[分享] 1984 MIT可機動再入載台報告

[mikee3216 (白木牛)]

衝著最近極音速武器的討論，分享一下一篇舊文。
或許可以解釋一些基本的疑問（至少這篇有回答到我軍事菜雞一些心中的疑問啦）。
原文：shorturl.at/gosH0
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這篇是MIT Program for Science and Technology in International Security 在 1984
出版的，針對彈道飛彈再入載體（Reentry Vehicle）的現狀評估。
菜雞如我不想去硬啃彈道飛彈基本知識，讀完前兩頁基本介紹就跳到後面去看比較精彩的
Maneuvering Reentry Vehicles （MaRV）可機動再入載台的部分。
本書只有講到以打擊蘇聯固定重要設施為目標的飛彈，1983還沒有人妄想可以打船…
以下是重點節錄：
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1. MaRV 的特性與優勢：

雖然1960年代至今(1984)美國對可機動再入載體都有持續的研究，但是目前美國使用的
彈道飛彈都是傳統彈道再入載體。原因是為了達到載體的機動，勢必增加其重量、體積與
複雜度來換取更高的生存性或是精準度。但是當今的戰略環境之下，蘇聯並不具備反彈道
飛彈系統（ABM），精度問題也可以由高當量核彈頭矯正，因此沒有MaRV的必要。

即使如此，MaRV還是有其優勢，因為在大氣內的機動（大氣外是另外一回事），可以增
加防守方預測與攔截的成本，迫使其必須用更遠程、更大殺傷方範圍，或是速度更快的反
制載台來攔截。因此，美軍有兩款儲備式MaRV載台，經過技術驗證，如有需要可以在數
年內實用化。

這兩款載台主要差異在機動的方式不同，以下我們會分析現存的兩個閃避式MaRV系統，
再分析兩者共通的挑戰例如重量、大小與導引。
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2a. MaRV各論：Mk 500 閃避者“Evader”（這個是一個比較陽春但是也滿好玩的設計）

https://imgur.com/a/tEcgZGy
此設計利用RV尖端影響氣體動力學最大的特性，將其尖端偏折，就會產生彈道偏移。
利用內置馬達改變重心位置就可以旋轉彈體，改變尖端偏折方向進而改變彈道。
好處是設計簡單、可靠，單價低。
壞處是因為RV彈體是偏折的，所以無法直線飛行，所以必須不斷的修正彈道，這會導致
飛行速度不可避免地不斷降低，最後達到可以被攔截的速度。同時，精度也較當時三叉戟
飛彈所搭載的Mk 4彈頭低。
如有需要（如蘇聯破壞中程彈道飛彈協定），此RV預計3.5年可量產，單價1-2百萬美元。
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2b. MaRV 各論：AMaRV 先進機動載入載台 (Advanced MaRV)：
https://imgur.com/a/K3TZJhE
相較於Mk 500，AMaRV結構較為複雜，在彈體一側有左右兩個短襟翼，可以精準控制
彈體的機動方向，並且可以維持彈道飛行軌跡直到需要機動時再開始消耗能量。
在進行大幅度機動時，AMaRV精度會低於現有彈道RV，但是如果只進行小幅度機動，它
甚至可以透過襟翼修正彈道以達到更高的精度。
此系統已經成功測試3次，如需量產所需時間預計與Mk 500相同，但是單價會較高。
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3. MaRV 的精度問題：
目前我們所討論的「閃避式」載台都只有慣性導引，無法在飛行途中獲取目標。
可以自主或是自外界獲取目標的MaRV，現在稱為PGRV (Precision-Guided RV)。
目前唯一有這種能力的是部署於西德的潘興II 中程彈道飛彈（Pershing II MRBM）。
PGRV所帶來的精度優勢，開啟了「有限度核武戰爭」的可能。因為精度高，所以可以使用
小當量的核彈頭，在保證摧毀目標時同時減低附帶傷亡，降低核戰升溫的風險。若無這樣
的戰略需求，則PGRV存在的意義並不大，且需要犧牲彈頭重量攜帶複雜的導引系統，並增
加系統失效的風險，因此在1973年 James Schlesinger上任國防部長前都沒有什麼發展。
回到技術面的討論，因為PGRV需要更精準的控制飛行方向，上述系統 Mk 500並不符合，只
有AMaRV，並且已經有相關研究在進行，但是終端導引才是現在最大的問題
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4a. 終端導引技術：來自外界的導引：
PGRV因為深入打擊蘇聯內陸目標，不可能由光纖或是單兵雷射標定，唯一可用的是甫上線
的 NAVSTAR Global Positioning System (GPS)，但是現階段的18衛星GPS在開戰時有被
蘇聯摧毀的可能，所以目前PGRV發展沒有朝這方面來設計。
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4b. 終端導引技術：自主導引：
目前的終端導引發展，多用地貌對比式的導引（也就是TERCOM，戰斧於1983服役）。
巡弋飛彈大多使用可見光或是紅外線來對比地圖，但是可見光易受天氣/黑夜影響，紅外線
在RV所面臨的高溫下無法運作，因此有人發展長波長（如毫米波或是K band）的構想。
但是長波長在自然界含量極低，勢必攜帶主動雷達系統，且波長越長，所需天線也越大，
這都會增加彈頭重量的負擔。
（地貌對比部分，講到line vs. area 對比，受限於當時的運算能力，不好玩我不討論）
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4c. 終端導引技術：抗干擾手段：
因為雷達系統可能被主動干擾，但是干擾設施也不便宜，所以應該會裝設在重要設施周圍
不遠處，如果彈頭在遠處看目標「最後一眼」，再慣性導引到目標，可以避開此問題。
此外也可以透過改變雷達偵測波長來迴避主動干擾系統。
地貌對比也可能被地形、植被，或是人工反射板等設施干擾，但是可以透過軟體解決。
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4d. 終端導引技術：總結：
以上洋洋灑灑說了一堆，但是最後都會遇到一個問題：重量與空間。
目前核彈頭的RV大約高1-2公尺，底座30-70公分，重200-600公斤。
相較之下，搭載了先進導引系統的潘興II，彈頭長達4.2公尺，重1,362公斤，即使
義勇兵（全載彈頭約1,000公斤）也裝不下，但是當量卻只有50kt。
（義勇兵可以搭載三顆300kt的W87彈頭，Peacekeeper可搭載12顆W87）
（當時最大的Titan II與Peacekeeper全載彈頭約4噸，理論上可以裝得下PGRV）
大小對比： https://imgur.com/a/rQVD6RC
因此，彈頭加上導引系統的優化，起碼還要十年以上的發展，米級精度在遙遠的未來。
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5. PGRV與ABM:
MaRV可以閃避ABM，PGRV則有更高精度，設計同時達到這兩個逼標準的RV，可說難上加難。
紅外線容易被熱干擾，地貌則對比在極高速之下無法運作，且無法支持大幅度機動。
因此目前的PGRV系統都很難在近期內用到MaRV上，即使可以也有重量的問題。
但目前，因為中程彈道飛彈合約的存在與蘇聯ABM系統的缺陷，威脅並不迫切。
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6. 潘興II飛彈的運作原理：（已經知道的可以跳過哈哈）
潘興II是源自於潘興I飛彈，透過改善推進劑增程的MRBM。
它所搭載的PGRV用四個尾翼來控制飛行方向，並且搭載Radar Aim-Point Guidance
(RADAG) 雷達導引系統，再入大氣層之後會有幾個階段，以下用圖說明：
https://imgur.com/a/dFErQIH

第一階段：抬頭減速到雷打可以運作的速度，拋開雷達罩，下降到20,000m開始掃描。
第二階段：RADAG搭載一個稍微偏軸的K-band雷達，透過彈體每秒兩次的旋轉掃描
目標周邊的地貌，與系統做對比，開始導航。
第三階段：潘興II內建四個高度的地貌，隨著下降不斷修正所用資料庫，精度達30m。

由此可見，潘興II是追求精準的PGRV（相較於一代400m精度），但不能閃躲ABM。
並且其雷達系統必須要減速才能使用，反而增加了被攔截的風險。
（我查不到潘興II的末端速度，但是有論文模擬最後會下降到秒速1~1.5km以下）

最後，如上所述，潘興II的RV遠大於同時期傳統RV，但是彈頭當量遠低於傳統RV。
因此同時具備PGRV與MaRV的功能，且能夠給飛彈攜帶的RV，仍在發展中。
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7. 科技對戰略與政策的影響：
降低蘇聯ABM系統有效性的科技（如MaRV），是目前政策穩定的工具，因為他們保證
即使蘇聯違反中程彈道飛彈協定，美國也能維持對蘇聯的威脅，讓蘇聯不敢輕舉妄動。
反之，威脅蘇聯戰略性武器系統的科技，則對政策穩定有負面效應。如果PGRV讓美國具
備有限傷亡下摧毀蘇聯核武的能力，這會讓蘇聯更積極採取反制措施，甚至先出手。
整體而言，美蘇任何一邊發展這種科技都是破壞穩定的。
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心得與回顧：
1983到現在，科技進步了不少，蘇聯瓦解後的短暫和平時期過去，大國們又蠢蠢欲動。
GPS導引已經幾乎成了飛彈的標配，要做出末端機動也不是難事。
根據維基百科，目前服役中的極音速＋末端導引MaRV飛彈包括：
中國：東風 DF-15B (短程)，DF-21C/D (中程)
印度：火神II Agni-II (中程)
伊朗：柱Emad (中程)
南韓：玄武-2C Hyunmoo-2C (中程)

不過這個清單怪怪的，並非所有的RV都有主動導引系統，如果GPS導引也算的話，那清
單應該要更長才對。
我想可以說MaRV與PGRV的特性在這幾年間都有成長，甚至<100m的CEP已經普及化，
但是新型的飛彈要針對移動目標，或是如何擺脫核戰升溫的危險，才是直得討論的議題。

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推 roy2142     : 推推
推 mmmimi11tw  : 知識滿多的欸XD
推 patrickleeee: 這時候就要問一下外宣 你們阿共怎麼突破那些限制的
推 hsinhanchu  : 「習近平社會主義時代新型中國物理學」
→ mmmimi11tw  : "把大家的優勢和潛能，充分發揮出來，聚沙成傻"
推 allan0926   : 搞不好中國是用量子技術
推 qsgjnmvb    : 結論 美國要搞彈道反艦飛彈打中國航母 經費拼下去
→ qsgjnmvb    :  很快就出來
→ qsgjnmvb    : 接下來就要換美國總統 打電話說這是打山東 或003不
→ qsgjnmvb    : 是核彈頭
→ kuma660224  : 即使現在，物理限制也差不多
→ kuma660224  : 要開雷達就是先減速機動 越動越慢
→ kuma660224  : 終端用防空飛彈都有機會攔截
→ kuma660224  : 攔截問題主要是雷達追蹤速度與運算力
→ kuma660224  : 美軍現役艦隊防空飛彈全部打過變軌目標
→ kuma660224  : 除了冷戰舊彈
推 henryyeh5566: 伊朗的飛彈名字很帥
推 allan0926   : 不過高速下要減速，應該難度不小
推 MattOwl     : 推
→ kuma660224  : 減速問題80年代潘興2就解決了
→ kuma660224  : 只要能任何機動 阻力都會導致減速
→ kuma660224  : 減到夠慢 讓溫度低到有雷達罩能用
推 kdjf        : 7樓，一直都是核彈頭啊
推 hsinhanchu  : 那個是中國外宣梗啦，他們宣稱AShBM出去的時候可以
→ hsinhanchu  : 打軍事熱線跟美國說「這是彈道飛彈但是目標不是本土
→ hsinhanchu  : 是航艦，彈頭不是核彈是動能彈」，然後美國就會無條
→ hsinhanchu  : 件相信，手貼好退到第三島鏈
推 glad850     : 樓上講的好像共軍不打電話美軍就抓不出來打上天的
→ glad850     : 飛彈能不能飛的到本土
→ ja23072008  : 樓上你要跟小粉紅說啊
推 glad850     : 我還真沒看過粉紅這麼講，反倒是軍武版的專家講的
→ glad850     : 比較多
→ glad850     : 搞的我都不知道是不是在反串的
→ ja23072008  : 看來閣下很年輕
推 kdjf        : 有人忘了航艦視同本土...
→ mmmimi11tw  : 雖然攻擊航空母艦跟攻擊美國是一樣的意思，但是其實
→ mmmimi11tw  : 美國從來都沒說過航空母艦等於領土
推 glad850     : 航艦視同本土這個我也是只在軍武版聽到專家講過
→ glad850     : 美國真霸道，連本土都開進別人家裡，香港都被肛過
→ verdandy    : 我只有聽過打衛星視同打美國本土，真多版本
→ mmmimi11tw  : 反正最終的結果都是攻擊美國的意思XD
推 glad850     : 講這種話的專家不知道是天真還是愚蠢以為只要我不
→ glad850     : 打美國本土美國就不會打我本土，美國最講武德的
→ kuma660224  : 打航艦的話 真的後果沒差了 當初
→ kuma660224  : 珍珠港真正目標也是航艦 不是島本身
→ kuma660224  : 若奇襲把航艦打沉 就等著資本主義鐵拳