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馬斯克做夢都沒想到:星鏈竟能幫助中國探測B-21隱身轟炸機

2024-09-16軍事

一直以來星鏈都會被認為美國幹預地區平衡的重要工具,因為星鏈能在戰時為熱點地區提供通訊支持,這對於通訊基礎設施被摧毀後的一方尤為重要,比如俄烏戰爭中的烏克蘭,星鏈已經成為其對抗俄羅斯極其重要的工具!

然而一位中國科學家的研究卻讓星鏈成為PLA探測來襲隱身目標比如B-21以及F-22和F-35的重要工具,並且還是在沒有發射任何電磁波、雷達完全靜默的條件下,這讓馬斯克和五角大廈太尷尬了,因為到現在為止已經有7000多顆衛星已經發射,接下來是建還是不建呢?

星鏈衛星:從敵對方成為利己工具,馬斯克完全懵了

星鏈是SpaceX正在打造的一個近地軌域互聯網通訊星座,其原理是透過衛星巨大的天線在地面使用者與地面存取點之間建立一條「無線網橋」,也就是將與使用者之間的鏈路接入最近的地面站,使用者透過衛星的「網橋」存取全球互聯網。

在陸地上地面站比較密集的地區,基本上只需一顆衛星即可建立起這種連結,但如果在極地或者在大洋中心時附近沒有地面站怎麽辦?可以透過衛星之間的「星間鏈路」跳到最近的地面站建立起通訊,也就是說在星鏈衛星接力下,完成從大洋中心到最近的地面站落地接入互聯網。

原理很簡單但實施難度卻很大,因為要保證全球任何地區保證不間斷連線的話需要發射大量衛星,軌域越低衛星數量也越大,星鏈衛星的軌域分布在340千米到570千米之間,總共需要4萬顆衛星才能保證地球上絕大部份地區都能順利接入互聯網。SpaceX從2018年開始到現在,總共已經發射了7000多顆衛星,

星鏈軍用:烏克蘭戰爭展現巨大威力

由於各國地面接入互聯網程度並不都像中國那樣普及,特別是美國中西部地區以及南美和歐洲非洲等地都是互聯網的荒漠地帶,盡管星鏈的「月租」不便宜,比如普通使用者599美元的硬件費用+120美元的月使用費,但使用者依然在蹭蹭的上漲,截止2024年5月,星鏈使用者已經突破300萬使用者大關,營收在2024年有望達到66億美元,實作較大振幅的盈利。

星鏈可以從任何時間任何地點接入互聯網的能力,在俄烏戰爭中發揮極大的用處!因為在戰爭爆發初期,俄軍就摧毀了烏克蘭境內的重要通訊樞紐,除了應急通訊外,這些被摧毀的區域就如同資訊孤島,很快SpaceX在美國政府的授意與支持下,星鏈對烏克蘭開放,大量通訊終端被送到烏克蘭戰場。

烏軍也是將星鏈軍用玩出了花樣,除了軍令傳遞、戰場通訊等常規操作以外,烏軍甚至將武器系統比如防空導彈透過星鏈連入了指揮鏈路,成為烏軍簡易版的C4ISR系統,並且還可以接受北約的預警機甚至偵察衛星傳遞的預警資訊,戰場態勢感知烏軍居然比俄軍強得多,一度對俄軍單向透明,防空導彈打飛機一打一個準,海馬斯打俄軍目標,俄軍卻找不到烏軍目標!

俄羅斯對星鏈也是咬牙切齒,但是迫於SpaceX是美國資產,盡管俄羅斯有導彈反衛星武器以及激光反衛星武器(致盲,對通訊衛星沒啥效果,主要針對偵察衛星),然而除了非殺傷性的幹擾外,俄羅斯楞是啥都沒敢幹,這個憋屈真能讓北極熊暴跳如雷,但有啥辦法呢?

PLA也沒好辦法:到底該怎麽辦?

星鏈在烏克蘭戰場的玩法也是被PLA(解放軍)看在眼裏,這星鏈確實牛逼,就算地面通訊設施全部被摧毀,星鏈也能保證戰場通訊暢通無阻,只要器材普及率足夠,甚至還能暢通無阻的保證民用通訊,這個容量雖然達不到全球互聯網的規模,但為一國或者某個區域提供一個「備份」的鏈路完全沒有問題。

因此在未來可能發生的台海危機中,在PLA摧毀了台軍通訊基礎設施後,星鏈極有可能將成為台軍的備份鏈路!2022年初,台偽中華電信就已經和SpaceX有所接觸,並且在2022年10月25日透過「衛星固定通訊頻率核配事項」指導與SpaceX的合作定好了法律基礎。對於這種很難摧毀與封鎖的接入方式,PLA面對和俄軍類似的難題,只是PLA比俄軍有更多的手段,比如無人機24小時跟蹤打擊地面接入器材,問題是用導彈去打擊這種價值只有599美元的天線,成本太高了。

想要徹底解決當然是攻擊源頭,也就是位於太空的星鏈衛星,但這樣一來衛星數量實在太多,需要的導彈數量是海量的,並且衛星被摧毀後地軌域長期會被碎片占據,成為航天器墓地!並且更現實的問題是攻擊星鏈會導致戰爭規模從地面蔓延至太空,因為美軍也同樣擁有攻擊中國衛星的手段。

馬斯克懵了!星鏈居然能被中國這樣用

在星鏈面前似乎只有招架之功並無還手之力?星鏈出現之後局面一直以來都是如此,但近期中國科學家的一項研究卻表明星鏈也能為我所用,武漢大學電子資訊學院易建新教授團隊的研究報告指出,如果運用得當,星鏈也能為我所用,並且還能立下大功!該研究團隊日前使用了無人機驗證了這種模式,結果大獲成功!

在易建新教授團隊攜帶的地面雷達監測螢幕上,模擬遠距離靠近的「隱形戰鬥機」的飛行軌跡清晰的顯示出來了!可能很多網友對此一點都不覺得好奇,不過是模擬器材麽,被雷達發現不是很正常麽?又不能模擬出目標一模一樣的性質,然而你只要仔細了解下測試環境就會大吃一驚:

  • 這是一架RCS與飛鳥差不多的DJI Phantom 4 Pro無人機;
  • 易建新教授團隊沒有攜帶能發射任何電磁波的雷達天線;
  • 這種無人機的雷達回波與飛鳥差不多,屬於低慢小的目標,一直都是雷達探測的難題,因為這種目標的RCS面積與隱形戰機以及轟炸機差不多,研究團隊經常用它來來模擬遠距離靠近的隱形戰機。

    要說這種無人機RCS小,但也不是沒有雷達回波,只要大功率雷達照射,一樣能讓它無處遁形。然而炸裂的事實來了,易建新教授團隊並沒有攜帶大功率雷達發射天線,甚至都沒有攜帶發射電磁波的雷達,只有幾個能接收多個訊號源並對此進行分析的「雷達」。

    而這個接收的訊號源正是星鏈發出的電磁波,由於星鏈需要和接入客戶端通訊,需要持續不斷的向地面發射無線電波,而易建新教授團隊正是利用了有飛行器穿過這片訊號區域時會產生反射的電磁波,被易建新教授團隊攜帶的多個雷達天線接收到,經過易教授開發的訊號處理演算法運算後,這個在雷達下隱身的目標就清晰的顯示在了雷達螢幕上,航向、速度以及高度等三維座標資訊全部暴露了,要是在戰時這些數據就是導彈的射控數據,簡單地說就是可以發射導彈了。

    被擊落了可能都還不知道自己被發現

    假設此時美軍在關島基地起飛了4架B-21的隱身轟炸機打擊編隊,並在琉球群島的美軍基地起飛了F-22戰鬥機為其護航,美軍以為會神不知鬼不覺的一舉完成踹門任務,因為中國沿海的大型相控陣雷達只是漫無目的的發射警戒雷達電磁波,沒有釘選任何一架美軍的飛行器(雷達在發現目標後會反復掃描該區域,目標會很容易發現自己已經被發現甚至釘選)

    然而使用了易建新教授團隊技術的PLA雷達監測螢幕上,早就發現了從數百公裏外逼近的幾個飛行器,目標的性質、方位、航向、高度等資訊盡收眼底,就等判定是訓練飛行還是執行打擊任務了,必要時刻可以先發制人打擊;可以肯定的是,在PLA導彈發射之前,美軍甚至不知道已經被發現,如果發射的是紅外特征與雷達特征都很小的空空導彈,甚至在逼近後主動雷達開啟的一瞬間前都不知道自己被發現。

    即使沒有星鏈衛星:中國也能探測到美國的隱身戰鬥機與轟炸機

    使用星鏈衛星發出的訊號作為發現隱身目標的探測手段,絕對是天才的主意,更絕的是易建新教授團隊居然還實作了,馬斯克真是做夢都沒想到,這個為不只是為全球民眾建立的通訊網、同時也是美軍全球互聯網接入的備份系統,居然有一天被中國人弓雖女幹了,被PLA用來對付美軍的手段,這個著實讓馬斯克有點措手不及!

    星鏈為何能探測隱身目標?無源雷達探測技術

    隱身飛行器之所以很難被探測,那是因為其從多個方面下手,讓雷達回波降到最低,一般來說可以操作的幾個方向大致如下:

    1. 使用極致的翼身融合體,取消垂尾,將飛行器變成一個扁平的薄餅狀,進氣道設計在背部,被機體的自然迎角遮擋,也就是類似B-2的飛翼形形狀,那麽對水平方向任何角度的電磁波的正面反射面積都是最小的;
    2. 機身表面對RCS有影響的位置都處理好:主駕駛座艙罩鍍膜防止艙內反射、進氣道彎曲,避免發動機葉片形成鏡面反射、接縫處處理成鋸齒形、減少機身凸起物,比如將各種天線內建或者與蒙皮一體化等等;
    3. 隱身塗料:在氣動布局與機身接縫處等隱身處理完成後剩下的就是塗隱身塗料,這種能將電磁波轉換為熱能吸收的塗料可以降低RCS(雷達散射面積)1-2個數量級,但這種材料不是附著力差就是維護成本高,或者價格昂貴等等,B-2的成本太高就有一部份就是隱身塗料的鍋;
    4. 紅外隱身:現代戰鬥機與轟炸機不只要在意電磁波反射面積,也要在紅外波段隱身,一般戰鬥機在這個上考慮的不多,主要是是渦扇發動機混入尾噴管冷卻尾流,但在轟炸機上可以考慮發動機尾噴口背置,與機身背部經過的強氣流混合降低紅外特征;
    5. 目前也有主動降低紅外特征的手段,比如等離子體發生器在機體容易發生雷達反射的位置,因為等離子體會扭曲反射甚至改變電磁波頻率,使得對方雷達就算收到了回波也會被濾波器認為是雜訊而被濾除,不過這種手段到目前為止還在研究階段,短期內要實用化還是有困難的。

    經過這幾個操作手段後,這種隱身飛行器在雷達螢幕上的特征不會比一只鳥大多少,特別是B-2更是現代隱身技術集大成者,而B-21是在B-2的技術上再一次升級,你猜B-21的隱身能力有多強?當然美軍沒公布,就算公布了也是一個假數據。

    但是這種飛行器的隱身並非是能在任何條件下都是隱身的,就現代科技掌握的隱身技術中有幾個致命的問題:

    飛行器並不是全向隱身的:正面RCS最小,側向RCS比較大,尾部RCS更大,機腹下方與上方最大,跟一個平板差不多,要是這兩個方向有一個雷達,就算是二戰的軍用雷達也能發現;

    飛行器的吸波塗料並不全波段能吸收電磁波的,僅僅是在現代雷達的某個波段有強烈的吸收作用,超過此波段基本無效,比如戰鬥機的X波段(8.5~10.68吉赫茲),要是會用更低的米波段作為雷達的波段,隱身戰鬥機的隱身效能是大打折扣甚至無效,只是這種波段的雷達天線比較大,戰鬥機沒法用。

    所以用米波雷達以及多址雷達技術可以完全解決隱身飛行器的探測難題,多址雷達就是使用多個發射源並且也使用多個接收天線,將整個環境全方位無死角的整合到一起,隱身飛行器正面、側面甚至尾部都可能被截獲到特征,數據整合後一個戰場態勢就呈現出來了,在這種雷達技術加持下,隱身目標探測並不會成為太大的障礙。

    多址雷達的延伸就是無源雷達,也就是不使用發射天線,利用全球各地的雷達電磁波以及甚至電視台發射的電磁波等進行探測,這就是著名的維拉無源雷達技術!不過任何多址或者無源雷達技術都比不上在飛行器上方設定一個極高高度的雷達發射天線,因為這個位置上來看,B-2與B-21就是一面大鏡子,想不看到都很難。易建新教授團隊使用的探測技術就是這種,因為雷達發射源是現成的,相當穩定的星鏈衛星,這種衛星要與地面客戶端建立聯系,需要不斷發射電磁波,正好成了無源跟蹤系統中最重要的外置發射源。

    估計有很多網友會有說法了,比如將星鏈衛星在路過中國上空時關機不就沒法探測了?答案確實是,星鏈也有這樣的技術,但問題是我們並不需要星鏈飛到我們頭頂時才能探測,比如在南海甚至西太平洋上也能設定這樣的固定或者移動基地,是不是星鏈就沒法在西太用了?

    這個不是星鏈能決定的,如果五角大廈讓星鏈在這些區域閉嘴肯定是能達到目的的!但是星鏈關了我們就沒辦法了嗎?其實完全不是,中國強大的米波相控陣雷達,對隱身目標的探測早已不在話下,只是我們從來都不會拒絕多一種探測手段,也許世界上的其他國家有需要呢,待價而沽談條件或者賣個好價錢我們都非常樂意!