托馬斯·帕默 約翰.P.蓋斯
小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由于獨(dú)特的性能和集群規(guī)模優(yōu)勢(shì),在軍事任務(wù)中擔(dān)當(dāng)越來(lái)越重要的角色,具有改變作戰(zhàn)游戲規(guī)則的潛力。小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的廣泛使用逐漸成為軍事安全和民用安全的威脅。無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用對(duì)全球低空安全管理造成了前所未有的嚴(yán)峻壓力。無(wú)人機(jī)的安全監(jiān)管問(wèn)題成為全世界重點(diǎn)議論的話題之一。
二十一世紀(jì)的某個(gè)年份,在解決一場(chǎng)國(guó)際危機(jī)的外交和經(jīng)濟(jì)努力失敗后,美國(guó)空軍受命領(lǐng)導(dǎo)一場(chǎng)重大的作戰(zhàn)行動(dòng),摧毀某敵對(duì)國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)。在美國(guó)空軍某個(gè)本土基地,經(jīng)過(guò)數(shù)周馬不停蹄的準(zhǔn)備、計(jì)劃和協(xié)調(diào)后,由12架F-22隱形戰(zhàn)機(jī)和兩架KC-10空中加油機(jī)組成的第一波作戰(zhàn)機(jī)群只有兩個(gè)小時(shí)即將騰空而起,開(kāi)始跨洋飛行。
在毫無(wú)預(yù)警的情況下,幾個(gè)小黑點(diǎn)出現(xiàn)在地平線上,并迅速迎頭向戰(zhàn)機(jī)逼近。隨著黑點(diǎn)越來(lái)接近,一個(gè)機(jī)長(zhǎng)用肉眼識(shí)別出這些黑點(diǎn)是中型民用四軸飛行器,攜帶著幾個(gè)小型物體。為首的四軸飛行器向第一架戰(zhàn)機(jī)投擲出一枚鋁熱劑榴彈爆炸物,導(dǎo)致戰(zhàn)機(jī)的一個(gè)油箱破裂,燃起大火。接下來(lái),另外一架四軸飛行器攻擊停機(jī)坪排列的最后一架戰(zhàn)機(jī),導(dǎo)致其突然燃燒起來(lái),阻斷其它1 0架飛機(jī)的逃離之路。又有5架四軸飛行器飛抵現(xiàn)場(chǎng),摧毀其余的戰(zhàn)機(jī),接著是那兩架KC-10空中加油機(jī),導(dǎo)致20人犧牲,另外還有30人在熊熊大火中受傷。
在救援人員全力搶救時(shí),又有1 0架四軸飛行器一窩蜂地飛抵機(jī)場(chǎng),又摧毀了20架飛機(jī),以及空軍基地巨大的燃料儲(chǔ)存罐。幾乎整個(gè)第五代戰(zhàn)機(jī)聯(lián)隊(duì)被燒成灰燼,損失數(shù)十億美元。沒(méi)有人知道操控四軸飛行器的人是誰(shuí),空軍基地人員愛(ài)莫能助,無(wú)法阻止這次猛烈攻擊,或有任何招架之功?雖然這純屬杜撰的場(chǎng)景,但是造成這種災(zāi)難的技術(shù)卻存在于當(dāng)今。
近年來(lái),無(wú)人機(jī)系統(tǒng)(UAS)在普及性、可得性和性能方面出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)。隨著電池、照相機(jī)、飛行控制電腦,以及其他關(guān)鍵的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)部件越來(lái)越小型化、廉價(jià)和多樣化,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的能力大幅提高。敵人無(wú)需接受正規(guī)訓(xùn)練,只要通過(guò)使用一個(gè)簡(jiǎn)單的智慧型手機(jī)應(yīng)用程序,現(xiàn)在就能駕駛時(shí)速達(dá)113km/h、極易操控的四旋翼無(wú)人機(jī)。這種新技術(shù)向潛在的敵手提供一種針對(duì)友好目標(biāo)的另外的和巨大進(jìn)攻能力。
現(xiàn)代的小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具備多種功能,能抵消目前美國(guó)空軍的很多能力。他們能自由地發(fā)動(dòng)進(jìn)攻、損毀空軍先進(jìn)的隱形戰(zhàn)機(jī)和轟炸機(jī)、空中加油機(jī)和運(yùn)輸機(jī)。小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)還能置關(guān)鍵的支援設(shè)施于危險(xiǎn)之中。這種“邪惡的”無(wú)人機(jī)問(wèn)題只會(huì)變得更遭。這些新的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能力讓使用者可能使興建的空基和陸基進(jìn)攻和防御系統(tǒng)失效。因此,我們需要具備更好的能力,戰(zhàn)勝這些新的小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。
為了探討這個(gè)問(wèn)題,我們首先定義無(wú)人機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)散的問(wèn)題并設(shè)定其框架,然后論述可能的敵手使用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)并且詳盡闡明反無(wú)人機(jī)的能力,評(píng)估無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和弱勢(shì),展示敵手能使反無(wú)人機(jī)防御系統(tǒng)失效的方法,最后提出可能的解決辦法,最后為對(duì)付日益完善的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能力做進(jìn)一步研究的提議。
無(wú)人機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)散問(wèn)題
隨著信息時(shí)代的不斷發(fā)展,潛在的敵手注意到美國(guó)軍方無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的成功,利用商用貨架產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)出他們的系統(tǒng)。在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)霸主的問(wèn)題上,美國(guó)空軍和國(guó)防部已不再獨(dú)占鰲頭。要實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)和戰(zhàn)略目標(biāo),已經(jīng)可以不再需要龐大的國(guó)家出資的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)項(xiàng)目。2014年8月,伊拉克和敘利亞的伊斯蘭國(guó)恐怖主義組織(ISIS)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳了敘利亞軍方目標(biāo)的視頻。這些視頻用簡(jiǎn)易的、廣泛銷售的小型四軸飛行器拍攝。最近,伊斯蘭國(guó)恐怖主義組織在使用無(wú)人機(jī)作為攻擊運(yùn)載工具的同時(shí),用另外的無(wú)人機(jī)拍攝這些無(wú)人機(jī)攻擊的效果。
美國(guó)聯(lián)邦航空管理局( FAA)估計(jì),2016年,在美國(guó)出售的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)大約為190萬(wàn)架,預(yù)計(jì)到2020年無(wú)人機(jī)系統(tǒng)國(guó)內(nèi)年銷售量增長(zhǎng)到430萬(wàn)架。這種擴(kuò)散遍及全球,中國(guó)的銷售增長(zhǎng)相仿。只要手中至少有130美元,幾乎任何人不需任何背景調(diào)查,也不需識(shí)別其是否有敵意企圖,都能購(gòu)買一架可以運(yùn)行的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。
潛在的敵手使用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)
成本低廉、全球擴(kuò)散、以及重量不足201b的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)具備的能力,使得它們值得特別關(guān)注。未來(lái)的敵手能使用這些小型系統(tǒng)對(duì)空中和地面的軍事行動(dòng)造成嚴(yán)重破壞,需要我們采取新的行動(dòng),保衛(wèi)軍事資產(chǎn)和基地。小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)也能具備載荷能力、延程飛行,以及精度極高的全球定位系統(tǒng)或飛行員導(dǎo)航定位的能力。例如,DJl“精靈”3能攜帶21b的載荷,能以高達(dá)60km/h的速度飛行23min,如果自主導(dǎo)航,充電一次飛行21km,售價(jià)僅599~799美元。
雖然我們有防護(hù)空域免遭因疏忽造成小型無(wú)人機(jī)滲透的防御系統(tǒng),但是這些防御能輕而易舉地被避開(kāi)??梢愿淖?cè)O(shè)定無(wú)人機(jī)最大飛行高度只比起飛地點(diǎn)高120m的限制,以海拔6000m的最大高度飛行。同樣,雖然一些小型無(wú)人機(jī)具有使用其GPS位置決定其是否要進(jìn)入敏感空域的地理限定,關(guān)閉GPS天線,能讓飛行員用視覺(jué)導(dǎo)航四軸飛行器到達(dá)任何地點(diǎn)。
視覺(jué)導(dǎo)航是通過(guò)第一人稱視角遙控(FPV)進(jìn)行的。第一人稱視角遙控讓飛行員從無(wú)人機(jī)系統(tǒng)上的攝像機(jī)接收實(shí)時(shí)視頻圖像,這個(gè)圖像顯示在飛行員頭戴的視頻眼鏡上,或投視在安卓、iPhone或者iPad設(shè)備上。這種圖像向飛行員提供好像他們親身駕駛四軸飛行器一樣的視圖,這能讓操作員執(zhí)行規(guī)避操作,或在飛往一個(gè)目標(biāo)時(shí)導(dǎo)航一個(gè)秘密航線。
一種小型八旋翼無(wú)人機(jī)載荷重量為14.91b,其載荷能力相當(dāng)于在攜帶用于FPV攝像機(jī)的同時(shí),掛載6個(gè)爆炸物或者鋁熱劑榴彈。鋁熱劑榴彈僅重21b,燃燒熱度為4000℃,足能融化飛機(jī)外殼,造成油箱爆裂,導(dǎo)致飛機(jī)起火。飛機(jī)使用的鋁合金熔點(diǎn)僅為1180℃,破裂的油箱容易導(dǎo)致飛機(jī)本身的燃料著火。這種攻擊損壞或摧毀飛機(jī),讓敵手獲得心理上的勝利。這些無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的其他可能用途包括在跑道上放置釘刺帶,給飛機(jī)的輪胎放氣;投放碎片損壞飛機(jī)的引擎;向其他目標(biāo)投擲爆炸物,甚至被用作擔(dān)任自殺性的角色。
在地面行動(dòng)中,在起飛或降落時(shí),甚至是在離機(jī)場(chǎng)較遠(yuǎn)的延伸范圍,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的飛行員通過(guò)第一人稱視角遙控,可以將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛入飛機(jī)的引擎。在飛機(jī)飛行關(guān)鍵的起飛或降落階段進(jìn)行攻擊,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能增加造成更大損壞或?yàn)?zāi)難性墜毀的幾率。
例如DJl“精靈”3等小型無(wú)人機(jī)能爬升到5791m的高度,從離機(jī)場(chǎng)很遠(yuǎn)距離的地方發(fā)動(dòng)攻擊,會(huì)使事故后的調(diào)查取證變得復(fù)雜,因?yàn)閺哪莻€(gè)高度產(chǎn)生的碎片散落的范圍很廣。從機(jī)場(chǎng)遠(yuǎn)距離進(jìn)行攻擊的可能性,加大了對(duì)遠(yuǎn)程高保真反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)偵測(cè)能力的需要。
任何稍有一點(diǎn)技術(shù)專業(yè)的人,只要有幾百美元以及下載一本電子書的時(shí)間,并且觀看“油管”(YouTube)的視頻,就能制造出他們自己的四軸/六軸/八旋翼直升機(jī)。這些自制的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)能力或更強(qiáng),能規(guī)避市場(chǎng)上可以買到的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)置限制。
可能的對(duì)策
傳統(tǒng)的基地安全措施,其設(shè)計(jì)沒(méi)有針對(duì)發(fā)現(xiàn)和戰(zhàn)勝敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。由于小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的高速、機(jī)動(dòng)性和生存能力,視覺(jué)觀察員發(fā)射小型武器的效果不大。傳統(tǒng)的基地/崗哨的安全柵欄也作用有限,因?yàn)槭褂玫谝蝗朔Q視角遙控的飛行員能飛越障礙,然后下降到目標(biāo)上。“無(wú)人機(jī)防衛(wèi)者”
“無(wú)人機(jī)防衛(wèi)者”是一個(gè)201b的便攜式系統(tǒng),看上去像一支巨型步槍,用于切斷無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和飛行員之間的指揮鏈接。它的有效距離,從友軍的防衛(wèi)者到敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)之間為400m。未來(lái)的研發(fā)將能讓這種系統(tǒng)干擾或欺騙GPS信號(hào),阻止無(wú)人機(jī)系統(tǒng)使用精確導(dǎo)航的信號(hào)。
整體而言,“無(wú)人機(jī)防衛(wèi)者”依靠觀察者發(fā)現(xiàn)無(wú)人機(jī)系統(tǒng),然后瞄準(zhǔn)并使用該系統(tǒng)。若使用得當(dāng),該系統(tǒng)如果干擾正確的指令鏈接頻率,就能迫使其飛行路徑失去聯(lián)系。倘若無(wú)人機(jī)系統(tǒng)逃離“無(wú)人機(jī)防衛(wèi)者”30°波束寬度,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)就可能恢復(fù)正常運(yùn)行。
“無(wú)人機(jī)防衛(wèi)者”的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是,如果干擾產(chǎn)生不穩(wěn)定和危險(xiǎn)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行路徑,這種非永久性的效果能被立即停止。它的缺點(diǎn)是400m的短距離,這將需要至少25個(gè)裝置和安全人員有效地覆蓋整個(gè)機(jī)場(chǎng)以及飛機(jī)停機(jī)坪。
在能夠部署更有能力的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)之前,這使得“無(wú)人機(jī)防衛(wèi)者”成為一個(gè)簡(jiǎn)單但資源密集的權(quán)宜之計(jì)。加強(qiáng)的區(qū)域防護(hù)和生存能力系統(tǒng)(EAPS)
美陸軍已測(cè)試過(guò)加強(qiáng)的區(qū)域防護(hù)和生存能力系統(tǒng)。這種系統(tǒng)能發(fā)射50mm口徑的彈藥,同距離1km開(kāi)外的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)交戰(zhàn)。該系統(tǒng)在無(wú)人機(jī)系統(tǒng)機(jī)動(dòng)時(shí)發(fā)出行進(jìn)中彈藥飛行路徑的修正信號(hào),然后命令彈藥在最佳射程爆炸,擊落無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。這產(chǎn)生連帶損毀和友軍相殘的擔(dān)憂,因此需要審慎的系統(tǒng)配置考慮和非常嚴(yán)格的交戰(zhàn)規(guī)則。
反火箭和迫擊炮系統(tǒng)(C-RAM)
目前,諾斯洛普·格魯門公司的反火箭和追擊炮系統(tǒng)是在海外部署的空軍基地防御系統(tǒng)。它使用雷達(dá)瞄準(zhǔn)的加特林機(jī)槍,以每分鐘2000發(fā)的速度射擊,摧毀火箭和迫擊炮彈。
該系統(tǒng)也能針對(duì)距離].2km遠(yuǎn)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)威脅來(lái)部署。動(dòng)能連帶損毀的擔(dān)憂需要審慎的定位和使用程序。緊湊型激光武器系統(tǒng)“沉默打擊”
波音公司的緊湊型激光武器系統(tǒng)(CLWS)使用由雷達(dá)提示的破壞性激光和/或電光(EO)/紅外線相機(jī)追蹤敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。這種10kW級(jí)的激光能熔化并摧毀2.5km開(kāi)外的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。
這種系統(tǒng)無(wú)需依靠了解任何無(wú)人機(jī)系統(tǒng)指令頻率或?qū)Ш郊夹g(shù),對(duì)任何改進(jìn)的、使用自成體系導(dǎo)航技術(shù)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)有效。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)是在未達(dá)到或超過(guò)預(yù)定目標(biāo)時(shí)導(dǎo)致的潛在連帶損毀。這限制交戰(zhàn)的窗口。激光還需要不會(huì)因天氣、煙霧或灰塵等遮蔽的相對(duì)晴朗的天空。周密設(shè)計(jì)空軍基地防御布局,能讓這種系統(tǒng)發(fā)揮其最大的潛力。
機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力(CMIC)系統(tǒng)
美國(guó)陸軍航空及導(dǎo)彈研發(fā)工程中心(AMRDEC)研發(fā)了機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)。反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)發(fā)成熟、經(jīng)實(shí)兵測(cè)試、美國(guó)政府擁有的一體化和可升級(jí)的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng),能夠偵測(cè)、識(shí)別,然后擊敗敵方的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)及其飛行員。
反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)使用很多普通的軍事部件,把多種傳感器整合成在一個(gè)易于理解的顯示屏上,向作戰(zhàn)人員提供敵方無(wú)人機(jī)系統(tǒng)以及飛行員位置的優(yōu)越感知。該系統(tǒng)能提示多種光電、熱和電子傳感器,向操作人員提供高保真的威脅信息,然后協(xié)調(diào)非動(dòng)能或動(dòng)能效果,擊落無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)還能對(duì)指揮信號(hào)的來(lái)源做三角測(cè)量,找到飛行員的方位,從而能發(fā)射友軍無(wú)人機(jī)系統(tǒng),或出動(dòng)地面部隊(duì)搜尋無(wú)人機(jī)的飛行員。
為了減少后勤方面的復(fù)雜性,該設(shè)計(jì)把反無(wú)人機(jī)裝備安裝在現(xiàn)有的軍車上以及國(guó)防部廣泛使用的指揮和控制裝置上。反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)還配備不必使用車輛的“隨機(jī)器材包”。
反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)使用民用的SCR公司品牌LSTAR多普勒雷達(dá)來(lái)偵測(cè)小型無(wú)人機(jī)系統(tǒng),甚至是禽鳥(niǎo)。偵測(cè)禽鳥(niǎo)的能力給予該系統(tǒng)附加的效用,協(xié)助有人駕駛飛機(jī)在起飛和降落時(shí)避免禽鳥(niǎo)。
無(wú)人機(jī)盾牌
無(wú)人機(jī)系統(tǒng)偵測(cè)的另外一個(gè)范圍是獨(dú)特的電機(jī)和旋轉(zhuǎn)的螺旋槳葉片的聲學(xué)特征。無(wú)人機(jī)盾牌公司制造的聲學(xué)傳感器,偵測(cè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)獨(dú)具的噪音,然后參考一個(gè)聲學(xué)特征庫(kù),確定無(wú)人機(jī)的品牌和型號(hào)。無(wú)人機(jī)盾牌公布的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)偵測(cè)范圍在使用遠(yuǎn)程傳感器時(shí)為1km,而全向型偵測(cè)范圍為100m。
無(wú)人機(jī)系統(tǒng)從高于偵測(cè)限度的高度投擲武器,可能會(huì)使聲學(xué)偵測(cè)系統(tǒng)無(wú)效。使用聲學(xué)系統(tǒng)作為附加的傳感器來(lái)正確地識(shí)別無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的類型,將能使得其他防御體系進(jìn)行適當(dāng)干擾或同威脅交戰(zhàn)。
高功率微波武器
如果美軍被部署在軍事基地以外一個(gè)幾乎沒(méi)有電子系統(tǒng)的地點(diǎn),使用高功率微波(HPM)武器系統(tǒng)或是可行的,而不需要擔(dān)心連帶損毀。高功率微波武器能破壞無(wú)屏蔽的電子系統(tǒng)的線路和電路板的電流。高功率微波武器能對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行控制電腦造成廣泛的影響效果,從幾乎擾亂指揮信號(hào),到“燒焦”電路板,致使無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在飛行中立即發(fā)生故障。
未來(lái)的科學(xué)研究應(yīng)著重在發(fā)展高功率的脈沖微波武器上,以戰(zhàn)勝無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。研究的目標(biāo)應(yīng)該是產(chǎn)生一種脈沖微波效果,嚴(yán)重?fù)p壞敵方的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),而不會(huì)產(chǎn)生可能損壞友軍或民用系統(tǒng)的大量附加能量。
機(jī)場(chǎng)的改進(jìn)
阻礙直接視線偵測(cè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的高樓和樹(shù)木等密布的地區(qū),能受益于高聳的圍欄,將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的威脅轉(zhuǎn)移到更容易觀察的地區(qū)。疏導(dǎo)攻擊無(wú)人機(jī)系統(tǒng),讓安全部隊(duì)把聲學(xué)、雷達(dá)和攝像系統(tǒng)能力側(cè)重在更集中的地區(qū)。不過(guò),不管采用什么樣的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng),應(yīng)該在不能受到任何無(wú)人機(jī)系統(tǒng)干擾的所有高價(jià)值資產(chǎn)上空和周圍設(shè)立圍欄。
為了幫助捕獲敵方的或無(wú)知的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行員,需要研制無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的“獵人殺手”,能迅捷飛向敵方的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),并且使用非動(dòng)能(可能是小型化的脈沖高功率微波)或動(dòng)能效果,使敵方的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)喪失能力。這種非敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)也能搜尋并識(shí)別敵對(duì)的飛行員,讓我軍部隊(duì)逮捕身處美國(guó)飛行員或在作戰(zhàn)區(qū)用動(dòng)能武器與其交火。
潛在的敵對(duì)反制措施
很多軍事武器開(kāi)發(fā)的歷史案例表明,隨著對(duì)抗新威脅防御措施的出現(xiàn),敵對(duì)者隨之調(diào)整裝備,降低新防御措施的有效性。雖然此前詳盡闡述的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)能力很強(qiáng),他們當(dāng)中很多系統(tǒng)依靠干擾無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和飛行員之間的指揮鏈路,迫使無(wú)人機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行迷失的飛行路徑。程序化的迷失飛行路徑可能讓無(wú)人機(jī)返回基地、盤旋或只是立即降落。
敵對(duì)的行為者能使用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的自主飛行模式,繞過(guò)這個(gè)迷失問(wèn)題,使用GPS、伽利略、GPS輔助型靜地軌道增強(qiáng)導(dǎo)航/印度洋區(qū)域?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)、北斗或格洛納斯全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)導(dǎo)航星座來(lái)控制飛行路徑。如果GPS信號(hào)被干擾或誑騙或如果無(wú)人機(jī)系統(tǒng)故意不裝備GPS以使任何干擾、誑騙或地理防御限制無(wú)效,慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)能用來(lái)給無(wú)人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)航。
慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作的原理是,在它飛向目標(biāo)時(shí),知道起飛地點(diǎn),然后感知移動(dòng)和飄移,以此確定無(wú)人機(jī)系統(tǒng)目前的位置。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)不需要任何外界信號(hào)的要求來(lái)給無(wú)人機(jī)系統(tǒng)導(dǎo)航。另外一種使通信鏈路干擾無(wú)效的技術(shù)是,敵方飛行員輸入目標(biāo)坐標(biāo)作為“返回基地”,因此,在干擾系統(tǒng)切斷與飛行員的指揮鏈接時(shí),無(wú)人機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上在飛向目標(biāo)。使用自主飛行模式把精確的目標(biāo)坐標(biāo)輸入到無(wú)人機(jī)系統(tǒng),而不需要使用FPV特性,只會(huì)稍許降低導(dǎo)航的精確性。敵人只需一點(diǎn)點(diǎn)巧思和設(shè)備改裝,就能使很多目前戰(zhàn)勝無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)的機(jī)制失效。
美國(guó)現(xiàn)行的法律還限制使用反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)防御系統(tǒng)的全部能力。美國(guó)聯(lián)邦航空局認(rèn)為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是民用飛機(jī),必須遵守安全要求和規(guī)定。
由于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)被認(rèn)為是民用飛機(jī),除非認(rèn)定是出于國(guó)防利益或出于自衛(wèi)的原因,否則禁止安全部隊(duì)擊落無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。
鑒于快速確定一架無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的意圖幾乎不可能,現(xiàn)行的指導(dǎo)方針可能會(huì)導(dǎo)致應(yīng)對(duì)的延誤,從而給敵人完成他們使命的關(guān)鍵時(shí)間。美國(guó)空軍必須要制定規(guī)程并且獲得美國(guó)聯(lián)邦航空局和所有必要的法律準(zhǔn)許來(lái)使用反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)防御系統(tǒng),應(yīng)對(duì)在軍事空域飛行的任何不明的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),無(wú)論其在軍事地區(qū)上空與否。
在選擇海外基地地點(diǎn)的過(guò)程中,必須要重點(diǎn)考慮空軍基地周邊空白區(qū)的大小,確?;氐姆烙?。超大的緩沖區(qū)能允許更具攻勢(shì)的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng),例如反火箭和迫擊炮系統(tǒng)加特林機(jī)槍系統(tǒng),或使用摧毀性激光系統(tǒng),如緊湊型激光武器系統(tǒng)。
建議
近期而言,美國(guó)政府必須確定哪個(gè)部門將牽頭解決無(wú)人機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題。雖然國(guó)防部在戰(zhàn)區(qū)起主導(dǎo)作用,但在美國(guó)境內(nèi),有很多民用和軍事機(jī)構(gòu)在解決無(wú)人機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題,這可能會(huì)導(dǎo)致混亂。要取得進(jìn)展,需要整個(gè)政府的努力。美國(guó)空軍、國(guó)防部、美國(guó)聯(lián)邦航空局、商務(wù)部和國(guó)土安全部必須迅速組建一個(gè)跨政府部門團(tuán)隊(duì),制定全盤政府對(duì)策,部署有效的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)防御系統(tǒng)。這些機(jī)構(gòu)還必須要協(xié)調(diào)一致空域防衛(wèi)規(guī)程,就保持美國(guó)空軍維持空中優(yōu)勢(shì)能力的更寬松的法律權(quán)限向國(guó)會(huì)提出建議。
美國(guó)國(guó)防部、美國(guó)聯(lián)邦航空局必須立即啟動(dòng)更積極的全國(guó)范圍的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)教育活動(dòng)。在軍用機(jī)場(chǎng)周圍及起降走廊附近放置“無(wú)人機(jī)禁飛區(qū)”標(biāo)識(shí),標(biāo)明電話號(hào)碼,報(bào)告非法的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)活動(dòng),將能提高教育和執(zhí)法能力。軍方同當(dāng)?shù)孛襟w的公關(guān)活動(dòng)將最大限度地減少不了解新規(guī)定的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行員的數(shù)量。接受良好教育的公眾應(yīng)降低無(wú)知的空域侵入數(shù)量,從而讓安全部隊(duì)能迅速?zèng)Q定敵對(duì)意圖,立即采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。
如果不能修改法律,授權(quán)擊落敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),那么另外一種選擇是,加大對(duì)空域和程序違規(guī)的處罰。D級(jí)(有空中交通管制塔的空域,如大多數(shù)空軍基地)和空中禁區(qū)(通常軍事轟炸靶場(chǎng))的違例,構(gòu)成最大的危險(xiǎn),因?yàn)檫@些地方通常頻繁起降速度很快的軍機(jī)。除非對(duì)無(wú)知的或無(wú)所顧忌的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行員的處罰廣而告之并始終如一地執(zhí)行,否則公眾就不會(huì)重視新的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)飛行規(guī)定。
美國(guó)空軍的安全部隊(duì)與其他國(guó)防部安全單位及主要執(zhí)法機(jī)構(gòu)密切協(xié)調(diào),必須進(jìn)行定期的訓(xùn)練演習(xí),包括敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)場(chǎng)景。對(duì)跨越多個(gè)警方的轄區(qū),飛入軍事空域的敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的反應(yīng),必須經(jīng)過(guò)精心演練,法律審查和訓(xùn)練,達(dá)到處理“前門闖入者”狀況的相同水準(zhǔn)。例如,如果某人從基地外駕車通過(guò)某空軍基地檢查站而不停車的話,警衛(wèi)接受過(guò)訓(xùn)練要如何警告駕駛員,然后采取審慎和適當(dāng)?shù)男袆?dòng),包括直到采取致命的武力。安全部隊(duì)必須有應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)侵入軍事空域的類似精心演練的反應(yīng),這樣他們才不會(huì)因優(yōu)柔寡斷而無(wú)所適從,或反應(yīng)過(guò)度,使用手槍或步槍,對(duì)背景中的飛機(jī)造成災(zāi)難性的破壞。
在采購(gòu)足夠的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)防御系統(tǒng)并且完全部署之前,可能需要一個(gè)系統(tǒng)中系統(tǒng)的策略來(lái)發(fā)現(xiàn)跨越各種能譜的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),在它能完成其毀滅任務(wù)之前,提示傳感器和武器將無(wú)人機(jī)系統(tǒng)殲滅。改善機(jī)場(chǎng)和匝道照明,或增加額外的低亮度的電光和熱成像系統(tǒng),是相對(duì)來(lái)說(shuō)費(fèi)用低和常見(jiàn)的解決方案。
與具有合作精神的民眾良好協(xié)作,將能讓傳感器安裝在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施上,提供對(duì)機(jī)場(chǎng)起降走廊的監(jiān)視。這些低成本的監(jiān)視系統(tǒng)至少讓安全部隊(duì)能稍微增加警覺(jué),意識(shí)到某人在他們機(jī)場(chǎng)附近飛行敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。
為降低對(duì)非敵方的電子系統(tǒng)造成自相毀壞,合適的實(shí)驗(yàn)室必須測(cè)試反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)同現(xiàn)有的機(jī)場(chǎng)和國(guó)防部系統(tǒng)之間的互通性。了解整合定向能武器、無(wú)人機(jī)系統(tǒng)偵測(cè)雷達(dá)以及其他傳感器的效果,確保它們與飛機(jī)導(dǎo)航和通信系統(tǒng)、飛行控制計(jì)算機(jī)、儀表著陸系統(tǒng)、GPS接收、及空中交通管制(ATC)雷達(dá)的安全互通性,需要進(jìn)行額外的測(cè)試。需要對(duì)這些系統(tǒng)和它們的人工操作者進(jìn)行評(píng)估,確保反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)不會(huì)對(duì)軍事行動(dòng)造成危險(xiǎn)。
必須要完善反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)操作人員和ATC機(jī)構(gòu)之間的程序,迅速將敵方無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的位置傳給空中的飛機(jī)以指示規(guī)避動(dòng)作。在發(fā)射武器時(shí),還必須要密切協(xié)調(diào),防止自相殘殺。有利的一點(diǎn)是,大多數(shù)反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)武器系統(tǒng)能在短時(shí)間內(nèi)部署,在幾秒到幾十秒范圍內(nèi)。這應(yīng)能使對(duì)飛行行動(dòng)的干擾降到最低。
由于機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)相對(duì)成熟以及持續(xù)不斷、自動(dòng)地把多個(gè)傳感器融合成一個(gè)完整的戰(zhàn)場(chǎng)圖像的能力,是目前最有希望的系統(tǒng)。機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)系統(tǒng)的大約成本,不包括運(yùn)載工具,系統(tǒng)本身為100萬(wàn)美元,LSTARS雷達(dá)110萬(wàn)美元。由于機(jī)場(chǎng)附近因地勢(shì)、建筑物、樹(shù)木等導(dǎo)致的視線問(wèn)題,多個(gè)雷達(dá)或安裝在高塔上的傳感器可能需要360°的能見(jiàn)度。機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其多個(gè)傳感器融合以及多種交戰(zhàn)方式。隨著技術(shù)的進(jìn)步,其他系統(tǒng)可能會(huì)在能力上取代機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng),但我們的研究強(qiáng)烈建議,未來(lái)最佳的系統(tǒng)將包含融合不同的傳感器,發(fā)現(xiàn)甚至是最小型的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),提供能同單個(gè)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)到無(wú)人機(jī)系統(tǒng)集群威脅交戰(zhàn)的各種防御機(jī)制。
隨著無(wú)人機(jī)系統(tǒng)技術(shù)在未來(lái)5~10年的持續(xù)進(jìn)展,民用無(wú)人機(jī)系統(tǒng)對(duì)民用工商業(yè)會(huì)變得越來(lái)越普及和有用,因此會(huì)增加友善的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在擁擠的空域和更高的高度飛行的整體數(shù)量。
由于這種擁擠的增加,強(qiáng)大的偵察和完美無(wú)暇的空中識(shí)別必不可少,才能迅速鎖定敵對(duì)的或可疑的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。由于空域充滿了無(wú)人機(jī)系統(tǒng),有人駕駛飛機(jī)將很快需要機(jī)載偵察功能或連接陸基的感知和規(guī)避系統(tǒng),躲避單個(gè)和集群無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的空中威脅。
數(shù)以千計(jì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在低空飛行的增加,再加上常見(jiàn)的鳥(niǎo)禽危險(xiǎn),可能使軍事低空飛行訓(xùn)練更加危險(xiǎn)。這種風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)將低空訓(xùn)練限制在封閉區(qū),致使訓(xùn)練的價(jià)值等于零,從而制約軍用飛機(jī)機(jī)動(dòng)演習(xí)的選項(xiàng)。必須立即啟動(dòng)發(fā)展機(jī)載無(wú)人機(jī)系統(tǒng)規(guī)避設(shè)備。
結(jié)束語(yǔ)
由于無(wú)人機(jī)系統(tǒng)功能的改善,以及在民用市場(chǎng)出售的絕對(duì)數(shù)量的增加,敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的威脅將以指數(shù)級(jí)的速度變得越來(lái)越嚴(yán)重。由于敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)和有人駕駛飛機(jī)相撞引起重大、災(zāi)難性的生命損失的風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)上升,美國(guó)空軍必須協(xié)調(diào)并加快各種努力,獲取保護(hù)機(jī)組人員和飛機(jī)的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng)。
雖然沒(méi)有任何單一的系統(tǒng)能使每個(gè)可預(yù)見(jiàn)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)威脅失效,AMRDEC的機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng),或與其相似的更先進(jìn)系統(tǒng),似乎是目前解決棘手的敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)干擾問(wèn)題的最佳系統(tǒng)。融合多種傳感器和多種針對(duì)敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的交戰(zhàn)選擇,是一種威力強(qiáng)大的組合。雖然這種系統(tǒng)可能造價(jià)昂貴,先行一步能拯救很多生命和節(jié)省數(shù)百萬(wàn)美元,同時(shí)也剝奪敵人進(jìn)一步推動(dòng)他們目標(biāo)的另外一種攻擊方式。一種不可替代的、造價(jià)1.43億美元的F-22“猛禽”,或造價(jià)9800萬(wàn)美元的F-35“閃電”Ⅱ聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)敗給價(jià)值799美元的敵對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng),將使造價(jià)210萬(wàn)美元的反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng),諸如機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)之類,看起來(lái)非常便宜。
機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)系統(tǒng)還提供其他的優(yōu)勢(shì),能發(fā)現(xiàn)對(duì)航空運(yùn)營(yíng)構(gòu)成危險(xiǎn)的鳥(niǎo)禽,與此同時(shí)持續(xù)不斷的嚴(yán)陣以待,戰(zhàn)勝敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)。
本文建議采購(gòu)AMRDEC的機(jī)動(dòng)反無(wú)人機(jī)綜合能力系統(tǒng)或類似的系統(tǒng),讓一小批空軍人員維護(hù)和操作,以此作為24h全天候保衛(wèi)機(jī)場(chǎng)的技術(shù)解決方案。與此同時(shí),必須要獲得部署其所有能力的法定權(quán)力。國(guó)防部、國(guó)土安全部、航空管理局、美國(guó)空軍、運(yùn)輸部和商務(wù)部可以組建一個(gè)跨部門團(tuán)隊(duì)的關(guān)鍵實(shí)體,必須相互協(xié)作,并向國(guó)會(huì)提出解決無(wú)人機(jī)系統(tǒng)問(wèn)題的法律的修改。
安全人員必須具有法定權(quán)力,宣布在軍事空域飛行的任何未經(jīng)授權(quán)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)為敵對(duì)威脅,無(wú)論敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)是在民產(chǎn)或軍產(chǎn)上空飛行,都能采取行動(dòng)。安全部隊(duì)必須獲準(zhǔn)立即在非敵對(duì)領(lǐng)域范圍內(nèi)以非動(dòng)能的方式同威脅交戰(zhàn),如果在作戰(zhàn)區(qū)域,使用動(dòng)能方式同威脅交戰(zhàn),如果敵對(duì)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在軍產(chǎn)以外被壓制,美國(guó)空軍必須具有規(guī)程讓軍事基地以外的公民執(zhí)法機(jī)構(gòu)保護(hù)被擊落的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)并且逮捕違規(guī)的飛行員。
如果本文引言中所虛構(gòu)的機(jī)場(chǎng)適當(dāng)配備了反無(wú)人機(jī)系統(tǒng)系統(tǒng),這次攻擊將會(huì)是一次空中優(yōu)勢(shì)成功的故事,而不是一場(chǎng)噩夢(mèng)的景象。美國(guó)的敵人使用這些能力難以置信的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)威脅,試圖戰(zhàn)勝世界最先進(jìn)的空軍得逞,可能只是個(gè)時(shí)間問(wèn)題。