导弹防御系统原理，浅谈导弹防御成本评估系统技术

很多朋友对导弹防御系统原理，浅谈导弹防御成本评估系统技术不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

美国发展了外层空间惩罚性威慑体系，明确提出发展摧毁卫星的能力应是其威慑战略的组成部分。为了打赢“空海一体战”，美军计划全面提高其海空军装备的通用化和多功能化水平，发展综合作战平台和装备。美国奥巴马政府强调：“加强美国在退化环境下作战的灵活性和能力，减少对手攻击美国太空能力的诱惑。”

为了提高对外层空间的控制能力，美国积极寻求将外层空间机器人技术的应用扩展到军事领域，先后制定了“轨道快车”和“弗伦德”计划，其中“轨道快车”于2007年3月发射升空，同年7月结束任务，成功进行了多次开创性实验。

目前，我们正致力于为敌方卫星开发新一代空间机器人。这个计划最大的特点是可以捕获敌方飞船，便于改造成外太空武器。而且由于“近期可验证的机器人技术”的最终轨道将在地球同步轨道，这将使美国具备全轨道高度的反卫星能力。

欧洲正在开发伽利略卫星导航系统，而日本正在开发其信息收集卫星(IGS)系统，因为担心美国将主导军事太空资产。印度从2006年开始进行大气层内外反导试验，已经进行了多次成功试验。2014年与以色列达成协议，共同建立导弹防御系统。

俄罗斯将外层空间的惩罚和威慑系统作为太空战的主要手段，利用载人太空作战站攻击近地轨道、地球同步轨道和高轨道的敌方卫星。

2004年8月，美国空军提出了一项名为“全球打击”的新战略，强调为了实现在外太空“自由打击”敌人、避免被敌人攻击的目标，美军必须配备能够携带精确打击武器的军用航天飞机，在45分钟内对全球任何目标实施毁灭性打击。

美国大力探索利用外层空间对敌实施快速精确打击的“全球快速打击系统”(C -PGS)，利用超高速航天器、弹道导弹和其他具有精确制导的常规弹头，对位于世界任何地方的高价值目标进行精确打击。

从技术特点上，不难理解美国弹道导弹防御系统兼具反导和反防御功能，具有明显的攻防双重性。它们既不是纯粹的进攻，也不是纯粹的防守，而是兼具进攻和防守功能的“矛和盾”的组合。有了这种近乎无敌的“武器”，美国弹道导弹防御系统的威慑作用不言而喻。

“综合和分层弹道导弹防御系统(BMDS)是一个庞大而复杂的系统，通过采取渐进的方式来开发和部署，以应对美国新的国家安全战略。”

按防御区域分为国家导弹防御系统(NMD)和战区导弹防御系统。美国的NMD系统主要包括五部分：地基拦截导弹/大气层外杀伤武器(GBI/EKV)、改进型预警雷达(UEWR)、天基红外预警系统(SBRIS)、3X地基预警雷达(GBR)和作战管理与指挥控制通信(BM/C)系统。美国的战区导弹防御系统(TMD)应该由两部分组成：低级防御和高级防御。

低层防御思路包括爱国者-3 (PAC-3)、扩展中程防空系统(MEADS)和海军区域防御(NAD)，高层防御思路包括陆军战区高空区域防御(THAAD)、海军战区防御系统(NTW)和空军助推阶段防御(BPI)。

从战略攻防中不难看出，美国将大力发展弹道导弹防御系统，这必然导致其他国家重启和发展进攻性弹道导弹进行突防。考虑到发展弹道导弹的成本远低于弹道导弹防御系统，如果美国不停止发展这种系统，军备竞赛将会加剧。到2010年9月，美国的导弹防御系统已经基本形成了以本土为核心，覆盖亚洲、欧洲和中东的一体化多层次防御网络(见表3 -5)。

美国弹道导弹防御系统一旦全面实施，按照美军的预期，将构成针对美国本土及其盟友的多层防御体系，从而从各个方向拦截敌人来袭的导弹。名义上属于抵消威慑，但由于容易引发对手的进攻性反击，实际上美国弹道导弹防御系统破坏了冷战以来相互确保摧毁形成的战略稳定。

也就是说，美国可以单方面拦截对方的进攻性弹头，确保自己的胜利。因此，2011年1月美俄批准的新《削减和限制进攻性战略武器条约》生效时，围绕新的核裁军条约本身，美俄双方在批准条约的同时，都通过了各自的附加条款。

2019年5月，国防部发布了《导弹防御评估》 (MDR)，描述了政府防御弹道导弹和巡航导弹的计划和政策。在这份报告中，国会预算办公室分析了MDR并估算了实施其建议的潜在成本。

早期行动。国会预算办公室估计，在MDR发布之前，政府将导弹防御计划的10年成本增加了约50亿美元(或40%)，以资助审查过程中采取的高优先级措施。这一总数反映了CBO 2020年预测在10年预算计划(MDR投入使用前的最后一个计划)和2017年预算计划(MDR发布后的第一个计划)之间的比较。

基于威胁的扩张。MDR已经确定了导弹防御系统的两个扩展，如果威胁条件允许，可能在未来进行。CBO估计，在阿拉斯加再建造40个拦截发射井将花费约5亿美元(包括拦截器)。在美国东部建造一个新的中段拦截器基地至少需要4亿美元，每年的运营成本约为80万美元。

定向研究。MDR还委托进行了大量研究，这可能会导致现有系统的扩展或新系统的开发。在可能的情况下，社区办公室估计了实施这些政策的成本。其中一些扩展或新系统，如果实施，可能会花费数百或数千亿美元。

2019年7月，美国政府开始审查美国的导弹防御能力，以建议其可以奉行的政策和可以部署的部队。两年后，2019年1月，政府发布了导弹防御评估(MDR)，重点是弹道导弹(最初用火箭助推器发射，然后通过无动力飞行继续到达目标)和巡航导弹(在整个飞行过程中由喷气发动机提供动力)的防御。

115 约翰S麦凯恩2020财年国防授权法案要求国会预算办公室估算实施MDR建议的2年成本。这些估计数是本报告的主题。

早期举措的成本

尽管该报告直到2019年7月才发布，但媒体报道表明，MDR在2年秋季基本完成。2018 在这种情况下，对MDR进行的分析所建议的高优先级变化很可能指导了2019财年的紧急拨款请求，并且也反映在MDR正式发布之前制定的2020财年和2021财年预算报告中。

为了估计这些变化的成本，国会预算办公室首先估计了国防部（DoD）10年预算报告中列出的导弹防御计划的2017年成本（政府委托MDR之前制定的最后预算）和10年预算报告中列出的导弹防御计划的2020年成本（MDR发布之前制定的最后一次预算提交）。

如本报告所述，这两个10年成本估算之间的差异反映了导弹防御计划变化的成本，这些变化是根据对MDR进行的分析得出的，并在MDR发布之前实施。

CBO估计，从2017年到2020年，国防部导弹防御计划的10年成本（如2020年预算请求中所述）约为2029亿美元（按当前美元计算）。这些估计成本比CBO对成本的预测高出约10亿美元，该计划涵盖2017-2026年期间（见图1）。这一差异每年约为5亿美元，构成了CBO对在MDR发布之前纳入2020年计划的导弹防御部队和政策变化成本的估计。

图1.

CBO对国防部10年和2017年导弹防御计划年度成本的2020年预测

数十亿美元

数据来源：国会预算办公室。请参阅www.cbo.gov/publication/56949#data。

DoD=国防部。

CBO的10年成本估算包括与导弹防御系统的研究，开发，采购，维持和运营相关的成本。它们不包括预警雷达或卫星等资产的成本，这些资产在历史上是核力量的一部分，即使它们目前用于导弹防御。CBO的估计存在很大的不确定性，因为一些导弹防御计划以及对手导弹舰队的未来数量和能力存在不确定性，这可能会影响这些防御计划。

导弹防御审查中建议的成本

MDR还描述了可能进行但未列入最近提交的预算的其他建议改革。在可能的情况下，社区办公室估计了这些建议的费用（见表1）。这些估计代表了新的成本- 也就是说，如果这些建议得到实施，国防部将产生超过CBO对10年计划成本的2020年预测的成本。

由于目前的美元成本将在很大程度上取决于产生成本的年份，并且由于所有这些努力的时间表都不确定，因此估计数以2020年不变美元计算。

表1.

如果导弹防御审查中的指令导致部署系统的潜在成本

数据来源：国会预算办公室。请参阅www.cbo.gov/publication/56949#data。

GMD=陆基中段防御；THAAD=终端高空区域防御。

MDR 确定了当前系统的两种扩展，如果威胁条件允许，可以进行这些扩展：

将阿拉斯加格里利堡的陆基中段防御（GMD）从目前计划的100架拦截器扩大到多达60架。CBO估计，增加40个筒仓和拦截器将花费约5亿美元。

在美国大陆建立一个新的GMD站点。CBO估计，建立一个新的GMD站点，有4个筒仓和拦截器，每年将花费约20万美元来运营该站点。

此外，MDR指示国防部研究当前系统的三个潜在扩展：

增加终端高空区域防御（THAAD）电池的数量。MDR指示国防部确定当前萨德电池的数量是否足够。根据CBO的估计，如果需要更多，每增加一个电池将花费约800亿美元来采购，每年将花费约30万美元来运行。

使所有宙斯盾驱逐舰具备完全弹道导弹防御（BMD）的能力。该机构估计，如果目前的造船厂能力足以安装必要的升级，那么到2029年可用的所有94艘宙斯盾船都可以具备BMD能力，而不会产生超出CBO预测中已经包含的任何额外费用。但是，如果国防部购买的导弹防御拦截器比目前计划装备这些舰艇的导弹防御拦截器更多，则可能会产生新的成本。

制定一项计划，使太平洋导弹靶场设施（PMRF）的宙斯盾岸上测试设施在指令下达后30天内投入使用。根据CBO的估计，在测试设施中实现运营不需要任何投资成本。然而，如果试验场长期运行，安置人员和重新安置非导弹防御试验活动可能会产生费用，也许是巨大的费用。

MDR还指示国防部进行几项研究，以产生新的系统或功能。对于其中三项研究- 将F-35传感器纳入导弹防御系统，开发新的卫星星座来跟踪弹道导弹和高超音速导弹威胁，以及开发针对高超音速导弹的防御- 没有足够的细节让CBO完全估计开发系统的成本。对于其余两项研究，CBO根据以前的技术分析提供了估计，以说明开发这些系统的潜在成本的大小：

助推阶段导弹防御拦截器将部署在F-35战斗机上。CBO审查了过去关于机载拦截器（ABI）的几项研究，这些研究都得出结论，携带ABI的飞机必须靠近或在其发射弹道导弹的国家领空内，拦截器才能在发动机仍在燃烧时到达弹道导弹。因此，在大多数情况下，在和平时期不可能进行全面防御，特别是针对大中型国家。

然而，一项研究得出的结论是，在和平时期，有可能防御像朝鲜这样相对较小的对手的发射。CBO估计，通过开发研究的两种类型的ABI来建立防御能力将花费15亿至20亿美元，每种设计生产350个，并将这些武器集成到F-35上。这一估计数不包括业务或培训费用，而这些费用将取决于这些行动需要什么。

用F-35维持和平时期的常备防御，需要30到60架飞机在高空和驻扎，这将产生大量的运营成本。总的来说，CBO估计，使用F-35飞机开发和部署针对朝鲜的常设ABI防御系统以及参考研究中描述的概念将花费25亿至40亿美元，每年还需要10亿至20亿美元来运营它。

如果国防部不必为任务购买新的F-35，成本就会降低，如果它使用不太复杂，成本较低的飞机执行任务，运营成本可能会大大降低。

天基弹道导弹拦截器。以前对天基拦截器的研究发现，维持强大的全球防御需要许多拦截器在轨道上。例如，2011年由导弹防御局（MDA）委托进行的一项研究估计，一个由24颗卫星组成的星座将提供有限的防御，而一个由960颗卫星组成的星座将提供更完整的防御。其他研究，包括CBO在2004年和2012年由国家研究委员会进行的一项研究，得出了类似的结论。

2004年CBO研究和2012年国家研究委员会的研究放在一起考虑时表明，在50年内部署和运行天基拦截器星座将花费大约20亿至400亿美元。然而，近年来，发射和卫星生产等与太空相关的成本有所下降。根据CBO的估计，如果发射和卫星生产的成本相对于初始研究中使用的值略有降低，20年的成本将降低20%至30%，如果这些成本大幅降低，则30年成本将降低至40%。

随着成本的大幅降低，早期研究中估计的成本范围将降至约250亿至500亿美元之间。

背景

从历史上看，美国一直在寻求导弹防御，通过在飞行中拦截弹道导弹和巡航导弹来阻止它们的攻击。弹道导弹最初是用火箭助推器发射的，然后通过无动力飞行继续到达目标，像棒球中的飞球一样在太空中划出一道弧线。它们很难防御，主要是因为它们的高海拔和高速度。由喷气发动机驱动的巡航导弹很难防御，因为它们可以在低空飞行以避免被发现并且可以在飞行中机动。

美国导弹防御简史

几十年来，弹道导弹和巡航导弹防御系统的发展一直在进行。由于这些类型的导弹对防御提出了不同的挑战，因此这些努力沿着不同的路径进行。

弹道导弹防御。弹道导弹在第二次世界大战期间首次用于攻击对手，当时德国部署了V-2导弹；作为回应，一些国家开始发展弹道导弹防御系统。美国的第一个弹道导弹防御计划在战争结束后开始，但随着1950年代后期洲际弹道导弹（ICBM）的发展，这些努力变得更加紧迫.

由于技术困难，高成本以及对在城市附近的拦截器上使用核弹头的担忧，一些早期的防御概念被拒绝。在1960年代后期，美国开发并最终部署了保障系统，该系统部署了BMD拦截器来保护美国的洲际弹道导弹发射井，从而提高了它们的生存机会，并在确保报复的基础上增强了威慑力。Guard使用两种类型的拦截器——一种短程拦截器（Sprint）和一种远程拦截器（Spartan）。

两者都携带核弹头，旨在摧毁高空来袭的威胁导弹。

然而，苏联和美国都担心大规模弹道导弹防御部署会加速核军备竞赛；为了防止这种加速，他们谈判了《反弹道导弹条约》 （1972年签署，1974年修订）。该条约将本土导弹防御系统的部署限制在一个包含不超过100个拦截器的陆基站点，对BMD雷达施加了限制，并禁止了移动BMD系统，但它允许更广泛地研究导弹防御技术。

虽然现有的保障部署符合《反弹道导弹条约》 ，但由于技术和业务限制，这些部署在全面运作仅约六个月后就关闭了。

在1980 年代初期，随着战略防御计划（SDI）的创建，对国土导弹防御的兴趣重新回到了最前沿，其目标是开发一种使核武器“无能为力和过时的导弹防御系统”。该计划导致了对许多弹道导弹防御概念的研究，其中许多概念将基于太空。整个SDI防御架构结合了几种不同类型的系统来攻击威胁导弹，多年来发生了重大变化，通常随着每次变化而变得更加有限。

自那时以来，SDI中的一些技术概念定期被重新审视。

SDI演变的一个结果是，美国目前的导弹防御战略大多侧重于“一击必杀”的概念，即通过与拦截导弹直接碰撞而不是爆炸性弹头或核武器来摧毁飞行中的目标导弹。1984年的归位覆盖实验试验成功地证明了这一概念的可行性，随后，几乎所有美国本土和地区BMD项目都采用了命中杀伤拦截器。

美国于2002年退出《反弹道导弹条约》 ，以追求该条约禁止的更广泛的弹道导弹防御计划。用于国土防御的陆基拦截器最终于2004年在阿拉斯加开发并部署为陆基中段防御系统。尽管GMD系统本身的规模符合反导条约，但该系统的地理布局及其所依赖的传感器却不符合。

巡航导弹防御。由于巡航导弹本质上是无人驾驶飞机，巡航导弹防御通常被视为对飞机防御的延伸。在冷战初期，美国对苏联飞机进行了广泛的本土防御。然而，随着1950年代后期洲际弹道导弹的出现——当时人们认为洲际弹道导弹很难，如果不是不可能的话——对强大的大陆防空系统的兴趣和资金减弱了。

结果是一个减少的国土防空系统，其中包括加拿大的预警雷达（远程预警线或DEW线，后来升级为北方预警系统，以及加拿大中部的松树线），美国联邦航空管理局及其周边地区的雷达（主要用于民用空中交通管制）， 以及主要基于机载预警和控制系统（AWACS）飞机以及加拿大和美国基地的战斗机的拦截能力降低。

在2001年9月11日的袭击之后，这种防御能力得到了快速反应防空能力的加强，主要集中在保护华盛顿特区。然而，在过去十年中，潜在对手开发携带核武器或常规武器的射程更远、更先进的巡航导弹，使人们重新对扩大国土防空能力感兴趣，以提高其对巡航导弹的效力。

当前导弹防御系统的类型

当前用于防御导弹的系统具有执行三个主要功能的组件：

传感器。防御系统必须首先检测到威胁导弹已经发射，并使用各种传感器确定其轨迹。

指挥和控制系统。操作员必须评估威胁导弹的当前轨迹，以预测其未来的轨迹和可能的目标（鉴于传感的不确定性，这通常是一系列潜在的轨迹而不是单一的轨迹），并确定适当的防御反应，这是通过指挥和控制系统完成的。

平台和拦截器。所选择的防御系统必须与导弹交战，这（对于当前系统）是通过拦截导弹作为独立系统运行或在多用途平台（如船舶或飞机）上携带的来实现的。

美国目前部署了许多执行这些导弹防御功能的系统，并计划在未来部署更多系统。这些系统可以用几种不同的方式进行分类：按威胁导弹的类型和发生拦截的威胁轨迹部分，按威胁弹道导弹的范围和防御区域，以及系统在防御序列中执行的功能。

按威胁导弹的类型和发生拦截的威胁轨迹部分。目前，美国对弹道导弹和巡航导弹进行防御。弹道导弹防御通常根据发生拦截的轨迹部分（助推阶段、中段阶段或末端阶段）进行分类。拦截器和传感器的必要功能因每个阶段而异，每个阶段都提出了独特的挑战。

助推阶段是指轨迹的初始部分，发生在火箭助推器仍在燃烧时。该阶段通常只持续几分钟，在此期间导弹通过并（短程导弹除外）离开大气层。在大气层外拦截导弹（大气层外拦截）需要与在大气层内拦截导弹（大气层内拦截）不同的拦截器设计，特别是在用于锁定目标的传感器以及它们用于在拦截器接近拦截点时调整拦截器轨迹的方法方面。

中段阶段在火箭助推器完成发射后开始，在弹头重新进入大气层时结束。除短程导弹外，大多数弹头与火箭助推器分离，并为弹道的其余部分提供较小的目标。在这个阶段，威胁导弹还可能部署诱饵弹头或其他对抗措施来混淆防御系统。中途阶段可以持续短程导弹的几分钟，远程导弹的20分钟或更长时间。

终末阶段发生在弹头重新进入大气层并接近目标之后。在那个阶段，它正在非常迅速地移动，只持续几分钟。一般来说，末期防御只能防守一小块区域，通常被称为点防守，而助推阶段或中段防守可以防守更大的区域。

美国目前部署了几个执行中段和末端防御的系统，但目前没有部署任何助推阶段弹道导弹防御系统（尽管MDR指示国防部对两种潜在的助推阶段防御系统进行研究）。

提供巡航导弹防御的系统通常也提供对飞机的防御，尽管巡航导弹通常比飞机面临更大的挑战，因为它们的体积小，能够在低空飞行以避免跟踪传感器，因此它们可能更难被发现。一些系统可以防御飞机、巡航导弹和短程弹道导弹。

按威胁弹道导弹的范围和防御区域。弹道导弹通常以射程为特征，即它们可以飞到打击目标的距离：

短程弹道导弹的射程从500公里到1 000公里不等；

中程弹道导弹的射程从1 000公里到3 000公里不等；

中程弹道导弹的射程从3 000公里到5 500公里不等；和

洲际弹道导弹（ICBM）的射程超过5，500公里。

一般来说，威胁导弹的射程越长，拦截器在速度（以及射程）和调整自身轨迹以纠正威胁导弹预测位置的不确定性方面的能力就越强。在更大范围内有效的拦截器可以防御更大的区域。

在这份报告中，CBO将能够防御洲际弹道导弹的系统称为国土防御系统（也就是说，它们能够保护至少一部分美国本土免受从可能的对手领土发射的洲际弹道导弹的攻击），而防御中程弹道导弹或更短射程威胁的系统被称为区域防御。美国目前部署了本土和地区弹道导弹防御系统；有些系统属于这两类。

通过系统在防御序列中执行的功能。系统可以根据其组件（传感器、指挥和控制系统以及拦截器，包括携带它们的平台）执行的三种主要导弹防御功能中的哪一种进行分类。在某些情况下，个别导弹防御获取计划涵盖其中一项以上的功能；例如，当前的爱国者系统包括雷达、拦截器及其发射器以及连接这些系统的内部指挥和控制系统。

2019年导弹防御评估和CBO的分析方法

2017年5月，特朗普总统上任后不久，发布了一份关于重建美国武装部队的备忘录。它概述了几项举措，其中一项指示国防部进行弹道导弹防御评估，“以确定加强导弹防御能力，重新平衡国土和战区防御优先事项的方法，并强调优先资金领域。2019 财年约翰S麦凯恩国防授权法案要求国会预算办公室估算实施MDR建议的10年成本。此报告满足该要求。

导弹防御评估

国防部于2019年6月发布了《导弹防御评估》 。1 最后报告（相对于最初的装药）重点有所扩大，包括防御巡航导弹和称为高超音速武器的一类新的威胁导弹（见方框1）。

方框1.

高超音速武器

《导弹防御评估》 （MDR）将高超音速武器确定为美国本土和地区导弹防御系统需要应对的新威胁。高超音速武器以非常高的速度飞行- 大多数消息来源将武器定义为高超音速，如果它们的行进速度超过音速的五倍（5马赫），相当于每小时约3，800英里或每秒1英里。仅从速度来看，弹道导弹（短程导弹除外）符合高超音速武器的定义- 例如，洲际弹道导弹的速度高达每小时17，000英里。

但是，与弹道导弹不同，目前正在开发的高超音速武器的轨迹主要位于平流层，高度在大约25公里至30公里（80，000英尺至100，000英尺）以上- 高于大多数现有的防空和末期弹道导弹防御（BMD）系统的运行位置，低于中段BMD系统的运行位置。作为空气动力学飞行器，高超音速武器也具有在飞行中机动的能力，这使得拦截它们和预测它们正在攻击的目标变得更加困难。

自1940 年代后期以来，美国一直在研究高超音速武器，并取得了一些试验成功，但迄今为止，这些计划都没有导致作战武器的部署。1 美国目前正在实施若干发展计划。近年来，其他国家，特别是俄罗斯和中国，也开始发展高超音速武器。

俄罗斯表示，它正在开发高超音速武器以克服美国的导弹防御系统，以回应美国2001年退出1972年《反弹道导弹条约》 的决定，该条约限制了美国和俄罗斯的导弹防御。2 中国的高超音速计划在过去十年中大幅增长：中国进行了多次飞行试验，改进了地面试验基础设施（例如高超音速风洞），并培训了大量航空航天工程师来支持这些努力。

目前正在开发的两种最常见的高超音速武器是高超音速滑翔飞行器（HGV）和高超音速巡航导弹（HCM）。重型货车通常使用火箭助推器发射，例如弹道导弹的有效载荷；然而，与弹道导弹不同的是，在助推器完成发射后的某个时候，它们被引导回高层大气，在那里它们使用空气动力升力（如飞机机翼）向目标滑翔。他们还能够在滑行时通过转弯来改变飞行路径。

然而，滑行和机动阶段都会受到摩擦的影响，因此重型货车在飞行时会减速；他们转弯越急，他们就越减速。

HCMs也已经研究了几十年。然而，由于需要超音速燃烧冲压发动机（超燃冲压发动机），它们在技术上特别具有挑战性，因此当前的大多数高超音速武器开发计划都基于HGV 概念。传统的喷气发动机不能以高超音速运行，传统的冲压发动机只能运行大约3 或4 马赫。操作超燃冲压发动机被描述为“非常棘手”，就像“在飓风中点燃火柴”。

黄飞

以上知识分享希望能够帮助到大家！