星,它的本领比照相侦查卫星又进了一步,合成孔径雷达卫星是微波成像,它可以在下雾、下雨的天气或者夜间照相,且分辨力高,是全天时和全天候的空间侦察卫星,甚至它可以透过森林看到树底下藏的隐蔽目标,透过沙土看到沙漠中埋藏的武器,还可以检测出地面活动目标及其速度。

郭桐兴:可见雷达侦察卫星更精细,更好?

光学照相侦查卫星在地面的色差很大的时候,光照比较好的时候,目标对比度好的时候,成像的质量很好。合成孔径雷达卫星对地面金属目标,如汽车、井盖、输电线等,分辨的很清楚,它是全天时和全天候的侦察卫星。两种卫星结合使用,可以获得较好的侦察效果。

郭桐兴:那第二个呢?

张履谦:第二,通信卫星是战略、战术通信的重要手段

通信是战争指挥和武器控制的重要一环。美国发射了军事星、国防通信卫星、中继卫星、直播星、有30多个,实施军事战略、战术通信和对陆、海、空军的作战指挥,构建军事情报的信息网络,建立快速反应的反导武器拦截、控制、作战系统。

美国的军事通信,卫星占90%。美国还发射了直播星,用來对地面部队进行广播,使各级指挥人员和每一个战斗员可以实时知道整个战场的战争态势和上级的指挥命令。

第三, 导航定位卫星是信息化战争的核心电子武器装备

郭桐兴:导航定位?

张履谦:导航定位卫星可以为地面和空中的目标提供实时的位置信息和时间标准。采用美国全球定位系统(GPS)定位,位置精度可达10米,授时的精度小于微秒。如再差分处理,位置精度可达厘米级。GPS卫星星座由30颗导航卫星组成,分布在全球上空,高度为20000千米。地面导航接收机收到來自4颗卫星的信号,通过解算,即可获得自己所在位置的经纬度。

导航定位卫星的用途十分广泛:它可以用作飞机、舰艇、坦克、车辆的导航,卫星、巡航导弹的飞行制导控制,炸弹的控制瞄准,飞机的空中加油,沙漠里行军,布雷和扫雷……等等,不胜枚举。

郭桐兴:我们这次在珠海的航展,也表演了空中加油。

张履谦:空中加油机有导航定位系统,就可以把油管准确地挿入到要加油的飞机油箱里。美国的GPS在海湾战争、南斯拉夫战争和阿富汗战争中,导航定位卫星发挥了重大作用,己成为信息化战争的核心电子武器装备。

这里举两个例子:美国轰炸中国驻南斯拉夫大使馆,采用GPS作制导,准确地命中目标,误差只有几米;美国飞行员采用GPS定位,告知失事的准确位置,得到了营救。还有一个民用的例子,在2006年德国世界杯足球赛中,试用GPS辅助作裁判,这是在足球上和足球队员前锋的蹆上装有GPS,通过获取其位置信号,告裁判判断是否越位或出界。有人说:”只要你肯想,它就可以为你做出來”,GPS用处之大,最先设计者们都没有预料到。

第四, 电子侦察卫星用來窃取对方通信和武器布署情报

放置在空间的电子侦察卫星,可以侦查对方的通信情报,还可以接收对方电子武器发出的电磁波信号,测量其所在位置。

你们知道塔利班的第三号人物是怎么被抓到的吗?就是他用手机通话,被美国的电子侦察卫星侦察到,并锁定了他的位置,然后去逮捕了他。美国的电子侦察卫星,频带很宽,他的天线,直径有150多米。

郭桐兴:现在我们手机通信发出的信号,卫星都能侦察和锁定你的位置?侦察到你的准确位置?

张履谦:对。还有,海洋监视电子侦察卫星在空间组网飞行,用來侦查航空母舰。三颗卫星编队飞行,相距100公里,构成几何图形,接收航空母舰发出的通信或雷达信号,用几何定理的原理来测量其位置。

第五,预警卫星用作洲际导弹预警。

美国的导弹预警卫星DSP, 3至4颗布置在3万多公里高的轨道上,采用红外照相机对地球上照像,监视地球上导弹的发射和飞行,并跟踪预报落点,进行导弹预警。

美国全球预警卫星对中程导弹的预警时间约15分钟,对潜射导弹和中远程导弹的预警时间约20分钟,对洲际导弹的预警时间约25分钟。

综上所述,空间电子武器装备的发展,带來了亟大的挑战,形成了双方安全的巨大威胁。空间电子装备倍增了武器的命中精度和杀伤力,提高了军队的战斗力;提高了战争的反应速度,从发现目标到打击目标时间很短;改变了作战的模式,过去作战是飞机扔炸弹,坦克和步兵的格斗,现在能够运用巡航导弹远程、精确打击目标,作战的模式由近程打击发展到远程打击,进行“外科手术”式的打击,想打到哪里就很精确的打到哪里;由于侦察卫星,对敌方、我方战场态势,都了解很清楚,对方有多少人?武器在哪里?装备多强?战场态势及时广播,战场很大的透明化;作战的时间也大为缩短,过去打一场战争好几个月、好几年,现在一场战争个把星期、一两个月就解决问题;同时减少了作战人员伤亡,一场战争只死了百多人,特别是减少了平民的伤亡,因为命中精度提高了,老百姓伤亡相对的减少了。

空间电子武器装备的发展,带来了21世纪的军事变革。战争的形态由机械化向信息化转变,信息化战争的重要特点就是争夺空间制高点,谁能够控制空间,谁就能够赢得战争的胜利。空间电子对抗是争夺空间制高点的重要手段,是何等的被人们所重视。

郭桐兴:您讲得很精彩。那么,未来又怎样发展呢?

张履谦:现在我讲一讲太空电子战未来的发展趋势。首先我描述一下太空电子战的特点:第一是脆弱性。空间电子武器装备不在地面,设防是很困难的,现在的卫星可以说是未设防的;第二是多变性。电子战就是战争,变化是多端的,不可能搞一种对抗措施,就一劳永逸;第三是不对称性。就是说以自己的优点来攻击对方的弱点,打不对称战争。

对抗措施不能样样都搞,要求高效、低耗,扬长避短,打击敌人的关键系统和核心武器,从上述这些特奌出发,讲一些空间电子对抗的未来发展,讲这么6个方面:

第一, 照相侦察卫星是空间电子对抗的重要对象。

照相侦察卫星主要的对抗措施是烧毁和反烧毁。空间照相机上装有红外敏感器件,或者是CCD可见光敏感器件,它是用來成像的,可以采用强激光,对准其照相机镜头,把敏感器件烧毁。对卫星来讲就是防烧毁,防烧毁的方法,可以在镜头上涂一层薄膜,这种薄膜遇热以后使透光能力改变,以防止红外和可见光敏感器件被烧毁。

第二, 合成孔径雷达卫星是侦察卫星对抗的焦点

合成孔径雷达很厉害,上靣我己说过,它分辨力高,全天时、全天候的工作,能识别活动目标,能进行三维地面成像,可以发现一定深度的地下目标,可以发现光学照相难以分辨的洲际导弹核地下井,目前还在发展多频段、多极化测量、卫星在空间编队组网飞行等新体制。合成孔径雷达卫星在军事上受到高度的重视,成为照相侦察卫星对抗的焦奌。

发射小形卫星,伴随合成孔径雷达卫星轨道飞行对其进行干扰,是目前较为有效的一种对抗方法。

第三. 建立天、地一体化的系统,对采用GPS作制导的武器进行干扰

在一个纵深区域内,分散布置若干个GPS干扰机,这种干扰机,可以采用阻塞式或欺骗式有源干扰,有的放在山顶上,有的放在飞艇上,有的安装在无人机上,甚至于放在低轨道卫星上,天、地一体化地组网和控制运行,形成一个敉百平方公里区域的干扰区,当对方采用GPS作制导的巡航导弹或制导炸弹武器飞临此区域内时,将受到干扰而失控。这种天、地一体化的干扰系统,对一个城市、一个机场或港口的保卫是较为有效的。

第四 提高通信卫星抗干扰、抗摧毁能力

通信卫星的对抗主要是提高抗干扰、抗摧毁能力。提高抗干扰能力的措施很多,如采用星上处理技术,跳频技术,宽带技术,纠错编码技术,相控阵可变多波束技术等等。

抗摧毁可采用多节点网络和自适应迂回路由技术,还可以放置隐蔽卫星,当工作卫星遭到击毁时迅速替补。

第五, 发展弹头隐身、干扰、欺骗与规避技术

研制耐高温和轻型的吸波材料,弹头采用这种材料可以吸收雷达电波,使对方难以发现,达到隐身的效果。

弹体隐身采用等离子体,是目前受到普遍重视的一种方法。

发射干扰或诱偏的电磁波信号,制造多个假弹头,干扰和欺骗对方的雷达,已广泛地被采用。

弹头防止对方拦截最为有效的方法是规避,如战略导弹采用车载,快速机动发射;弹头变轨飞行,使对方无法迅捷准确测出其轨迹进行弹道式拦截。

第六,发展网络对抗技术

网络对抗指的是对信息网络的攻击和安全防护。对信息化作战的通信、指挥、监视、控制和计算处理的网络系统,可采取数据破坏、数据窃取、路由篡改、信息欺骗、设置拉圾、制造堵塞等措施进行攻击;

对已方网络的安全保护,可采取的措施有:进入网络要身份认证,网络信息的使用要授权,网络资源可控共享,信息传递要可信验证,严格密钥管理,增加密钥译、破难度,网络加固,提高网络免疫力……等。

郭桐兴:要发展太空电子对抗,有那些关键技术?

张履谦:发展太空电子战的关键技术很多,我讲6个方面的技术。

第一,相控阵天线技术。相控阵天线是一个由许多个小天线组成的阵列式天线,小天线的数量有的多达万个,每个小天线辐射的电磁波相位是计算机控制的,也就是相位可控的阵列式天线,简称相控阵天线。

馈电的相位在计算机控制下,天线形成波束,它的波束可以改变指向,也可以形成所需要不同形状的多个波束,这样的天线不需整体运动即可进行大空域、多目标的扫描、探测和跟踪;遇到干扰时,可以形成高增益波束指向目标,零增益波束指向干扰源,达到提高信号与干扰强度的比值,达到抑制干扰的目的。

相控阵天线还可用作高频电力的传输,也就是说每个小天线向空中辐射它最大可能承载的电磁波能量,这些能量在空间相加,以达到更大的电能输出。

第二,超宽带技术

郭桐兴:超宽带是什么概念?

张履谦:一般千兆赫以上的带宽我们叫做超宽带。超宽带用于雷达可以提高分辨力,易于识别细小目标;用于数据传输可以提高码速率,传输更多信息;通信、雷达有极宽的频带,有利于跳频,提高抗干扰能力;超宽频带内不同频段的信息,可用作识别目标的物质组成;宽频段测得的数据,可用作空间、地表的剖面介质分析。超宽带技术的用途很广,它的研究和发展,对电子对抗有着深远的意义。

第三,无源探测技术。

无源探测一般指的是利用空间存在的电磁波,或者是目标本身发出的电磁波,进行空间的目标探测、跟踪和识别。

无源探测可以利用广播电视台发出的电磁波,可以利用手机基站发出的信号,可以利用GPS卫星发出的信号,可以利用予警飞机发出的通信信号,用这些信号去发现空中目标和跟踪识别它们。

在地球同步轨道上放置一个大功率照射雷达用作辐射源,接收來自空间目标的反射信号,來发现和跟踪目标,也是一种目标探测的新途径。

第四,等离子体隐身技术

等离子体隐身指的是在目标表面制造一层等离子体,雷达照在目标上,电磁波被等离子体吸收,不产生回波,致使雷达回波微弱,不能跟踪目标。等离子体隐身技术具有电磁波吸收的频带宽、效率高和产生频率偏移等特奌。

第五,定向能技术

定向能指的是具有方向性辐射的高功率电磁能,有强激光,微波能,和强电磁脉冲几种,定向能武器对电子设备具有杀伤、摧毁和破坏其正常功能的作用。

上靣讲过强激光武器照射在空间照相机上,可使其可见光及红外成像敏感器件烧毁致盲;可以用来摧毁來袭的洲际导弹和空间飞行的卫星。

美国还正在研制一种强激光武器,安装在飞机上,用作反导武器,拦截起飞的导弹。

发射微波能,在微波能照射下,轻则使雷达、通信、导航电子设备不能正常工作,重则使电子器件烧毁,使人员神经错乱甚至死亡。

强电磁脉冲武器产生极短促、极高电压的电磁脉冲,它的脉冲前沿很抖,辐射的频带极宽,用來进行网络攻击,使计算机工作错位,数据紊乱,破坏对方的信息网络系统。

第六,摧毁空间电子武器装备反卫星武器。

一般的反卫星武器有动能拦截器和激光。动能拦截器直接碰撞卫星,把卫星摧毁;激光武器用高能量摧毁卫星。

此外,国外有人在设计一种廉价的卫星抓捕器,它飞上太空抓住卫星,使其改变轨道,共同落入大气层烧毁;也有人在考虑研制一种空中掃帚,将卫星或空中拉圾、碎片,掃到低轨道上,使其堕落烧毁。

美、俄对反卫星武器的研制,高度的保密,据报道早己进行过试验。

张履谦院士与主持人郭桐兴

郭桐兴:今天您已讲了很长时间,最后请您谈一下,太空电子战的发展,给我们哪些启示?

张履谦:我讲两点启示。

第一点, 我们必需高度重视太空电子对抗。

空间是现代信息化战争双方争夺的制高点,空间电子对抗对战争起着决定胜负的作用。目前,空间电子对抗还处于初步发展的阶段,预计其发展的速度是非常迅猛的,我们必需具有国防的安全意识,重视电子对抗。要吸取早期雷达发展的经验,在第二次世界大战中,没有电子对抗措施的雷达在战场上发现不了目标,只是一堆废料。我们过去的鑫诺卫星,是没有设防的,因此境外法轮功不法分子可以对我们进行攻击, 这些历史经验我们应借以为鉴。

第二点, 我们要根据我国的国情和空间电子对抗的特点,作出长远规划,突出重点,发展我国空间电子对抗技术。

太空电子战所采取措施是多样的,技术是复杂的,花钱是巨大的,同时也是动态发展的,魔高一尺,道高一丈,你搞对抗技术,对方必然搞反对抗,不能样样都搞对抗,不能一劳永逸,要从战略观点出发,抓住重点,攻其关键的、核心的装备,打其要害,攻其不防,有所为和有所不为,发展现代空间电子对抗,占领信息化战争的空间制高点。

今天,我就讲到这里,不对的地方,请大家指正。

谢谢!

郭桐兴:谢谢您,应该是根据我们中国的国情,有所为,有所不为,抓住主要矛盾,做好空间电子对抗的各种准备。

我们非常感谢张老师今天就现代空间电子对抗这个话题做了如此精彩的讲话。同时也感谢大家收看院士访谈,我们在下一期再见!谢谢!

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工程院张履谦院士漫谈太空电子战(实录)

来源:腾讯科技  日期:2016-07-08

2008年12月2日10时30分,中国工程院张履谦院士做客腾讯网,和网友们漫谈了现代空间电子对抗。

以下为此次访谈实录:

郭桐兴:各位观众,大家上午好!欢迎大家来到院士访谈栏目。今天我们非常荣幸的请到了中国工程院资深院士,中国航天科技集团公司科技委顾问,中国航天科工集团公司科技委顾问,我国著名的空间电子学与雷达技术专家张履谦院士,张老师,您好,欢迎您!

今天我们主要想请张老师就现代空间电子对抗这个话题谈一下他的看法和个人的观点。首先我们想请张老师介绍一下什么是太空电子战?

中国工程院张履谦院士

张履谦:同志们好。

什么是太空电子战?太空又名空间(space),电子战的学名是电子对抗。太空电子战,就是空间电子对抗,或叫空间电子战,也叫太空电子对抗,都是一回事。首先讲一下什么是电子对抗。

电子对抗用于军事作战。指的是利用电磁技术去侦查、测量、感知作战所需的情报和武器控制信息,及干扰和阻止对方获取我方的情报和武器控制信息。电子对抗就是电磁技术攻和防的搏斗。空间电子对抗是什么呢?空间电子对抗就是指空间电子武器装备的攻和防的对抗

郭桐兴:张老师,我跟您请教一下,空间电子对抗所指的空间是不是有一个范围?

张履谦:所谓空间一般都是指100公里以上的高空。

空间电子武器装备指的那些呢?目前,有各种军用照相侦察、导航定位、预警等卫星和洲际导弹战略武器。这些都在100公里以上高空飞行。

空间电子对抗的内涵是什么?国外描述它为五项,即干扰(Disruption)、欺骗(Deception)、阻止(Denial)、削弱(Degradation)、破坏(Destruction) ,取它英文单词的第一个字母,叫5“D”。

郭桐兴:干扰、欺骗、阻止、削弱、破坏。

张履谦:对的。用我们中国的通俗语言说,就是六个“反”,即侦察反侦察,干扰反干扰,隐身反隐身,欺骗反欺骗,伪装反伪装,摧毁反摧毁。 这六个反大家都很容易理解。

不管是侦察、干扰、隐身、欺骗、伪装、摧毁那一种电磁手段,基本是两种,一种叫“有源电子对抗”,就是说采用主动发出电磁波进行对抗;另一种叫做“无源电子对抗”,无源电子对抗不发出电磁波。

郭桐兴:总而言之是对抗。

郭桐兴:下面是不是请您给我们介绍一下,有关电子战发展的历史。

张履谦:电子对抗起源很早,在第一次世界大战期间,就出现了电子对抗,第一次世界大战时采用电报、电话作军事通信,侦察对方电报、电话,获取军事情报,这就是电子对抗,可以说电子对抗在第一次世界大战时就有了。

第二次世界大战中出现了雷达,雷达能够发现海上的舰艇和空中的飞机,还能够控制高射炮来打飞机。由于雷达的出现,第二次世界大战中的电子对抗得到了很大的发展。

郭桐兴:也跟当时的科技进步的发展有关系?

张履谦:是的。大家都知道第二次世界大战有个诺曼底登陆战役,在登陆时就开展了一场电子对抗。那个时候,盟军集结了主要兵力,要在法国的诺曼底登陆。为了掩护登陆舰艇,在佯攻的方向布置了许多的角反射体,对方的雷达发现这些角反射体,以为这就是登陆部队的舰艇。同时还制造了一个假司令部,这个假司令部发出密集的电波信号,使对方无法分辨。盟军还在主攻方向施放了电磁波干扰和角反射体。在这种电子对抗的情况下,盟军顺利地在诺曼底登陆。据称盟军出动的两千多艘军舰,只被对方打沉五艘,死人也很少。

郭桐兴:成功的案例。

张履谦:我们在抗美援朝战争中也进行了电子对抗,美国飞机带了干扰机从日本东京起飞,來轰炸我鸭绿江桥,起飞的时候,干扰机发出干扰电磁波,使我们地面的防空雷达看不到飞机,我国空军上天了的飞机,也无法指挥拦截敌机和着陆,他飞来的飞机看不见,我们上了天的飞机下不來,这是在抗美援朝时候发生的电子对抗情景,

冷战期间发展了战略武器洲际导弹,美、苏双方在弹头上开展了电子对抗,他们研制假弹头、弹载干扰机,放在洲际导弹上面,用作战畧武器的突防;还研制隐身材料,涂装在弹上,减小地面雷达对洲际导弹的发现距离。

60年代,我国正在搞“两弹一星”的时候,美国U-2高空侦察飞机,频繁地对我囯内地进行空中侦查,首先飞机带了侦察接收机,一发现我们地空导弹制导雷达开机,转身就飞走了,我们打个“短、平、快”,把它揍了下來;后來它使用欺骗式干扰机,诱偏我雷达跟踪方向,我们雷达采用识别电路抗干扰,又将U-2飞机揍了下來;接着它又改变干扰方式,我们一一还击,如此在电磁技术上对抗,我们先后打下了五架U-2飞机。

美国在越南战争中,为了实施其“地毯”式轰炸,对地面炮火控制雷达用反辐射导弹进行攻击,反辐射导弹是一种寻找辐射源的导弹,用來摧毁雷达,致使地面炮火失去雷达控制。

在伊拉克战争中,美国使用巡航导弹攻击地面目标,巡航导弹采用全球定位系统(GPS)作制导,于是出现了对GPS的干扰;伊拉克在城市周围的地面上燃烧了石油,放出烟雾,破坏美国的照相侦察卫星摄影;在科索沃战争中,美国动用了F-117隐身飞机,对南斯拉夫进行攻击。

可以说,上个世纪三十年代以前,电子战在地靣上进行,四十年代以后在空中进行,空中也不过是几公里到十几公里的高空,上个世纪九十年代后,发展至太空。

上面讲的是战争时期的电子战,在和平时期,电子战也是存在的。如法轮功不法分子对我国的鑫诺电视广播卫星干扰就是一个例子。在前几年,法轮功不法分子,在境外设立电台,对我鑫诺广播卫星发出反动宣传干扰信号,破坏我国稳定、团结。所以在和平时期的电子对抗,也是很严峻的;还有,美国的侦查卫星,一天到晚地在我国领海、领空照相侦察、测绘、监视,收集我国军事、政治、经济情报,可以说无论是在战时或是平时,7x24小时,无时无刻不停地在进行电子战。

郭桐兴:所以我们应该提高警惕,不能麻痹大意。

张履谦:是的。

郭桐兴:下面请您给介绍一下,太空电子战究竟是怎么产生的?

张履谦:太空电子战主要是由于空间电子武器装备发展而产生的。空间电子武器装备的发展,带來了巨大的威胁与挑战,我讲五个方面。

郭桐兴:哪五个方面?

张履谦:第一, 空间侦查是现代战争情报感知的重要手段。

空间侦察有光学照相卫星和合成孔径雷达(SAR)侦查卫星。

郭桐兴:一个是照相侦察卫星,一个是雷达侦察卫星?

张履谦:是的。现在,照相侦查卫星对地面观测的分辨率能够达到1米,甚至0.1米,它可以分辨出地面火炮是什么口径的?机场里停放的飞机是什么机型?港口里面停泊的是什么舰艇?地面步兵和坦克数量,战畧导弹的发射井,都可以看得很清楚。

郭桐兴:一览无余。

张履谦:上面讲的是照相侦查卫星,现在讲合成孔径雷达卫星,它的本领比照相侦查卫星又进了一步,合成孔径雷达卫星是微波成像,它可以在下雾、下雨的天气或者夜间照相,且分辨力高,是全天时和全天候的空间侦察卫星,甚至它可以透过森林看到树底下藏的隐蔽目标,透过沙土看到沙漠中埋藏的武器,还可以检测出地面活动目标及其速度。

郭桐兴:可见雷达侦察卫星更精细,更好?

光学照相侦查卫星在地面的色差很大的时候,光照比较好的时候,目标对比度好的时候,成像的质量很好。合成孔径雷达卫星对地面金属目标,如汽车、井盖、输电线等,分辨的很清楚,它是全天时和全天候的侦察卫星。两种卫星结合使用,可以获得较好的侦察效果。

郭桐兴:那第二个呢?

张履谦:第二,通信卫星是战略、战术通信的重要手段

通信是战争指挥和武器控制的重要一环。美国发射了军事星、国防通信卫星、中继卫星、直播星、有30多个,实施军事战略、战术通信和对陆、海、空军的作战指挥,构建军事情报的信息网络,建立快速反应的反导武器拦截、控制、作战系统。

美国的军事通信,卫星占90%。美国还发射了直播星,用來对地面部队进行广播,使各级指挥人员和每一个战斗员可以实时知道整个战场的战争态势和上级的指挥命令。

第三, 导航定位卫星是信息化战争的核心电子武器装备

郭桐兴:导航定位?

张履谦:导航定位卫星可以为地面和空中的目标提供实时的位置信息和时间标准。采用美国全球定位系统(GPS)定位,位置精度可达10米,授时的精度小于微秒。如再差分处理,位置精度可达厘米级。GPS卫星星座由30颗导航卫星组成,分布在全球上空,高度为20000千米。地面导航接收机收到來自4颗卫星的信号,通过解算,即可获得自己所在位置的经纬度。

导航定位卫星的用途十分广泛:它可以用作飞机、舰艇、坦克、车辆的导航,卫星、巡航导弹的飞行制导控制,炸弹的控制瞄准,飞机的空中加油,沙漠里行军,布雷和扫雷……等等,不胜枚举。

郭桐兴:我们这次在珠海的航展,也表演了空中加油。

张履谦:空中加油机有导航定位系统,就可以把油管准确地挿入到要加油的飞机油箱里。美国的GPS在海湾战争、南斯拉夫战争和阿富汗战争中,导航定位卫星发挥了重大作用,己成为信息化战争的核心电子武器装备。

这里举两个例子:美国轰炸中国驻南斯拉夫大使馆,采用GPS作制导,准确地命中目标,误差只有几米;美国飞行员采用GPS定位,告知失事的准确位置,得到了营救。还有一个民用的例子,在2006年德国世界杯足球赛中,试用GPS辅助作裁判,这是在足球上和足球队员前锋的蹆上装有GPS,通过获取其位置信号,告裁判判断是否越位或出界。有人说:”只要你肯想,它就可以为你做出來”,GPS用处之大,最先设计者们都没有预料到。

第四, 电子侦察卫星用來窃取对方通信和武器布署情报

放置在空间的电子侦察卫星,可以侦查对方的通信情报,还可以接收对方电子武器发出的电磁波信号,测量其所在位置。

你们知道塔利班的第三号人物是怎么被抓到的吗?就是他用手机通话,被美国的电子侦察卫星侦察到,并锁定了他的位置,然后去逮捕了他。美国的电子侦察卫星,频带很宽,他的天线,直径有150多米。

郭桐兴:现在我们手机通信发出的信号,卫星都能侦察和锁定你的位置?侦察到你的准确位置?

张履谦:对。还有,海洋监视电子侦察卫星在空间组网飞行,用來侦查航空母舰。三颗卫星编队飞行,相距100公里,构成几何图形,接收航空母舰发出的通信或雷达信号,用几何定理的原理来测量其位置。

第五,预警卫星用作洲际导弹预警。

美国的导弹预警卫星DSP, 3至4颗布置在3万多公里高的轨道上,采用红外照相机对地球上照像,监视地球上导弹的发射和飞行,并跟踪预报落点,进行导弹预警。

美国全球预警卫星对中程导弹的预警时间约15分钟,对潜射导弹和中远程导弹的预警时间约20分钟,对洲际导弹的预警时间约25分钟。

综上所述,空间电子武器装备的发展,带來了亟大的挑战,形成了双方安全的巨大威胁。空间电子装备倍增了武器的命中精度和杀伤力,提高了军队的战斗力;提高了战争的反应速度,从发现目标到打击目标时间很短;改变了作战的模式,过去作战是飞机扔炸弹,坦克和步兵的格斗,现在能够运用巡航导弹远程、精确打击目标,作战的模式由近程打击发展到远程打击,进行“外科手术”式的打击,想打到哪里就很精确的打到哪里;由于侦察卫星,对敌方、我方战场态势,都了解很清楚,对方有多少人?武器在哪里?装备多强?战场态势及时广播,战场很大的透明化;作战的时间也大为缩短,过去打一场战争好几个月、好几年,现在一场战争个把星期、一两个月就解决问题;同时减少了作战人员伤亡,一场战争只死了百多人,特别是减少了平民的伤亡,因为命中精度提高了,老百姓伤亡相对的减少了。

空间电子武器装备的发展,带来了21世纪的军事变革。战争的形态由机械化向信息化转变,信息化战争的重要特点就是争夺空间制高点,谁能够控制空间,谁就能够赢得战争的胜利。空间电子对抗是争夺空间制高点的重要手段,是何等的被人们所重视。

郭桐兴:您讲得很精彩。那么,未来又怎样发展呢?

张履谦:现在我讲一讲太空电子战未来的发展趋势。首先我描述一下太空电子战的特点:第一是脆弱性。空间电子武器装备不在地面,设防是很困难的,现在的卫星可以说是未设防的;第二是多变性。电子战就是战争,变化是多端的,不可能搞一种对抗措施,就一劳永逸;第三是不对称性。就是说以自己的优点来攻击对方的弱点,打不对称战争。

对抗措施不能样样都搞,要求高效、低耗,扬长避短,打击敌人的关键系统和核心武器,从上述这些特奌出发,讲一些空间电子对抗的未来发展,讲这么6个方面:

第一, 照相侦察卫星是空间电子对抗的重要对象。

照相侦察卫星主要的对抗措施是烧毁和反烧毁。空间照相机上装有红外敏感器件,或者是CCD可见光敏感器件,它是用來成像的,可以采用强激光,对准其照相机镜头,把敏感器件烧毁。对卫星来讲就是防烧毁,防烧毁的方法,可以在镜头上涂一层薄膜,这种薄膜遇热以后使透光能力改变,以防止红外和可见光敏感器件被烧毁。

第二, 合成孔径雷达卫星是侦察卫星对抗的焦点

合成孔径雷达很厉害,上靣我己说过,它分辨力高,全天时、全天候的工作,能识别活动目标,能进行三维地面成像,可以发现一定深度的地下目标,可以发现光学照相难以分辨的洲际导弹核地下井,目前还在发展多频段、多极化测量、卫星在空间编队组网飞行等新体制。合成孔径雷达卫星在军事上受到高度的重视,成为照相侦察卫星对抗的焦奌。

发射小形卫星,伴随合成孔径雷达卫星轨道飞行对其进行干扰,是目前较为有效的一种对抗方法。

第三. 建立天、地一体化的系统,对采用GPS作制导的武器进行干扰

在一个纵深区域内,分散布置若干个GPS干扰机,这种干扰机,可以采用阻塞式或欺骗式有源干扰,有的放在山顶上,有的放在飞艇上,有的安装在无人机上,甚至于放在低轨道卫星上,天、地一体化地组网和控制运行,形成一个敉百平方公里区域的干扰区,当对方采用GPS作制导的巡航导弹或制导炸弹武器飞临此区域内时,将受到干扰而失控。这种天、地一体化的干扰系统,对一个城市、一个机场或港口的保卫是较为有效的。

第四 提高通信卫星抗干扰、抗摧毁能力

通信卫星的对抗主要是提高抗干扰、抗摧毁能力。提高抗干扰能力的措施很多,如采用星上处理技术,跳频技术,宽带技术,纠错编码技术,相控阵可变多波束技术等等。

抗摧毁可采用多节点网络和自适应迂回路由技术,还可以放置隐蔽卫星,当工作卫星遭到击毁时迅速替补。

第五, 发展弹头隐身、干扰、欺骗与规避技术

研制耐高温和轻型的吸波材料,弹头采用这种材料可以吸收雷达电波,使对方难以发现,达到隐身的效果。

弹体隐身采用等离子体,是目前受到普遍重视的一种方法。

发射干扰或诱偏的电磁波信号,制造多个假弹头,干扰和欺骗对方的雷达,已广泛地被采用。

弹头防止对方拦截最为有效的方法是规避,如战略导弹采用车载,快速机动发射;弹头变轨飞行,使对方无法迅捷准确测出其轨迹进行弹道式拦截。

第六,发展网络对抗技术

网络对抗指的是对信息网络的攻击和安全防护。对信息化作战的通信、指挥、监视、控制和计算处理的网络系统,可采取数据破坏、数据窃取、路由篡改、信息欺骗、设置拉圾、制造堵塞等措施进行攻击;

对已方网络的安全保护,可采取的措施有:进入网络要身份认证,网络信息的使用要授权,网络资源可控共享,信息传递要可信验证,严格密钥管理,增加密钥译、破难度,网络加固,提高网络免疫力……等。

郭桐兴:要发展太空电子对抗,有那些关键技术?

张履谦:发展太空电子战的关键技术很多,我讲6个方面的技术。

第一,相控阵天线技术。相控阵天线是一个由许多个小天线组成的阵列式天线,小天线的数量有的多达万个,每个小天线辐射的电磁波相位是计算机控制的,也就是相位可控的阵列式天线,简称相控阵天线。

馈电的相位在计算机控制下,天线形成波束,它的波束可以改变指向,也可以形成所需要不同形状的多个波束,这样的天线不需整体运动即可进行大空域、多目标的扫描、探测和跟踪;遇到干扰时,可以形成高增益波束指向目标,零增益波束指向干扰源,达到提高信号与干扰强度的比值,达到抑制干扰的目的。

相控阵天线还可用作高频电力的传输,也就是说每个小天线向空中辐射它最大可能承载的电磁波能量,这些能量在空间相加,以达到更大的电能输出。

第二,超宽带技术

郭桐兴:超宽带是什么概念?

张履谦:一般千兆赫以上的带宽我们叫做超宽带。超宽带用于雷达可以提高分辨力,易于识别细小目标;用于数据传输可以提高码速率,传输更多信息;通信、雷达有极宽的频带,有利于跳频,提高抗干扰能力;超宽频带内不同频段的信息,可用作识别目标的物质组成;宽频段测得的数据,可用作空间、地表的剖面介质分析。超宽带技术的用途很广,它的研究和发展,对电子对抗有着深远的意义。

第三,无源探测技术。

无源探测一般指的是利用空间存在的电磁波,或者是目标本身发出的电磁波,进行空间的目标探测、跟踪和识别。

无源探测可以利用广播电视台发出的电磁波,可以利用手机基站发出的信号,可以利用GPS卫星发出的信号,可以利用予警飞机发出的通信信号,用这些信号去发现空中目标和跟踪识别它们。

在地球同步轨道上放置一个大功率照射雷达用作辐射源,接收來自空间目标的反射信号,來发现和跟踪目标,也是一种目标探测的新途径。

第四,等离子体隐身技术

等离子体隐身指的是在目标表面制造一层等离子体,雷达照在目标上,电磁波被等离子体吸收,不产生回波,致使雷达回波微弱,不能跟踪目标。等离子体隐身技术具有电磁波吸收的频带宽、效率高和产生频率偏移等特奌。

第五,定向能技术

定向能指的是具有方向性辐射的高功率电磁能,有强激光,微波能,和强电磁脉冲几种,定向能武器对电子设备具有杀伤、摧毁和破坏其正常功能的作用。

上靣讲过强激光武器照射在空间照相机上,可使其可见光及红外成像敏感器件烧毁致盲;可以用来摧毁來袭的洲际导弹和空间飞行的卫星。

美国还正在研制一种强激光武器,安装在飞机上,用作反导武器,拦截起飞的导弹。

发射微波能,在微波能照射下,轻则使雷达、通信、导航电子设备不能正常工作,重则使电子器件烧毁,使人员神经错乱甚至死亡。

强电磁脉冲武器产生极短促、极高电压的电磁脉冲,它的脉冲前沿很抖,辐射的频带极宽,用來进行网络攻击,使计算机工作错位,数据紊乱,破坏对方的信息网络系统。

第六,摧毁空间电子武器装备反卫星武器。

一般的反卫星武器有动能拦截器和激光。动能拦截器直接碰撞卫星,把卫星摧毁;激光武器用高能量摧毁卫星。

此外,国外有人在设计一种廉价的卫星抓捕器,它飞上太空抓住卫星,使其改变轨道,共同落入大气层烧毁;也有人在考虑研制一种空中掃帚,将卫星或空中拉圾、碎片,掃到低轨道上,使其堕落烧毁。

美、俄对反卫星武器的研制,高度的保密,据报道早己进行过试验。

张履谦院士与主持人郭桐兴

郭桐兴:今天您已讲了很长时间,最后请您谈一下,太空电子战的发展,给我们哪些启示?

张履谦:我讲两点启示。

第一点, 我们必需高度重视太空电子对抗。

空间是现代信息化战争双方争夺的制高点,空间电子对抗对战争起着决定胜负的作用。目前,空间电子对抗还处于初步发展的阶段,预计其发展的速度是非常迅猛的,我们必需具有国防的安全意识,重视电子对抗。要吸取早期雷达发展的经验,在第二次世界大战中,没有电子对抗措施的雷达在战场上发现不了目标,只是一堆废料。我们过去的鑫诺卫星,是没有设防的,因此境外法轮功不法分子可以对我们进行攻击, 这些历史经验我们应借以为鉴。

第二点, 我们要根据我国的国情和空间电子对抗的特点,作出长远规划,突出重点,发展我国空间电子对抗技术。

太空电子战所采取措施是多样的,技术是复杂的,花钱是巨大的,同时也是动态发展的,魔高一尺,道高一丈,你搞对抗技术,对方必然搞反对抗,不能样样都搞对抗,不能一劳永逸,要从战略观点出发,抓住重点,攻其关键的、核心的装备,打其要害,攻其不防,有所为和有所不为,发展现代空间电子对抗,占领信息化战争的空间制高点。

今天,我就讲到这里,不对的地方,请大家指正。

谢谢!

郭桐兴:谢谢您,应该是根据我们中国的国情,有所为,有所不为,抓住主要矛盾,做好空间电子对抗的各种准备。

我们非常感谢张老师今天就现代空间电子对抗这个话题做了如此精彩的讲话。同时也感谢大家收看院士访谈,我们在下一期再见!谢谢!