美国地基中段防御系统采办暴露的问题
来源：美国忧思科学家联盟网站
作者： 臧兴震 中国国防科技信息中心
2016年7月，美国忧思科学家联盟三名物理学家劳拉·葛瑞、乔治·N·刘易斯、大卫·怀特联合撰写一份题为《脱离监管——美国战略导弹防御系统的灾难性采办策略》的研究报告（以下简称报告）。报告对美国地基中段防御（GMD）系统发展中暴露的问题进行了详实的分析，全面评估了该系统当前的真实状态，认为在美国政府历经15年、先后投入400亿美元的情况下，该系统仍然不能为美国本土提供有效的战略导弹防御能力。报告指出，缺乏技术支持的政治决策导致的匆忙部署、监管不到位、不甚透明的采办流程是导致该项目问题丛生的根源。
一、GMD基本情况
1. 项目概况
GMD是美国全球一体化弹道导弹防御体系的重要组成部分，旨在保护美国本土免受中远程和洲际弹道导弹的威胁。该项目源自20世纪90年代美国提出的“国家导弹防御计划”（即NMD计划）。2001年布什政府上台后，为维持美国“一超独霸”的国际地位和谋求自身的绝对安全，采取退出《反导条约》、组建导弹防御局、将部署全球弹道导弹防御系统作为美国战略威慑力量的重要组成部分等一系列重大措施，开始加速研发并部署GMD系统，2002年宣布要在2004年部署可防御有限洲际弹道导弹攻击的GMD系统。但当时的实际情况是，与导弹防御相关的许多技术尚未得到验证，GMD系统的关键组件地基拦截弹（GBI）还处于样机状态，仅进行过数次受控条件下的拦截试验。
GMD系统拦截示意图
2. 系统组成
GMD系统主要由拦截武器、预警探测网以及作战管理/指挥、控制与通信（BM/C3）系统等三大部分构成。其中，预警探测网与指控系统是美国导弹防御体系通用装备，既可用于GMD系统，也可用于海基“宙斯盾”导弹防御系统以及“末段高空区域防御”系统等。拦截武器即地基拦截弹；预警探测系统包括预警卫星、远程预警雷达、前沿部署的地基和海基X波段雷达、GMD专用的地基雷达等；BM/C3系统将预警探测网、拦截武器连成一个有机整体，负责制定和协调作战计划，监视和评估实际作战效果，是美国GMD系统作战的“神经中枢”，该系统包括作战管理/指挥、控制（BM/C2）系统、通信系统、飞行中拦截弹通信系统等。
运输中的GMD拦截弹
二、系统当前存在的主要问题
根据忧思科学家联盟的评估报告，GMD系统虽然花费不菲，但从试验结果和研制过程看，存在试验成功率低、试验频率不断降低、拦截弹部件质量控制无法保证、关键能力未得到演示验证以及无法应对变化的威胁等问题。简言之，就是GMD系统目前的能力与可靠性尚不足以支撑其实战使用。
1. 试验成功率较低
1999年～2014年，GMD系统共进行了17次拦截飞行试验，其中仅8次取得成功。在这8次成功的试验中，有5次试验是用地基拦截弹样机在严格受控的试验条件下进行的；有2次成功试验是从2004年开始部署的“能力增强-1”型（CE-1，采用作战配置）拦截弹取得的，2007年才首次取得试验成功，其时已经部署了3年，而其迄今进行的4次拦截试验中只有2次取得成功；有1次成功试验是“能力增强-2”型（CE-2）拦截弹取得的，此时距该型拦截弹开始部署已达5年半。
2. 试验频率不断被降低
在GMD系统部署前，导弹防御局计划每年进行4次试验，2004年部署后每年试验3次（实际仅一次）。到2006年后，系统拦截试验的频率大大降低，平均1年不到1次甚至3年1次。理解一个作战武器系统的效能、可靠性以及不足需要大量的试验，像GMD系统如此复杂的系统更需要大量的试验来检验其可靠性、发现其存在的问题。但在并行采办思想的指导下，导弹防御局一方面要投入大量的资源去维护、检修已部署的系统，开发新技术；另一方面又要按照行政指令要求采办更多的拦截弹，导致可用于飞行试验的资源不足。据估算，进行一次GMD系统的拦截试验费用大约为2亿美元，因此，导弹防御局大量采用计算机模拟仿真的方法进行试验以节约经费，但这种方法并不能替代实际的飞行试验。
3. 拦截弹部件质量控制得不到保证
目前GMD系统共部署30枚GBI拦截弹，包括两个型号，即“能力增强-1”型20枚、“能力增强-2”型10枚。但这两种拦截弹都是按照政治决策确定的时间进度先部署、宣布具备初始作战能力后，才开始进行拦截试验的。从这两种拦截弹试验失败暴露的问题看，它们的关键部件存在大量质量控制问题。比如，GMD系统2004年开始部署的“能力增强-1”型拦截弹，由于紧迫的研制时间进度要求和优先的成本考虑，在生产商中产生了“生产什么用什么”的氛围，在拦截弹开始部署的两年前，样机所用杀伤器33%的硬件和38%的软件还没有经过飞行测试。如此复杂的系统，在这么短的时间内完成生产已属不易，更遑论进行充分的试验与技术验证。另外，据调查，当前配置的拦截弹杀伤器所需生产的部件超过1800个、工作指令10000多页、生产工艺超过13万步，这对质量控制是个巨大的挑战，组装、拆解、维修都耗时且昂贵，并且生产过程中任何一个步骤出现失误，都有可能导致拦截弹在最终拦截时的失败。而且，所有拦截弹的杀伤器全部采用手工制造，没有统一的标准制造工艺，这意味着任意两枚拦截弹都不会完全相同，致使它们的可靠性无法评估，单次试验暴露的问题不足以帮助发现拦截器潜在的系统性问题。
CE-2杀伤器及其摧毁来袭导弹的图像
4. 关键能力未演示验证
美国防部导弹防御局和作战试验鉴定局为导弹防御系统的作战试验规定了三个标准：一是有代表真实威胁的靶弹；二是复杂的对抗措施；三是靶弹发射的时间未知。但实际上，在GMD系统几乎所有取得成功的拦截试验中，试验时间都是预先选定的，并提前作了通报，试验都选在白天，这样靶弹可以被阳光照射，使探测难度大大降低；作战配置的拦截弹3次成功试验都是从阿拉斯加而不是夸贾林环礁发射的，这样拦截距离变短，靶弹飞行时间也短，速度相对较低，拦截更容易；迄今尚未进行过洲际射程的弹道导弹或类似场景的远距离、长飞行时间拦截试验；最让人对地基拦截弹拦截能力产生怀疑的是，几乎每次地基拦截弹在拦截试验之前，都是通过预先载入信息而不是依靠系统传感器获取的数据指引拦截弹进行拦截。
GMD发射试验
5. 不能适应威胁的变化
能否应对不断发展变化的弹道导弹威胁是评价GMD系统价值的一个重要指标。但GMD系统部署十几年来，几乎没有进行过拦截稍微复杂目标的试验。因为带对抗措施的洲际导弹弹头（包括诱饵、火箭碎片以及其他对抗措施）将对拦截系统的目标识别能力提出极高的要求。导弹防御局2010年1月的试验失败，即因为从靶弹脱落的固体火箭发动机残骸“迷惑”了海基X波段雷达。随着时间的推移，敌方导弹突防能力必然是逐步提高的，即使像朝鲜和伊朗发展的远程弹道导弹，也可能带有一定的突防措施。但根据导弹防御局的试验计划，GMD系统2020年前都不大可能拦截带复杂突防措施的靶弹。
海基X波段雷达
三、问题的根源
报告认为，GMD系统之所以问题丛生，根源在于政治决策脱离技术现实，并由此导致后续实施了一系列脱离科学实践的采办策略。
1. 脱离技术现实的匆忙部署决策是项目失败的根源
2002年，小布什政府宣布美国将在两年内完成研发并部署可防御远程弹道导弹的GMD系统。尽管当时该决策在国内也有争议，但在美国刚刚遭受“9·11”恐怖袭击的政治背景下，防御美国本土遭受袭击成为美国防务部门的最高优先级任务，很少有人去质疑有关国防和安全问题的行政决策，而GMD系统是实现这一目标的最好工具，并且需求似乎很急迫。正是这一尽快部署的决策，成为GMD系统麻烦不断的开始。因为当时的系统技术并不成熟，地基拦截弹还仅处于样机阶段，虽然进行过8次飞行拦截试验，也取得了数次成功，但试验是在严格受控的条件下进行的，杀伤器上的一些软硬件还没有进行过严苛条件下的飞行试验。在这种情况下，地基拦截弹就快速投入生产并开始装备部署。
2. 未遵循科学有效的采办实践加速了项目的失败
在最高决策者确定了部署时间表的情况下，执行部门为按时完成任务，采取了一系列非常规措施，包括建立导弹防御系统独立的采办程序以及赋予导弹防御局高度的自主权。如该局可以自己制定需求，自己评估针对这些需求的性能指标，以及在无需外部评审情况下自主设立、合并或取消项目的权力，并且导弹防御局无需按标准采办程序要求定期报告项目的进展和成本。按照美国防部5000系列采办指令的要求，重大国防采办项目必须遵循一系列严格的程序，首先由参联会确定能力需求，之后交由承担研制部门进行备选方案分析，包括成本和技术风险，确定系统研发路线图，明确研发各阶段的里程碑等。此后依次实施技术研发与试验鉴定、作战试验鉴定、批量生产、交付部队等程序。该程序可以确保重大国防采办项目按照较低的技术风险和可控的成本进行技术开发、研制、试验和生产，保证交付的系统是基本可用的。但GMD系统的采办并未遵循这一标准程序。在“大干快上”思想指导下，“并行采办”、“先购买再试验”、“边部署边试验”、“紧急情况下可以部署样机系统”等不符合科学采办实践的采办行为大行其道，使其进入试验-失败-查找原因-再试验-再失败的恶性循环模式，试验成功倒成了偶然。
GMD拦截弹未成功试验便被部署
四、主要建议
报告认为，要解决GMD系统存在的问题，必须从根本上改变其发展途径，应将其纳入重大国防项目采办标准程序之中，为该系统的研发和部署设定清晰的目标，对其进行严格的测试和监管。一是要改变GMD系统以时间驱动的研发和部署方式，避免在技术成熟度不够的情况下强行设定部署时间表。二是GMD系统必须要接受严格的测试，在发现和解决现有拦截弹存在的问题之前，停止采购额外的拦截弹，确保部署系统的有效性和可靠性。三是GMD系统必须接受国会更严格的监管和审计，避免研制部门用研发预算支出系统采办的经费，国会在组织GMD系统有关听证时，应当邀请有见地的独立专家和政府专家参与其中，以提高监管的有效性。四是美国政府应加强与中国和俄罗斯的沟通，确保美国部署战略导弹防御系统不会妨碍对三国而言都很重要的其他战略问题取得进展。
GMD试验视频（2014年6月）
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来源：航天防务
“地基中段防御”系统是美国导弹防御系统的重要组成部分，该系统的近期发展目标是具备针对远程弹道导弹的有限拦截能力，对外宣称假想敌为朝鲜和伊朗等国。长远发展目标是保护美国本土50个州免遭有限数量的远程及洲际弹道导弹袭击，真正的假想敌是俄罗斯和中国。
经过20余年的发展，美国已在本土2个地点部署了30枚“地基拦截弹”（阿拉斯加州26枚，范登堡空军基地4枚），对洲际弹道导弹形成了初始作战能力。2013年3月美国防部长宣布再增加部署14枚GBI，到2017年GBI部署数量将达到44枚。未来导弹防御局还将继续通过试验验证提高系统可靠性，并采取重新设计杀伤器、升级火控系统软件、开发远程识别雷达等一系列举措持续提高GMD系统的拦截能力，应对更为复杂多变的弹道导弹威胁。在2015年2月最新发布的导弹防御局2016财年预算申请中，导弹防御局为GMD系统申请了约17.63亿美元。下图所示为GMD系统作战过程。
GMD系统采用全球分布式部署结构，主要包括预警探测、指控通信、制导拦截3大功能系统，由“早期预警雷达”（UEWR）、“海基X波段雷达”（SBX）、指挥控制与作战管理通信系统、GBI、指令地面站和发射系统等6大分系统组成。
1. 地基拦截弹
“地基拦截弹”（GBI，图2）是一种采用动能杀伤技术的拦截器，其任务是在外大气层拦截处于中段飞行的弹道导弹弹头，并通过直接碰撞摧毁它们。GBI由大气层外拦截器（EKV）、三级固体助推火箭组成，其关机点速度大于8千米/秒，最大拦截距离约5400千米，最大拦截高度不小于2000千米。GBI拦截弹采用固定发射井垂直热发射，不具备机动部署能力。
EKV是实现地基中段拦截的关键，美国先后发展了两代EKV，即CE-1和CE-2型EKV。CE-1型EKV采用双色红外+可见光三波段导引头和液体姿轨控系统，导引头探测距离可达500～800千米，变轨速度约800米/秒。CE-2型EKV改进了红外导引头的性能，提高了目标识别能力。在目前已经部署的30枚GBI中，已有10枚GBI采用了CE-2型EKV，余下的20枚GBI目前仍采用CE-1型EKV。
为进一步解决目标识别问题，美国不断探索发展新型动能拦截器技术。在终止“多拦截器”（MKV）计划后，2011～2013年在国防部小企业创新计划中安排了轻小型姿轨控动力、高功率微波载荷、导引头技术等与新型动能拦截器技术相关的研发项目。在2014财年预算中，导弹防御局提出投资3.505亿美元、用5年时间发展“通用杀伤器”，用于GBI、“标准-3”拦截弹，以提高反导系统对单目标的拦截概率和提升对多目标的拦截能力。
图2 GBI 地基拦截弹
2. 预警探测系统
预警探测系统由地基和天基预警探测系统组成。地基预警探测系统主要包括早期预警雷达和X波段雷达等，目前已在全球部署了5部P波段预警雷达和4部X波段AN/TPY-2前置雷达。海基X波段雷达具有高精度和高分辨率测量及识别能力，最大探测距离大于4000千米。此外，为进一步提高对来袭弹道导弹目标飞行中段的跟踪和识别能力，导弹防御局还寻求发展“远程识别雷达”（LRDR）。
为替代目前使用的“国防支援计划”（DSP）卫星，提高对弹道导弹的全程跟踪能力，美军正在发展“天基红外系统”（SBIRS）高轨预警卫星和试验验证“天基跟踪与监视系统”（STSS）低轨卫星。SBIRS系统由4颗地球同步轨道卫星（SBIRS-GEO）和4颗大椭圆轨道卫星（SBIRS-HEO）组成，可对地球大部分热点地区助推段飞行的弹道导弹进行立体观测，提供分辨率小于1千米的三维位置信息。SBIRS系统的卫星上装有“凝视”型和“扫描”型两种红外探测器。目前2颗大椭圆轨道卫星已在轨运行，首颗同步轨道卫星（GEO-1）在发射升空2年后于2013年5月开始运行，GEO-2于2013年3月20日发生升空。
STSS低轨卫星用于为弹道导弹防御提供更精确的弹道信息和目标识别的红外信息，弥补SBIRS系统卫星无法跟踪关机后的导弹弹头的不足。每颗STSS卫星装有两个探测器：一台为用于搜索和跟踪助推段导弹目标的宽视场短波红外“扫描”型探测器，另一台为用于跟踪和识别中段飞行导弹目标的窄视场多频段（中波红外、长波红外及可见光）“凝视”型探测器。目前2颗在轨的STSS卫星已完成在轨演示验证任务，验证了导弹跟踪的关键功能与能力，证明了空间传感器在导弹防御中应用优势，2013年2月在弹道导弹拦截试验中成功为“宙斯盾”弹道导弹防御系统提供目标指示。
3. 指控通信系统
GMD系统中的指控通信系统称为C2BMC，主要包括指挥控制、作战管理和通信三大功能。GMD系统采用两级扁平化指挥控制结构，实现快速作战决策和管控、组织调度跨区域部署的作战资源。
目前，美国导弹防御系统的C2BMC系统已经在26个位置为12个用户集成了6个系统组成部分，时区跨度超过17个，超过了800个通信链路和3个卫星通路，提供了超过70个人员站位。C2BMC连接了前沿部署的X波段雷达和装备有“宙斯盾”弹道导弹防御系统的军舰。美军还将C2BMC系统与海基X波段雷达相结合，通过海基X波段雷达为拦截弹提供详细的目标图像，引导拦截弹拦截和摧毁目标。