全球聚焦反無人機(jī)之戰(zhàn):挑戰(zhàn)與創(chuàng)新并行
2024年9月23日,西點(diǎn)現(xiàn)代戰(zhàn)爭研究所發(fā)文稱,在烏克蘭、俄羅斯、蘇丹、緬甸和紅海,各國軍隊(duì)都在爭相獲得反無人機(jī)系統(tǒng)。據(jù)市場分析估計(jì),到2030年,全球反無人機(jī)市場規(guī)模可能達(dá)到105.6億美元。
無人機(jī)戰(zhàn)爭:創(chuàng)新循環(huán)中的挑戰(zhàn)與變革
無人機(jī)戰(zhàn)爭最好被理解為一個(gè)呼吁與響應(yīng)的創(chuàng)新循環(huán),雙方都會(huì)對(duì)對(duì)方的創(chuàng)新做出響應(yīng)。無人機(jī)進(jìn)攻或防御占主導(dǎo)地位將取決于技術(shù)的進(jìn)步、對(duì)手采用這些技術(shù)的程度,以及支持理論、組織、培訓(xùn)、領(lǐng)導(dǎo)、人員和設(shè)施。在2020年的納戈?duì)栔Z-卡拉巴赫戰(zhàn)爭中,無人機(jī)為阿塞拜疆帶來了顯著的軍事優(yōu)勢(shì),因?yàn)閬喢滥醽喌姆烙芰τ邢?。與此同時(shí),美國駐中東部隊(duì)不斷受到來自各種恐怖分子和叛亂組織的低成本無人機(jī)的轟炸。攻擊者也在改進(jìn)他們的無人機(jī)——伊朗新型噴氣式沙赫德-238,例如,無人機(jī)的速度有所提高,但成本較高,而且速度越來越快。隨著無人機(jī)越來越多地用于陸地、海上和水下,這種加速的創(chuàng)新周期也可能在不同領(lǐng)域以不同的方式體現(xiàn)。
多樣無人機(jī)反制手段與挑戰(zhàn)并存
擊敗無人機(jī)的方法比以往任何時(shí)候都多——從射頻和導(dǎo)航系統(tǒng)干擾到地對(duì)空導(dǎo)彈、防空炮和普通的老式霰彈槍。RUSI估計(jì),2023年烏克蘭每月?lián)p失一萬架無人機(jī),而俄羅斯在無人機(jī)方面的支出可能與此相當(dāng)。對(duì)于所有擊落無人機(jī)的方法,沒有一種是完美的。無人機(jī)對(duì)抗措施有局限性和弱點(diǎn),無人機(jī)制造商可以利用這些弱點(diǎn)。盡管無人機(jī)的生存能力將決定其在沖突中的效用,但評(píng)論員很少關(guān)注這個(gè)話題。
在整個(gè)沖突期間,烏克蘭和俄羅斯一直使用傳統(tǒng)防空系統(tǒng)來對(duì)抗無人機(jī)。這些系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于,它們已經(jīng)被大多數(shù)軍隊(duì)部署和理解。即使是被認(rèn)為過時(shí)的防空系統(tǒng)也在反無人機(jī)的角色中找到了第二次生命,比如Gepard高射炮,它于1980年停產(chǎn)。不足之處在于,眾多傳統(tǒng)防空系統(tǒng)在應(yīng)對(duì)小型無人機(jī)時(shí),尤其是在遠(yuǎn)距離情況下,顯得不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。中程和遠(yuǎn)程防空系統(tǒng),如愛國者、NASAMS或S-400,其操作和補(bǔ)給成本比除最昂貴的無人機(jī)之外的所有無人機(jī)都要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。較新的動(dòng)能系統(tǒng),如L3 VAMPIRE價(jià)格較低但射程較短,這意味著軍隊(duì)必須采購和使用許多此類武器才能覆蓋與更先進(jìn)平臺(tái)相同的區(qū)域。攻擊者可以將這些弱點(diǎn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)。俄羅斯使用大規(guī)模無人機(jī)襲擊不斷轟炸烏克蘭的基礎(chǔ)設(shè)施,迫使烏克蘭防御者在低價(jià)值無人機(jī)上花費(fèi)昂貴的彈藥,并將防空系統(tǒng)遠(yuǎn)離前線以保護(hù)后方。
圖:美國L3Harris公司的VAMPIRE系統(tǒng)。
當(dāng)然,雙方都在尋求更實(shí)惠、更可持續(xù)的選擇,比如定向能。無人機(jī)通常通過無線方式與操作員連接,并與全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)連接。干擾或誘騙會(huì)阻礙無人機(jī)的任務(wù)。這些系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于成本低廉,只需要提供干擾電磁波所需的電力。在俄羅斯入侵烏克蘭引發(fā)的戰(zhàn)爭中,雙方都在他們能用到的一切東西上安裝干擾器,包括俄羅斯臭名昭著的“烏龜坦克”。
圖:“烏龜坦克”配備了反無人機(jī)電子戰(zhàn)系統(tǒng)。
防御側(cè)重于干擾,而進(jìn)攻側(cè)重于技術(shù)以及對(duì)抗干擾的技巧和戰(zhàn)術(shù)。烏克蘭和俄羅斯都已經(jīng)并正在努力融入人工智能、自主性和電子防御。無人機(jī)控制系統(tǒng)上的跳頻等基本對(duì)抗措施已變得司空見慣。烏克蘭戰(zhàn)爭雙方都開始采用終端制導(dǎo)系統(tǒng),其中無人機(jī)飛行員識(shí)別目標(biāo),無人機(jī)將其看到的圖像或視頻與操作員選擇的目標(biāo)進(jìn)行匹配,以確保即使失去連接,無人機(jī)也能瞄準(zhǔn)目標(biāo)。烏克蘭和俄羅斯越來越多地還將重點(diǎn)關(guān)注導(dǎo)航系統(tǒng),以適應(yīng)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的暫時(shí)丟失,例如慣性導(dǎo)航裝置和地形測(cè)繪。
當(dāng)然,沒有必要等到無人機(jī)在空中時(shí)才對(duì)其進(jìn)行反擊。軍隊(duì)也在進(jìn)行進(jìn)攻性防空作戰(zhàn)。大量無人機(jī)被儲(chǔ)存或放置在機(jī)場上,通常需要大量操作員和支持人員。打擊地面上的無人機(jī)或其操作員可以減輕反無人機(jī)行動(dòng)的壓力,因?yàn)橥{在出現(xiàn)之前就被消滅了。4月,烏克蘭使用一架改裝成無人機(jī)的輕型飛機(jī)襲擊了俄羅斯正在制造沙赫德-136變體以用于對(duì)付烏克蘭城市的設(shè)施。1月,美國襲擊了28個(gè)地點(diǎn)也門的胡塞叛軍導(dǎo)彈和無人機(jī)計(jì)劃的基地包括彈藥庫、發(fā)射系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)施。隨著軍隊(duì)越來越依賴無人機(jī)穩(wěn)定地運(yùn)往前線,打擊地面上的無人機(jī)或生產(chǎn)無人機(jī)的工廠將成為反無人機(jī)行動(dòng)的關(guān)鍵部分。當(dāng)然,如果這些設(shè)施位于人口中心或其他關(guān)鍵資產(chǎn)附近,這可能會(huì)帶來意想不到的升級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。
無人機(jī)戰(zhàn)爭新趨勢(shì):定向能武器與自主性的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
無人機(jī)戰(zhàn)爭中創(chuàng)新與反創(chuàng)新之間的反復(fù)較量有望以新的方式發(fā)展。目前,重點(diǎn)關(guān)注兩項(xiàng)技術(shù)發(fā)展:定向能武器和自主性。兩者都無法免受反創(chuàng)新的影響。高能武器等新型無人機(jī)防御系統(tǒng)將激勵(lì)人們制定新措施,以盡量減少其影響或瞄準(zhǔn)這些系統(tǒng)。自主性還將迫使防御者考慮使用哪些系統(tǒng)以及如何利用自主系統(tǒng)來達(dá)到自己的目的。我們將依次討論每一項(xiàng)。
美國國防部對(duì)高能激光和高功率微波等定向能武器非常感興趣,因?yàn)樗鼈兪菬o人機(jī)防御的未來。4月,美國陸軍宣布已向國外派遣了兩套此類激光系統(tǒng),以保護(hù)美國軍隊(duì)。激光和微波有望以極低的單次射擊成本擊落無人機(jī),并通過不以動(dòng)能攔截?zé)o人機(jī)來降低附帶損害的風(fēng)險(xiǎn)。微波的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是作用范圍大,可以同時(shí)擊落多架無人機(jī),隨著無人機(jī)襲擊規(guī)模的擴(kuò)大和行動(dòng)者部署無人機(jī)群,這將非常有用。
然而,定向能并非萬能藥。激光和微波各有優(yōu)缺點(diǎn),為適應(yīng)性戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和程序創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。這兩種系統(tǒng)的一個(gè)顯著弱點(diǎn)是有效射程通常較短。雖然較短的射程可能適合戰(zhàn)略目標(biāo)的點(diǎn)防御,但其價(jià)值可能對(duì)區(qū)域防御有限。此外,激光通常需要幾秒鐘才能對(duì)目標(biāo)造成傷害,而空氣中的顆粒物(如雨水或煙霧)會(huì)破壞這一過程。例如,美國軍隊(duì)在測(cè)試安裝在Stryker上的激光時(shí)發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在惡劣條件下難以在移動(dòng)車輛上運(yùn)行。為了利用這些弱點(diǎn),攻擊者可能會(huì)在雨天或霧天部署無人機(jī),依靠無人機(jī)更高的環(huán)境耐受力。雖然惡劣天氣也可能抑制無人機(jī)上的視覺導(dǎo)航和瞄準(zhǔn)系統(tǒng),但對(duì)于已知位置的靜態(tài)目標(biāo)來說,這可能無關(guān)緊要。海軍研究辦公室有幾項(xiàng)旨在對(duì)抗定向能武器的研究,包括材料硬化。同樣,未來的反輻射導(dǎo)彈可能會(huì)有能夠瞄準(zhǔn)定向能系統(tǒng)的導(dǎo)引頭。這可能是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
雖然激光和微波的單次發(fā)射成本較低,但它們的單系統(tǒng)成本往往很高:Epirus從美國陸軍獲得了一份價(jià)值6610萬美元的合同,交付四臺(tái)“列奧尼達(dá)”原型機(jī),每臺(tái)約1650萬美元。如果對(duì)手能夠以可承受的價(jià)格瞄準(zhǔn)并摧毀這些系統(tǒng),低成本優(yōu)勢(shì)可能會(huì)變成高成本風(fēng)險(xiǎn)。此外,定向能通常需要大量電力,而這些電力可能會(huì)中斷或耗盡。攻擊者可能會(huì)使用膠合板和泡沫塑料等廉價(jià)誘餌來消耗系統(tǒng)存儲(chǔ)的電力,然后再發(fā)動(dòng)更大規(guī)模的攻擊。
另一方面,自主性也帶來了一系列挑戰(zhàn)和機(jī)遇。美國國防部正在大力投資建造自主無人機(jī),據(jù)報(bào)道,烏克蘭正在研究機(jī)器視覺和地形測(cè)繪解決方案,以擊敗俄羅斯大量的干擾器。隨著自主無人機(jī)變得越來越普遍和可靠,干擾等反無人機(jī)方法可能不再那么有用。自主性還為黑客或其他行為者操縱無人機(jī)以達(dá)到邪惡目的開辟了新途徑。
隨著軍方采用能夠自主通信的真正無人機(jī)群,干擾風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)增加。創(chuàng)建真正的無人機(jī)群所需的通信和協(xié)作也可能為防御者創(chuàng)造機(jī)會(huì),以某種方式誘騙整個(gè)群體,使錯(cuò)誤傳播到每個(gè)無人機(jī)。更多的自主無人機(jī)意味著更多的潛在失敗機(jī)會(huì),因?yàn)榉烙邔W(xué)會(huì)了尋找和利用最薄弱的環(huán)節(jié)。
對(duì)于防御者來說,自主性可能會(huì)帶來兩難境地,即是否愿意轉(zhuǎn)向動(dòng)能解決方案,尤其是在國土防御和安全方面。執(zhí)法和國土安全官員通常依賴各種干擾系統(tǒng),包括效果存疑的手持干擾器。但是,如果無人機(jī)依賴自主導(dǎo)航、指揮和控制系統(tǒng),那么防御者可能會(huì)被迫使用物理效應(yīng)器來擊落或捕獲它們。從捕網(wǎng)到地對(duì)空導(dǎo)彈,盡管物理效應(yīng)器的風(fēng)險(xiǎn)各不相同,但對(duì)旁觀者的潛在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)計(jì)會(huì)增加。如果一位主要的政治領(lǐng)袖正在發(fā)表演講,一架潛在的敵對(duì)無人機(jī)出現(xiàn),特勤局會(huì)在人群上空將其擊落嗎?當(dāng)然,細(xì)微差別在于,即使是自主無人機(jī),其抗干擾能力也可能有所不同,因?yàn)槟承┈F(xiàn)代無人機(jī)具有自動(dòng)、難以中斷的返航功能,如果無人機(jī)與控制器失去連接。但舊款、未來款和自制款可能沒有同樣的限制。
適應(yīng)無人機(jī)戰(zhàn)爭演變:美國決策者的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)
決策者需要適應(yīng)無人機(jī)進(jìn)攻和防御之間的反復(fù)演變。在某些情況下,無人機(jī)進(jìn)攻可能在制定對(duì)策時(shí)占有優(yōu)勢(shì),而在其他情況下,有效的對(duì)策可能會(huì)削弱無人機(jī)的影響。這種平衡在不同的地方會(huì)有所不同,因?yàn)閰⑴c者對(duì)各種無人機(jī)和反無人機(jī)技術(shù)和支持能力的獲取自然會(huì)有所不同。執(zhí)法部門如何保護(hù)機(jī)場和體育賽事免受無人機(jī)攻擊,與軍方如何保護(hù)海外基地將有所不同。
為了應(yīng)對(duì)并領(lǐng)先無人機(jī)和反無人機(jī)創(chuàng)新周期,美國政策制定者應(yīng)該考慮三項(xiàng)廣泛建議:
首先,了解對(duì)手。情報(bào)和國防官員認(rèn)真研究對(duì)手的無人機(jī),但他們也應(yīng)該同樣關(guān)注美國擊落無人機(jī)的能力,以及等式兩邊的發(fā)展速度。還應(yīng)密切關(guān)注非國家行為者,因?yàn)榕褋y分子、恐怖分子和有組織犯罪集團(tuán)也在尋求減少無人機(jī)對(duì)其行動(dòng)的影響。簡單的干擾器通常不難用現(xiàn)成的組件制造,在某些地區(qū)可以買到。研究對(duì)手如何進(jìn)行反無人機(jī)行動(dòng)應(yīng)該可以為美國無人機(jī)的發(fā)展提供參考。這意味著投資和擴(kuò)展無人機(jī)利用和取證等支持能力快速有效地從被擊落的敵方無人機(jī)上收集相關(guān)信息。情報(bào)官員需要與采購官員密切合作,為行業(yè)制定適當(dāng)?shù)囊?。同時(shí),平衡生存能力與成本是關(guān)鍵:加強(qiáng)無人機(jī)的激光防御能力對(duì)于主要采用動(dòng)能防御的對(duì)手來說可能沒有什么價(jià)值。
第二,加快美國開發(fā)和部署反制措施的速度。烏克蘭軍方聲稱創(chuàng)新周期為三個(gè)月為與俄羅斯的戰(zhàn)爭帶來戰(zhàn)場上的改進(jìn)。這表明無人機(jī)制造商需要不斷開發(fā)解決方案并修改無人機(jī)以保持其生存能力。美國的開發(fā)和采購系統(tǒng)并未針對(duì)如此快速的發(fā)展速度進(jìn)行優(yōu)化。美國正處于一個(gè)極其緩慢的轉(zhuǎn)變過程中,這種緩慢的轉(zhuǎn)變已經(jīng)讓美國損失了價(jià)值數(shù)百萬美元的無人機(jī)。例如,據(jù)報(bào)道,美國在也門胡塞控制的領(lǐng)土上損失了多架無人機(jī)。這個(gè)問題促使官員們研究了一些模塊化解決方案,比如MQ-9的自我防御吊艙并非每架無人機(jī)都需要全套昂貴的對(duì)抗措施,尤其是那些設(shè)計(jì)為可消耗型無人機(jī),但無人機(jī)需要比對(duì)手的對(duì)抗措施更快地進(jìn)化,才能持續(xù)完成任務(wù)。
當(dāng)美國及其盟友思考未來與俄羅斯和伊朗等國家的對(duì)抗需要什么時(shí),重點(diǎn)應(yīng)放在投資研發(fā)能夠快速識(shí)別和瞄準(zhǔn)無人機(jī)對(duì)抗措施的武器上,例如干擾彈引導(dǎo)器和在微波頻譜上運(yùn)行的反輻射導(dǎo)彈。此外,國防部和各軍種應(yīng)積極研究和試驗(yàn)戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)和程序。白沙導(dǎo)彈靶場、紅沙綜合實(shí)驗(yàn)中心、阿聯(lián)酋X靶場和其他試驗(yàn)場已在測(cè)試和評(píng)估反無人機(jī)系統(tǒng)。如果尚未這樣做,試驗(yàn)場應(yīng)納入并擴(kuò)大對(duì)反無人機(jī)系統(tǒng)的威脅,以及美國軍隊(duì)可能如何試圖擊敗當(dāng)前和未來的敵方無人機(jī)防御。這些結(jié)果應(yīng)為虛擬建模和模擬提供信息,以了解探測(cè)或擊敗無人機(jī)的概率的變化如何影響更大的戰(zhàn)術(shù)和作戰(zhàn)環(huán)境。
第三,了解反對(duì)抗措施的權(quán)衡。開發(fā)、制造和部署反對(duì)抗措施可能成本高昂,并會(huì)增加單位成本。加強(qiáng)無人機(jī)對(duì)抗每一種反制措施的能力很快就會(huì)導(dǎo)致無休止地試圖跟上每一種新型無人機(jī)防御。無人機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是重量輕,因此整合昂貴的反對(duì)抗措施可能會(huì)降低其對(duì)全球軍隊(duì)的核心價(jià)值。此外,反對(duì)抗措施可能會(huì)消耗電力、有效載荷、計(jì)算和其他有限的資源。因此,國防部需要在做出收購決策、組織戰(zhàn)爭演習(xí)以及部署和使用無人機(jī)時(shí)仔細(xì)考慮和權(quán)衡這些利弊。此外,國防部應(yīng)支持模塊化設(shè)計(jì),并考慮適當(dāng)?shù)臒o人機(jī)機(jī)隊(duì)組成,以考慮無人機(jī)防御的區(qū)域和對(duì)手差異。由于不同的對(duì)手部署不同類型的防空系統(tǒng),采購官員應(yīng)尋找并激勵(lì)模塊化解決方案,這些解決方案可以為不同類型的任務(wù)添加或刪除。有效的解決方案可能具有技術(shù)創(chuàng)新性,系統(tǒng)復(fù)雜性相對(duì)較低,因此國防部可能會(huì)受益于在小企業(yè)創(chuàng)新研究和小企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)讓計(jì)劃中圍繞感興趣的特定對(duì)策開放資金額度。同樣,由于美國的盟友和合作伙伴可能在面對(duì)類似對(duì)手時(shí)面臨同樣的問題,因此可能存在國際發(fā)展工作的機(jī)會(huì),尤其是與已經(jīng)擁有美國制造的無人機(jī)的國家。
無人機(jī)創(chuàng)新——就像所有軍事創(chuàng)新一樣——過去是、現(xiàn)在是、將來也將是進(jìn)攻和防御創(chuàng)新之間的不斷迭代。美國無人機(jī)和對(duì)手反制措施之間的平衡將影響未來沖突的走向,美國決策者必須確保美國無人機(jī)能夠在非許可環(huán)境下完成任務(wù)。美國必須打破無人機(jī)防御,并確保它一直處于被打破的狀態(tài)。
