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紀永添專欄:揭開戰場迷霧──淺談下一代預警系統的發展方向     

紀永添 2024年10月01日 07:00:00
台灣樂山雷達站所擁有的鋪路爪長程預警雷達(PAVE PAWS)。(圖片取自青年日報)

台灣樂山雷達站所擁有的鋪路爪長程預警雷達(PAVE PAWS)。(圖片取自青年日報)

台灣所擁有的鋪路爪長程預警雷達(PAVE PAWS),目前仍無法整合台灣自行研發的天弓防空飛彈,導致無法自動接戰,還需要人工中轉資料的問題,在近期引起廣泛討論。不過這座位於新竹樂山的長程預警雷達,因為是最晚設立的,所以擁有當時最先進的性能,能偵蒐整個東北亞空域,特別是中國的戰機活動或彈道飛彈發射,為台灣爭取了寶貴的反應時間。但隨著科技日新月異,原本由長程預警雷達與空中預警機所組成的防禦網,已經漸漸不敷使用。不只新一代的戰機擁有匿蹤技術,高超音速飛彈也飛的更高更快,而無人機則是以又慢又低的飛行方式滲透,讓整個早期預警工作,變的更為複雜與困難。更不用說美、中、俄等國正在發展的太空作戰能力,讓戰場延伸到衛星軌道上,逼使各國不得不積極投資下一代預警系統,以避免落於下風。

 

以衛星取代現有預警系統的終極目標

 

以美國為例,目前的規劃是一邊升級既有的預警雷達系統,一邊籌獲新一代的空中預警機,但這都只是暫時性的過渡計畫,最後的目標是以衛星取代現有的預警系統。原因在於大型預警雷達的體積龐大,無法機動化,是個非常容易被攻擊的目標,在戰時不易存活,同時會受地型影響,有許多偵測死角。空中預警機雖然有居高臨下,可以機動部署的優勢,但維護成本極高,而且滯空時間短,也易受敵方長程空對空飛彈的威脅。使用人造衛星做為新型預警系統的搭載平台,不只可以全天候運作,同時覆蓋範圍廣大,幾乎沒有死角,只是現在仍有許多技術問題有待克服。因此在初步階段,長程預警雷達、空中預警機還不會被淘汰,將與太空預警衛星,形成為鐵三角,組成一個預警網絡,整合進戰管系統中。這樣的方向,頗值得我們進一步來討論。

 

位於美國德州的鋪路爪長程預警雷達。 (美聯社)

 

早期美國擁有多種預警雷達,到了冷戰中後期,逐漸整合成第一代的鋪路爪預警雷達(AN / FPS-115),與彈道飛彈早期預警系統(BMEWS)。前者已使用相位陣列雷達,具備偵測戰機、巡弋飛彈與部份反制彈道飛彈的能力,後者則還在使用傳統的大型天線式雷達,主要用來防範彈道飛彈的攻擊。由於彈道飛彈早期預警系統已經慢慢跟不上時代,再加上相位陣列雷達技術突飛猛進,第一代的鋪路爪預警雷達也需要升級。美國於是推出固態相位陣列雷達系統(SSPARS),準備升級到第二代鋪路爪預警雷達,並取代彈道飛彈早期預警系統。第二代的鋪路爪預警雷達包括多個型號,除了強化運算能力,看的更遠外,反制彈道飛彈的性能也大幅提升,並開始擁有監視太空軌道,追蹤衛星的能力。讓美國空軍能發展太空戰力,奠定了今日太空軍的基礎。

 

時至今日,美國的威脅除了來自俄羅斯,軍力不斷快速增長的中國,早已成為新的敵手。而速度更快、彈道更為刁鑽的高超音速飛彈,也讓舊型預警雷達難以有效追蹤。在這種情況下,美國正在繼續升級境內與境外的鋪路爪預警雷達,以達到第三代AN / FPS-132(UEWR)的水準。再升級後的鋪路爪預警雷達,偵測距離已超過4800公里,並新增導引陸基防空飛彈進行中段攔截的功能,追蹤衛星的能力也獲得提升,在美國的太空監視網(SSN)中,扮演更重要的角色。同時為了要進一步防範來自太平洋方面的威脅,美國還在阿拉斯加增設了一組長程識別雷達(LRDR),這衍生自最新型的陸基神盾系統(AN/SPY-7),比目前部署在波蘭與羅馬尼亞的AN/SPY-1還先進,對於彈道飛彈的識別能力更佳,能篩選出真正有威脅性的目標,反制誘餌的干擾。

 

在空中預警機方面,美國空軍使用E-3哨兵式(Sentry)空中預警管制機,而美國海軍則使用E-2鷹眼(Hawkeye)空中預警機。E-3是以大型的波音707客機為機身載台,E-2則選用小型雙螺旋槳運輸機,以方便在航艦上起降。兩者都在機背上安裝了圓盤型整流罩,內置機械式雷達天線,能360度旋轉,是最大的外型特徵。由於E-3的空間大,航程遠,除了4名飛行員,最多還能搭載20多名的戰管人員,不只能早期預警,還可管制大片空域。E-2的機身較小,只有2名飛行員與3名戰管人員,但機動靈活。這兩款空中預警機都已服役多年,有不少的衍生改良型,並外銷到許多國家。不過隨著時代進步,機上的預警雷達也需要跟著升級,美國空軍與海軍都提出了更新計畫,空軍打算以全新的波音737空中預警管制機取代,海軍則推出了E-2D。

 

美國空軍使用E-3哨兵式(Sentry)空中預警管制機。(圖片摘自維基百科)

 

太空預警系統讓匿蹤戰機無所遁形

 

波音737空中預警管制機,顧名思義就是使用波音737客機為機身載台,在澳洲服役後,又被稱為E-7A契尾鷹(Wedgetail)。最大改變是採用更先進的多功能電子掃描陣列雷達(MESA),機背上不再安裝圓盤型整流罩,而是改為一具固定式的長方型天線。波音737空中預警管制機的偵測範圍達600公里以上,並能同時搜索空中與海上目標,而且新型的電子天線,還能進行電子情報蒐集,做為電偵機使用。美國海軍則不願意放棄E-2空中預警機,因為這款艦載機擁有成熟的航艦起降經驗,選擇推出改良型的E-2D。雖然一樣改採電子掃描陣列雷達,卻延用圓盤型整流罩,內藏新式天線,這好處是不用再花時間修改氣動力外型,偵測範圍也達550公里。以上兩款新型空中預警機,都內建新型資料鏈,不只能分享資料給友軍,更能直接引導飛彈攻擊。

 

韓國空軍的E-737空中預警機。(圖片摘自維基百科)

 

至於使用人造衛星來進行預警工作,並不是什麼新穎的概念,因為美國過去就發射過不少飛彈預警衛星(DSP),用來偵測敵方的彈道飛彈。這種衛星攜帶了高靈敏度的紅外線熱源感測器,能偵測到飛彈發射時的熱焰,進而提供預警。但如果要由衛星來取代長程預警雷達或空中預警機,衛星就必需具備連續追蹤高速飛行器的能力,這不是單一顆衛星能辦到的事。不過近年來發射低軌道衛星的技術突飛猛進,成本也大幅降低,已突破這樣的瓶頸。事實上,這種衛星追蹤能力最早是用來偵測地面移動目標,以取代過去的E-8C指揮機。E-8C搭載聯合監視暨目標攻擊雷達系統(JSTARS),可追蹤並標定地面移動目標(GMTI),指揮空中或地面部隊發動攻擊。目前E-8C已逐步退役,改由具備GMTI能力的衛星,來接手地面監視、追蹤與標定目標的任務。

 

美國空軍希望在GMTI的基礎上,發展出追蹤、標定空中移動目標(AMTI)的新能力。為了達到這個目標,美國空軍已經與SpaceX公司合作,發射了數百顆低軌道衛星,建立起實驗性的空中監視網路,並希望在2030年時,取得初步的作戰能力。這也意味著,未來美國的空中預警能力將覆蓋全球,並且不再受到地形地物的限制。過去因為長程預警雷達的偵測範圍有限,空中預警機也不可能深入敵方領空活動,所以要監控敵方空域裡的戰機活動,會受到很大的限制。但衛星可以無限制飛越敵方的領土,不被視為入侵領空。具備AMTI能力的衛星,將能全天候、無死角、追蹤敵方戰機的活動,可以說是預警能力的突破性發展。而且由上而下的偵測系統,幾乎一覽無疑,還能使匿蹤戰機無所遁形。這些優點都驅使美國全力發展太空預警系統。

 

另一方面,美國也在建立防禦飛彈攻擊的新型預警衛星。這套系統稱為高超音速飛彈與彈道飛彈太空追蹤感測器(HBTSS),是由美國飛彈防禦署(MDA)與隸屬於太空軍的太空發展署(SDA)共同推動。計畫在2018年展開,目前已發射多枚衛星進入太空軌道,專門用來反制高超音速飛彈與新一代的彈道飛彈。這些發展都說明太空預警能力的重要性,預警目標已從大氣層內的空域,進一步延伸到大氣層外的衛星軌道。為此,美國太空軍還計畫在AUKUS的合作架構下,強化美國與盟邦的太空預警能力,發展深空先進雷達能力(DARC),這款先進雷達不只能偵測低軌道衛星,還能監控更高軌道的地球同步衛星,或任何威脅物體。美國太空軍計畫在AUKUS的三個成員國,各部署一座深空先進雷達,可監控幾乎全球空域,好在太空戰中搶得先機。

 

透過無人機可建立戰術性預警能力

 

而除了建立更大型、看更遠、看更高的大型預警系統外,美國也積極利用無人機技術,來建立戰術性的預警能力。如過去的RQ-4全球之鷹,就能提供大範圍的地面或海洋偵照情報,也是一種初步的預警能力。最新型的 MQ-1C無人機則能安裝鷹眼(Eagle Eye)合成孔徑雷達,成為反制敵方無人機的無人預警機,以填補大型預警系統的死角。另外尚未曝光的RQ-180匿蹤無人偵察機,除了可以執行傳統的偵察、情蒐與監視任務外,也很可能會具備標定地面或空中移動目標的能力,可取代空中預警機。在不久的將來,從最小型的便宜無人預警機,到最大型的昂貴預警衛星群,所有的預警平台,都會逐步整合到美國空軍正在積極發展的先進戰鬥管理系統(ABMS)中,讓美軍能獲得完整的戰場圖像,從單一的擊殺鏈,升級到更致命的擊殺網。

 

RQ-4全球之鷹能提供大範圍的地面或海洋偵照情報,但生存性不佳。(圖片摘自維基百科)

 

俗話說「看得到,才打的到。」建立戰場的感知與預警能力,才是強化戰力的第一步。台灣在這一方面,有先天的優點也有缺點。因為地理位置的特殊性,台灣擁有美國很少出售給他國的鋪路爪長程預警雷達,可監看中國的東南半壁。但台灣地小人稠,距離中國太近,缺乏戰略縱深,導致預警時間很有限。特別是中國軍機近年來不斷侵擾台灣的防空識別區,屢屢突破台海中線,嚴重壓縮國軍的反應時間。為此,台灣已決定再替樂山基地的鋪路爪長程預警雷達進行升級,也計畫採購最新型的E-2D空中預警機。不過未來的潮流是發展太空預警能力,特別是各種低軌道的監控衛星。台灣政府目前已瞭解,低軌道衛星是未來的關鍵產業之一,曾多次宣誓要扶植國內廠商投入這個領域,卻未積極規劃最重要的國防應用方向,極為可惜,值得再思考一下。

 

※作者為軍事研究者

 




 

 

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