關於飛彈防禦系統

Question

請問飛彈防禦系統是什麼東西?

Answer 1

　　你如果問的是美國方面的,那應該指得是Ballistic(彈道) Missile(飛彈) Defence(防禦),縮寫為BMD,一般中文稱為彈道飛彈飛彈防禦系統,底下分戰區彈道飛彈防禦(TMD;Theater Missile Defence)與全國飛彈防禦(NMD;National Missile Defense)。　　飛彈防禦系統簡單來說,就是以多層次武器系統防禦設計與佈署,防禦來自敵人的彈道飛彈攻擊;以美國TMD為例,高層攔截交由戰區高層大氣防禦/THAAD(The Theater High-Altitude Area Defense;TMD中專責中程彈道飛彈)系統、中層交由愛國者三型、低層則由各戰區的短程/低空防空系統負責(也就是說依戰區不同,各種短程/低空防空系統都有可能用到),來達到多層次防禦、好增加攔截機會。喜歡軍事的朋友~!歡迎加入軍武狂人夢!!!http://mbox.hchs.hc.edu.tw/~military/index2.htm

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Answer 5

記者管淑平／編譯

美國波音公司率領的一個研發小組成功從安裝在波音747飛機上的雷射導彈攔截裝置，發射出強大的雷射光束。這是首次這樣的嘗試，而這種安裝在747飛機上的攔截裝置為美國飛彈防禦系統的一部分。

這項測試被暱稱為「第一道光」，10日在加州愛德華空軍基地的一架波音747飛機上進行，測試時間不到一秒鐘，在瞬間決定成敗。五角大廈飛彈防禦計劃署稱這次實驗是所謂「空中雷射攔截系統」的一項「重大成就」。該署發言人恩萊德說，「這顯示了這（空中雷射攔截）的確管用」，接下來的工作就是精準度的微調。

空中雷射攔截系統是美軍飛彈防禦體系的一部份，由六個一模一樣、小貨車大小般的模組組成，利用化學氧碘雷射，將一束約籃球大小的雷射光束打在目標飛彈上，將飛彈摧毀。恩萊德說，未來將著重在延長雷射光束發出時間，以及提高功率，並在一架747-400F的飛機上裝置，在太平洋上空實機測試其效能。

五角大廈計劃利用這種裝了雷射攔截系統的飛機，在北韓附近或者其他可能的敵國附近空域飛行，達到在敵對飛彈發射以前，就能早期偵測，追蹤然後摧毀的目標。

國會參眾兩院在2005年的國防授權法案中表示，展示「第一道光」的可行性，對於空中雷射攔截系統的後續研發至為重要。這項法案授權布希所要求的2005年撥款4億7430萬美元用於研發這套系統，這是飛彈防禦系統100億預算的一部份。

當今各型防空飛彈系統中，愛國者（Patriot）以其突出的作戰效能深受肯定。目前愛國者飛彈最新的型號為PAC-3，採取「碰撞擊殺」技術（hit-to-kill），為一長程、全高度、全天候空防系統，主要用於反制戰術彈道飛彈、巡弋飛彈與各種先進戰機。

依美軍準則，執行攔截作戰時，係以兩枚攔截飛彈攔截一個目標。在年前進行的「自由伊拉克行動」中，美軍共發射4枚PAC-3反飛彈，成功擊落2個目標，攔截率為百分之百，未來即使來襲飛彈釋出誘標，PAC-3型亦具分辨能力。

PAC-3型飛彈的主要合約商為洛克希德馬汀公司，除了彈體，該公司還負責用以改良現役愛國者飛彈發射架、發射PAC-3的裝備，以及計算飛彈攔截邏輯的射擊解算電腦。雷神公司則負責系統整合，並提供雷達組件、通訊裝備及軟體升級。

空中雷射時代來臨


這項雷射武器計劃由美國飛彈防禦署（Missile Defense Agency）替美國空軍主持，已經達成幾個重大目標。一架改裝的波音747於7月18日完成首次試飛，雖然沒有裝雷射，但是已經架上機鼻的炮塔來進行空氣動力測試。用來攻擊飛彈的武器是諾斯洛普格魯曼（Northrop Grumman）太空科技公司（前身是TRW公司）製造的高能化學氧碘雷射，早在1月間就在該公司洛杉磯附近的廠房試射成功，達到118%的作業能量。下一步是在今夏安裝雷射到波音747上，經過測試之後準備面對最關鍵的考驗：在2004年底或2005年初，嘗試擊毀一枚飛毛腿級的彈道飛彈。屆時，原型機就有希望成為緊急應變的實戰武器，將著手建立七架以上配有雷射武器的機隊。夏塔克信心滿滿地說：「這些都是已臻成熟的技術，真正的挑戰只是把它統合在可行的空中平台上。這個工作已經進入最後階段，正在把所有組件組裝成一個完整的系統，準備完工了。」

堪薩斯州波音公司威奇塔開發與修正中心（Wichita Development and Modification Center）一條巨大的坡道上，停了一架747的400F貨機，正在改裝成史上最龐大的武器之一。這是美國空軍在1999年購入的新機，漆成空軍慣用的灰色，還裝上一個黑色的大機鼻以容納炮塔。

一批技師忙著裝設控制台、電子儀器、以及各種測試與支援裝備，準備將飛機轉移到愛德華（Edwards）空軍基地（已於去年12月19日完成轉移）。馬克丹納（Mark Dannar）是波音公司空中雷射飛行器整合產品小組副組長，他輕快地跑上階梯，進入龐大的主機艙。艙內將容納系統作業員，而裝在龐大的密閉隔離牆後面則是整套系統的攻擊主力：高能雷射。丹納走向一排點綴著指示燈與旋鈕的電子器材，笑著說：「瞧瞧這個開關--上面寫的是『雷射總管』。」丹納和許許多多參與這項計劃的人一樣，都沈迷在這套系統顯而易見的科幻光環中。他走回機尾，環視一下最近工作的成果，說：「這架飛機從頭到尾我們都改裝過了，解決掉不少重大的工程挑戰。」

例如，這架貨機內部經過強化處理，才能在機尾裝下六組用來產生雷射的模組，每一組相當於一輛箱型車大小。來到飛機外頭，丹納指出機殼上鑽出的許多洞孔，是裝設空中雷射偵測器材之處。偵測器材可以辨識並鎖定來襲的飛彈。

系統運作方式如下：裝設在機身上的六枚紅外線偵測器，將持續掃描四面八方，尋找飛彈留下的高溫廢氣。掃描工作可以自動進行，也可以在專門偵測飛彈發射的衛星指揮之下進行。一旦偵測到一枚，或幾枚的飛彈時，空中雷射系統的各組分離雷射就會自動開啟，費時只要幾秒鐘。飛機駕駛艙上頭的雷射測距艙（現在大約就在我們頭頂上方四層樓高的位置，因為我們站在地面上），將自動旋轉到面對第一枚飛彈的方向（也就是電腦研判威脅性最大的飛彈），並使用二氧化碳雷射測量它的距離。另一具軌跡顯示雷射將穿過火牆上的30公分口徑，進入機鼻炮塔，以調整機身震動造成的誤差，然後鎖定飛彈上要瞄準攻擊的部位。還有一具信標顯示雷射（beacon illuminator laser）也是由機鼻炮塔發射，炮塔中一組卡賽格林式（cassegrain）反射望遠鏡，將雷射光束直徑擴大為1.5公尺。這具雷射將利用光束與發射控制組上的調整光學儀器來研判飛彈的尺寸（這套光學儀器在空中雷射炮塔的每一具雷射上都是標準配備，可以用反射鏡來延伸射程以彌補大氣亂流的影響）。最後，電腦將發射高能雷射，而當雷射射到目標上時，雷射的直徑已經從1.5公尺縮成一個小光點。雷射在飛彈側面停留兩三秒鐘，就可讓氧化器或燃料槽破裂，造成飛彈爆炸。我問丹納說機員怎麼知道任務完成了沒有。他笑著答道：「如果飛彈炸掉就是完成了。」
這是一間徹底消毒過的無塵室。一名身材魁梧的洛克希德馬丁（Lockheed Martin）公司工程師，頭戴浴帽、身穿實驗室白袍，在黑色塑膠簾幕間鑽進鑽出，一面緊張兮兮地說個不停，一面眨巴著大眼睛、面露諷刺的微笑。「給你看個真正酷的玩意」，保羅夏塔克（Paul Shattuck）說著，一把扯開了簾幕，露出一堆錯綜複雜、五顏六色的光學儀器，以及經過電鍍的黑色金屬硬體。他說：「這就是『火牆』。」

火牆長寬各3.7公尺、高0.9公尺，一大堆玻璃與高科技硬體都是軍事機密，看起來挺嚇人的。龐大的無塵室有四層樓高，整個是刺眼的白色調，黑黝黝的火牆蹲踞在裏頭形成強烈的對比。好像黑洞一樣，吞噬掉光線而完全不反射。

地板上畫著波音747的輪廓，火牆就蹲在應該是飛機貨艙的位置。這台裝置裝滿了精準研磨的鏡面與透鏡，且都塗上了防反射的塗裝，產生詭異的七彩霓虹，會隨著你眼睛的移動而閃爍不定。火牆上有許多段都被遮蓋住了。「是為了防灰塵」，在附近神出鬼沒的工程師一個個都這樣說。奇怪，這不是無塵室嗎？「好吧」，工程師招認。「是因為你來才遮起來的。」

遮不住的事實是：火牆顯然是玩真的。如果一切按照計劃進行，這台精準機具即將安裝在波音747機鼻一組高速炮塔的後方，可以發出強大的雷射光束，在飛彈發射後以幾倍音速爬昇的階段將它擊毀。

這項計劃由波音公司主導。夏塔克是加州桑尼維爾市（Sunnyvale）洛克希德馬丁太空系統公司的專案負責人，負責為波音公司提供這套YAL-1A空中雷射（airborne laser, ABL）原型機上的光束與發射控制光學部分。雷射老早就用來切割磁磚、矯正視力、做精準焊接，當然也用在雷射指示筆上。但是只有在電影《星際大戰》（Star Wars）或《星艦迷航記》（Star Trek）中才會看到用雷射做致命武器。不過，今年年底，空中雷射的組件在波音747上組裝完成之後，很可能成為世界第一具可以使用的雷射武器--正值對這種武器的需求無比急迫的時刻。

由於許多流氓國家和恐怖組織都在開發彈道飛彈，上頭裝載傳統彈頭（如伊拉克的飛毛腿飛彈，或是核子彈頭），所以現代戰爭的不確定性已經大幅升高。飛毛腿之類的中程彈道飛彈和洲際彈道飛彈不一樣，它的射程較短、最大高度較低，要想成功攔截就得有立即應變的能力。從前的反彈道飛彈系統大都是發射飛彈來攔截飛彈，成功率不高。要在接近飛毛腿飛彈的有效距離內引爆都不容易，更別提直接擊落了。但是雷射不同，它以光速行進，可以精準調校到直接命中幾百公里外的活動標的。「要說打靶，就屬雷射最快、最準」，空軍上校愛倫波利考斯基（Ellen Pawlikowski）表示，她是這項價值16億美元空中雷射計劃的主任。

空中雷射系統攜帶的反應劑，大約可供20次雷射攻擊所需。首先是在飛機後方的六具模組中結合過氧化氫與氯氣，產生一種激化氧（這種激化氧稱為singlet delta oxygen, SOD）。然後，碘顆粒在機上的烤爐中加熱，產生氣態碘，再與激化氧共同注入氣室中。氣態碘被激化氧激化之後，就可推動雷射。在激化碘放鬆回到原本的能量狀態時，會產生波長1.3微米的光子。光子在長圓柱形的共振室中來回激盪，然後聚集起來通過長管，輸送到機身前端與炮塔。這個光波疊合程序（歷時不到一毫秒）就產生了雷射光束。

諾斯洛普格魯曼進行的試射證明，架設在定點的雷射產生的熱量足夠擊毀飛彈。下一道關口是要證明，在12,000公尺高空以時速900公里進行坡度轉彎的飛機上，也能達到同樣的結果。要做到這點，就得進行大規模的瘦身。

「我們有一大挑戰在於為這套系統『減重』，因為整套硬體得裝上飛機，必須考慮體積以及載重的限制」，蓋利庫普（Gary Koop）表示。庫普是諾斯洛普格魯曼的空中雷射計劃副理，在愛德華空軍基地系統整合實驗室工作，這個實驗先負責將所有雷射組件安插在一架退役的印航747上，確定裝得下之後，才會安裝到YAL-1A上面。為了減重，採用了像鈦金屬、各種新研發出來的塑膠，以及新的複合材料等之類的輕材料。但是空中雷射還要能夠在高度動盪的環境中運作。庫普表示：「在地面建造雷射時，我們會倒下幾千公斤水泥來打造穩固的地基。但是波音公司設計的飛機要很有彈性，能夠吸收各種空氣動力的應力。所以，飛機是要動的，雷射是要靜的，這兩套系統卻得結合在一起。」解決之道就是研發出多軸避震器，不論飛機如何移動，也能讓雷射光束路徑上的某些組件保持穩定。

幾十年來類似的工程進展都派上用場，才讓空中雷射變成可行的目標。美國軍方自冷戰初期以來就一直在研發雷射武器。美國與前蘇聯都進行過核能的船艦與衛星雷射實驗，目的都是要擊落洲際彈道飛彈與轟炸機。最後，這個構想成為雷根時代提出來的「星戰計劃」的核心，後來星戰計劃遭到擱置。但是那項計劃達成的一些科技突破，後來就被應用在空中雷射中。

空軍方面雖然對空中雷射信心十足，但外界卻不乏評論家認為它不能實現。哈佛大學研究員蘇巴塔葛需瑞（Subrata Ghoshroy）就表示：「我很懷疑空中雷射能夠達到足以摧毀飛彈的雷射能量」。葛需瑞也是「美國科學家聯盟」（Federation of American Scientists）資深委員，曾經參與軍方的雷射計劃。葛需瑞認為，諾斯洛普格魯曼的地面測試成功尚不足為恃。一旦雷射昇空，許多因素都會影響雷射光束的質量，包括濕度與亂流等等，這些因素可能不是用各種光學儀器的調整就能完全克服的。葛需瑞表示：「建造高能雷射用來攔截飛彈，這整套過程我們都沒什麼經驗。」
也有些人認為，雷射武器本身是管用，但是無法達成主要任務；也就是說，他們相信空中雷射可能比較適合用來攻擊長程洲際彈道飛彈與衛星，而無法擊落在較小地理區之內使用的短程武器。在麻省理工學院教授科學科技與國安政策的泰德波斯妥（Ted Postol）表示：「戰區彈道飛彈的動力飛行時間較短，高度也比較低，所以大氣密度較高。攻擊洲際彈道飛彈就比較容易，因為這種飛彈的動力飛行時間較長，攔截動作也在較稀薄的大氣層中進行。」

要想封住批評者之口，空中雷射還有許多階段性目標有待達成。大約在兩年後升空時，它會先嘗試命中一連串以熱汽球懸吊的標靶，然後就是高空飛機拖曳的標的。再來用的靶子就是新墨西哥州白沙（White Sands）飛彈靶場發射的測試火箭。空中雷射的最終考驗，是要擊落類似俄製飛毛腿飛彈的彈道飛彈。

如果一切順利，空中雷射開始服役，這種雷射將可能符合許多其他任務的需求。空中雷射最新奇的應用或許是用來擊落敵機。空軍一份新報告提出了這樣的構想：在飛船上架設反射鏡來延伸雷射光束的射程，將光束反射向下、直接攻擊目標，而不是以斜角穿過濃密的大氣層攻擊。雷射科學家王泰德（Ted Wong）表示：「我們的研究顯示，與目標接觸的時間在合理的範圍之內，只需與目標接觸幾秒鐘似乎就能造成損害。我們心目中有許多種目標都不難對付。飛機、偵測器、雷達等等都很怕熱效應。」王泰德曾主持空軍專案小組，現已退休。

目前國會對空中雷射計劃的成果感到很滿意，已經撥款購買第二架飛機供改裝成空中雷射。這是波音747 400的客機，有相當大的頂層甲板，可以容納整組機員。一號機上那道設於機艙中段，用於阻隔人員與雷射的複雜密閉隔牆就可以省掉了。二號機很有可能成為頭一架真正具有戰鬥能力的機種。如果計劃真能進展到那個地步，那麼幾十年來機密的雷射研究就終於可以離開簡報與戰爭遊戲的世界，成為真正的硬體裝備。美國一直想謀求諸神的權力，不久之後它或許有能力從高空投下霹靂。

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高空雷射將以拉長的8字形在涉嫌的飛彈發射基地上空盤旋，偵測範圍達數百平方公里。衛星偵測到飛彈發射台上有點火動作，就會傳送座標給空中雷射(1)。機身上的紅外線偵測器（本身也具備偵測飛彈的功能，接著掃描飛彈留下的熱廢氣。一旦發現飛彈，駕駛艙上方的雷射就會鎖定飛彈，判定距離(2)。軌跡顯示雷射在飛彈上面挑選一個瞄準點，信標顯示雷射辨識出飛彈的特質與尺寸(3)。高能雷射發射，在飛彈上停留到點燃飛彈內部的氧化器或燃料(4)。




一、愛國者飛彈發展沿革

愛國者飛彈最早是為了因應前蘇聯部署「蛙式」地對地飛彈而發展。美國陸軍在1961年即提出「陸軍野戰彈道飛彈防禦系統」研發計畫，然而到了1982年美國陸軍接收第一套愛國者防空飛彈系統時，該型彈仍不具備反彈道飛彈能力。

愛國者飛彈系統正式部署後，美國陸軍即嘗試改良，並建立其反戰術彈道飛彈（Anti Tactical-ballistic Missile）能力，即所謂PAC（Patriot ATM Capability）計畫。

PAC-1僅改良雷達的系統軟體，使其具備搜索、追蹤SS-12、SS-21等短程戰術彈道飛彈的能力；PAC-2則針對飛彈破壞力與雷達系統軟體加以改良，使攔截彈不再只是使來襲飛彈偏離目標，而是直接將其摧毀。

之後雷神公司進一步發展「愛國者飛彈導引性能加強型」（Patriot Guidance Enhance Missile Plus, GEM+），主要改良重點包括採用新型引信與低噪訓前段，以提高尋標器的敏感度，對付低雷達橫截面（RCS）目標。第一具改良式前段已於2002年11月遞交美國陸軍。



二、PAC-3型飛彈基本配備及功能

愛國者飛彈最大攔截距離可達70公里，最大攔截高度則在24公里以上，最短接戰飛行時間在9秒內，最多可達3分半鐘。其基本配備及功能說明如下：

（一）TVM（Track Via Missile）導引系統：飛彈在飛行途中，可接收由地面作戰管制中心傳來的修正指令。其具體的運作模式，係由飛彈本身的系統在推升階段搜尋目標，將相關資料透過TVM資料鍵傳給地面解算，後者再將修正指令以「飛彈追蹤指揮上鏈」傳給飛彈，以導引飛彈攻擊目標。

（二）M901發射車：可透過VHF或光纖數據資料鍵，於作戰管制站遙控操作，包括射前資料與發射命令都能傳遞。

（三）AN／MSQ-104作戰管制站：是愛國者火力單元中，唯一有人操作的部門，負責與擁有M901發射車的愛國者連與上級單位聯絡。管制站組員有3人，使用2具控制臺與一部通信站。

（四）AN／MPQ-53相位陣列雷達：提供目標搜索、目標探測、追蹤與識別、導引與電子反反制等多項功能。該型雷達以拖車運行，接受作戰管制站的數位武器管制電腦控制，藉光纖資料鍵自動操作，其搜索距離可達100公里，可同時追蹤多達100個在空目標，再對9枚接戰飛彈輸出數位引導資料。



三、PAC-3型飛彈強力配備

（一）波音公司主動Ka頻毫米波尋標器：配合全新設計的氣動力外型，以及反應快速的固體火箭推進器，可執行準確歸向，以擊中來襲飛彈最致命的部位。

（二）增程攔截彈ERINT：為一單級固體飛彈，全彈長約4.6公尺，彈體直徑約0.26公尺，起飛重量304公斤。該飛彈以直接碰撞的方式，高速擊破來襲飛彈，其動能較爆破彈頭產生的破片來得大，因此殺傷力特別強，能有效擊毀配備大規模毀滅性武器的飛彈彈頭。由於新型彈尺寸小、重量輕，因此發射車可攜帶16枚ERINT，使得火力大增。



四、愛國者飛彈改良計畫

事實上，愛國者飛彈的改良計畫，自波灣戰爭後即已展開，重點包括加強雷達偵測範圍、可辨別分裂的彈頭與彈體，以及在導航組件上整合GPS，採用反應更快的引信，以對抗快速下落的飛彈等。愛國者飛彈改良計畫說明如下：

（一）雷達部分：依據美國陸軍航空暨飛彈指揮部與雷神公司簽訂的合約，雷神公司將提供以下兩項升級套件：

1.四具雷達「性能提升套件」（Radar Enhancement Phase Ⅲ）：使現有愛國者防空系統的雷達平均功率提升為原有之2倍。

2.強化其分類、區隔及鑑別能力（Classification, Discrimination and Identification phase 3）套件：使雷達具備更寬的頻寬，並對重入大氣層、彈頭已與彈體分離的彈道飛彈，有更佳的分辨能力。

（二）其他部分：除在彈體方面，採用較輕複合材料外殼，以承受較高的G力之外，改良推進劑、增加飛彈射程等，皆使愛國者飛彈系統對彈道飛彈的攔截能力獲得大幅提升。



目前愛國者三型飛彈已被「中程擴大防空系統」（MEADS）選為主要攔截器。2004年以來，洛克希德馬汀公司已陸續接獲2筆合約，除替換在「自由伊拉克行動」中消耗的飛彈，亦將針對現役愛國者三型飛彈系統展開「飛彈性能提升」（Missile Segment Enhancement, MSE）計畫，提供飛行軟體測試，以及次系統之修改、鑑定、計畫與工具，支援愛國者全系統整合服務，預計2006年9月展開飛行測試。

所謂MSE計畫，是軍裝武備「螺旋性發展」的典範，當面對更嚴重的威脅時，該攔截系統能達到全面防護的要求。未來MSE構型的系統組成，將包括PAC-3型飛彈、射擊解算電腦，以及改良型發射器電子系統等，成為一種中、高空的長距防空利器，為地面部隊或高價值設施提供保護。



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