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美國能「超中趕俄」嗎?談美軍積極發展極超音速飛彈反制能力

圖為中共開發之東風17極超音速飛彈。 圖/新華社
圖為中共開發之東風17極超音速飛彈。 圖/新華社

極超音速(hypersonic)武器,通常指以超過音速五倍或更快速度在大氣中飛行的載具,通常有三種型式,包括:

  1. 極音速滑翔載具,採用助推—滑翔(boost-glide)方式,在助升階段與彈道飛彈相同,仍由火箭推進,但不同的是,具「乘波體」設計的「彈頭」在重返階段時,在撞擊大氣層邊緣後,以滑翔方式持續飛行藉氣動力調整及變軌,使飛行彈道複雜化。
  2. 極音速巡弋飛彈,則是以進氣式衝壓發動機持續推進,其技術難度更高。
  3. 彈道飛彈也是以極超音速重返大氣層,中、短程飛彈的重返速度約八馬赫,洲際彈道飛彈可達二十馬赫,只是其軌道是呈抛物線形式,藉重力加速度方式打擊目標,其彈道通常可以推算出來。

極音速武器已成迫切威脅,除中國俄羅斯均已開始部署極音速武器外,北韓也在試射極音速武器,將對美國及周邊盟國構成極大威脅。北韓也宣稱測試極音速飛彈成功,今年1月,北韓在一週內試射兩次極音速飛彈,繼去年(2021)9月成功測試火星8型極音速滑翔飛彈後,北韓已試射三次極音速飛彈。

今年1月,北韓在一週內試射兩次極音速飛彈,繼去年(2021)9月成功測試火星8型極音速滑翔飛彈後,北韓已試射三次極音速飛彈。 圖/法新社
今年1月,北韓在一週內試射兩次極音速飛彈,繼去年(2021)9月成功測試火星8型極音速滑翔飛彈後,北韓已試射三次極音速飛彈。 圖/法新社

與美抗衡:中俄兩國積極研發極音速武器

中共在2019年公開其開發的東風17,顯示可能已經服役,這是一種運用具備乘波體外型,使用火箭推進的推進—滑翔載具,估計其射程約在三千至五千公里,應該會用於打擊美國在關島等地的基地,或是攻擊航空母艦,成為另一種「航艦殺手」;另外也可能在測試極音速飛行載具,美國國防部於2021年時,發現中國在進行極超音速載具實驗,似乎是在大氣層邊緣飛行;同樣在2019年展出的無偵8,也是一種極超音速無人偵察機,飛行速度可能達到八馬赫。

與此同時,俄羅斯也發展及部署多種陸射、艦射或空射型極超音速武器,而且可配備傳統彈頭或核彈頭,成為另一種核嚇阻武器。俄羅斯在2021年測試密集發射鋯石(Zircon)極音速飛彈,其速度可達九馬赫,也曾從高希可夫上將號(Admiral Gorshkov)巡防艦上的垂直發射系統成功發射,以七馬赫飛行,擊中350公里外目標。另外伊斯坎德飛彈可搭載核彈頭,射程約七百至一千公里;匕首(Kinzhal)飛彈可由MiG-31搭載,被稱為是一種高精確性空射飛彈,另一型前衛(Avangard)飛彈則是一種極超音速洲際彈道飛彈,在2019年開始部署。

俄羅斯在2021年測試密集發射鋯石(Zircon)極音速飛彈,其速度可達九馬赫。 圖/美聯社
俄羅斯在2021年測試密集發射鋯石(Zircon)極音速飛彈,其速度可達九馬赫。 圖/美聯社

極音速武器速度極快,無法計算其彈道,目前仍無有效方法可以攔截,對現有飛彈防禦攔截及偵測系統形成極大挑戰。極音速技術可大幅縮短長程飛行的時間,如果運用在長程精準打擊武器,就可以從遠距離打擊具時間急迫性的目標,例如,突然出現的恐怖組織首領,或是敵人的移動式彈道飛彈發射器等。若是有人或無人的極超音速載具,則可以快速運送人員、飛到極遠距離作戰,或是偵察目標等,這將會改變戰爭性質,因為在全球打擊範圍內的目標,都可能轉瞬間抵達,從而壓縮敵方反應及決策的時間。

目前俄羅斯及中國的極超音速武器發展,似乎都比美國快了許多。對中國及俄羅斯來說,發展極超音速武器,是為了對抗美國彈道飛彈防禦系統的發展及部署。俄專家認為,極超音速武器的作用,首先是用以打擊由飛彈防禦系統掩護的目標;其次是進行第一波打擊,以解除敵方的武裝;第三,擁有核武器國家,可利用極超音速載具攜帶核彈頭。這似乎也反應了俄國在運用極超音速武器時的思維。

反制中俄:美國對極超音速技術增加投資

傳統精準打擊武器領先於中、俄的美國,對極超音速武器的想法則不同。首先是極超音速武器在戰術上衝擊大於戰略,因彈道飛彈早已配備核武,但高速、高機動性武器則可運用在戰區衝突中;二,現有以太空為基礎的飛彈防禦系統尚無法反制飛行高度較低的極超音速武器;三,美國認為俄、中極超音速技術離實用化尚有一段距離。

美國近年雖增加極超音速技術的投資,各軍種也有自己或聯合發展的極超音速武器計畫,包括美國空軍的「極超音速傳統打擊空射滑翔武器」(Hypersonic Conventional Strike Weapon, HCSW)、AGM-183「空射快速反應武器」(Air Launched Rapid Response Weapon, ARRW)、國防先進計畫署(DARPA)極音速進氣式武器概念(Hypersonic Air-breathing Weapon Concept, HAWC),海軍傳統快速打擊武器(Conventional Prompt Strike missile),以及陸軍遠程極音速武器等。但似乎都不太順利,不但面臨多次失敗,也尚未能開始部署。但在2021年9月,HAWC自由飛行測試成功,同年12月,則公布「混亂計畫」(Mayhem Project)的相關細節,這是一種模組化的極超音速載台,可執行偵察或打擊等不同任務。

美國2022年國防授權法案,已將極超音速相關研究視為是最高優先,除加速發展極音速武器外,也思考如何反制極音速武器。彈道飛彈防禦署(Missile Defense Agency, MDA)擔心目前對偵測在大氣層邊緣高速滑翔物體的能力仍然不足,對部署在地球同步軌道的偵測衛星而言,彈道飛彈因採抛物線彈道,飛行路徑在外太氣層時可以偵測,但極音速武器彈道在太空的時間較短,其高度也在衛星與陸基長程預警雷達範圍外。現有的攔截飛彈,如海軍的SM3、SM6型飛彈,或是陸基的「戰區高空防禦系統」(Terminal High Altitude Area Defense, THAAD),射程都不足以攔截極音速武器。

在2021年9月,HAWC自由飛行測試成功。 圖/雷神技術公司
在2021年9月,HAWC自由飛行測試成功。 圖/雷神技術公司

極超音速武器威脅漸增,各國應納入政策考量

MDA原本已放棄極超音速反制技術發展,但顯然是體認到威脅十分迫切,因此在2021年重啟,已要求雷神、洛克希德馬汀(Lockheed Martin)、諾斯洛普格魯曼(Northrop Grumman)三家公司,發展一種新的滑翔階段攔截器(GPI),可在敵方極超音速武器進行無動力飛行時加以攔截,預計將在2023年進行原型的測試,這三家公司也是極超音速武器的發展廠商,具備極超音速武器的發展技術。

太空發展署(Space Development Agency, SDA)也與飛彈防禦署合作,在2021年8月發射一具紅外線酬載原型(Prototype Infrared Payload, PIRPL),這是一種多光譜紅外線相機,原本用於研究地球紅外線背景,但可用來追蹤快速飛行的極超音速武器。太空發展署未來可能會在低地球軌道(高度約一百至兩千公里)的「追蹤層」(Tracking Layer)部署極音速與彈道飛彈感測器(Hypersonic and Ballistic Space Sensor, HBTSS),可偵測高速運動的微弱紅外線訊號,並將資訊傳遞至海基神盾或陸基THAAD系統,另尚包括負責通訊中繼的「傳輸層」衛星,美國國防部已批准發射計畫。

極超音速武器的威脅及擴散,如何在各國競相部署極音速武器情勢下重塑戰略穩定,已是區域安全的新課題。而對極音速武器競賽可能對區域安全代表的意涵,各國都應納入政策制定考量。美國也重新審視發展流程,重整極超音速武器的發展流程,避免重蹈過去武器系統一再失敗的覆轍。

太空發展署未來可能會在低地球軌道的「追蹤層」部署極音速與彈道飛彈感測器(HBTSS),可偵測高速運動的微弱紅外線訊號,並將資訊傳遞至海基神盾或陸基THAAD系統。 圖/諾斯洛普格魯曼公司
太空發展署未來可能會在低地球軌道的「追蹤層」部署極音速與彈道飛彈感測器(HBTSS),可偵測高速運動的微弱紅外線訊號,並將資訊傳遞至海基神盾或陸基THAAD系統。 圖/諾斯洛普格魯曼公司

THAAD系統成功攔截分裂目標。 圖/洛克希德.馬丁公司
THAAD系統成功攔截分裂目標。 圖/洛克希德.馬丁公司

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