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微波武器:GPS最大天敌 可轻易买到零件制造(图)

2015年07月29日 10:03 来源:北京日报  参与互动()

  2014年美国成功发射“阿特拉斯5”火箭,携带全球定位卫星。

  太空卫星定位系统展开比拼。

  新闻背景

  7月16日,美国宇宙神-5火箭成功发射了美国空军的第10颗GPS-2F导航卫星,第11颗GPS-2F卫星的发射预计不早于今年10月30日,最后一颗GPS-2F卫星预计将在2016年2月发射。届时,目前最先进的美国GPS-2F导航卫星将全部发射完毕。

  GPS定位最快仅需几秒

  在许多美国电影中,间谍或被追踪的人身上被植入装有GPS的芯片,这些人无论走到哪里,都能被准确地定位。这并不是天方夜谭。自1978年10月6日美国第一颗GPS卫星上天以来,已有多颗各种类型的GPS导航卫星被发射。GPS是军民两用卫星导航系统,但优先为军方服务。

  从海湾战争开始到现在,美国的一切军事行动几乎都与卫星定位系统有关。其中在军事上至少有5项重要用途:为舰艇、飞机等武器平台提供导航定位服务;协助武器系统实现精确打击;帮助部队规划进攻线路;支持人员救援行动;提高卫星自主定轨能力。

  不过,导航卫星的军用与民用在技术原理上并不存在本质区别,但军用导航卫星更强调信号的保密性、抗干扰能力和定位精度。

  GPS导航星座由24颗工作卫星和数颗备份卫星组成。这些卫星运行在6个等间隔的、倾角为55°的近圆形轨道平面上,每个轨道平面上有4颗工作卫星。采用这种方式,可保证任何地点的用户随时能同时接收至少4颗卫星播发的测距信号和星历表数据,从而获得准确的三维坐标、速度和时间信息。一次定位仅用几秒到几十秒。

  2010年开始陆续发射的12颗GPS-2F卫星有不少重大改进。它使用了先进的原子钟,系统误差仅为每天8纳秒;增加了一个抗干扰的军事信号,且导航信号功率可调,因而具有更强的抗干扰能力;采用了星间链路和自主导航新技术,使卫星能自主运行60~180天;设计寿命达12~15年,可降低成本;抗核打击能力也有所提高。简言之,GPS-2F为GPS星座带来的新能力,使美国许多武器如虎添翼,精确打击能力进一步提高。

  “导航战”已拉开大幕

  美军GPS卫星导航系统在伊拉克战争中遇到了干扰机的干扰,标志着“导航战”序幕已经拉开。现在,随着GPS在战争中的巨大作用不断显现,美军对GPS的依赖越来越强,对GPS的抗干扰能力也越来越担心。为了保证美国军队能可靠使用GPS,同时防止敌对国家在战时使用,美国决定开展“导航战”。

  美国“导航战”的核心内容:一是保证GPS导航系统正常运行,友军能充分利用GPS导航的优势;二是不让敌方使用自己的导航信息;三是阻止敌方导航卫星系统的正常运行。

  摧毁或使敌方卫星导航系统瘫痪目前有以下手段:干扰GPS接收机接收信号,破坏地面台站,使用反卫星武器。地面台站的任务是跟踪和监视GPS卫星,实施对卫星轨道控制及参数修正,保证卫星导航的数据质量。所以,通过攻击敌人地面台站,可使卫星的星历无法更新,从而影响卫星发布的导航信号精度。用反卫星武器来直接摧毁导航卫星,可切断发布导航信息的信号。

  发展成本低廉的干扰机,同样能达到最大的破坏效果,这也是弱国对付强国,特别是对导航卫星依赖严重的国家的有效手段。伊拉克就抓住了这一点,在伊拉克战争中用从俄罗斯购买的GPS干扰机,干扰美国卫星制导炮弹,使它们没有打到预定的地点,误炸事件也屡有发生。

  不过,用微波武器或其它强力干扰信号制造强烈的背景干扰,使用户无法获得卫星导航信号,是目前GPS最大的天敌。因为GPS精确制导武器现已成为最具威慑力的武器,是武器效果的倍增器,但假如导弹突然失去所依赖的卫星导航信息,天知道它会飞向何处。

  虽然卫星导航定位系统非常复杂、昂贵,但GPS干扰设备技术非常简单,研制它毫无困难。能在16千米半径内使GPS发生偏差的干扰机或诱骗机,可以用零售商店就能买到的零件制作出来,而其费用还不到400美元。

  现代战争的“杀手锏”

  研制GPS最初的目的就是为舰艇和飞机等提供导航定位服务。因为在远离发射台的海域、内陆或空域,只有卫星导航能使舰艇和飞机在全球任意区域得到全天候的导航服务。

  正因如此,在战争中,配备GPS接收机的单兵能够准确地实施夜间机动作战;炮兵部队可利用GPS确定射击方位;坦克可利用GPS实施高速准确的机动及实现与加油车的快速对接;空军可利用GPS实现数千架次的空中机动,选择最佳飞行路线。卫星导航,已越来越成为现代战争能够制胜的“杀手锏”。

  对于在异国他乡作战的部队,如果参战各分队间不能明确相互之间的位置,会造成进攻线路上的交叉、重叠或脱节,严重影响作战进程,甚至可能导致敌我不分,或者失败的命运。在各战区使用GPS接收机,可明确各自所处位置,规划出最有利的进攻线路,引导部队机动,召唤火力打击,迅速准确地完成攻击,使“不同时间、不同地点、同时到达”的联合作战思想得以实现。

  GPS还能迅速而准确地实施救援行动,当执行任务的飞机被击落时,飞行员可通过佩戴装有GPS接收机的无线电发射机,使救援飞机马上捕获到呼救信号,并迅速将飞行员救出。

  采用GPS制导的降落伞空投,与常规空投相比有很多优点:一是大大增强了空投的灵活性,飞行员只需飞近空投区投下物品即可离去,大大提高了飞行员及飞机的安全性;二是可在相对较高的高空进行投放却能确保空投精度,使飞机远离敌人地面火力攻击;三是落点准确。

  精确打击现已成为现代战争的一个重要特征。GPS在军事上的最重要应用就是精确制导,它使弹药具有“百步穿针”之功。研究和实战表明,如果使弹药命中精度提高1倍,相当于使弹药数量增加3倍,或者TNT当量增大7倍。用卫星导航制导弹药不仅不需用地毯式轰炸,节省弹药,还大大减轻了附带损伤,做到只打击隐藏在桥梁和民宅附近的坦克,而不会损伤建筑物。

  未来趋势

  抗干扰 降成本

  GPS系统是美国军事定位导航与授时能力的基础与核心,未来美国的军事定位导航与授时能力仍以GPS系统为主,由广泛分布于陆、海、空、天、网的自主导航能力、区域导航能力为补充的定位导航与授时体系提供,以满足未来强对抗战场环境下,对高精度定位导航的需求。

  在伊拉克战争期间,伊拉克点燃石油以遮蔽目标,美军采用激光制导、红外制导和电视制导等精确打击武器都受到了极大的妨碍,而采用GPS制导的武器却丝毫不受影响。GPS制导武器能在各种恶劣环境中发挥独特作用,其特点是全天候、全天时、高精度工作。这样不仅使武器的命中率大为提高,也让“不接触作战”、“外科手术式打击”成为可能。

  由于GPS能为美军提供最重要的、覆盖全球的高精度定位导航与授时能力,所以美国将继续提升GPS系统的服务性能,增强GPS系统的导航战能力,重点是抗干扰抗欺骗能力。下一步,美国将发射性能更高的GPS-3导航卫星。

  目前,美军还在研发选择可用性抗欺骗技术,以装备未来美军更先进的GPS接收机,使GPS组合导航设备的抗干扰能力由目前最高50分贝提高到80分贝。另外,降低成本也是未来GPS的重要趋势,为此,美国拟采用“一箭双星”的方式来发射GPS-3,并研制GPS小卫星。

  为了不让敌方使用自己的导航信息,美国对GPS导航信号采取加密、分级使用等手段。虽然美国通过公布民用导航信号格式来占领市场,但它对军用导航信号格式严格保密,不到关键时刻决不轻易使用,即便在海湾战争和“盟军”行动中,美国也仅仅使用民用导航信号。而且,美国国防部还具备随时降低GPS导航信号精度,甚至是中止发布GPS导航信号的能力。(谢博)

【编辑:高辰】

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