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寰宇韜略

【寰宇韜略】美海軍發展雷射武器 精進制敵能力(上)

◎宋吉峰(譯)

 美海軍研發固態雷射多年,2014年,作戰艦開始安裝測試固態雷射,以驗證反制敵水面作戰艦、無人機或敵飛彈來襲的能力,現今的固態雷射已具備基本作戰能力,並開始逐步安裝在美海軍作戰艦上。本報特摘譯美國國會研究處(CRS)文件刊載「美國海軍雷射武器、電磁軌道砲和導引砲彈的發展與挑戰」其重要內容,以饗讀者。(編按)

 前言

 美國海軍為研發出具有更高功率的高能雷射,使其具有反制巡弋飛彈的能力,目前美海軍持續研發的雷射武器項目有:一、精進固態雷射技術。二、光學炫目攔截器。三、整合光學炫目攔截器及反制監視能力的高能雷射(HELIOS)。四、專用反制巡弋飛彈的高能雷射計畫(HELCAP)。

 海軍將前3項稱之為「海軍雷射系統主項目」(NFLoS),該項目和高能雷射計畫是美國防部支持的重點發展方向,其目的是為使海軍具備更強大的艦載全域雷射武器能力。此外,電磁軌道砲研發方面,原本海軍是將之作為水面艦對岸火力支援(NSFS),以支持陸戰隊或其他陸上友軍作戰。而今電磁軌道砲可用於防空和彈道飛彈防禦,基於這個因素,增加了對電磁軌道砲持續研發的信心,目前電磁軌道砲安裝在作戰艦上的時程尚未確定,但是據海軍資料顯示,海軍在2021年度提交的預算需求中,提列了950萬美元用於電磁軌道砲的研發,依此判斷,部署電磁軌道砲的時程應該不遠。

 電磁軌道砲改變了以往運用傳統火藥的觀念,將砲管內的砲彈或導引砲彈擊發,可列裝於任何海軍巡洋艦和驅逐艦上的5吋艦砲,以及陸軍或海軍陸戰隊運用的155公厘火砲。從砲管發射砲彈可研改為「導引砲彈」或稱「極音速砲彈」,導引砲彈的潛在優勢,是可以迅速部署到海軍巡洋艦和驅逐艦上,以及陸軍和海軍陸戰隊的砲兵部隊中,因為相關的火砲及軟硬體戰鬥系統已存在使用,不需另製安裝。

 但是美國國會認為,海軍在2021會計年度對固態雷射、電磁軌道砲和導引砲彈所編列的項算,存在一些問題,問題有:一、海軍在研發這些武器是否符合原計畫期程及目標。二、海軍將這些研發武器轉移到作戰艦上,部署的適用性是否得宜。三、作戰艦艇是否有適當空間可容納這些武器,另外重量、電力和冷卻系統,作戰艦是否能夠負荷。

 海軍水面作戰艦存活率的思考

 儘管海軍水面作戰艦有多種防禦飛彈和反制無人機的方式,但國會專業研究人員擔心作戰艦,若與中共般強大對手作戰情況下,戰場存活率是一個很大的問題,尤其是對手作戰艦也裝備大量飛彈,以及先進大量的無人機。國會認為,在未來可能衝突中,海軍水面艦隊可能要避免在這些敵武器範圍內的水域作戰,或者海軍可能需採取另一種不同的戰略部署,即採分散式部署,以更分散式的艦隊架構避免遭敵飽和攻擊,另外也要盡量減少過度依賴大型作戰艦,而大量運用小型水面艦、無人機和潛艦對敵進行多點、集中火力攻擊。以上議題核心在於「大型水面作戰艦運用上是否符合成本效益」,簡言之,大型艦能否充分防禦敵方飛彈和無人機,且同時具備戰場高存活率能力。

 彈藥消耗與作戰成本因素

 現今,水面作戰艦在防禦飛彈和無人機方面有兩個限因素,即「彈藥數量限制」及「作戰成本交換率」代價過高問題。水面艦在海戰中,運用大量的防空飛彈(SAM)及近迫武器系統(CIWS),只能擊落敵方少量的飛彈和無人機,彈藥耗盡前又必須先退出戰場,前往安全的區域進行彈藥整補(距離可能在幾百浬之外),整補完後再返回戰場,來回之間,時間相當的長(一般是3至5天),對作戰而言,相當不利,影響了指揮官戰場用兵問題。

 此外,用於擊落敵飛彈或無人機的防空飛彈,其成本比對手飛彈或無人機高出許多倍(可能是好幾倍)。海軍防空飛彈的採購費用從數十萬美元到每枚幾百萬美元不等(彈種型式不同則價格不同)。戰術而言,以昂貴飛彈與敵數量少的廉價飛彈或無人截具進行接戰,以保護海軍官兵的生命,並且可防範艦體遭受嚴重損害,保持其作戰持續力,也許高作戰成本是可以接受的。但與中共這樣擁有許多飛彈和無人機,並具有製造和快速量產更多飛彈的國家作戰,則非常不利於作戰成本交換率,特別是在美國國防開支受到限制情況下。因此固態雷射、電磁軌道砲和導引砲彈的問世,解決了彈藥不足及作戰成本交換率不利的問題:

 一、彈藥量充足。固態雷射是由艦艇供電,從艦上的總電源中獲取電力,並可以無限的發射雷射,簡言之,只要艦上能供電,雷射就可以不斷地進行攻擊。電磁軌道砲砲彈和導引砲彈因體積較小,可以大量的儲存在作戰艦彈庫中。

 二、扭轉作戰成本交換率劣勢。固態雷射部署後,每一發的成本將低於1美元(以電力所需成本計算),另外,導引砲彈若全數安裝於作戰艦上,採購成本估計約為85000美元,成本低廉。

 固態雷射

 近年來,海軍在固態雷射研發方面獲得重大進展,水面艦高能固態雷射,不僅能干擾或混淆敵方情報、監視和偵察(ISR)傳感器,還可用於反制小型船和無人機,將來可能還會用於反制敵方長程飛彈。目前,作戰艦上的高能固態雷射還僅是近距離防空雷射,有效射程大約在幾英里之內。固態雷射除有彈藥數量無限制的優勢外,艦載雷射武器的潛在優勢,還包括縮短再接戰能力、快速反擊巡弋飛彈能力、精確交戰能力,以及進行精確的偵知定位能力,並且可監控敵目標損壞及能否再戰的情況。而艦載雷射武器的潛在限制與視距線有關;大氣水分子吸能、散射和擾流等現象,均影響雷射武器的能力;環境中的熱暈效應,會降低雷射的效能。此外,其他附帶的風險,例如可能會對戰機和衛星的損害,以及對人類視力的永久損害等,不可忽視。(待續)

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