20200221-王臻明：極音速飛彈與雷射炮：即將改變未來戰場的新武器
王臻明：極音速飛彈與雷射炮：即將改變未來戰場的新武器
21 Feb, 2020
2019年中共建政70年舉辦閱兵大典，圖為東風17型極音速飛彈。 圖／美聯社
在中國於去年國慶閱兵中展出東風17型極音速（Hypersonic）飛彈、俄羅斯第一個先鋒（Avangard）極音速飛彈部隊也正式成軍服役後，美國代理海軍部長湯瑪斯．莫德利（Thomas Modly）日前向海軍各單位發出一份備忘錄，提到美國已經像1957年一樣，又處於「衛星時刻（Sputnik Moment）」之中。當時蘇聯搶先發射了世界上第一枚人造衛星進入地球軌道，讓美國在太空科技的競爭中處於落後的危機。這一份備忘錄明確顯示，美國對於目前極音速飛彈的發展落後於中、俄兩國，有很深的危機感。
美國2021會計年度的國防預算草案最近出爐，五角大廈新編列了32億美元以加速發展各型極音速武器，其中多款極音速飛彈將從今年開始試射。美國急起直追的強烈企圖心，說明了極音速武器已成了兵家必爭之地，更將是未來主導戰場勝負的重要武器之一。
極音速武器的特性是速度超越5倍音速，如俄羅斯就宣稱，先鋒極音速飛彈的終端速度高達20倍音速。這種高速可以輕易突破世界上所有的防空系統，換言之，目前沒有任何一個國家有辦法反制這種新型武器。
前後線模糊，極音速飛彈將改變戰場生態
過去的彈道飛彈難以攔截，原因在於彈道飛彈的彈頭重返大地層後，會以數倍於音速的高速落下，舊型的防空飛彈系統就算偵測的到，也沒有足夠時間反應。
不過隨著相位陣列雷達的進步，防空飛彈的反應速度越來越快，新型的防空飛彈系統逐漸能攔截到垂直落下的彈道飛彈。但是極音速飛彈比彈道飛彈更難以防禦，除了極音速飛彈的速度更快以外，還有另外兩個極為關鍵的原因。
其一，傳統的彈道飛彈是以幾乎垂直的方式落下，縱然少數的彈道飛彈有變軌欺敵的能力，但整體來說，彈道飛彈的彈道較好預測。而且這種拋物線式的彈道，飛行時間也較長，讓攔截方有較為充裕的反應時間。
然而，極音速飛彈的彈道低伸，攻擊的角度不固定，再加上很有可能會如目前的反艦飛彈或巡弋飛彈一樣，在彈道末端會進行蛇行式的閃避動作，以避免遭到攔截，更大幅加深了反制這種武器的困難度。
其二，彈道飛彈的拋物線彈道很高，多數的彈道飛彈都會先衝出大氣層，再落下重返地表。飛這麼高的彈道飛彈會是很醒目的目標，長程預警雷達能不受地球曲率的影響，有效偵測到彈道飛彈來襲。
極音速飛彈卻不同，發射以後不會離開大氣層，在大氣層的邊緣處就會釋放出極音速彈頭，這種被稱為極音速滑翔載具（HGV）的彈頭，會高速俯衝而下，達到5倍音速以上的速度。這樣的彈道特性導致了長程預警雷達難以偵測到極音速飛彈。
彈道飛彈與極音速飛彈的不同彈道特性示意圖。 圖／作者提供、鳴人堂後製
極音速飛彈除了速度快，另一個特點是攻擊距離極長，動輒有1、2千公里的射程，傳統的目標獲取方式已經沒有辦法滿足極音速飛彈的作戰需求。
也就是說，發射單位無法依靠自己，取得這種遠距離目標的座標資訊，更難以識別這個目標是敵是友。比較可行的兩個解決方案，一是利用在太空中的衛星，二是以戰區資料鏈來串連前方的偵察單位與後方的發射單位。
衛星的好處是居高臨下，對於整個戰場一覽無遺，缺點是即時性較差，對於固定目標比較有用，在面對會快速移動的敵方艦艇或機動型飛彈發射車時，很可能在衛星傳回空拍影像，進行處理判讀後，已經失去作戰的時效性。
而戰區資料鏈的優點是傳輸快，能將目標資訊即時分享給戰區內的所有單位，還能連結無人偵察機、水面艦艇與空中預警機。但缺點是要讓陸海空三軍的作戰單位都安裝資料鏈，會非常的昂貴，而且在廣闊的戰區中有訊號如何中繼的問題。
由極音速飛彈的這些特性，已經可以看出這款武器將如何改變戰場生態。未來前線與後方的界線將會趨於模糊，前方單位可以指揮上千公里外的極音速飛彈攻擊目標，三軍協同作戰將會變的非常重要，甚至延伸到太空中。
資訊傳遞能力將決定攻擊速度，在戰場上沒有一個地方是安全的，隨時都可能受到極音速飛彈的攻擊。戰事很可能在開戰後的幾個小時內就分出勝負，勝出的一方在短短的時間裡，就利用極音速飛彈摧毀大部份的敵方目標，戰爭會以5倍音速以上的速度進行，大幅壓縮戰場上的時間與空間。
俄國超高音速飛彈2019年12月27日正式服役。 圖／擷自影片
雷射炮反制極音速飛彈？
面對極音速飛彈來勢洶洶的威脅，俄羅斯與美國也不斷積極研發反制與攔截的可行方法。由於地面發射的防空飛彈，需要一段時間讓飛彈爬升並加速，與高速來襲的極音速飛彈相比，反應速度實在太慢，很難有效攔截。
所以，俄羅斯提出的新構想，是以MiG-31攔截機或未來的MiG-41攔截機，掛載新型的長程多功能攔截飛彈，由空中發射以縮短反應時間。至於美國方面，則偏向使用雷射等高能量武器；因為雷射以是光速前進，速度遠比極音速飛彈還要更快，攔截的成功率在理論上應該會更高。
美國從十幾年前就注挹大筆經費發展雷射武器，近幾年更不斷進行測試。陸軍正在全力研發的「高能雷射戰術載具驗證車（HEL-TVD）」與「高能雷射機動驗證車（HEL-MD）」等系統，已在測驗中多次成功擊落來襲的飛彈與火炮。
空軍裝載在軍機上的「自衛型高能雷射驗證系統（SHiELD）」，也已完成擊落空對空飛彈、地對空飛彈的實驗。海軍則在去年於波特蘭號（USS Portland）船塢運輸艦上，安裝「固態雷射技術成熟化計畫（SSL-TM）」所發展出來的雷射炮，並出港進行海上測試。美國對於發展雷射武器非常積極，目前也領先全球，很有可能會在未來幾年內開始小規模量產服役。
美國陸軍全力研發中的「高能雷射戰術載具驗證車（HEL-TVD）」。 圖／Lockheed Martin
雷射炮的特點在於技術門檻很高，初期要投入的研發成本驚人，也需要龐大且穩定的電力系統支援。可是在使用時，每一次發射的成本非常低廉，遠比目前一枚動輒要數萬美金的精凖炮彈要便宜太多，而且再填裝的速度也比傳統火炮要快許多。
特別是雷射炮還有一個很重要的特性，那就是大型雷射炮是由多組小型雷射光束所匯集而成，因此可以藉由控制小型雷射光束的數量，調整雷射炮的威力，以應付不同特性的目標並節省能源，這也暗示了未來的雷射炮可以精確選擇「干擾」、「擊傷」或「摧毀目標」，更有戰術應用上的彈性。
此外，雷射武器會受到重視，軍用無人機的快速普及是另一個重要原因。面對造價非常便宜的無人機，使用昂貴的防空飛彈來攔截並不划算，也因為造價如此便宜，很容易使用大量小型無人機進行飽合式的蜂群攻擊，讓防空系統來不及反應。
面對這樣的新威脅，最可行的反制方式仍是雷射或微波這種高能量武器，微波系統可以一次攻擊大範圍的無人機，干擾其電子裝置；雷射炮則反應速度快，單次發射成本便宜，同時技術最為成熟。
目前包括美國在內的雷射武器發展計畫，大都是以防禦性質為主，不過隨著未來發展，一定會逐漸出現攻擊性的雷射武器。現階段因為還無法解決電力供應的問題，暫時還不太可能將攻擊性的雷射武器安裝在軌道衛星上，由太空對地表上的目標發動攻擊，但用來干擾敵方衛星攝影鏡頭或天線的微型雷射，很可能早已經秘密踏入太空之中。
防禦性的雷射武器未來開始服役後，將會大幅改變目前戰場上的攻防態勢，畢竟傳統的飛彈速度再快，也快不過光速，反應再靈敏也遠遠不如雷射防禦系統，飛彈接下來要怎麼發展以突破雷射防禦，很值得後續觀察。
矛與盾之爭，台灣武器的發展規劃
以台灣的國力來說，雖然不太可能立刻投注大量的國防資源，加入研發極音速飛彈與雷射武器這場矛與盾的競爭之中，但是傳聞中的雲峰巡弋飛彈應該是採用衝壓引擎，屬於高空高速的攻陸飛彈，終端速度可以高達數倍音速。
雲峰飛彈是否已經量產部署，屬於國防機密，外界不得而知，不過雲峰飛彈如果真的存在，代表台灣已經擁有基礎的高空載具。未來是否要進一步發展超音速衝壓引擎（Scramjet）或極音速彈頭，讓台灣擁有更具嚇阻力的武器，同時延續雲峰飛彈的研發能力，是個政府可以嘗試思考的方向。
至於雷射武器，近日媒體報導國防部將以「雷護專案」為名，編列9億3千多萬經費，委託中科院研發用於低空防禦的高能量雷射系統。目前看來這個計畫將用來反制低空滲透的巡弋飛彈、無人機與傳統火炮，剛好可以補足國軍低空防禦能力不足的問題。
不過以美國發展雷射武器的情況來看，這樣的投資金額大概只是前期研發的規模，離武器化還有一段距離，但願意跨出第一步仍然值得讚許。先從低空防禦開始，也能為接下來技術更成熟時，研發攔截極音速飛彈的雷射防禦系統奠立一定的基礎。
雲峰飛彈是否已經量產部署，屬於國防機密，外界不得而知，不過雲峰飛彈如果真的存在，代表台灣已經擁有基礎的高空載具。圖為2019年蔡英文總統視導花蓮空軍防空部隊。 圖／總統府提供
軍事評論王臻明中國國軍
21 Feb, 2020
2019年中共建政70年舉辦閱兵大典，圖為東風17型極音速飛彈。 圖／美聯社
在中國於去年國慶閱兵中展出東風17型極音速（Hypersonic）飛彈、俄羅斯第一個先鋒（Avangard）極音速飛彈部隊也正式成軍服役後，美國代理海軍部長湯瑪斯．莫德利（Thomas Modly）日前向海軍各單位發出一份備忘錄，提到美國已經像1957年一樣，又處於「衛星時刻（Sputnik Moment）」之中。當時蘇聯搶先發射了世界上第一枚人造衛星進入地球軌道，讓美國在太空科技的競爭中處於落後的危機。這一份備忘錄明確顯示，美國對於目前極音速飛彈的發展落後於中、俄兩國，有很深的危機感。
美國2021會計年度的國防預算草案最近出爐，五角大廈新編列了32億美元以加速發展各型極音速武器，其中多款極音速飛彈將從今年開始試射。美國急起直追的強烈企圖心，說明了極音速武器已成了兵家必爭之地，更將是未來主導戰場勝負的重要武器之一。
極音速武器的特性是速度超越5倍音速，如俄羅斯就宣稱，先鋒極音速飛彈的終端速度高達20倍音速。這種高速可以輕易突破世界上所有的防空系統，換言之，目前沒有任何一個國家有辦法反制這種新型武器。
前後線模糊，極音速飛彈將改變戰場生態
過去的彈道飛彈難以攔截，原因在於彈道飛彈的彈頭重返大地層後，會以數倍於音速的高速落下，舊型的防空飛彈系統就算偵測的到，也沒有足夠時間反應。
不過隨著相位陣列雷達的進步，防空飛彈的反應速度越來越快，新型的防空飛彈系統逐漸能攔截到垂直落下的彈道飛彈。但是極音速飛彈比彈道飛彈更難以防禦，除了極音速飛彈的速度更快以外，還有另外兩個極為關鍵的原因。
其一，傳統的彈道飛彈是以幾乎垂直的方式落下，縱然少數的彈道飛彈有變軌欺敵的能力，但整體來說，彈道飛彈的彈道較好預測。而且這種拋物線式的彈道，飛行時間也較長，讓攔截方有較為充裕的反應時間。
然而，極音速飛彈的彈道低伸，攻擊的角度不固定，再加上很有可能會如目前的反艦飛彈或巡弋飛彈一樣，在彈道末端會進行蛇行式的閃避動作，以避免遭到攔截，更大幅加深了反制這種武器的困難度。
其二，彈道飛彈的拋物線彈道很高，多數的彈道飛彈都會先衝出大氣層，再落下重返地表。飛這麼高的彈道飛彈會是很醒目的目標，長程預警雷達能不受地球曲率的影響，有效偵測到彈道飛彈來襲。
極音速飛彈卻不同，發射以後不會離開大氣層，在大氣層的邊緣處就會釋放出極音速彈頭，這種被稱為極音速滑翔載具（HGV）的彈頭，會高速俯衝而下，達到5倍音速以上的速度。這樣的彈道特性導致了長程預警雷達難以偵測到極音速飛彈。
彈道飛彈與極音速飛彈的不同彈道特性示意圖。 圖／作者提供、鳴人堂後製
極音速飛彈除了速度快，另一個特點是攻擊距離極長，動輒有1、2千公里的射程，傳統的目標獲取方式已經沒有辦法滿足極音速飛彈的作戰需求。
也就是說，發射單位無法依靠自己，取得這種遠距離目標的座標資訊，更難以識別這個目標是敵是友。比較可行的兩個解決方案，一是利用在太空中的衛星，二是以戰區資料鏈來串連前方的偵察單位與後方的發射單位。
衛星的好處是居高臨下，對於整個戰場一覽無遺，缺點是即時性較差，對於固定目標比較有用，在面對會快速移動的敵方艦艇或機動型飛彈發射車時，很可能在衛星傳回空拍影像，進行處理判讀後，已經失去作戰的時效性。
而戰區資料鏈的優點是傳輸快，能將目標資訊即時分享給戰區內的所有單位，還能連結無人偵察機、水面艦艇與空中預警機。但缺點是要讓陸海空三軍的作戰單位都安裝資料鏈，會非常的昂貴，而且在廣闊的戰區中有訊號如何中繼的問題。
由極音速飛彈的這些特性，已經可以看出這款武器將如何改變戰場生態。未來前線與後方的界線將會趨於模糊，前方單位可以指揮上千公里外的極音速飛彈攻擊目標，三軍協同作戰將會變的非常重要，甚至延伸到太空中。
資訊傳遞能力將決定攻擊速度，在戰場上沒有一個地方是安全的，隨時都可能受到極音速飛彈的攻擊。戰事很可能在開戰後的幾個小時內就分出勝負，勝出的一方在短短的時間裡，就利用極音速飛彈摧毀大部份的敵方目標，戰爭會以5倍音速以上的速度進行，大幅壓縮戰場上的時間與空間。
俄國超高音速飛彈2019年12月27日正式服役。 圖／擷自影片
雷射炮反制極音速飛彈？
面對極音速飛彈來勢洶洶的威脅，俄羅斯與美國也不斷積極研發反制與攔截的可行方法。由於地面發射的防空飛彈，需要一段時間讓飛彈爬升並加速，與高速來襲的極音速飛彈相比，反應速度實在太慢，很難有效攔截。
所以，俄羅斯提出的新構想，是以MiG-31攔截機或未來的MiG-41攔截機，掛載新型的長程多功能攔截飛彈，由空中發射以縮短反應時間。至於美國方面，則偏向使用雷射等高能量武器；因為雷射以是光速前進，速度遠比極音速飛彈還要更快，攔截的成功率在理論上應該會更高。
美國從十幾年前就注挹大筆經費發展雷射武器，近幾年更不斷進行測試。陸軍正在全力研發的「高能雷射戰術載具驗證車（HEL-TVD）」與「高能雷射機動驗證車（HEL-MD）」等系統，已在測驗中多次成功擊落來襲的飛彈與火炮。
空軍裝載在軍機上的「自衛型高能雷射驗證系統（SHiELD）」，也已完成擊落空對空飛彈、地對空飛彈的實驗。海軍則在去年於波特蘭號（USS Portland）船塢運輸艦上，安裝「固態雷射技術成熟化計畫（SSL-TM）」所發展出來的雷射炮，並出港進行海上測試。美國對於發展雷射武器非常積極，目前也領先全球，很有可能會在未來幾年內開始小規模量產服役。
美國陸軍全力研發中的「高能雷射戰術載具驗證車（HEL-TVD）」。 圖／Lockheed Martin
雷射炮的特點在於技術門檻很高，初期要投入的研發成本驚人，也需要龐大且穩定的電力系統支援。可是在使用時，每一次發射的成本非常低廉，遠比目前一枚動輒要數萬美金的精凖炮彈要便宜太多，而且再填裝的速度也比傳統火炮要快許多。
特別是雷射炮還有一個很重要的特性，那就是大型雷射炮是由多組小型雷射光束所匯集而成，因此可以藉由控制小型雷射光束的數量，調整雷射炮的威力，以應付不同特性的目標並節省能源，這也暗示了未來的雷射炮可以精確選擇「干擾」、「擊傷」或「摧毀目標」，更有戰術應用上的彈性。
此外，雷射武器會受到重視，軍用無人機的快速普及是另一個重要原因。面對造價非常便宜的無人機，使用昂貴的防空飛彈來攔截並不划算，也因為造價如此便宜，很容易使用大量小型無人機進行飽合式的蜂群攻擊，讓防空系統來不及反應。
面對這樣的新威脅，最可行的反制方式仍是雷射或微波這種高能量武器，微波系統可以一次攻擊大範圍的無人機，干擾其電子裝置；雷射炮則反應速度快，單次發射成本便宜，同時技術最為成熟。
目前包括美國在內的雷射武器發展計畫，大都是以防禦性質為主，不過隨著未來發展，一定會逐漸出現攻擊性的雷射武器。現階段因為還無法解決電力供應的問題，暫時還不太可能將攻擊性的雷射武器安裝在軌道衛星上，由太空對地表上的目標發動攻擊，但用來干擾敵方衛星攝影鏡頭或天線的微型雷射，很可能早已經秘密踏入太空之中。
防禦性的雷射武器未來開始服役後，將會大幅改變目前戰場上的攻防態勢，畢竟傳統的飛彈速度再快，也快不過光速，反應再靈敏也遠遠不如雷射防禦系統，飛彈接下來要怎麼發展以突破雷射防禦，很值得後續觀察。
矛與盾之爭，台灣武器的發展規劃
以台灣的國力來說，雖然不太可能立刻投注大量的國防資源，加入研發極音速飛彈與雷射武器這場矛與盾的競爭之中，但是傳聞中的雲峰巡弋飛彈應該是採用衝壓引擎，屬於高空高速的攻陸飛彈，終端速度可以高達數倍音速。
雲峰飛彈是否已經量產部署，屬於國防機密，外界不得而知，不過雲峰飛彈如果真的存在，代表台灣已經擁有基礎的高空載具。未來是否要進一步發展超音速衝壓引擎（Scramjet）或極音速彈頭，讓台灣擁有更具嚇阻力的武器，同時延續雲峰飛彈的研發能力，是個政府可以嘗試思考的方向。
至於雷射武器，近日媒體報導國防部將以「雷護專案」為名，編列9億3千多萬經費，委託中科院研發用於低空防禦的高能量雷射系統。目前看來這個計畫將用來反制低空滲透的巡弋飛彈、無人機與傳統火炮，剛好可以補足國軍低空防禦能力不足的問題。
不過以美國發展雷射武器的情況來看，這樣的投資金額大概只是前期研發的規模，離武器化還有一段距離，但願意跨出第一步仍然值得讚許。先從低空防禦開始，也能為接下來技術更成熟時，研發攔截極音速飛彈的雷射防禦系統奠立一定的基礎。
雲峰飛彈是否已經量產部署，屬於國防機密，外界不得而知，不過雲峰飛彈如果真的存在，代表台灣已經擁有基礎的高空載具。圖為2019年蔡英文總統視導花蓮空軍防空部隊。 圖／總統府提供
軍事評論王臻明中國國軍
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