国战会论坛》等离子体隐形技术 黑科技?还是科幻小说?(罗庆生)
中共若突破等离子体隐形技术,将拥有更佳战力,传说已久的轰20会采用这种技术吗?图为陆媒流传的轰-20想像图。(图/腾讯网)
不久前港媒《南华早报》报导,中国大陆的等离子体隐形技术获得突破性进展,可以在战机雷达回波信号最强的地方覆盖一团等离子云,而且能随时打开与关闭。一旦打开,这架战机就将从雷达幕上消失。
这描述让人想起早期《太空争霸战》影集中的情节:启动隐形装置的克林贡外星战舰潜行到联邦星舰附近,突然现形对星舰发射大量光子鱼雷;遭到偷袭的联邦星舰连防护罩都来不及打开就濒临瓦解,舰长下令弃船,船员们蜂拥跑向救生艇,舰长则留在舰桥稳定船身,决心与星舰共存亡。
中国已突破等离子体隐形技术?外界其实颇多质疑。媒体描述能将第四代战机秒变为五代。这如果是真实的,那就太严重了。以下模拟一个类似上述星战情节的作战情境,来说明这在战略上的意义。
随着台海安全环境的恶化,美、中之间的战争迫在眉睫。某天,位于冲绳的美军嘉手纳空军基地雷达突然出现大批解放军战机,F-15战斗机群立刻起飞拦截,快接近目标时敌机却突然从雷达幕上消失,当F-15机群还在空中巡弋不知发生什么事,就接到基地遭到大批飞弹攻击的讯息,机群立刻掉头返回基地,此时被雷达锁定的警告声突然响起,长机环顾四周,发现僚机一架一架被击落。第一岛链,甚至远到第二岛链的制空权,就此落在解放军手中。
这当然是个想像的情境,夸大的科幻小说,但如果解放军全系列战机包括飞弹都能隐形,而美军不能有效反制,那就有可能发生。等离子体隐形是种改变规则的技术,甚至能改变地缘战略形势,影响非常深远。然而这种技术却不是黑科技,早在1950年代,人类开始探索太空时,就发现道等离子体的隐形效果。事实上,1960年代科学家开始研发能让战机从雷达幕上消失,也就是隐形或称为匿踪的技术时,它是最先被讨论的解决方案。
黑障与等离子体隐形
等离子体的隐形效果,是进入外太空的太空船返回地球时发现的。太空船进入大气层后通讯中断,与指挥中心失联,雷达幕上也看不到。事后研究,是由于太空船速度太快,与空气剧烈摩擦,以致温度升高在太空船周边形成等离子体鞘套,而吸收、衰减、折射、反射、散射电磁波,我们用「吞噬」这个词汇来形容好了。电磁波被等离子体吞噬后无法传出,无线电无法通讯,雷达也搜索不到,必须等升起降落伞,太空船速度降低后才恢复。这就是所谓的「黑障」。
黑障造成飞行器重返大气层的困扰,但也给科学家们灵感,如果能在战机外包覆一层等离子体,不就能让战机在雷达幕上消失吗?冷战时期美国与苏联竞争激烈,双方都竞相投入这个技术的研究。
然而美国很快发现,这个理论上行得通,实验室也做得出来的技术,落实到武器化时却困难重重。高耗能与设备巨大的问题始终无法解决。1970年代美国终于放弃,改采特殊造型降低雷达反射面,同时用特殊涂料减少雷达回波的方式设计隐形战机。全平面造型的F-117战机于是出现,并且在1990年的第一次波斯湾战争中大放异彩。
不过全平面造型的隐形效果是牺牲气动力性能换来的。F-117飞不快也飞不远。之后随着电脑科技的发展,科学家可以更精密的计算雷达回波,于是在两者间取得平衡的F-22与F-35落地,开启第五代战机先河。现在中国歼20与俄罗斯的SU-57等隐形战机虽然出现,一般仍认为美国的F-22与F-35是最佳五代战机。
但这种隐形技术飞不快、飞不远的问题并没有真正解决,这是美国AGM-158C远程攻舰飞弹设计为半隐形的原因:气动力性能要强,就要牺牲部分隐形效果。美国空军对五代战机的战力也并不满意,尤其是载弹量小。隐形战机弹药不能外挂,否则隐形破功,而弹仓小,只能装几枚飞弹,大型的远程攻舰飞弹也装不进去,执行深入敌境攻击高价值目标的任务很好,但要争夺制空权就力有不逮。美国空军因而继续采购第四代的F-15EX,不愿全部换装F-35A。
俄罗斯则一直没有忘情等离子体技术,苏联解体后仍继续研发,也曾传出突破的消息, SU-57据传就用上了等离子体技术。不过,从俄乌战争中俄国空天军使用SU-57的谨慎态度来看,他们对这款隐形战机的信心似乎并不太够。
由此不难理解外界对该报导持质疑态度的原因。等离子体隐形技术是军武界的圣杯,美国与俄罗斯都做不到或做不好,中国真能解决?质疑并非不合理。
然而,如果从中国成功开发另一款先进武器系统的脉络来看,谨慎关注或许比质疑更适合些。那款武器?高超音速反舰弹道飞弹。
突破黑障与反舰弹道飞弹
早在本世纪初,中国研发反舰弹道飞弹的消息就已经传的沸沸扬扬。传言指出中国将以反舰弹道飞弹作为杀手锏武器,拒止美国航母战斗群介入台海。美军将这种作战概念称为「反介入/区域拒止」(Anti-Access/Area Denial),简称A2/AD,并将这种以小博大的战法称为「不对称作战」。不过对弹道飞弹是否有能力攻击海上移动的舰艇,则抱持质疑态度。
这里有个背景因素要提一下。1988年,因为冷战已趋和缓,美、苏签订了《中程飞弹条约》,约定销毁各自的中程弹道飞弹,以限制打核战争能力,包括不再研发与制造。1990年波斯湾战争、2001年911事件,让美军将精力转向中东与反恐战争。因而在2019年,美国正式退出《中程飞弹条约》前,对弹道飞弹的研究停滞了30年,才会以传统观念研判,低估了中国弹道飞弹技术的发展。
传统观念认为,弹道飞弹重返大气层后要有寻标系统,否则从空中自由落体,击中目标的机会微乎其微。但黑障效应吞噬雷达波,无法使用雷达寻标。美国潘兴2型的解决方案是降速,将速度降到5至8马赫,就可以启动雷达终端导引。但速度降到这种程度,美军的标准2型与爱国者3型等防空飞弹就可以反制,因而质疑所谓「反舰弹道飞弹」是否可行。直到2015年,中国纪念抗战胜利70周年的大阅兵,首度让号称「航母杀手」的东风-21D飞弹亮相,外界才警觉可能不对。
真正的震撼是在2020年。中国发射4枚陆基反舰弹道飞弹,其中2枚成功击中西沙海域的移动靶船,证实中国弹道飞弹可以打到数千公里外的海上移动目标,而且终端速度是10马赫的高超音速,标2与爱3都拦不住。命中率虽然只有50%,但4枚齐发可达93.75%。美国太平洋舰队于是调整以往的「前进部署」,加速推动「分散式作战」来应对变局。
中国成功研发反舰弹道飞弹,意味着已有穿越黑障的解决方案。2023年,神舟15号载人飞船返回,中国官宣即宣布已能在穿越黑障时稳定追踪,表明中国在航空器返回大气层的测量难题上取得重大突破。
这是为何应谨慎关注中国在等离子体隐形技术上发展的原因。黑障与等离子体研究虽然不能画等号但有关联,看来中国在相关研究上的着墨颇深。既然已突破黑障难题,则突破等离子体隐形技术也将不令人意外。虽然可能不是全覆盖,而是部分覆盖的综合性解决方案,但也将达到一定的隐形效果。它真正的意义,并不是夸张的「四代机秒变五代机」,而是这种隐形技术可以让战机采用较佳的气动力布局,而拥有更佳战力。传说已久的轰20会采用这种技术吗?或许不久后就将揭晓。
(作者为台湾国际战略学会执行长、博士,国战会专稿,本文授权与洞传媒国战会论坛、中时新闻网言论频道同步刊登)
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