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未來導彈在聯合賽博空間行動中的能力探究

2019-03-25 08:13楊會林張邦楚歐軍
航空兵器 2019年1期
關鍵詞:導彈智能化

楊會林 張邦楚 歐軍

摘要:簡要介紹了賽博空間及賽博空間作戰的概念內涵、發展情況及賽博空間對抗技術和作戰裝備。針對未來聯合賽博空間行動的目標,描述了導彈在聯合作戰行動中的作用,對導彈需具備的能力進行了分析。最后,為應對賽博空間作戰需要提出了導彈技術發展的建議。

關鍵詞:賽博空間;賽博空間行動;毀傷能力;防御能力;智能化;導彈

中圖分類號:TJ760;E927文獻標識碼:A文章編號:1673-5048(2019)01-0053-05[SQ0]

0引言

隨著信息網絡技術在軍事領域的不斷發展和應用,賽博空間已與傳統的陸、海、空、天四維作戰空間構成了五維作戰空間。賽博空間的發展必然催生相應的戰爭模式,世界各軍事強國廣泛關注新概念賽博武器的開發、應用和賽博空間作戰的研究,美國對賽博空間的研究走在世界的前列,并第一個建立了“賽博空間司令部”,經過多年的建設,美國在賽博空間的軍事應用不斷深化,初步形成了相對完備的作戰力量。

從賽博空間作戰發展態勢和對國家戰略安全的重要性來看,預示著未來戰爭的取勝主要取決于對賽博空間能力的應用。為應對來自賽博空間的威脅,除了不斷加強我國賽博力量建設外,還迫切需要在賽博空間中尋求可行的對抗措施。在新的戰爭模式中,傳統導彈將如何繼續發揮其作用及效果,加強導彈在賽博空間作戰模式下的能力研究,使導彈的發展與賽博空間發展要求相協調,對保障我國賽博空間的利用,維護賽博空間安全以及在賽博空間與敵方有效對抗具有重要的意義。

1聯合賽博空間和賽博空間作戰

1.1賽博空間概念及特征

賽博空間(Cyberspace)[1-3]是20世紀80年代加拿大作家威廉·吉布森在科幻小說中創造的一個詞匯。20世紀90年代,隨著網絡技術的發展與應用,學術界對賽博空間概念不斷探討后認為,賽博空間基本與互聯網同義。2000年以后,美國政府和軍方開始重視賽博空間,賽博空間的內涵在軍事領域有了新的注解。經歷了2003年、2006年、2008年多次修改后,2010年2月22日,美國陸軍在《美國陸軍賽博空間行動概念能力規劃(2016-2028)》中首次完整地闡述了賽博空間的相關理論,給出了目前被大眾廣泛接受的賽博空間的定義,即:“賽博空間是信息環境中全球范圍內的一個域,由一些相互依賴的信息基礎設施網絡以及承載的數據組成,包括因特網、電信網、計算機系統以及嵌入式處理器和控制器”。

從賽博空間概念及內涵的變化和發展來看,賽博空間具有以下特征[4]:

(1)賽博空間處于動態變化之中。

賽博空間基礎設施能夠動態配置,網絡設施、計算機等更新速度較快,可以局部隨時更換,也可隨時實施節點的加入和退出,這都會引起賽博空間結構的變化。此外,由于賽博空間中運行的信息有明確的時效性,信息內容也在不斷的變化中。

(2)賽博空間沒有明確界限。

電磁頻譜是賽博空間中進行接入、交互的連接紐帶。由于電磁頻譜在任何空間都能傳播,使得賽博空間作戰能在任何時間、任何地方發生,使得作戰邊界延伸到世界的每個角落。

(3)賽博空間中信息內容擴散快。

賽博空間內的信息內容以接近光速傳播。同時,賽博空間連接大量的軍用、民用及工業設施,同一信息可在短時間內大量擴散。充分利用此特點,可傳播積極或消極信息,影響決策人員或擴大社會影響。

1.2賽博空間作戰

賽博空間作戰是人類活動在賽博空間發展的必然。由于賽博空間對于國家安全和利益的重要性,在未來充滿復雜性和不確定性的安全環境中,不可避免地出現賽博空間控制權的爭奪。

與在海、陸、空、天等物理實體空間中的作戰行動相比,賽博空間作戰是賽博空間能力的應用,作戰行動的直接作用對象是信息運行活動,作戰行動目的是為了實現對敵方賽博空間的控制和破壞,或者通過對賽博空間信息及信息運行活動施加影響,達到對信息系統、武器裝備等物理實體的間接控制以及對敵方作戰人員的認知產生一定的影響。其作戰行動基本分為以下幾種類型[5]:

(1)直接破壞物理實體:直接攻擊計算機、信息網絡等物理實體,破壞信息運行的環境。如電磁干擾、電子壓制、動能打擊、化學能武器攻擊等。

(2)間接控制敵方裝備:如遠程入侵敵方武器或大型工業設施控制系統,通過使用病毒、木馬等手段破壞敵方信息系統,獲取其控制權限,達到控制敵方裝備的目的。

(3)擾亂敵方決策:在敵方賽博系統中注入各種虛假或干擾信息,使其決策人員獲取虛假、錯誤信息,或阻斷其獲取必要的有效信息,使其無法做出正確決策,甚至誘導其做出錯誤決策。

世界各國在不斷研發賽博攻擊武器的同時,也更加重視賽博空間的對抗與防護,賽博空間防護技術主要有主動防護技術、協同防護技術、系統自愈技術等[2]。

1.3賽博空間作戰裝備

基于賽博空間作戰的不同作戰樣式,當前各國研究發展的主要賽博武器有[6]:

(1)偵察預警類:主要對賽博空間內的各種信息進行搜集、分析,對威脅進行告警。典型的有美軍賽博飛機項目、“愛因斯坦計劃”[7]等。

(2)攻擊類:主要執行攻擊任務,達到利用、阻止或破壞敵方信息及信息基礎設施的目的。有軟攻擊和硬攻擊兩類:

“軟攻擊”類主要是利用竊聽、欺騙、控制等手段攻擊賽博空間中運行的信息;“硬攻擊”類主要是采用定向能、化學能等有效載荷的武器,利用高熱、高壓、輻射等效應及化學能,實現干擾、毀傷敵方信息設施的作戰目的。

航空兵器2019年第26卷第1期

楊會林,等:未來導彈在聯合賽博空間行動中的能力探究

(3)防御類:主要執行賽博空間防御任務,利用物理隔離、信息安全、電子防護、網絡防御等相關技術,對敵方賽博攻擊進行探測和防御,達到己方賽博空間安全的目的。

(4)作戰支援保障類:主要執行支持和保障任務,為賽博空間對抗提供試驗和演習能力和手段,為賽博武器的研究提供測試、評估等方面支持。典型的有DARPA提出建設的“國家賽博靶場(NCR)”[8]。

2導彈在聯合賽博空間行動中的作用

在傳統的物理空間聯合作戰中,導彈作為主要精確打擊武器,在現代戰爭中執行近距空中支援、戰場空中遮斷、縱深打擊、壓制防空作戰、空襲、反艦等多種作戰任務。在未來五維一體的聯合賽博空間行動中,特別是遂行賽博攻擊時,導彈可執行以下幾種作戰任務。

(1)充分利用其精確打擊能力,遂行賽博基礎設施的打擊。

賽博空間是由一系列相互依存的信息基礎設施網絡等物理域的鏈路和節點構成其信息運行的載體。在賽博空間行動中,為了阻絕敵方建立、運行和使用賽博空間,最直接的方式就是對構成賽博空間的鏈路和節點以及設備所在的建筑進行毀滅性打擊。

(2)攜帶高能戰斗部,遂行賽博空間信息致盲。

導彈通過攜帶高能微波戰斗部,能夠有效摧毀敵方的信息網絡和電子系統等,同時又不對基礎設施造成嚴重的破壞,降低戰爭的政治風險。如美國空軍實驗室聯合波音公司、雷神公司研制的高功率微波導彈。

(3)攜帶病毒、竊密載荷等,注入與外界隔離的賽博空間,控制敵方賽博空間。

為了防御通過有線或無線網絡的連接對賽博空間的攻擊,未來越來越多的關鍵賽博設施將實行物理隔離,以確保賽博空間的安全。在未來聯合賽博空間對抗中,攜帶有諸如病毒或竊密載荷等特種載荷的導彈在執行偵察、巡邏壓制過程中,適時地釋放載荷,悄無聲息地侵入到敵方隔離的賽博空間,竊取、破壞空間內的信息,生成錯誤信息等一系列的攻擊行動,達到對敵方賽博空間的控制和限制。

3導彈在聯合賽博空間行動中的能力探究

導彈要在賽博空間行動中發揮出相應的作用,需具備攻擊和生存兩方面的能力,同時應具備一定的智能化能力以適應賽博空間對抗的復雜性。在聯合賽博空間行動中導彈有三方面的能力需求。

3.1毀傷能力

毀傷能力是指導彈能夠使所攻擊的目標受損或被破壞,失去運行的能力,包括硬殺傷能力和軟殺傷能力。導彈也可同時搭載不同的有效載荷對目標進行軟硬結合的毀傷。

3.1.1硬殺傷能力

硬殺傷能力指充分利用導彈精確打擊的特點對敵方賽博空間基礎設施實施攻擊,要求導彈一方面能夠采用傳統的殺傷爆破戰斗部、侵徹戰斗部等化學能戰斗部對敵方賽博空間中的計算機網絡、通訊設施等所在的建筑物以及信息技術基礎設施實施硬摧毀,進而使其賽博空間停止或中斷運行。另一方面能夠裝載激光發射器、射頻發射器、高功率微波武器等定向能載荷,實現干擾或破壞敵方電子信息系統。

3.1.2軟殺傷能力

軟殺傷能力指導彈能夠攜帶病毒、木馬等程序,飛抵敵方與外界物理隔離的信息系統目標上方,通過輻射或無線傳輸等方式向封閉網絡進行無線滲透,或擊中信息系統關鍵位置直接與信息系統連接等方式將病毒或木馬程序注入敵方信息系統,進而對敵方信息網實施節點癱瘓、系統擾亂和綜合攻擊。

3.2防御能力

防御能力主要指在復雜戰場環境中,尤其是在受到賽博攻擊時導彈自身的生存能力,主要包括電磁防護能力、安全通訊能力和性能恢復能力。

3.2.1電磁防護能力

在復雜戰場環境中飛行的導彈,彈上射頻設備及電子元器件易遭受電磁打擊和干擾,導彈應采用屏蔽、高功率微波限幅、安裝保護設備[9-10]等多種方式使導彈具備電磁防護能力。

屏蔽可分為兩個層次進行。第一是導彈表面的空縫經過適當防護后形成的外層近似法拉第籠結構;第二是采用高導電率和高導磁率的金屬材料,將彈上電子設備屏蔽起來,并進行濾波、防浪涌及接地處理形成類似的法拉第籠結構,同時在所有穿過屏蔽的導線等處施加防護措施。

高功率微波限幅指通過對導彈上電纜信號和敏感性分析,確定對導彈上電纜采用限幅器設計,對電纜和傳感器耦合進來的高能量進行抑制,大大減小通過前門耦合進入導彈電子系統內部的電磁能力,從而有效保護內部敏感單元和器件的安全,更有效地應對來自高功率微波的威脅。

安裝保護設備指在具備短時關鍵電子設備暫停工作能力的導彈上安裝高靈敏度的探測器和傳感器,同時導彈實時監測戰場電磁環境變化情況,在高強度電磁脈沖或微波攻擊到來之前,及時斷開關鍵電路,使電子設備暫停工作(幾毫秒至幾秒),以避開強電磁脈沖攻擊。

3.2.2安全通訊能力

安全通訊能力指導彈在復雜戰場環境中能夠與周邊己方導彈、飛機及指控中心進行安全通訊,同時能夠防止敵方與導彈進行通訊以免導彈被敵方利用。要求導彈具備信息偵察與識別能力、高精度定向通訊能力、高加密數據傳輸技術、自適應高速和變速跳頻通訊等能力。

3.2.3性能恢復能力

導彈性能恢復能力指導彈在受到電磁攻擊,使部分設備受損,或為避免攻擊,關鍵電子設備暫停工作后,導彈能夠快速恢復到受攻擊前或電子設備暫停工作前的狀態的能力。要求導彈進行一定的冗余設計,在受到攻擊時核心任務功能能夠持續運行;導彈采用一定的容錯設計,具備在部分數據或參數丟失、部分設備受損時能夠完成主要作戰任務的能力。

3.3智能化綜合作戰能力

智能化綜合作戰能力指在傳統導彈中加入人工智能技術,使導彈具有較強適應性和自主性,同時與整個武器系統也能智能配合,達到最優作戰效果的目的。具體應包含但不限于以下能力:

(1)全局態勢信息智能感知能力

導彈將通過對覆蓋自身周邊整個戰場威脅的探測,及多源信息融合,獲得整個戰場的態勢信息,并與己方作戰單元共享,為后續對抗打下基礎。同時能夠實時感知導彈自身的飛行狀態、受到的威脅情況,以及在整個武器系統中的地位等,全方位、立體式把握戰場態勢和對抗情況。

(2)低特征能力

導彈將采用先進的隱身外形設計、隱身涂料以及主動式隱身措施實現導彈全方位、全頻譜隱身;采用低紅外輻射、低噪聲動力系統、表面溫度控制技術等實現紅外及聲隱身;采用電磁靜默、定向輻射等電磁管理技術實現電磁隱身,真正具備“悄無聲息”出沒于戰場的能力。

(3)自適應飛行能力

導彈將具有能夠根據需要進行自適應快速爬升、低速或高速飛行、快速突防、大機動飛行等的飛行能力,如導彈在飛行過程中暴露時能夠采用高速或大機動飛行;在需要對某一區域持續監視時能夠低速巡邏飛行;在需要對目標攻擊時能夠快速突防抵近目標等。因此,導彈將采用更先進的動力系統,能夠根據導彈飛行速度需要提供相應的動力和電力;采用智能變形技術,根據飛行速度等需求進行外形變化;采用自適應控制技術,對導彈變形、速度、姿態等進行控制,滿足飛行要求。

(4)綜合對抗及協同作戰能力

導彈將采用智能信息處理系統和多傳感器系統,對目標進行智能識別,能夠識別敵我目標、目標類型、薄弱位置等,并根據識別情況選擇所需的攻擊方式,若導彈自身不具備毀傷能力,將向周邊導彈或指控系統發出攻擊請求,必要時繼續監控攻擊情況;同時,導彈將采用智能化突防技術,根據目標防御不同,選擇低空抵近、高速突防、干擾對抗突防、大機動突防等突防能力;此外,導彈還將具備[4]智能通訊、決策、智能協同作戰、智能精確打擊、智能效果評估等能力。

4應對賽博作戰的建議

通過分析可知,世界各國對賽博空間的研究和應用日趨密集,美國對賽博空間的研究走在世界的前列,并不斷加強其在賽博空間的國家戰略和軍事戰略的研究和部署。未來戰爭與賽博空間密不可分,導彈也將在賽博空間中使用,并為聯合賽博空間作戰提供核心作戰能力。面對日益復雜和嚴峻的國際環境,為應對未來來自賽博空間的威脅并為在聯合賽博空間行動中提供必要的能力,應加強以下幾個導彈技術方面的能力建設。

4.1加強核心器件和軟件的國產化

隨著導彈信息化的提升,彈上芯片等核心器件及軟件數量急劇增加,這些核心器件的制造商應用“硬件后門”[7]等技術在必要的時候采取一定的手段對其進行激活,或利用現有軟件的漏洞進行攻擊,對導彈武器產生致命的威脅。因此,必須研制自主可控的高性能核心器件和關鍵軟件,同時有效地控制核心器件和軟件的供應鏈,確保供應鏈上的每一個環節都沒有引入賽博威脅的機會,實現核心器件和軟件的自主可控。

4.2加強新型載荷的應用研究

加強導彈可搭載的、針對敵方賽博空間進行攻擊的軟殺傷手段如病毒、木馬程序等,及其注入技術的研究;加強電磁脈沖載荷、高功率微波載荷等電磁攻擊載荷的研究及彈上應用技術研究,豐富導彈的作戰手段,使導彈能夠采用靈活的作戰手段完善對敵賽博空間的打擊;同時加強高安全彈載通訊技術、高精度抗干擾導航技術等方面的研究,確保導彈在賽博空間的安全。

4.3加強人工智能在導彈上的應用

人工智能在很多應用領域取得了突破性進展,加強其在導彈武器領域的應用,使導彈武器裝備實現從“數據優勢”、“信息優勢”、“知識優勢”到“決策優勢”的飛躍,具備戰場態勢感知能力、自主決策能力、高動態戰場環境適應與決策能力、協同作戰能力等,開發集探測、識別、決策、打擊、評估等于一體的作戰能力,最大限度地減少導彈武器對人為因素的依賴,實現導彈裝備能力的跨代提升。

4.4加強賽博環境下導彈的能力考核

在接近真實作戰條件下,加強導彈在賽博環境中的能力考核。一方面可對傳統導彈武器裝備的賽博適應性和安全性進行考核與評估,另一方面可加速賽博空間作戰裝備技術的發展。

對導彈武器裝備的賽博能力考核可分為兩步:第一步考核導彈在賽博環境中的易損性即導彈的賽博防御能力,找到導彈重要的易遭賽博攻擊的弱點,以及被攻擊后所導致的風險,對導彈做出適應性的改進設計,確保導彈武器裝備的賽博安全;第二步考核導彈的賽博對抗能力,主要考核導彈的軟/硬毀傷能力、自身防御能力、智能化綜合對抗能力,提升導彈的聯合賽博空間作戰能力。

5結束語

賽博空間作為一個新興的作戰領域已經受到許多國家的高度重視與關注,各軍事強國也不斷提升與強化其在賽博空間作戰的能力。賽博空間作戰的實質是利用多領域多技術手段獲取信息優勢,賽博空間對抗隨著技術的不斷發展也將不斷融入更多新的技術模式與應用。隨著賽博攻擊技術的發展,作為傳統作戰領域的武器——導彈,將在賽博對抗中面臨嚴重的威脅,但通過自身防護能力及軟殺傷和硬摧毀能力的提升,導彈必將在賽博空間對抗中發揮重要的作用。

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