新型微波武器可防禦蜂群作戰無人機

五角大樓正在準備高功率微波武器,這種武器能夠對蜂群作戰無人機進行隱形打擊

US Army members work with a small unmanned drone

美國陸軍下士馬修·G·梅納,查理連,第1營,第258野戰炮兵團,紐約陸軍國民警衛隊,在野外訓練期間對RQ-11 Raven B(一種小型無人飛行系統)進行系統檢查。小型無人機系統已經進入戰場,不久之後,機器學習將使大型無人機群能夠協同飛行進行協調攻擊。

在10月初突襲的最初幾個小時內,哈馬斯對以色列的瞭望塔和安全攝像頭執行了協同無人機襲擊。這些襲擊旨在使以色列國防軍對加沙的監視失效,為武裝襲擊者滲透以色列並襲擊平民而不受懲罰掃清道路。

這種由低成本無人機組成的臨時艦隊在最近的其他衝突中也發揮了重要作用,包括烏克蘭對抗俄羅斯軍隊的戰鬥以及亞塞拜然在2020年納戈爾諾-卡拉巴赫衝突中的戰略。但這僅僅是開始。很快,機器學習將使數十架無人機能夠同時以更大的協同“蜂群”飛行,這種蜂群甚至更容易壓倒傳統防禦。美國國防部正在準備新的對策來應對這種威脅,五角大樓認為它在高功率微波這種隱形定向能形式中找到了一個有希望的候選者。

聯合反小型無人機系統辦公室 (JCO) 主任兼陸軍作戰、計劃和訓練副參謀長辦公室火力主管肖恩·蓋尼少將說:“我們認為,高功率微波技術對於幫助我們減輕蜂群小型無人機的威脅至關重要。” 蓋尼補充說,小型無人飛行器帶來的威脅總體上一直在迅速增長。他預測,涉及數百架無人機協同飛行以壓倒傳統防禦的協調大規模攻擊即將到來。與此同時,單架無人機變得更快、更敏捷,並且在配備適當的彈藥後,有可能造成更大的破壞,類似於巡航導彈的影響。人工智慧還將使它們能夠自主執行。


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為了防禦這種威脅,陸軍正在尋找有前景的技術,這些技術能夠一次性探測、跟蹤、識別和使 20 到 50 架小型無人機(官方稱為無人飛行系統,或 UAS)失效。明年 6 月,五角大樓計劃進行美國軍方迄今為止最雄心勃勃的反無人機演示。在新墨西哥州白沙導彈靶場,JCO 將評估大約六種新技術,讓它們對抗多達 50 架小型無人“替代敵機”組成的蜂群。美國政府將小型無人機分為三類:1 類是指重量不超過 20 磅的飛機,2 類是指重量在 21 到 55 磅之間的飛機,3 類包括重量可達 1,320 磅的無人系統。蜂群活動將以 1 類和 2 類尺寸的飛行器為特色。

JCO 採購主管、陸軍上校邁克爾·帕倫特說:“我們將進行一次蜂群演示,看看對手將如何試圖壓倒我們的防空系統,試圖壓倒我們對抗小型無人機系統的能力。” 在演習中使用的全方位反無人機候選技術仍有待確定——但很可能包括微波。

自 1960 年以來,美國政府已花費 60 億美元開發“定向能技術”,包括雷射武器和高功率微波。後者是一種電磁輻射形式,類似於無線電波,但波長較短(因此有“微波”字首),範圍從大約 30 釐米到 1 毫米。這種能量廣泛用於通訊、醫療、工業環境以及當然還有食品加熱。

高功率微波 (HPM) 可以將足夠的能量定向到給定的頻率,從而擾亂、降低或摧毀電子電路。而武器化的 HPM 比普通廚房微波爐強大 15 萬倍,可以干擾單個小型無人機保持在空中的能力。在電路板或電源系統等關鍵部件的電子電路被破壞後,重力就會接管:無人機停止工作並簡單地從空中墜落。2018 年,國會注意到這些能力正在成熟,並指示五角大樓加速將 HPM 專案從實驗室轉移到戰場的計劃。目標是幫助對抗中國和俄羅斯等潛在對手的技術進步。

國防部部分透過快速原型化類似於以色列“鐵穹”系統的國內專案來回應國會的這一要求,“鐵穹”系統擊落了大多數來襲火箭彈。美國專案名為“間接火力防護能力 (IFPC) 增量 2”,將包括一系列技術——制導導彈攔截器、高能雷射器和高功率微波發射器——用於擊落多種威脅,並提供針對無人機群等武器的分層防禦。這些技術都已在開發中,並將在未來兩年內為部隊做好準備。

IFPC 的高功率微波元件應該最早在明年夏天就可以投入使用。1 月份,陸軍與一家總部位於洛杉磯的公司 Epirus 簽約,建造四套原型微波系統,作為其計劃的 IFPC 的一層。這些原型是 Epirus Leonidas 系統的版本。每個原型都安裝在帶輪子的拖車上,可以拆卸進行遠端操作,並有一個方形面板,該面板位於萬向節上,因此可以 360 度旋轉。該面板裝有軟體控制的射頻放大器,可以定製微波爆炸的能量和頻率。

Epirus 聯邦增長副總裁亞倫·巴魯加說:“Leonidas 的設計融合了從烏克蘭吸取的許多經驗教訓,並對我們認為西太平洋地區的戰鬥可能是什麼樣子進行了許多預測。”

Leonidas 的 HPM 原型在 11 月初通過了陸軍評估人員的審查,並且正在進行測試,陸軍正在制定該系統作戰使用的戰術、技術和程式。目標是將四套原型高功率微波武器交付給作戰部署部隊——可能在中東——在明年夏天。

國防部還在研究將高功率微波發射器安裝在飛行裝置上。2011 年,空軍資助了一個名為“反電子高功率微波導彈專案 (CHAMP)”的先進技術開發專案,該專案涉及將高功率微波武器安裝在巡航導彈中。操作員只需將導彈靠近目標(例如指揮所),就可以燒燬任何敏感電子裝置,而不是引導武器進行靶心打擊。

最近,海軍陸戰隊、陸軍和國防高階研究計劃局 (DARPA) 一直在努力將高功率微波技術裝入更小的飛行器中。一個例子是 Morfius,它是洛克希德·馬丁公司製造的可重複使用的反無人機攔截器,已在 20 多次測試中飛行。這種管式發射無人機具有整合的“尋的器”(一種引導飛行器到達預定目標的感測器)和緊湊型 HPM。洛克希德·馬丁公司聲稱,它還具有先進的自主性和制導演算法,並且可以滯空並在空中擊敗單個無人機以及蜂群。

高功率微波可能有助於強大的反無人機防禦,但它們並非完美。例如,透過在無人機的電路中新增一層電磁遮蔽,HPM 可能會失效。儘管如此,這些步驟將為任何攻擊無人機增加新的複雜性——更不用說成本、重量和效能要求了。

蓋尼說:“問題是真實存在的。國防部正在用能力做出回應。但是,沒有靈丹妙藥可以解決您的所有問題。”

賈森·謝爾曼 是一位調查性國家安全記者,擁有超過 25 年的五角大樓、軍事預算、武器系統採購和國防政策制定以及技術、商業和全球武器貿易報道經驗。他曾到過 40 多個國家,在紐約州立大學布法羅分校學習中世紀曆史,現居紐約州布魯克林。

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