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清华大学国际问题研究所李彬教授谈中美俄战略导弹真实能力

世界军事网    2009-01-31 10:12:36
 

清华大学国际问题研究所李彬教授在英国《Science and Global security》杂志第15卷第1册(2007年1月出版)发表一篇文章,题目为《搜索中国的机动战略导弹》(Tracking Chinese Strategic Mobile Missiles)。
本文 借鉴其中的计算方法,介绍“白杨”等洲际导弹 的战时生存问题。


最近几年,每当西方在战略上挤压俄罗斯的时候,后者就会试射“白杨”M显示力量。虽然这种导弹多数部署在发射井中,但其强悍的运输一起竖一发射三用车 (TEL)逡巡于林海雪原的形象,仍给人强大的视觉冲击,以致成为一种表示大国威慑的心理符号。然而,体现强硬外交姿态和提示大国地位只是核武器的外延价值,其内涵则是对这种毁灭性手段的技术集成和运用谋略,以及关于隐藏、发现、摧毁和反击的连环博弈。


机动的必要性


导弹机动发射概念既是进攻的手段,也是防御的要求。20世纪50—60年代,美、苏双方都在极力扩充自己的战略核武库,但有限的弹头数量和有限的运载工具投放精度(圆概率误差在几公里上下),导致彼此只能以对方政治、经济中心这类软性面积目标为打击重点,主流观点如美国提出的“相互确保摧毁”战略,目的就是 “抹平”苏联的l00座大、中城市和重要工业基地。至7O年代后期,随着制导水平的提高(圆概率误差缩小到几百米上下),以及分导式多弹头导弹的部署,上万枚弹头已经足够毁灭双方主要城市目标十几个来回。这时,打击思路就转变为拿力争取剥夺对于的核反击能力一一只要摧毁其发射装置,即使保留敌人的经济实力和常规军事力量,同样可以屈服其政府。如卡特政府在l980年推出的“抵消战略”,即强调摧毁苏联的导弹发射井等硬性点目标,剥夺其反击能力。


上述思路的转变得到了技术进步的有效支持。80年代后,照相侦察卫星的地面分辨率已经达到0.5米左右,允许准确定位对方单个导弹发射井:而“民兵”3导弹在使用Mkl2A分导式弹头时的圆概率误差仪为l66米(后来的“和平保卫者”则接近9O米),苏联的SS一1 8V型也达到260米。面对精度越来越高的分导式弹头,美、苏双方发射井内的导弹都感觉到异常窘迫的生存压力,如果继续指望提高发射井抗压强度来抵消威胁,也受到成本效应的严重制约,于是机动部署被美、苏双方郑重地提上桌面。


渐进的历程


苏联部分由于苏联在弹道导弹制导精度上始终居于下风,因此更早开始重视机动部署问题。60年代初期,已经有公路机动的S S—X一14“替罪羊”中程导弹和SS—X—l5“吝啬鬼”洲际导弹进行了公开展示。前者将3 0吨发射重量的导弹装在绰号“铁娘子”的全封闭发射筒内,由履带式一用车运载,起肾到车尾发射台后,发射筒沿纵剖面打开。后者具体介绍见封底。不过,由于早期苏联固体火箭的大型药柱抗振性不佳,公路机动过程中容易出裂纹,进而危及发射作业;还有就是履带式机动底盘的行驶速度和行程均不理想;惯导系统在发射点随机变化的情况下定位能力也较差,导致两种导弹的圆概率洪差在4公里上下,不符合实战要求,因而迅速下马。


进入70年代后,固体燃料的SS—l3“野人”后继型号得到逐步完善,并演变为洲际射程的SS一1 6和中程的SS一20。两者主要部署方式均为公路机动,虽然受制于SALT谈判的约束,很快呈现昙花之势,却也因此奠定了机动部署的技术基础。直到 1985年,苏联开始部署“白杨”洲际导弹,才算正式进入机动时代,截止l991年签署《第一阶段削减战略武器条约》(STARTl)时,已有约290枚 “白杨”服役。其基地一般相距9O公里,分别拥有l一4个发射阵地,各配备6—9辆三用车(单独停放在相距l 0 O米的混凝土车库内)。战时紧急情况下可以打开车库的滑动屋顶快速发射,或在基地外预先勘测的地点发射(一般选在森林中)。到2006年1月,还有270 牧“白杨”保留在9处基地,其中俄境内包括普列谢茨克、下塔吉尔、新西伯利亚和伊尔库茨克等,白俄罗斯境内的两处则于l996年11月撤回。


比 “白杨”稍晚列装的还有SS一2 4“手术刀”洲际导弹的铁路机动型(苏方称为Rs一22v)。从l987年服役到l991年苏联解体,该型号已在伯谢特、科斯特罗马和克拉斯诺亚尔斯克各投入一个铁路阵地,总共部署33枚。由于该弹主体部分在乌克兰的南方设计局制造,故配件于l991年即宣告停产,剩余的“手术刀”到2005年8月被迫全部退役并销毁。


美国部分在l979年开始全面研制“和平保卫者”时,卡特政府曾为该弹设想过多种部署方案。其中较成熟的首先是“多防护掩体”(MPS),计划在尤他卅I和内华达州沙漠中为每枚导弹建设23个独立加固掩体,之间各有道路相连,如此全部2 O 0枚“和平保卫者”将在总计4600个掩体间闪转腾挪,实现固定区域内的定点机动,总费用约8 0 0亿美元。但该方案需占地1.2 8万公里。,而且有赖于苏联遵守条约义务,因为对方可以将目前携带1 0个分导弹头的S S l8扩容到携带30—40个弹头,以喀秋莎火箭的鲁莽方式洗劫这些地区。


其次为“深埋部署”(DUB)。即将发射阵地置于61O一9l4米深的地下互通隧道中,由轨道车运送导弹、设备和人员至固定地点发射,总费用高达1000亿美元。


第三种方案为“超密集部署”(CSB)。即将100枚“和平保卫者”安置在直径6公里区域内的加固井中,彼此间距仪5 4 9米。其构思是利用对方第一枚弹头爆炸产生的杀伤效应摧毁后续来袭弹头,导致连续不断的互相残杀,据理论推算可保有本方5 0—70%的导弹幸存下来(苏联标准55万吨当量弹头地爆对“民兵”3发射井的破坏半径约3 0 O米,对超加固井只有7 5米,而苏联弹头间相互影响的半径远超过这个距离)。由于占地而积不足30公里。该方案总费用仅200亿美元。


耐对众说纷纭的选择和高昂的费用,里根于l986年l2月干脆下令终止一切研究,只保留相对朴实且容易兑现的“和平保卫者”铁路机动和“侏儒”公路机动办案。而已经服役的50枚“和平保卫者”暂时部署在“民兵”3发射井中,待国会正式批准经费后,再转人铁路阵地。该导弹铁路部署方案将包括25列火车(每列2枚导弹),平时分散存7个空军基地中,各基地建有三、四个占地0.6一0.73公里的停车场,导弹列下贮存在250米长的圆顶掩体内。其中一列处于警戒状态,接到命令后几分钟就能驶出基地,到预先勘测的位置发射导弹,或进入总长约2 9万公里的民用铁路网疏散,但其余列车需要几小时后才能开出。


不过,至l991年老布什上台,立即宣布“和平保卫者”于2005年全部退役。“侏儒”导弹则在1991年成功验收后,次年初终止一一美国通过放弃两种未实现的机动部署计划,换取了苏联大幅裁减SS一18等重型导弹,战略武器的博弈终于收取了最大的安全利益。


机动的得失


机动也不是完美无缺的,它带来的导弹生存力提高需要一项不可忽略的必要前提:即在战略层次的核突击中,双方都没和机会(如动用战术侦察力量)、也没有成本和时问(如动用人力情报)大规模搜寻对方机动发射甲台,因此无法对其进行准确定位和跟踪,失去上述前提条件,机动部署的价值将大打折扣(这在一定程度上也可以解释弹道导弹核潜艇的生存状况。很多人以为发展潜基导弹乃是一劳永逸保持第二次打击能力的办法,实际其驻港或巡航轨迹恰恰处于对方大规模跟踪/监控之下,在扣动战略核扳机前,弹道核潜艇的命运往往系于敌人攻击型核潜艇的1—2枚鱼雷之间。特别是对于自身数量很少、噪音水平又处于劣势、领海前沿密布海底反潜基阵的国家,将希望寄托其上令人堪忧)。


机动导弹的抗毁能力也较低,1枚5 5万吨当量核弹空爆,足以摧毁lO公里处路轨上的列车。而且从随机阵地发射的导弹,由于自身定位仪器相对简单,时间也比较仓促,惯导系统的初始精度明显低于同定发射井(“和平保卫者”发射井精度达到9 O米,铁路机动185米:“白杨”发射井精度约260米,公路机动450米)。解决之道是在机动路线上选择几个预先设定的阵地,但如果平时经常在预设阵地训练,容易被敌方侦察卫星准确掌握,战时遭受定点打击。所以,最佳方法是平时采用大范围内长期机动,紧急情况下随时发射(如此部署成本也会大幅增加)。


就攻方而言,对于机动带来的不确定性既然无法用准确性来消除,就只能依靠打击规模一一在拥有足够核弹头的美苏之间,针对机动导弹可能的活动范围实施弹幕覆盖是一种有效手段。面对弹幕,机动导弹采取大范围随时机动,还是仅在遇袭时紧急冲刺疏散,生存结果大相径庭。50枚“和平保卫者 ”如果在全美铁路上随时机动,可以耗尽条约允许苏联拥有的308枚SS一18的全部弹头。100枚“侏儒”导弹只需在美国西南部1万公里范围内随时机动,全部击毁也要消耗ll00枚5 5

万吨当量弹头。


而在半固定部署,接到l 5分钟战略预警后冲刺疏散时(射程8 O O O—l 3 O 0 O公里的弹道导弹飞行时间约30分钟,但通常在发射后5分钟才能确定其弹道参数并发出报警,所以实际预警时间约2 5分钟,而对中等距离的潜射弹道导弹,预警时间只有l O分钟左右),摧毁l 00枚“侏儒”导弹也只需要3艘“台风”级潜艇(2 O O个弹头)。同样,l艘“俄亥俄”级潜艇上24枚“三叉戟”II导弹(336个弹头),几乎能够覆盖l 5 0辆“白杨”三用车的疏散范围。当然,在弹幕攻击过程中,为避免相邻核弹头出现相互摧毁,往往留有l 0%面积的“生存峡谷”,所以总会有1 0一l 5%的三用下在首轮攻击中存活下来。


由前段比较也可以看出,机动平台的性能也是影响导弹生存机会的重要因素。“侏儒”三用车虽然昂贵,却物有所值,它以最高公路时速96公里冲刺机动时,2分钟就能逃脱l枚5 5万吨当量弹头的打击半径,而时速4 2公里的“白杨”则需要l 0分钟。


所以,机动导弹的生存力就是双方成本/效菔的动态博弈,核心价值在于:使对手剥夺_本方核武装的成本与把握超出其自身核武库存量。这不仅与装备技术水甲相关,而且牵扯到国力、核战略思想和裁军等广泛的政治、经济因素,并直接受制于战略预警的水平。


另外还有一个棘手的问题。由于地面交通设施存在一定脆弱性,破坏桥梁等重要交通节点并不困难,当对方采取先发制人的核打击实现这个目标时,本方幸存力量当然已无机动必要,应该立即就地发射。但如果对方借助优势明显的高技术常规打击能力实现上述目标,等于极大程度上削弱了战略导弹的机动条件,选择投入核报复或忍耐?将是非常复杂的抉择。


中国导弹的机动问题


中国早期的中程导弹D F一2、DF一3和DF一4都采用永久地面阵地部署方式,l986年DF一3A进行的两次试验表明发射设施可以转移,但并不是真正意义的公路机动。第一种洲际导弹D F~5部署在加固发射井内(1 9 7 9年首次尝试从发射并发射),真假发射井可能一共有2 4个,还有一些备弹水平储存在洞库内。l985—1 995年问实施的“长城工程”可能对DF一4和DF一5的洞库设施都进行了加固改进。


实际上不管是否真正实现机动,中国传统的战略导弹部署方案均具有自身装备的特点。因为,中国有限的导弹数量使其在战略上不会追求首先使用核武器,也较少考虑反应时间,只要利用坚固的地下或山区洞库解决导弹本身在核突袭中的生存问题,保留必要时刻执行反击报复的机会即可。《解放军报》2006年9月曾报道:二炮某部以往在“阵地被毁”、“目标暴露”后,总是选择转移到百公里外的备用阵地,经过加强伪装、防护和战场抢修、抢建,仅用3 0分钟就能完成发射准备……这说明:以中国的部署方式,即使原有阵地遭到攻击,也不会损失全部导弹及发射条件。这与中国步兵放弃表面阵地,借助坑道抵御对方火力优势,待敌步兵发起冲锋后迅速出洞防御的战术异曲同工。


但是,我们也应该认识到,伴随侦察卫星技术逐步向实时监控逼近,以及常规远程精确打击弹药的进步,传统意义上的转移发射阵地和依赖相对固定的预设阵地,已经面临很大生存风险,走向彻底而完善的机动部署,成为未来的必然选择。


所以,1995年首次试射的DF一3l(该导弹的数据主要根据发射筒尺寸和T E L载重能力估算)据称有5种部署方案,其中有证据显示公路机动型采用过两种三用车一一1999年国庆阅兵展示的是与DF2l相似的汉阳特汽厂80年代初开发的HY473AS型6 x 6牵引车和6 x 6挂车,最大时速60公里/小时。后南于DF一3lA的第三级加长5.4米,发射重量增加到47.2吨,2001年又出现了一种类似白俄罗斯M A Z一7 9 1 6的6轴轮式越野车。DF一3l平时储存在洞库内,需要时由专用车或铁路运出,各种发射状态的准备时间都在l 0—1 5分钟左右。不过,俄罗斯军事评论人列昂尼德·尼古拉耶夫认为:HY473系列的越野能力相当有限,还不能算作一种“货真价实”的机动部署。它可能只是普通的运输设备,用于将导弹从隐蔽隧道中拖运出来,即使能够随机发射,也必须选择规整过的混凝土发射场(另外,由于迄今还未见到 F一3l从发射筒中点火发射的画面,因此他怀疑中国是否已经制造出能对该导弹进行冷发射的固体蓄压器)。

2007年一度有消息称我国 “洲际导弹列车”在电视露而,从为有限的战略反击力量增加生存途径着眼,铁路基础建设扎实的中国确实有可能正在开发铁路机动导弹。因为根据美国的经验,部署50枚铁路机动的“和平保卫者”花费仅约l00亿美元(按l O年寿命计算),而部署50枚公路机动的“侏儒”系统则需花费200亿美元。而且铁路系统自我保障能力可达几个星期,公路机动只能维持几天。另外,在铁路修建过程中,对地表水平和方位的测准远比公路更加精准,发射的准备工作壁相对简单一一这些都符合我国的实际同情。据称DF一31的铁路机动型类似SS一 24“于术刀”,列车由2—3台机车,3台发射车和l台指控车组成,但该型号完成研发的消息一直未得到证实。


目前,中国导弹机动的价值更多体现在采用常规弹头的中、短程战术弹道导弹上,因为它们的主要活动地域紧靠战役前沿,面临更多种类的常规威胁。1985年首次试射的DF一 21是中国第一种公路机动的弹道导弹,其弹长1 0.7米,发射重量不到l5吨,由HY473AS运载,每个作战单位除3辆发射乍外,还包括后勤支援车、指挥车和装弹车。在著名的M族导弹中,DF—l 5、DF一1 5A和DF1l则采用MAZ一543系列的变型车,可在公路干线上每火可机动1300公里,生存能力显著提高。


未来格局


值得注意的是,近年美国在陆基洲际导弹发展方向上已经改变。由于拥有全面军事优势,特别是在反导技术可以明显削弱对于核打击能力的前提下,重点转向追求以常规手段实现全球打击和威慑力(在打击地下深埋目标等领域,美国国内也有降低核弹使用门槛的疯狂主张,但显然不是主流方向)。


俄罗斯即使不断用“白杨”M显示示大国地位,但整体上已失去与美国全面核对抗的条件。其实,与战略导弹机动化相对应的战争理论假设是对方采用先发制人的核突击(目的是剥夺本方核报复能力),而对进攻者言,这种方式在政治上获为冒险。现在美国既然将反导视为战略核心,则如同为自己穿上了防弹衣,不管从心理还是可操作性层面观察,后者都比前者稳妥很多,一旦完善后也更具有主动权一一这正是俄罗斯当前最大的压力,换句话说:“此后担心的不是枪被打掉,而是子弹的失灵”。


既然防弹衣成为战略平衡的主要障碍,俄罗斯当务之急和现实途径都是加强弹头突防能力,而不是依靠导弹数髓和机动化实施对抗。最近,“白杨”M具有较强末段飞行能力的高机动弹头逐渐披露,而美困反导系统虽稳步进展,也要从2008年才开始演练拦截具有突防措施的靶掸,这一轮对决的结果还不能过早得出结沦(从2004开始研制、计划在2009年sTARTl条约终止后开始服役的“白杨”M后继型,反而是一种带l O个分导式多弹头的重型液体洲际导弹,这似乎说明俄对突防弹头也缺乏明确自信,需要增加弹头数量做为补偿)。


反导的压力对中国也是一样,但鉴于中国相对较小的核武库,美国对摧毁中国核报复能力更容易建立信心。当然,这种信心的结果并不是美国贸然对中国发动核大战,而是在任何危机中对中国进行胁迫(即以剥夺核报复能力为后盾,支持常规军事胁适)。因而,当前中国核战略的重点任务就是反胁迫,而不是核对抗中最低限度的核威慑。


考虑到反胁迫战略不仅需要强调危机中弹道导弹的生存力(特别是面对常规搜索/打击时),而且更应该关注弹道导弹的有效性一一在反导技术突飞猛进的今天,这已经成为时不我待的紧迫问题。

附录:

中美模拟核战争

2006年l0月,美国自然资源委员会三位核专家完成了《中国核力量与美国核战争计划》的报告。其中的第四章假设了两种危险的情形一一美国对中同的洲际导弹采取先发制人的打击,结果如何?如果中国导弹未被彻底摧毁呢?


假设一:美国先发制人


美国的主要手段将是越来越多地部署到太平洋地区的俄亥俄级弹道导弹核潜艇,该海域通常有2艘保持巡航状态,l5分钟内可将24枚“二叉戟”2导弹发射出去 (每枝6个弹头,共计288枝弹头)。假设动用20枚45.5万吨当量的W88核弹头,以地爆方式攻击河南某山区的20个间距lO公里的DF一5A发射井,发射距离约7000公里,导弹飞行约30分钟。


除破坏发射井外,W88弹头形成的蘑菇云高达l 2000米,20枚弹头产生的放射性尘埃将被吹向东南偏东,造成一个长达l 0 00公里的狭K沾染带,在1.2一1.4万公里:范围内室外人员生存概率几乎为零,3.2—5.6万公里。范围也将出现严重辐射病。如果使用60枚W88 弹头,即使采取防护措施,也将导致350万人死亡,770万人受伤,主要集中在河南.安徽和江苏(南京的辐射强度也将超过50雷姆)。如无任何防护,伤亡人数有可能达到l800万。


假没_二:中国对美国城市反击


中国核武器数量有限,几乎不能对美圈核力量构成威胁,因而以打击城市只标形成搬复威慑。DF一5A至少1.3万公里的射程足以覆盖美国大陆,每枚当幕300—500万吨的弹头平均造成80万死亡,200万受伤。如果美国20座人口稠密城市各命中l枚400万吨当量核弹头,将导致l580—2610万人死亡。放射性尘埃亦将遍布整个美国,并飘至北美洲东部。


美国估计:中国到2015年将有75—100枚核弹头,总当景约9375万吨。包括20枚DF-5A的400万吨级弹头和55枚DF一31A的25万吨弹头。除威慑20座人口75万以上的美国大城市,还能包涵55座人口25—75万的中型城市,伤亡总数将超过 5000万,占美国人口的16%。即使以后由DF一31A全部替代DF一5A,只有20枚25万吨当叠弹头,也可造成l 200万(空爆)和600—800万(地爆)人伤亡。


某型公路机动导弹的生存力估算(下列推算内容译自李彬教授相关文章)


假设得到预警后机动弹道导弹采取冲刺机动,而美同以潜射导弹从4 0 0 0公举外发动攻击(关岛以东海域),飞行时间约l 4分钟。该陆基导弹机动地区道路密度为0.1 7公里/公里,敌弹头到达时它所处的圆形区域内道路总长度为0.1 7ⅡR。。l 0万吨当量弹头杀伤半径2.8 7 5公单。


计算可知,如果该陆基导弹三用车在山区四级道路以2 O公里时速行驶(半挂车的安全限速),只需2枚弹头就能摧毁l辆;如果速度增加到4 0公里时速(同车型平原限速),需要8一16枚;时速为90公里则需要40枚以上。进攻方比较合理的代价为2一l 6枚摧毁l辆,那么20辆三用车将消耗40一320枚弹头。目前美国潜基弹道导弹拥有l632枚lO万吨当量的W76弹头和384枚W88弹头(陆基洲际弹道导弹上还有1050枚w8 8弹头)。


如果以现有技术水平抵消全部美同潜基弹道导弹,机动导弹数量需要从20枚增加到至少l20枚以上。该成本并非不可承担,但不要忘记,此情况下毕竟大部分陆基导弹将被摧毁,零星剩余导弹能够产生多大的核报复威力很难预测。当然对美国而言,上述情形也是极其低效的打击方式,因此必须增强情报能力,削弱机动的效果。美国现在通过卫星发现陆基导弹的位置并不难,但实时跟踪能力还没有完善。


全天候持续监视需要具有“地面移动目标指示能力”的天基合成孔径雷达。假设陆基导弹和平时期采取不定时机动,隐蔽转换阵地的办法 (慢速行驶以避免被定位,因为速度越高,越容易被雷达发现。另外也没有必要携带核弹头,只在战前由小型车辆另外送到阵地),而美网在1 0 0 0公里的低地球轨道部署2 l颗天基雷达,可探测雷达反射截面l O米。、速度最低2.4公里/小时的目标。当灭基雷达水平观测角低于9.5度时,目标会被道路两旁树木遮挡,且当导弹车距l 0米高的三层楼房3米内行驶时,卫星水平观测角不能低于5l度。综合计算,天基雷达发现标准道路上行驶导弹车的概率低于2 4%(在山坡倾斜度超过4 5度的山区,探测概率也只略超过25%)。


此外,天基雷达存在直径约5 6 0公里的“天底孔”,此范围内探测不到活动目标(因为目标径向速度太低),但卫星飞过5 6 0公里只需约1分钟,目标很难有意处在“孔”内。同样道理,在目标停止或行进方向与雷达波束垂直时,也会暂时躲避雷达探测……虽然这些机会持续很短,似雷达跟踪的确常常被打断,如果人为设置其他车辆的干扰,准确掌握卫星轨迹,并精心安排导弹的行进路线和时间,能够维持7 7 0秒不被发现,此时导弹车可以隐蔽行驶4.3公里。


当前必须积极发展导弹一用车使用的雷达吸波涂层,研究假目标掩护(如伪装成货柜车)。据计算,目标雷达反射截面不同,连续跟踪所需的卫星数量就有很大出入。总之,对美国而言,建立摧毁中国所有核武器的能力并不容易,但如果中国导弹数量只保持几十枚,单凭机动也不能带来可靠的生存力。

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