拦截一枚导弹和接住一个乒乓球的原理差不多——
它们都有三个核心步骤:目标追踪、轨迹预测、实施拦截。
只不过导弹飞行速度更快,跨越空间更广,相应的拦截难度也上升了无数倍!
接下来我们展开讨论下————
无论乒乓球还是导弹,它们都是移动目标,所以我们想要拦截他们,就需要拦截器在某个特定时刻和目标在空间某个点(或者某一个很小的范围)相遇。
好!现在问题变成了一个制造相遇的问题。
想一想,如果你有一个想见的人(比如钱学森),如何保证一场偶遇呢?
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好了 思考暂停, 回到正题~
不管是设计去见难得一见的人、接乒乓球、导弹拦截都是一个制造相遇问题!
制造相遇首先得掌握目标的行踪,掌握目标行踪的方法有两种:
1 拿到目标的行程安排表——几点几分几秒去哪里
一般来说对方是不愿意给的,那获取目标的行程安排就要通过各种间谍手段,比如收买知情人、侵入目标关联的电脑系统等等。
2 持续获取到目标的位置
首先可以想到利用各种探测器,比如超声波探测器、光学探测器、雷达、红外探测器等等来获取目标位置,
这些探测器相当于一个个眼睛帮我们点亮地图,发现目标。
打过游戏的同学都知道插眼是一门学问
同理各种探测器的部署也是一门重要的战略知识
如何部署并协同位于海洋、地面、空中(无人机、预警机、战斗机等)、太空(卫星)的各种雷达、红外探测器,绝对是一个国家的核心机密!
好的部署可以以更低的成本实现更加高效的探测目的。
其次还要考虑信息手段,比如侵入目标所携带的计算机系统,破获目标跟指挥系统的通信信息等。
现在我们可以持续地知道目标现在哪儿了,但要拦截它,还要知道它将来会在哪儿~
接下来,我们进入第二个阶段——目标轨迹预测
在接乒乓球时候,你的眼睛、耳朵、甚至第六感在紧密地观测感知着对手、乒乓球、甚至是风速,然后把这些信息持续传递给大脑,大脑就会不停地分析球的速度、旋转和方向,预判它将落在哪里.
这种预判是下意识的,建立在你多年打球的经验之上。大脑自动帮你完成了轨迹建模,目标预测的工作,当然大脑也可能出错,而训练就是不停的给大脑纠错,提升这种预测能力。
对导弹的轨迹预测则是要通过人类科技来实现并超越人类大脑潜意识的分析预测能力。
它涉及到及其复杂的数学建模——
数学建模的本质就是在计算机中模拟出对导弹飞行有影响的所有因素(比如导弹气动外形、推力模型、地球重力模型、大气密度和风力模型等等)并采用各种数学方法拟合出导弹飞行轨迹函数,然后把时间t设置为未来的时间,就得到了导弹在未来的位置。
除了有强大的数学模型,在导弹拦截过程中超级计算机需要根据实时接收的最新的目标数据、环境监测(风速)数据,不断修正模型参数、修正预测的导弹的飞行路径。
整个过程涉及到了数学、物理学、空气动力学、计算机科学、气象学以及对应的各种工程学,还要求有强大的计算能力、通信能力和监测能力。
可以说能够把整个导弹拦截系统研发、制造出来就是一个国家强大综合实力的体现!
最后一步实施拦截,可以说这是最关键的一步,因为前面两个步骤都是为它服务的。
它是考验控制能力和速度的环节,实施拦截就是控制拦截器飞向(预测的)目标位置。
拦截乒乓球时候,你的身体会根据大脑的指令迅速移动到预定位置,手臂挥拍,精准地击中来球
拦截导弹目前主要有两种方式:硬杀伤和软杀伤——
硬杀伤常见的有拦截弹和激光武器
一旦确定了来袭导弹的威胁和轨迹,拦截系统会迅速决策,发射一枚专门用于拦截的导弹——我们称之为拦截弹。
拦截弹发射后,会通过自身的惯性导航系统、地面雷达的指令修正以及末端的主动导引头(比如自身的雷达或红外传感器),持续修正自己的飞行姿态和方向,它必须在广阔的空间中,以极高的速度,精准地找到那个同样高速飞行的目标。
在拦截过程中,拦截弹的速度至关重要——
如果拦截弹速度低于目标速度,基本只有一次迎头拦截的机会;
如果拦截弹速度大于甚至远大于目标速度,就可以有多次拦截机会,被目标机动躲避后,实施追尾拦截。
激光拦截主要是使用激光产生的高热量来破坏来袭导弹
相对于拦截弹,激光拦截的特点是速度快(光速)、准确度高、但有效杀伤距离短~
激光拦截一般用于短距离几千米内拦截一些轻量、亚音速目标——
激光对高超音速导弹也有一定的干扰作用,但却难以在短时间内对高超音速目标造成伤害。
软杀伤一般指使用电磁手段来干扰、欺骗、或者破坏来袭导弹的计算机和通信部分,从而使来袭导弹丧失目标、偏离弹道、失控、自爆等,它是现代拦截导弹体系中一个非常重要的组成部分。
整体来看,拦截导弹就像一个巨人在空中接球,各种海陆空探测器是这个巨人的视觉系统,指挥中心是巨人的大脑,拦截弹是巨人的手脚,它们之间的通信链路则是巨人的神经系统,这些组成部分缺一不可以,还要实现浑然一体的协调配合,这就叫体系化作战!
一个手眼不协调或者脑子跟不上的巨人,面对一个灵活的小个子也只有被耍的份,如果拉开一点距离甚至连对方毛都碰不到。
也就是说 在未来超视距作战时候,体系化防御,体系化进攻至关重要!
最后留一个思考题?作为一个普通人,研究导弹拦截,可以怎么做起,怎么做实验?