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版主:黑木崖
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水下暗战---监视潜艇的各种方式:
送交者:  2017年03月29日19:51:43 于 [世界军事论坛] 发送悄悄话

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2016年12月15日,中国海军救生船在南海海域发现一具“不明装置”。为防止该装置对过往船舶的航行和人员安全产生危害,中方救生船对该装置进行识别查证,确认其为美国海军监测船“鲍迪奇”号投放的无人航行器。

此事引发的中美争议,这里不作赘述。近年来,美军舰机在中国海域频繁抵近侦察、进行军事测量活动,这一事件不过是诸多同类事件的再度上演。2015年8月,海南省渔民在三亚一浅滩处打捞到一个可疑电子装置,权威部门鉴定,这是一具具备水下照相、光纤传输和卫星通信等功能的无人航行器,“这个无人航行器,不是我国制造和使用的装备,应该是某国海军在我海域秘密投放的,专门针对海洋水文环境的一种新型技术窃密装置”;2009年3月,美国海军监测船“无瑕”号,“未经中方许可在南海中国专属经济区活动”,遭中国舰船的驱逐;2004年,美国海军“常胜”号和“成效”号测量船闯入黄海、东海中国专属经济区;2002年9月,“鲍迪奇”号在距中国海岸约100多公里的黄海海域进行测绘和监听,被一艘正在附近作业的中国渔船撞坏拖曳式声呐……

新闻是易碎品,网络化时代的新闻更现碎片化倾向。当我们在海量的碎片化新闻中获取信息时,却发现我们逐渐远离新闻本身的完整和深度。回想2002年的“鲍迪奇”号事件、2009年的“无瑕”号事件等新闻,其实,很多人除了知道“鲍迪奇”号和“无瑕”号是“美国海军间谍船”,到中国海域是来进行“海洋侦察监听”的,对于更多、更深的东西,都不甚了了。海洋侦测,都侦测些什么?什么是无人航行器?它有哪些分类?按美国国防部官网的介绍,“鲍迪奇”号投放的是一个“水下滑翔机”,那么,“水下滑翔机”的原理是什么?它有何特别之处?2016年11月24日,新华社援引《华盛顿邮报》的报道称,随着无人机成为现代军事的重要组成部分,无人机应用大战开始转向海底,美国海军正在研究在海底大规模部署无人航行器。美军认为,海底世界有朝一日可能会像海面、天空甚至太空一样,成为兵家必争之地,因此,寻求用新技术占据海底战和反潜战先发优势……也许,这才是美国海军监测船频频现身中国海域的真正意图所在。

于众声喧哗中探寻真相,在表象泛滥下进行开掘。这是我们向读者呈现《海洋侦测那些事》《细解“水下滑翔机”》《美军的水下图谋》一组专稿的深意所在。专题稿件所采用的资料,全部来源于国内外公开出版物。

 

海洋侦测那些事

宗合 

美国海军海洋学家埃利斯曾说:“作战优势将不仅取决于谁拥有最昂贵和最先进的武器平台,更取决于谁占有对物理环境充分了解而获得的自然优势。”可以说,在现代战争中,掌握海洋环境信息及其变化规律与掌握敌情态势同等重要。尽管不像间谍卫星、侦察飞机那么“惹眼”,但海洋侦测同样是美国“谍眼”的重要组成部分。不妨让我们先了解一下海洋侦测那些事。 

海洋侦测对象 

早在19世纪后半叶,西方就认识到海洋地理勘测的作用,英国皇家海军建造了史上第一艘海洋测量船“挑战者”号,并于1872年起开展长达四年的环球海洋探测和科学调查,获取了大量宝贵资料。

据相关专业资料介绍,海洋测量通常包括航道测量、水文测量、水声物理测量等多个方面,每一项都可能对军事行动产生重大影响。具体而言,航道测量可完成海底地形、海底地貌、海洋磁力和海洋重力测试,绘制各类军用海图都离不开这些数据。海洋水文要素,主要包括温度、盐度、深度三大静态要素,以及海流、海浪、潮汐三大动态要素。其中,温度是海水声速的决定因素,会影响声呐的作战效能;盐度(密度)则是潜艇下潜和定深航行的首要参数:深度是舰艇航行安全性的重要标志:海浪和海流则时刻影响着舰艇的航迹:潮汐的变化决定着登陆和抗登陆的成败。水声技术被称为一切水下军事活动的前导,在反潜、潜艇隐蔽航行、鱼雷制导、水雷布放、水声侦察/通信/导航等领域起关键作用。主要的海洋声学作战环境要素包括:海洋声速分布特性、海洋背景噪声、水声信号传播特性、水声信号海底反射特性和海洋混响等。

以海洋水文要素为例,温度和盐度的变化,直接影响海水的密度。海水盐度取决于氯、钠等各种元素的单位含量,通常由是否接近淡水入海口、纬度、蒸发降水量对比、结冰情况综合决定。海水浅层处的水温,主要与接收的太阳辐射能量大小相关,因此高低纬度海域水温可以相差30℃。同时,水温随深度增大而不断降低,地球大约有75%的海水温度低于6℃。这些条件综合在一起,决定了海水的各种运动状态、传播声音的能力,甚至对海面上大气的影响。由此,海洋侦测中,十分重视侦察、搜集战略战术价值高的海域的盐度、温度和密度。“海中断崖”现象与海水密度直接相关:海水通常下层密度较大,但当出现反常的上下层负密度梯度跃变时,海水就会出现浮力随着深度增大反而明显减小的危险现象,即“海中断崖”。当潜艇航行到这一区域时,就会因负浮力而不断下沉,最终被巨大的水压损毁,导致艇毁人亡的惨剧。因“海中断崖”而出现的事故,历史上不乏其例。1963年4月10日,美军“长尾鲨”号攻击型核潜艇进行300米深潜测试时,不受控制地沉入2300米深的海底,129名艇员丧生。这是世界上因“海中断崖”导致的第一起核潜艇沉没事故。1968年,以色列“达喀尔”号潜艇在地中海神秘失踪,直到1999年残骸才被发现,据分析也很可能是遭遇“海中断崖”而失事。 

海洋侦测装备 

鉴于掌握了前文提到的海洋环境资讯,是海军舰艇实施作战的基本前提,因此,许多国家都非常重视军事海洋测量船的运用。对此,游荡在世界各大洋的美军海洋测量船或者说海洋间谍船,就不能不说了。美军这些机动式海洋间谍船,除了用于对海洋战场环境进行勘测外,还有一种重要作用,就是对潜在对手的海上活动和周边军事活动进行侦察和监控,其中著名的有以下几种。

导弹监视船。T-AGM-23“观察岛”号和T-AGM-24“无敌”号,主要担任测量弹道导弹的发射数据和搜集电子情报的任务。“观察岛”号安装了一部AN/SPQ-11“眼镜蛇朱迪”相控阵雷达和一部X波段雷达,其中“眼镜蛇朱迪”工作波段为S波段,由12288个收发元件构成,可进行360度全方位探测,而X波段雷达可提高“观察岛”号搜集弹道导弹在飞行末段时的情报数据的能力。此外,“观察岛”号还装备了一套新的远程导弹射程精确测量系统,可精确测量弹道导弹的射程。“无敌”号装备了“眼镜蛇双子星”双波段雷达(S波段和X波段),其中S波段负责跟踪,X波段负责搜集数据,探测距离可达2000千米。

水声侦察船。2009年“‘无瑕’号事件”的主角,便属此类船只。“无瑕”号主要用于对核潜艇实施跟踪、监视和侦听。该船装备了世界上最先进的声呐系统SURTASSLFA,其探测装置由两部分组成。一部分为被动声呐SURTASS拖曳式阵列传感器系统,拖缆长达1800米,可以侦测水下150至450米深度潜艇的方位和类型:另一部分为主动低频声呐阵列LFA,可侦测被动声呐无法探知的“极静”潜艇。

电子侦察船。2004年,闯入我国黄海、东海专属经济区的美军“常胜”号测量船便属此类船只。其专门用于电子技术侦察,船上配备了各种频段的无线电接收机、雷达接收机、终端解调和记录设备、信号分析仪器及电子干扰设备等,通过截收对方无线电台、雷达或其他电子设备辐射的电磁信号,不仅能准确查明这些电子设备的技术参数和战术性能,还可能获得对方无线电台、雷达或其他兵力兵器的部署,甚至导弹的发射、飞机的起飞和舰艇出港等重要军事情报。

综合侦察船。说到美军的综合侦察船,“鲍迪奇”号对于中国读者可是一点都不陌生。2002年9月,该船在黄海海域进行测绘和监听,被一艘正在附近作业的中国渔船撞坏拖曳式声呐,2016年12月,它又现身南海相关海域,可说是“惯犯”了。“鲍迪奇”号属美国军事海运司令部探路者级海洋地理勘测船,其在美国海军中的编号为T-AGS 62,主要职责是对全球海洋进行声呐、生物、物理和地理的情报搜集与侦察,向美军提供有关世界海洋环境的重要情报,以便完善美国海军水面和水下战争的技能,提高侦察敌方水下舰船的能力。其多波束测深仪、宽波束浅穿透测量声呐、深水地震海底地质构造测绘系统等探测设备,可对海底地形地貌、海洋重力、海洋磁力、海流、潮汐等海洋环境要素进行探测。

美国的海洋侦测,伴随着“海底兵力”的部署,那就是投放在全球海域的无人水下航行器。美军的无人水下航行器,通常携带一个多波束主动搜索声呐和一个侧扫分类声呐,前者用于水下初始搜索,后者则用于精确勘测。同时,配备有惯导系统,可提供每个测量点的经纬度,其侦测到的数据回传后,即可通过二次处理还原成对应海域的相关信息。该无人航行器通常由潜艇、水面舰艇或飞机携带并投放,可以大大地扩展美国海军的探测和作战范围,完成侦察机、间谍船及其他侦察设备难以完成的作战任务,具有较大的潜在军事价值,如可以在危险度很高且情况随时变化的敌方沿海海域长时间秘密搜集水下和水面上的情报,包括对各种类型水雷的探测、分类和定位,对柴油机潜艇的跟踪监视,以及对海流潮汐等水文资料的搜集,等等。目前,美军已将无人航行器作为海军沿海水下监视系统的重要组成部分,体系也越来越庞大。

按用途划分,无人水下航行器可分为反潜型无人水下航行器、反舰型无人水下航行器、侦察监视型无人水下航行器、反水雷型无人水下航行器、通信型无人水下航行器和多用途无人水下航行器等,常见的有下列几种:

“远期水雷侦察系统”(LMRS。这是一种长6.1米的鱼雷形状的自动无人航行器,可由核潜艇鱼雷发射管发射和回收,靠电池提供动力,该航行器装备了前视搜索声呐和侧扫目标识别声呐,水下侦察时间长达60小时,每天可搜索120平方千米的区域,其主要作用是探测锚雷和沉底雷或类似水雷的物体、跟踪潜艇和搜集水下数据。

“战场准备自主式无人航行器”(BPAUV。这是一种低成本的猎雷无人航行器,长约3.03米,直径53厘米,通常部署在水面舰艇上,其配备的455千赫的侧扫声呐,沿轨迹分辨率10厘米,垂直轨迹分辨率7.5厘米,探测距离达75米,能区分出水中的金属物体和水雷。该航行器依靠电池驱动,能以3节航速行驶18个小时,一次最大可覆盖150米的宽度,200米的深度。

“遥控猎雷系统”(RMS。这是一种半潜式遥控无人多用途航行器,长7米,直径1.2米,最高航速16节,可配备给“宙斯盾”驱逐舰和濒海战斗舰等水面舰艇,其传感器包括一个前视声呐、侧扫声呐和一个变深拖曳式AQS-20A声呐,能执行探测、定位和识别沉底雷、锚雷等各种类型水雷的任务,大大地提高了水面舰队反水雷的能力。

“海马”无人深海探测器。该设备长约8.7米,排水量5吨,可由潜艇和水面舰艇携带。它可以在水下连续丁作125小时,以4节的航速巡航500多海里,可到达3000多米的深海区,为美军执行搜集深海海洋资料、测绘海底深度、反水雷和监视跟踪潜艇等任务,并为美军深海布雷和反鱼雷侦测提供依据。

“海底滑行者”无人航行器。这是一种新型无人航行器,可由飞机投放,也可由人工海面投放。其主要特点是体积小(长1.8米,直径300毫米)、重量轻(仅52公斤)、潜航时间长(可潜行10个月)、行程远(可达5000千米)、下潜深(最深可达1000米)、不使用燃料、没有噪声等,可为美军执行探测水雷、侦察水面目标等任务,未来将成为美军一种理想的“水下间谍”。值得一提的是,在2003年的“伊拉克自由行动”中,美军使用远程环境监视系统成功执行了反水雷任务。2014年,参与失联客机马航MH370的水下搜索任务的“蓝鳍金枪鱼-21”,属于1.5吨级的中型自主水下航行器。 

海洋侦测网络 

在探测舰艇活动方面,水听器组成的网络比侦察机、地面雷达站更为有效。这主要是由于雷达无法探测水下航行的潜艇,而飞机携带的雷达探测距离受到视距限制,地面长波雷达虽可探测到遥远的舰艇目标,却很难实现定位,也无法较为准确地判断目标型号。与此相比,海水能将目标舰艇的声音特征传播到几百、几千公里之外。

美国现有的海底音响监听系统,始于上世纪50年代。当时为了冷战的需要,美国开始研究在世界若干战略价值极高的水道布设,通过探测舰艇音响来实现监控的侦察网络。1961年,远程固定水声监视系统(SOSUS,以下皆称“苏萨斯”)技术验证完成,之后,美国及其盟国投入巨资,完成了北大西洋、美国西海岸和日本周边三个侦察体系。随着冷战结束,“苏萨斯”一度淡出公众视野,但近年又出现在新闻报道中。

“苏萨斯”的原理非常简单,它就是一个由几千、上万个“水下麦克风”组成的收听网络。当然,它的每一个“麦克风”都是多样化的水听器、海水条件探测设备组成的综合探测节点。典型的探测节点,包括由水密容器包裹的约20个水听器,以及温度、盐度等探测设备,根据实地情况,相隔一定距离,布放安装类似的探测节点,然后将节点用海底电缆连接起来,最终连接到大西洋两岸或者岛屿(例如冰岛)上的区域搜集指挥中心,构成完整的一个侦察监控网络。

“苏萨斯”网络最新的一段,目前鲜为人知。它就是由日本海上自卫队与美国海军共同建设的,以冲绳为中心的西太平洋侦察监控网络,很显然它是针对日本西面大国海军舰艇而启动的。它从日本九州南部开始,延伸至台湾海峡。据称,该网络完成后,任何从东海、黄海进入太平洋海域的舰艇,都在这一网络“覆盖”之下。这一网络的信息几乎没有被公开,已知它有部分陆基设施位于美军冲绳白沙滩基地,以及属于日本海上自卫队的冲绳海洋观测所。目前,升级、扩展的这一网络,在探测能力、监控范围上比冷战期间明显提高:以往的体系趋向于点、线范围的监控,最新建设的体系则实现了网状覆盖九州南部到台湾的广阔海洋,堪称“苏萨斯”网络基本建成之后最大的扩展工程。

美国还希望建设包围封锁南海的“鱼钩”侦察监控体系,也就是“苏萨斯”的东南亚分支,从而实现对欧亚大陆西太平洋沿岸的全面监控。

固定分布式系统(FDS)是一种被动声阵列监视系统,主要由一系列固定在深海、海峡、阻塞点和浅水濒海地区海床上的大面积分布的与光缆相连的水听器基阵组成。该系统是为了弥补“苏萨斯”的不足而设立的。

美军还研制了“先进可部署系统”(ADS),这是一种模块化的可供水面舰只和潜艇快速部署且可重复使用的高机动性水下监视系统。该系统在濒海水域对付敌方低噪声潜艇,包括超小型潜艇和潜水器十分有效。

美军还在建设“一体化水下监视系统”(IUSS)。其把各种固定和机动远程水声监视系统——“远程固定水声监视系统”、“固定分布式系统”、“先进可部署系统”、水声侦察船和无人水下侦察航行器的主/被动水声系统、舰载拖曳水声系统等,与美军作战指挥及通信系统连接在一起,从而实现美军各作战单元的水下情报的共享,大大提升了美军反潜和反水雷的作战能力。

 

细解“水下滑翔机”

席亚洲 

2016年12月15日,中国海军在南海附近对一艘美军的水下无人航行器进行了识别查证。从美国媒体的相关报道看,该无人航行器为“水下滑翔机”。随着这一事件的曝光,关于“水下滑翔机”的话题在网络上也逐渐热闹起来。那么,该潜航器究竟有何特别之处?美国为何要在中国周边频繁投放这种装置?其到底有何危害?又该如何应对? 

并不神秘的武器 

由于之前“水下滑翔机”在媒体上曝光率较低,初听其名称,不免给人以神秘之感。而在此次事件中,美国某些媒体更是将“水下滑翔机”吹捧为所谓的“秘密武器”,声称它能神不知鬼不觉地搜集大量水下情报,是“其他国家根本连想都没想过”的神奇装备。有的媒体甚至声称,这种装置可以成为潜艇杀手,用来探测静音性较高的潜艇。“水下滑翔机”真有这么神奇吗?要想搞清楚这个问题,还得从其原理说起。

尽管名字昕起来颇为科幻,但“水下滑翔机”的原理其实并不复杂。它的基本原理是:设法让一个“船体”在水中沉浮运动,然后通过一对“机翼”和“尾翼”控制“船体”的姿态,从而将沉浮运动变成向前运动,就和滑翔机利用气流滑翔一样。而“船体”之所以能在水中沉浮运动,是采用类似鱼鳔的原理。在“水下滑翔机”内,有两个类似鱼鳔的囊体,其中灌注轻于水的工质(实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质,可能是气体,也可能是液体),两个囊体中有一个较软,随着工质的灌入,其体积发生明显的膨胀:而另一个则较硬,能承受一定压力,在灌入工质的时候基本不膨胀。这样,当工质流入较软囊体的时候,“水下滑翔机”的总比重就会明显轻于水,开始上浮,反之,则下沉。

早期的“水下滑翔机”采用的是电驱动,只需很少的电力,就可以在水中一沉一浮地向前游动,也可以在一定深度的海水中悬浮。这样的“水下滑翔机”能在水中航行几个月,并在每次浮上水面时,利用无线电天线发出自己搜集的水文信息。2009年,美国罗格斯大学研制的“水下滑翔机”创造了一次充电成功横渡大西洋的纪录,航行时间长达七个月。可见,“水下滑翔机”的水下活动时间确实令人惊叹。

后来,人们又发明了利用不同深度温差实现“无限续航”的新原理。这种“水下滑翔机”使用一种热敏工质,这种工质在较冷的深海中会凝同,在较热的上层海水中会熔化。“水下滑翔机”通过一组阀门控制工质来回流动。采用这样的技术后,“水下滑翔机”用电量更少,可进一步提升其续航能力。从理论上来说,美国韦伯科技公司的“温差滑翔器”(一种“水下滑翔机”)甚至可以实现环球航行,或在海上连续航行数年。

上面提到的温差驱动技术,需要两种海水有较大的温差才能工作,因此,“水下滑翔机”只能潜入超过1000米深的海中工作。而天津大学提出的新型技术则利用温差发电,实现电力/温差混合驱动,从而解决温差式“水下滑翔机”难以在浅海工作的缺陷。总体而言,只要解决了自动化控制和机械可靠性问题,“水下滑翔机”所运用的技术还是相对简单的,并不存在需要对外国“水下滑翔机”拆解研究才能突破的瓶颈。

实际上,我国早已研制成功多种“水下滑翔机”。根据公开报道,中科院沈阳自动化研究所在2003年便开始研制“水下滑翔机”,2008年研制成功“水下滑翔机”样机。2011年7月,“科学一号”考察船携带“水下滑翔机”前往西太平洋进行综合科学试验,其间国产“水下滑翔机”下潜深度超过1000米。此后,又有相关报道提到,中国国内研制的“水下滑翔机”最大下潜深度已超过6000米。显然,与美军使用的“水下滑翔机”相比,国产“水下滑翔机”不仅毫不逊色,反而在部分性能上有所超越。 

不可小视的威胁 

通过对“水下滑翔机”的基本原理进行介绍,我们可以发现,它作为一种探测手段,其优点和缺点一样突出,首先,由于具备极长的续航能力,且能从水面一直潜入数千米深的海底,因此“水下滑翔机”能进行大范围的水文探测。如果多个“水下滑翔机”按照一定的规划编队航行,甚至能画出它所探测海域的水温情况、盐度情况、水声特性、海洋生物活动情况的测绘图来。

此外,由于“水下滑翔机”尺寸较小,且基本没有噪声,对传统探测手段而言,它几乎是隐形的,因此,在军事测绘领域有着不错的应用前景。而较为简单的结构和价格,也使得这种无人航行器可以作为消耗品使用。

尽管优点不少,但与任何一款武器一样,它也有着不容忽略的缺点。例如,其速度极慢,最快航速也超不过一节/小时,在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹的航行,因此航迹控制和定位精度较低。如果在风浪较大的海面上停留,还会被水流冲走,失去控制。此外,由于尺寸过小,且没有多少电力,“水下滑翔机”无法装备大型仪器设备,不能用来取代现有诸如拖曳声呐之类的探潜手段。目前,美军已经立项研发大型“水下滑翔机”,希望扩大其航行和承载能力,如果研制成功,其用途范围或可扩展到排雷,乃至携带攻击性武器方面。

限于自身性能特点,目前的“水下滑翔机”主要应用于海洋环境立体监测系统,提供详细海洋环境信息,提高海洋环境监测能力。作为水下传感网络的一个移动网络节点,“水下滑翔机”成为水下传感器网的重要组成部分。也就是说,目前“水下滑翔机”的最主要任务,依然是进行海洋环境监测,尤其是进行水文环境测绘。水文环境测绘虽然看起来似乎是一项“人畜无害”的活动,但实际上,这恰恰是对于现代潜艇作战具有重大意义的基础性工作。为什么这么说呢?

大家都知道,现代潜艇主要通过声呐来探测敌方目标,而反潜作战也主要通过声呐来搜寻敌方潜艇。不过,声波在水中传播的时候,会受到很多因素影响。例如,因为海流、海底地貌等因素,不同深度的海水温度、盐度的变化并不是连续的,在一些特定深度会出现“断层”,即温度或盐度突然发生变化,在“断层”下发出的声波在撞上“断层”后会被反射、折射,这样一来,在“断层”上方的监听者就无法接收到“断层”下方的声波。反过来,如果让拖曳变深声呐或潜艇潜到“断层”下方,反而能听到“断层”下方更远处传来的声波。这种“断层”,就是我们常说的水声跃层。打个形象的比喻:看似漆黑一片的深海,在声呐探测系统面前就像充满了回廊、镜子、影壁的一大片迷宫。

冷战期间,美苏竞相研制下潜深度更大的潜艇,苏联研制的945型核潜艇(塞拉级)在这方面走得最远,其潜深可达750米。美国海狼级核潜艇的潜深也达到600米以上。而研制潜深如此惊人的潜艇,除了让敌方普通的反潜鱼雷难以攻击外,也是为了最大限度利用深海中更加复杂的水声跃层,提高潜艇的隐蔽性,增加对方的探测难度。

反过来看,拖曳变深声呐,则是利用“断层”大幅度增加对潜艇探测距离的装备。现代变深声呐的工作深度最大已达1000米,对潜艇的探测距离也可达100海里以上。然而,由于深海中存在海底反射因素,在深海可以从更远距离上发现水面声源,这也成为潜艇远距离发现水面舰艇的天然优势。

不过,如果想利用水声跃层来隐蔽或增加探测距离,必须对水中跃层的位置、深度等因素有深入的了解,在战时“临时抱佛脚”去寻找水声跃层显然是不现实的,这就需要平时的探测积累。

除水声跃层外,海底地形也是影响潜艇作战的一个重要因素。对潜艇来说,在贴近海底的深度航行的时候,具有很大危险性。虽然潜艇可以利用高频主动声呐对海底进行绘图,但这既容易暴露自身,又因为绘图过于缓慢,无法满足安全需求。

长期以来,不乏潜艇因为误判海底地形撞上海山导致严重受损,乃至酿成艇毁人亡的事故。最典型的例子发生在2005年,当时,美国洛杉矶级核潜艇“旧金山”号在南太平洋海底200米左右的深度高速航行时触礁,或者说撞上了海底山脉,事故造成一人死亡,98人受伤,潜艇艇艏严重受损,后来不得不整体更换。

事后,据媒体透露,该艇出事的主要原因是航行时使用的是1989年的海图。这份海图上没有标示任何水下礁石、山体等障碍物。而这份海图上的标示内容本身,则是根据日本上世纪60年代的海洋调查结果绘制的。

显然,对于特定海区的水下地形和水文情况了解得越多,自然就能为己方潜艇绘制出一幅更精细的“地图”。此外,与地图不同,标示水声跃层等要素的海图“有效期”更短,不管是海底地质变化,还是洋流的变化,乃至海洋生物活动变化等都会造成特定海区水文特征较明显的变化,别说是10年、20年前绘制的海洋水文图谱,就算是几个月前绘制的,也不能保证精确。这也就是为什么和平时期各国都会经常在本国邻近海域进行详细的水文测绘。同时,这种长期水文测绘积累的数据,也有利于进行“海洋水文预报”,在一定程度上预测海底可能发生的变化。 

并非无懈可击 

梳理清楚“水下滑翔机”的特点和用途,也就不难理解为什么它会出现在中国南海了。提起美国海军,人们第一时间想到的肯定是那十多艘核动力航母,但不能忽略的是,其还拥有几十艘攻击型核潜艇,且性能极为先进。在反舰弹道导弹日益成熟的情况下,航母这种大型舰艇战时在南海等海域的安全性越来越难以保障,而在水下活动的核潜艇则没有这方面顾虑。就水文特点来说,南海较深的水深也更适合潜艇,特别是核潜艇活动。这种情况下,美国自然对南海的水文情况多了几分“关注”。

其实,关注时政新闻的读者应该知道,美国在中国附近海域进行非法测绘已不是什么新鲜事了,之前的“无瑕”号事件就是一个鲜明的例子。近年来,美国海军意识到,再像过去那样大摇大摆地用类似“无瑕”号的专用调查船实施海洋测绘已日益困难。而“水下滑翔机”又恰好在这个时期发展成熟,成为国际海洋科研考察的常用装备之一,这种情况下,其便进入美军的视野,根据美国海军官方网站的说法,2004年,美军在“环太平洋”演习中首次试验了“水下滑翔机”。同年,美军进行了一次代号为TASWEX-04的反潜演习,目的是试验用“水下滑翔机”进行反潜作战。2010年,美军开始采购“水下滑翔机”进行进一步试验。2013年夏季,美军正式将“水下滑翔机”的收放作业列入海军的常规训练课目。2014年,美军宣布将“水下滑翔机”部署到南海。

事实上,“水下滑翔机”并不是美军唯一的无人水下间谍工具。2015年,中国渔民在三亚附近海域就曾捞起一个不明国籍的无人航行器。据判断,这是一种由潜艇布放、通过光纤传输信息的间谍工具。从后来中央电视台播放的相关画面看,这个潜航器是类似鱼雷的装置,使用电力驱动的螺旋桨推进,其续航时间并不长。相比之下,“水下滑翔机”续航时间较长,更加隐秘,不易发觉,可以说是相当完美的间谍工具。当然,“水下滑翔机”也并非无懈可击,此次中国海军捞走美国海军“水下滑翔机”,表明中国海军很可能已掌握了短距离内精确定位这种“水下幽灵”的方法。

结合目前的海洋探测技术推测,如果要对“水下滑翔机”进行精确定位,有几种可能的技术方式。其中,利用高频主动声呐搜索就是一个比较可行的办法。冷战时期,美、英、苏核潜艇的指挥台围壳上就装有高频主动声呐,用于在北极冰层下航行时测绘水下冰层形状,寻找可以破冰而出的地点。不过,高频主动声呐的精度虽高,探测距离却不远。因此,在对方投放或回收“水下滑翔机”的阶段,就成了捕捉目标的重要窗口。这也就解释了,为何此次捞走“水下滑翔机”的中国海军救捞船要贴近到距美国间谍船500米左右的距离。此外,蓝绿激光探测系统,也具备发现“水下滑翔机”的可能。该系统实际上是一种激光雷达系统,工作在海水中传播特性较好的蓝绿激光波段,具有较高的探测精度。目前,美国已将类似设备安装在直升机上用于扫雷。

再则,使用受过训练的海洋生物,也可以在一定范围内发现“水下滑翔机”。目前,美国、俄罗斯等国都有训练海豚、海豹等海洋生物进行扫雷、反蛙人等特种作战的尝试。由于“水下滑翔机”本身航速很慢,海洋生物能有效对其进行追踪。许多“水下滑翔机”在长距离航行后,被发现有鲨鱼啃咬过的痕迹,也有的被海洋生物直接咬坏沉没。这些情况表明,经过训练的海洋生物可能是一种对付“水下滑翔机”的有效手段。

尽管“水下滑翔机”在水下很难被发现,但它每次完成一个浮沉循环,就会浮上水面发出无线电信号,传回搜集的情报、进行GPS导航定位校正自身航向。这时,它极易暴露自己的位置,由于其航速极低,只要发现其位置后跟踪打捞,就不难将其完整“擒获”。

 

美军的水下图谋

刘志良 

对于近期中国海军在南海捕获美军无人航行器一事,各国媒体做出了形形色色的解读。英国智库英美安全信息理事会(BASIC)-针见血地指出,这是中美双方围绕水下领域主导权的斗争,不携带武器的无人航行器貌似没有危害,却能搜集大量海洋水文数据,有助于美国掌控水下作战空间,消解中国战略核潜艇的威慑力。悄无声息的水下,美国在谋求什么?未来,它又将如何保持这一领域的优势? 

美苏水下暗战几十年 

美军的水下优势并非与生俱来。尽管美国早在独立战争中就将潜艇用于作战,但直到二战初期,无论是潜艇数量还是性能,美军都不如欧洲各国。二战期间,各国潜艇部队活跃在世界各大洋,担任侦察监视、运输、攻击、反潜等多种任务,成为一支不可忽视的力量,水下作战、水下空间的重要性日益凸显。

不过,到二战结束时,在水下领域占据有利地位的是苏联。当时,苏联海军潜艇部队规模居世界各国之首,这些潜艇有苏联自己建造的,也有俘获德国的。由于德国潜艇技术世界领先,这让苏联海军如虎添翼。例如,德国21型柴电潜艇采用通气管技术,能长时间水下航行,同时还采用猝发通信、雷达告警器,极大提高了隐蔽性,能有效防止反潜兵力的侦察,为了有效应对苏联潜艇,美国大力发展主动和被动声呐技术。

20世纪五六十年代,美苏相继研制并建造了核动力潜艇,进而建造了弹道导弹核潜艇,使水下空间成为核威慑的大舞台,成为维系和平与战争、生存与死亡的战略性领域。这期间,美国逐渐抢占了技术先机,1952年,美国开工建造世界上第一艘核潜艇——“鹦鹉螺”号。该潜艇1954年服役。随后,苏联第一艘核潜艇K-3号1958年服役。1959年,世界上第一艘战略核潜艇——美军“乔治·华盛顿”号核潜艇服役。1961年,苏联首艘战略核潜艇-K-19号弹道导弹核潜艇服役。

在与“鹦鹉螺”号核潜艇进行演习时,美国反潜部队发现,可以通过“鹦鹉螺”号动力系统发出的持续噪声对其进行跟踪。就此,美国海军采取了一系列措施降低其核潜艇的噪声。苏联核潜艇服役后,美国又利用其较为成熟的被动声呐技术,在美国沿海和苏联潜艇出海的咽喉要道,布设了海底被动声呐阵列——声响监控系统。据称,该系统在环境条件良好时,能发现1.5万公里以外噪声较大的潜艇,平均误差约15公里,近距离探测的精度更高。就这样,美国在水下领域占据了双重优势:一方面,美国潜艇凭借其静音技术,难以被苏联发现:另一方面,美国利用其声响监控系统,能有效发现苏联潜艇。一个典型事例发生在1978年,当时,有两艘苏联667型核潜艇试图突破日本与苏联之间的宗谷海峡,结果被布设在此处的声响监控系统发现,美军派出大批反潜舰机前往跟踪监视。对于防御能力弱、以隐蔽保生存的潜艇,被发现就意味着行动失败。

不过,通过对美间谍行动,苏联发现了其潜艇在噪声方面的弱点,加强了潜艇静音技术的研究及应用,20世纪80年代服役的苏联阿库拉级、S级攻击核潜艇的噪声显著下降。这迫使美军寻求其他反潜技术,包括低频主动声呐和非声学探测手段。其主要成果之一,就是美军海洋监视船至今仍在使用的拖曳式阵列传感器系统(SURTASS)。冷战结束后,俄罗斯的潜艇建造及海外部署几乎停止,美国成为水下舍我其谁的霸主。

值得一提的是,冷战时期的水下领域逐渐成为商业界追逐财富的乐园,这促进了无人航行器的发展。从20世纪60年代后期开始,海洋石油开采产业发展迅速,早期无人航行器主要被石油公司用于海底调查及管道检查。美军最早部署的无人航行器,是1975年服役的MK30反潜战训练靶,其大小与重型鱼雷接近,使用寿命超过30年,能模仿潜艇的噪声、磁场等特征,以较低的成本为美军潜艇、反潜机提供良好的反潜训练机会。其时,美军共采购63套MK30。 

水下成美遏华重要阵线 

冷战结束后,美国战略家将目光投向下一个对手,开始思考下一场战争。水下领域成为美国遏制中国的重要战线,隐蔽性良好、威力强大的美国水下兵力,成为对华实施威慑的重要力量,而无人航行器则是美国水下兵力中一支不容忽视的生力军。

20世纪90年代,在安德鲁·马歇尔的领导下,美国国防部净评估办公室竭力鼓吹“中国威胁论”,炮制了不少反华色彩鲜明的报告。马歇尔还提出了“新军事变革”思想。他认为,随着精确制导武器的大发展,航母、坦克等传统大型作战平台、重装备应当予以淘汰,美军的装备发展重点应该转向远程战斗机、远程精确制导武器,以及不易被锁定的隐形战机、潜艇等武器上。

进入21世纪,随着中国综合实力的不断上升,美军提出“空海一体战”,“联合作战进入”等作战思想,进一步明确了水下领域、水下力量在未来对华作战中的重要性。美军2012年发布的《联合作战进入概念》认为,未来行动中,美军各领域的优先顺序通常为:太空和网络空间、海洋(水下)、空中、陆地。进入太空和网络空间,通常并不需要以其他领域的制权为前提,而进入陆地领域,通常要以其他领域的制权(特别是制空权)为前提。在敌人“反进入”能力覆盖范围内,进入海洋领域,也需要以其他领域的制权(特别是制空权)为前提,但水下兵力往往分散行动,可以借助水下环境的掩护,不易遭到其他领域敌人的攻击。

美国智库战略与预算评估中心的报告《空海一体战:初始作战概念》,则用一场假想的中美战争,直观地揭示了争夺水下优势在对华作战中的重要性和运用方式。该报告设想,在遭遇中国袭击后,美国展开反击,首先对中国的太空系统、情报侦察监视系统和防空系统进行致盲打击。之后,美军将在各领域争取主动,其中一项重要任务是打败中国潜艇,并获得第一岛链内的水下控制权。报告指出,海上反潜巡逻机能较为有效地进行远海广阔水域的反潜,但由于中国潜艇已经具备较好的静音性能,远海反潜并非易事,因此在咽喉要道反潜将事半功倍。一是,第一岛链上的各个水道,如宫古海峡、巴士海峡等;二是,中国潜艇基地的出入通道。该报告假想,美国及其盟友的潜艇、先进智能移动水雷,以及携带武器的无人航行器,将在美国及其盟友对华反潜战中担任主力。在“空海一体战”概念中,消灭中国潜艇是一项重要任务,因此,美国及其盟友的潜艇将主要用于开展反潜战。这份报告特别指出,美国及其盟友的潜艇在第一岛链内行动也面临被发现及被消灭的风险,因此,在战争爆发前就要反复进行水下情报侦察监视行动,以便掌握解放军在关键区域布设水下传感器阵列的情况。在冲突爆发之初,就破坏这些阵列,是打赢上述反潜战的关键。

可能有人觉得,这不过是美国学者的纸上谈兵,但现实是,美军已经从兵力部署、演习演练等各个方面谋求在西太地区的水下优势——

水面兵力方面,众所周知,美军海洋监视船、测量船长期在黄海、东海、南海附近海域进行军事测量活动。不过,利用水面舰艇投放和回收无人航行器进行测量活动,则是近年来的事。

航空兵力方面,美军在日本冲绳部署一个P-3C反潜巡逻机中队,频繁赴中国沿海进行反潜巡逻。进入21世纪,美海军开始采购新型巡逻机P-8A。2013年底,美海军驻佛罗里达州杰克逊维尔海航站的第16巡逻机中队,成为首个换装P-8A机的中队,随后于当年12月初部署至日本冲绳。2015年12月,美国首次在新加坡部署P-8A机,之后定期在新加坡进行临时部署,显著提升了美军在南海开展反潜行动的能力。

水下兵力方面,近年来,美军加强了西太地区的核潜艇部署。从2002年10月开始,美军以关岛为母港部署核潜艇,2007年,将驻关岛核潜艇部队的规模扩大至三艘,2015年,又将其规模扩大至四艘洛杉矶级攻击核潜艇,即“俄克拉荷马城”号、“芝加哥”号、“基韦斯特”号和“托皮卡”号。此外,非常驻西太地区的美军潜艇,也经常在西太执行临时部署任务。2016年10月31日,美军宣布“宾夕法尼亚”号弹道导弹战略核潜艇访问关岛,这是美军28年以来首次在关岛部署战略核潜艇。

反潜战也是美国及其盟友军事演习的重头戏。马拉巴尔海上联合军演,1992年由美国和印度发起(日本2007年首次加入),历年来均将反潜战作为重要课目。在“马拉巴尔2016”演习中,美军P-8A机、洛杉矶级攻击核潜艇,日本自卫队P-3C、P-I机等进行了反潜战演练。

冷战后,核潜艇仍是美国水下力量的主力,但高昂的造价限制了其数量规模,而成本低、费效比高的无人航行器日益受到美军青睐。1994年,美军发布首份《海军无人航行器项目规划》,要求开发近期可投入使用的水雷侦察系统,之后再开发可以进行水雷侦察、情报侦察监视和战术性海洋测量的先进系统,并明确了未来无人航行器执行任务所需技术的研发规划。2000年,美军发布《海军无人航行器总规划》,分析了与无人航行器相关的作战需求和技术问题。2003年,美海军发布“21世纪海上力量”转型计划,将无人航行器视为未来美海军的力量倍增器和降低风险的有效手段。

截至2004年末,美海军拥有各型无人航行器70个,大小和配置各不相同。为了促进无人航行器有序发展,美海军2005年1月发布新版《海军无人航行器总规划》,明确了无人航行器四大类别和九项主要任务,以促进其设计的通用性、模块化、开放性。四大类别是大型(直径91至183厘米,重达9080公斤)、重型(直径53厘米,重达1362公斤)、中型(直径32厘米,重达227公斤)和便携式(直径7.6至22.9厘米,重11.3至45.4公斤)无人航行器。九项主要任务是情报侦察监视、反水雷、反潜战、识别/查证、海洋测量、通信/导航网络节点、载荷投送、信息作战和时敏打击行动。美军已将便携式无人航行器投入实战。2003年伊拉克战争期间,美军运用便携式无人航行器“雷姆斯”执行了大量反水雷作战任务,对伊拉克港口附近浅水区的水雷分布状况进行调查,共探测了250万立方米的水域,发现并标记了97个人造物体,有效完成了传统猎雷手段无法或难以完成的任务。

据报道,2005年时美海军已经采购了18套“雷姆斯”无人航行器。美海军现役的无人航行器,还包括用于海洋测量的“斯洛克姆”无人水下滑翔机和上文提到的MK30反潜战训练靶及其改进型。

美海军处于研发测试阶段的无人航行器,包括大直径任务重组式无人航行器(LDMRUUV)、曼塔无人航行器、战场准备自主式无人航行器(BPAUV)等。

总体而言,当前美军无人航行器的发展运用仍处于初级阶段,类似于一战之初的飞机,主要执行侦察监视任务,还难以直接执行火力打击任务。不过,无人航行器在未来作战中的作用不容小觑。 

美国如何保持水下优势 

美军认为,科技发展、深海资源开发等也对其水下优势构成挑战,须采取相应对策,抢占先机,以便在未来数十年能够一直保持水下优势。

首先,“大数据”等新技术可能改变反潜战的面貌。反潜战的基本原理,是利用各种传感器搜集环境数据,从中发现潜艇活动的痕迹,进行分析、研判和定位。但是,一直以来,由于计算机处理速度过慢,难以建立各种详尽的模型,从中发现静音潜艇对环境造成的细微改变。随着大数据技术的发展、计算机性能的提升,利用声学、光学、化学、电磁辐射等多种探测原理的舰载、机载、天基反潜系统,乃至安装在无人航行器、海底阵列的反潜系统,都可能具备强大的潜艇探测能力,使近海活动的有人潜艇面临更大的风险,因而有必要发展无人航行器在危险的近海环境执行战术行动。2015年出版的军事科幻小说《幽灵舰队》,备受美军高层推崇,该书大胆地设想中国掌握了利用卫星探测美国核潜艇核辐射的能力,从而能发现并猎杀在深海活动的美军潜艇,使美国潜艇不敢前往西太海域。

其次,未来水下作战将从平台作战转向体系作战。现在,攻击型潜艇在战争中的作用类似于战斗机,是一种前线战术平台,但南于造价高昂,部署数量少,往往独立行动,对战局的影响力有限。随着自主技术日益成熟,未来的潜艇有望成为大量无人航行器、无人机的载体,发挥类似于航空母舰的作用。无人航行器将取代有人潜艇,成为战术平台,逼近敌人沿海执行侦察、监视、扫(布)雷、电子战乃至火力打击等任务。随着水下通信技术的发展,在有人潜艇协调指挥下的无人航行器集群作战,有望成为未来海战的新样式。美海军在其2016年发布的《水下战科技目标》中明确了相关技术需求:使有人潜艇能担任前沿水下控制员和威胁指示员的技术:改善无人航行器续航能力、可靠性、安全性的技术:利用无人航行器提供的情报快速打击多个目标的技术:使无人航行器顺利融入水下部队的技术:为无人航行器提供电力和能源远程保障的技术,以便能部署或预置大量无人航行器;开发一个多节点水下通信网络,以便通过可靠、便捷的通信指挥和协调大量无人航行器。美军还提出了一个雄心勃勃的计划,设想在全球各大洋的海底部署无人航行器和配套的水下服务站,打造一个“艾森豪威尔海底高速公路网”。

再次,未来水下作战将向海床拓展。随着人类活动不断向海洋拓展,水下空间,特别是海床,已经成为通信、交通、能源等行业的重要依托。据报道,如今全球海底光缆超过270条,总长度接近100万公里,承载着95%以上的全球数据通信。未来,潜艇和无人航行器的一类重要任务,将是在海底安装、保护或破坏光缆、海底阵列等设施。不难想象,未来战争夺取信息优势的战斗,不仅仅发生在苍穹之上,也会发生在寂寞无声的深海。

本文链接:http://www.globalview.cn/html/military/info_16850.html

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