高超音速导弹正改变游戏规则,而美国尚未拥有——《华尔街日报》
Sharon Weinberger
北京在南海试射的武器以超过每小时15,000英里的速度环绕地球飞行。
其飞行速度至少达到音速的20倍,可在不到一小时内抵达地球任何角落。
2021年夏季的这次试射以导弹击中中国境内某靶场告终,但却在华盛顿引发强烈震动。美国国家安全官员判定,北京发射的正是能以至少五倍音速飞行的高超音速武器。
这类武器能以极高速度实施打击,从超远距离发射并突破绝大多数防空系统,既可携带常规弹头也能装载核弹头。中俄两国已列装现役,而美国至今未能掌握。
过去60余年间,美国耗资数十亿美元开展了数十个研发项目,却始终未能研制出同类技术。这些努力要么以失败告终,要么在成功前就被取消。
近年将反恐平叛作为重点的华盛顿,如今正再度向高超音速领域倾注资源。五角大楼2023年预算中相关拨款超50亿美元。美国还动员私营部门——包括硅谷风投机构——参与研发,其合作深度前所未有。
2022年10月北京展览会上,搭载东风-41洲际弹道导弹与东风-17高超音速导弹的军用车辆展示。照片:FLORENCE LO/REUTERS这笔支出是美国在进入大国竞争新时代之际,为重新确立关键军事技术主导地位而展开的博弈的一部分。美国正竭力在从人工智能到生物技术等一系列军事技术上追赶中国。
莫斯科在高超音速武器方面的工作也令五角大楼感到担忧,尽管俄罗斯的武器大多基于冷战时期的研究,不如中国目前开发的武器先进。莫斯科已经开发出可以威胁欧洲北约部队的武器,俄罗斯总统弗拉基米尔·普京还吹嘘过可以打到美国的高超音速武器"先锋"。
五角大楼在高超音速武器开发方面的问题贯穿整个决策链,从失败的飞行测试和不足的测试基础设施,到缺乏明确的、全面的武器部署计划。这种情况正在引起一些前官员的警觉。
“我对高超音速武器缺乏进展的担忧只会增加,“在中国进行试飞期间担任参谋长联席会议副主席的约翰·海滕说。现已退休的海滕表示:“我们需要在多个方向上加快步伐。”
美国国防面临风险
高超音速武器掌握在中国或俄罗斯等大国手中,有可能改变长期以来支撑美国国防政策的战略平衡。虽然美军可能仍是世界上最强大的军队,但高超音速导弹可能帮助对手通过避开美国旨在探测对北美攻击的早期预警系统,或打击美国海军资产(包括航空母舰)以及海外关键基地,来挑战美国的优势。
即便是美国在南海最先进的军舰,面对高超音速攻击也可能毫无招架之力。
弹道导弹虽能达高超音速,但其飞行轨迹可预测,使得拦截成为可能。而像美国"战斧"这样的巡航导弹虽具机动性,但多数速度低于音速。
高超音速导弹兼具超高速、低空飞行和途中变轨能力,使雷达卫星难以捕捉,现有防御系统几乎无法拦截。
在南海冲突中,北京使用该型导弹可将打击半径扩大两倍以上,令区域美舰陷于被动,甚至能威胁关岛——那里驻有数千美军并设有重要军事设施。
美国已开始与日本联合研发新型反导系统以应对该威胁,但相关技术尚处萌芽阶段,预计至少十年后才能服役。
过去十年间,中国已进行数百次新一代武器试射。北京与莫斯科(已将该武器用于乌克兰战场)均拥有可立即部署的高超音速武器。
五角大楼与情报部门未公布对中俄装备数量的预估。美国试射次数远少于中国,目前尚未列装任何实战型高超音速导弹。
美国工程师多年来一直处于高超音速技术研究的前沿,致力于导弹与飞行器的研发。
该领域研究可追溯至1950年代末,当时美军试飞了X-15载人高超音速试验机。尽管项目取得成功,但随着美国卷入越战,该计划于1968年终止——丛林反游击战中似乎不需要高超音速飞行器。
罗纳德·里根总统在1980年代重燃研究热情,他宣布研发两小时从华盛顿飞抵东京的高超音速飞行器计划。美国耗资至少17亿美元开发原型机,但该机型从未试飞,冷战结束后即被取消。
1960年代初研究飞行后,尼尔·阿姆斯特朗站在X-15飞行器旁。图片来源:美国宇航局
1962年试飞中飞行员杰克·麦凯紧急迫降后的X-15残骸,飞行员受伤。图片来源:美国宇航局目前全球尚无国家实现载人高超音速飞行。美军及其他军队虽列装超音速战机(速度超过音速即马赫数1),但均无法达到5马赫。
2001年9·11恐袭后,美国将注意力转向反恐战争。此后二十年,华盛顿重点资助武装无人机、炸弹探测及追踪恐怖分子的传感技术。尽管有观点认为超高速导弹可精准打击恐怖组织头目,但反对者指出高超音速武器在反恐作战中优势有限。
“我国选择不发展实战能力,许多人对此感到疑惑,”退役陆军中将L·尼尔·瑟古德表示,他曾主管陆军高超音速武器项目。“原因之一在于过去20年,我们一直将国家的人力物力资源耗费在全球反恐战争上。”
与此同时,中国通过频繁试飞加速推进高超音速武器研发,长期投入该领域的俄罗斯也取得进展。北京方面经常利用美国政府资助数十年、公开发表在科学期刊上的美国高超音速研究成果。其中,美国研究者公开了有助于模拟高超音速飞行的计算流体动力学研究,结果发现中国开发的代码明显借鉴了美国成果。
中国驻华盛顿大使馆发言人刘鹏宇回应称,美国在高超音速领域早于中国开展研究,并指责美方扩散高超音速技术。“我们永远不会与任何国家进行军备竞赛,”他在声明中写道。
同样密切关注美国进展的俄罗斯,则重启了冷战时期开展的高超音速项目研究。
“我们实质上为全球提供了高超音速技术培训,”追踪该领域50余年的航空航天分析师理查德·哈里昂评价道。
上月莫斯科展出的“先锋”高超音速导弹系统展览现场。照片:路透社### 加速测试进程
2016年,为联邦政府提供咨询的独立科学组织美国国家科学院高级专家小组警告称,包括中国在内的外国对手正在研发新一代高超音速武器。虽然研究细节属于机密,但其结论在国防部内部敲响了警钟。
“我开玩笑说,如果我再向五角大楼多汇报一个人,恐怕连中层管理处的清洁工都要听我作报告了,“曾参与管理军方高超音速项目并参加2016年研究的五角大楼前高级官员马克·刘易斯表示,“所有人都迫切想了解这份报告。”
面对日益严峻的威胁,五角大楼加快了测试与研发步伐。陆军、海军和空军正在开发高超音速武器,有时会与国防部高级研究计划局(Darpa)合作。“我们正处于竞赛中,“现任普渡应用研究所所长兼首席执行官的刘易斯说。
五角大楼官员目前正在讨论如何最有效应对这种军备扩张。有人认为美国应更注重防御系统而非导弹开发,另一些人则指出即使对手拥有更多高超音速导弹,美国的高超音速武器技术——即便尚未部署——终将更为先进。并非所有人都认同高超音速军备竞赛取决于导弹数量。“如果你有10枚,我就必须有11枚吗?“五角大楼首席技术官徐若冰反问道。
去年,空军授予雷神技术公司(现更名为RTX)一份近十亿美元的合同,用于开发一种可从飞机发射、专为打击敌方舰船设计的高超音速巡航导弹。陆军原本希望今年能装备美军首款高超音速武器——一种由卡车发射的导弹。
研发过程屡屡受阻,部分原因在于高超音速武器 notoriously(众所周知)难以研制。以每秒超过一英里的速度飞行会产生超过2000华氏度的高温,这超出了大多数材料的承受极限。“高超音速技术的最大挑战始终是热管理,“雷神公司总裁韦斯·克雷默表示。
成本也是问题所在。根据国会预算办公室数据,由于研发复杂且需要特殊材料,高超音速导弹比常规导弹更昂贵——比具有类似能力的弹道导弹贵约三分之一。克雷默称高超音速导弹将是针对移动目标的"特殊能力”,其中速度至关重要。“显然你不需要用它攻击桥梁,桥梁又不会移动,“他说。
对五角大楼而言,更大的挑战可能是在耗费多年时间和巨额资金后,决定其武器库需要何种高超音速能力。美军目前正在研发两种不同类型的高超音速武器:使用超燃冲压喷气发动机的巡航导弹,以及从空中发射后高速滑翔至目标的滑翔飞行器。
五角大楼正在资助约六种不同的高超音速武器研发(具体数量保密),一些前官员指出,军方对这些武器的列装选择及部署方式缺乏明确规划。“我在国防部任职期间,从未见过相关战略,“前空军采购主管威廉·罗珀表示,“从外部观察来看,目前似乎仍未形成系统方案。”
关键障碍之一在于测试基础设施的短缺。这类武器的研发需要在能模拟高超音速飞行特殊气动压力的风洞中进行测试。
根据美国政府问责署数据,美国现有约26个可测试高超音速武器的风洞,分属政府、工业界和学术机构,但多数设施已使用数十年。几乎所有风洞的预约都需提前一年以上,严重拖慢武器研发进度。
国防部测试资源管理中心主任乔治·拉姆福德表示:“我们预测地面测试能力的需求将激增五倍。“他透露五角大楼正在建设新设施,但最早也要到2027年才能投入使用。
测试设施的短缺引起了私募基金Cerberus创始人史蒂夫·范伯格的高度关注。这位曾被特朗普总统任命为关键情报委员会负责人的金融家,此前持续接收关于高超音速武器的高层简报。
知情人士透露,这些简报促使Cerberus收购了加州企业Stratolaunch。这家由已故微软联合创始人保罗·艾伦创立的公司,曾建造全球最大飞机用于载人航天器发射。该飞机即将转型为高超音速测试平台,公司高管将其喻为"空中风洞”。
10月,Stratolaunch公司的飞机停放在莫哈韦航空太空港。该飞机用于发射高超音速测试飞行器。摄影:Philip Cheung for The Wall Street Journal
工作人员正在准备Stratolaunch的高超音速测试飞行器。摄影:Philip Cheung for The Wall Street Journal
前景中的追踪飞机准备跟随Stratolaunch的飞机进行测试。摄影:Philip Cheung for The Wall Street Journal在加利福尼亚州的莫哈韦航空太空港,Stratolaunch的工程师们正在建造一种名为"Talon"的可重复使用高超音速测试飞行器。该飞行器将从公司巨型飞机上发射——这架飞机采用复合材料建造,并整合了两架大型喷气式飞机的部件,通过一个巨大的单翼连接。
“费恩伯格看到政府没有采取行动,“现任Stratolaunch技术顾问委员会成员的刘易斯表示,“于是他决定填补这一空白。“费恩伯格通过Cerberus公司的发言人拒绝置评。
Stratolaunch首席执行官Zachary Krevor表示,Cerberus的目标是让Stratolaunch在商业上取得成功,同时为国防部做出贡献。
斯特拉托发射公司(Stratolaunch)是越来越多搭乘五角大楼部分人士热情浪潮的公司之一,他们希望将私人资本与国防市场联系起来。新的高超音速技术公司如雨后春笋般涌现,提供测试服务、火箭发动机甚至飞机。
与通常使用政府资金开发新技术的国防承包商不同,斯特拉托发射等公司几乎完全依赖私人资本来资助开发,类似于埃隆·马斯克(Elon Musk)在SpaceX所走的道路,该公司为五角大楼发射卫星,并拥有对乌克兰军队至关重要的天基互联网。
斯特拉托发射公司首席执行官扎卡里·克雷沃(Zachary Krevor)。图片来源:菲利普·张(Philip Cheung)为《华尔街日报》拍摄支持者表示,这些新公司是必要的,部分原因是五角大楼一些最引人注目的高超音速技术努力已经失败。
今年,陆军对远程高超音速武器的计划在三月初的试飞在最后一刻被取消后陷入疑问。该军种在预测试检查显示电池未能激活后取消了飞行。本月早些时候,另一项测试也被取消。陆军现在表示,在成功测试之前不会部署该武器。
同样在三月,空军在多次测试失败后取消了其最先进的高超音速项目,该项目由洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin)开发。空军部长弗兰克·肯德尔(Frank Kendall)告诉立法者,该军种将转而专注于雷神公司(Raytheon)的高超音速巡航导弹,其原型预计至少要到2027年才能准备好。
中国与俄罗斯的应用实例
根据Discord平台泄露的美国绝密情报文件,北京于2月下旬试射了DF-27高超音速滑翔导弹,该导弹在12分钟内飞行了超过1300英里。这种导弹的设计目标是覆盖所谓的"第二岛链”,包括关岛在内。
文件指出,该导弹很可能已突破美国防御系统,且中国去年已少量列装DF-27导弹。
莫斯科则大力宣传其威力强大的"匕首"高超音速导弹,该导弹已被用于打击乌克兰目标。由于"匕首"属于空射弹道导弹,批评者质疑其是否算真正的高超音速武器,并认为其易遭拦截。俄罗斯还宣称已部署"先锋"导弹,这种可携带核弹头的高超音速滑翔飞行器速度可达音速的27倍。
前空军采购主管罗珀表示,仅为追赶对手而研发导弹是本末倒置。“当政府因落后对手而大做文章时,就会产生视野局限效应,使全部精力都耗费在追赶行动上。”
他主张美国应研发高超音速飞行器而非导弹。罗珀现任硅谷支持的初创企业赫墨斯董事会成员,该公司已筹集超1亿美元私人资金用于研制高超音速飞行器。他指出,类似赫墨斯正在研发的高超音速攻击机,可有效打击南海潜在目标,其作战效能远高于昂贵的一次性高超音速导弹。
乌克兰军方击落的俄罗斯Kh-47“匕首”高超音速导弹弹头残骸。图片来源:VALENTYN OGIRENKO/REUTERS去年,美国空军研究实验室向国防承包商巨头Leidos授予了一份价值3.34亿美元的合同,用于开发名为“Mayhem”的高超音速飞行器项目技术。多年来,洛克希德·马丁公司也在研发标志性SR-71“黑鸟”侦察机的高超音速后继机型——这款现已退役的侦察机飞行速度超过音速的三倍。该项目的当前进展尚不明确。
五角大楼首席技术官徐若冰拒绝就任何高超音速飞行器的研发计划置评,称相关信息属于机密。
示意图为近似呈现,可能未按比例绘制。部分细节已作简化处理。
设计:安德鲁·莱文森。制图:彼得·钱佩利。开发:胡安赫·Gómez。
联系记者莎伦·温伯格请致信:[email protected]
本文发表于2023年9月16日印刷版,标题为《中俄在高超音速导弹竞赛中领先美国》。