美國(guó)電磁頻譜作戰(zhàn)前沿項(xiàng)目

導(dǎo)讀：電磁頻譜領(lǐng)域已經(jīng)成為繼陸、海、空、天、賽博空間之后第六作戰(zhàn)域，美國(guó)為爭(zhēng)奪戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜優(yōu)勢(shì)，破解反進(jìn)入/區(qū)域拒止(A2/AD)困局、達(dá)成新的抵消戰(zhàn)略，推出電磁頻譜戰(zhàn)新理念。號(hào)稱瘋狂實(shí)驗(yàn)室的美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)更是在新理念的指導(dǎo)下不斷開(kāi)發(fā)研究電磁頻譜作戰(zhàn)前沿項(xiàng)目。

美軍認(rèn)為，聯(lián)合電磁頻譜作戰(zhàn)任務(wù)域由電磁頻譜利用、管理、攻擊和防護(hù)四維度任務(wù)構(gòu)成，旨在對(duì)電磁作戰(zhàn)環(huán)境中的聯(lián)合任務(wù)部隊(duì)電磁頻譜行動(dòng)進(jìn)行作戰(zhàn)集成、重點(diǎn)確立、組織協(xié)同和沖突消除，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)電磁頻譜控制，在各作戰(zhàn)域的指揮控制、情報(bào)、火力打擊、調(diào)整與機(jī)動(dòng)、防護(hù)、行動(dòng)維持等職能中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

為將電磁頻譜戰(zhàn)從概念轉(zhuǎn)化為能力，美軍多年來(lái)積極探索相關(guān)技術(shù)，開(kāi)發(fā)電磁作戰(zhàn)武器。美國(guó)空軍主導(dǎo)過(guò)基于網(wǎng)絡(luò)化軟件定義架構(gòu)(SDA)的認(rèn)知干擾機(jī)與大功率高效射頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器(HiPERDAC)項(xiàng)目、無(wú)源射頻識(shí)別環(huán)境(PRIDE)、頻譜戰(zhàn)評(píng)估技術(shù)工程研究(SWEATER)、反電子高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈(CHAMP)等項(xiàng)目;海軍開(kāi)展海上電子戰(zhàn)改進(jìn)(SEWIP-BlockI/II/III)、SLQ-32艦載電子戰(zhàn)系統(tǒng)、艦船信號(hào)探測(cè)裝備(SSEE)、電磁機(jī)動(dòng)指揮與控制(EMC2)、集成桅桿(In-Top)艦載天線、下一代干擾機(jī)(NGJ)等項(xiàng)目;陸軍啟動(dòng)電子戰(zhàn)規(guī)劃與管理工具(EWPMT)和多功能電子戰(zhàn)(MFEW)、防御性電子攻擊(DEA)和“消音器”電子戰(zhàn)等系統(tǒng)。

反電子高功率微波先進(jìn)導(dǎo)彈(CHAMP)

美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)素來(lái)都是前沿技術(shù)的誕生地，在電磁頻譜作戰(zhàn)方面同樣如此。DARPA開(kāi)展了多項(xiàng)電磁頻譜作戰(zhàn)項(xiàng)目，典型的如行為學(xué)習(xí)自適應(yīng)電子戰(zhàn)(BLADE)、自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗(ARC)、極端射頻頻譜條件下通信(CommEx)、近零功耗射頻和傳感器運(yùn)行(N-ZERO)等項(xiàng)目。該類項(xiàng)目的主要目的就是通過(guò)對(duì)抗行為實(shí)時(shí)評(píng)估、措施自主生成、效果即時(shí)反饋等新技術(shù)開(kāi)發(fā)針對(duì)未知波形和行為的電磁頻譜威脅實(shí)時(shí)戰(zhàn)術(shù)對(duì)抗新能力。

自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗(ARC)概念圖

行為學(xué)習(xí)自適應(yīng)電子戰(zhàn)(BLADE)的重點(diǎn)是開(kāi)發(fā)新的算法和技術(shù)，使電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠在戰(zhàn)場(chǎng)上自主學(xué)習(xí)干擾新的通信威脅，目的是實(shí)時(shí)對(duì)抗敵方自適應(yīng)無(wú)線通信系統(tǒng)帶來(lái)的威脅，即敵人使用的無(wú)線設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)指揮、控制和通信以及遙控簡(jiǎn)易爆炸裝置等帶來(lái)的無(wú)線通信威脅。洛克希德?馬丁公司作為該項(xiàng)目的主要承包商，完成了第一階段的概念驗(yàn)證、第二階段的硬件回路仿真，在第三階段與雷神公司合作將BLADE應(yīng)用軟件集成到電子戰(zhàn)系統(tǒng)中，并在發(fā)展單元上進(jìn)行地面和飛行測(cè)試。

行為學(xué)習(xí)自適應(yīng)電子戰(zhàn)(BLADE)

自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗(ARC)旨在使美國(guó)機(jī)載電子戰(zhàn)系統(tǒng)能夠在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)生成針對(duì)新的、未知的和自適應(yīng)的雷達(dá)波的有效對(duì)抗措施，由BAE公司作為主承包商進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)。ARC項(xiàng)目計(jì)劃利用信號(hào)處理和機(jī)器學(xué)習(xí)方面的進(jìn)步來(lái)開(kāi)發(fā)智能算法，以檢測(cè)和應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的雷達(dá)威脅。該項(xiàng)目將使用開(kāi)放式架構(gòu)來(lái)開(kāi)發(fā)，允許插入、修改和刪除軟件模塊，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的其他元素保持最小的影響。目前已經(jīng)進(jìn)行了3個(gè)階段的開(kāi)發(fā)研究，已經(jīng)具備在封閉測(cè)試環(huán)境中自適應(yīng)對(duì)抗先進(jìn)威脅能力，未來(lái)將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移至實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用測(cè)試中。

自適應(yīng)雷達(dá)對(duì)抗(ARC)

極端射頻頻譜條件下通信(CommEx)主要針對(duì)在遭受嚴(yán)重干擾壓制的情況下，開(kāi)發(fā)一種具備高度自適應(yīng)能力和靈活性的通信系統(tǒng)。CommEx開(kāi)發(fā)了一系列創(chuàng)新技術(shù)，對(duì)Link 16進(jìn)行了強(qiáng)有力的模塊化升級(jí)。Link 16是美軍主要的戰(zhàn)術(shù)數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，支持競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下的空對(duì)空通信。CommEx項(xiàng)目的自適應(yīng)抗干擾系統(tǒng)已經(jīng)在Link 16電臺(tái)上進(jìn)行了集成測(cè)試，并在飛行中測(cè)試了CommEx的一些抗干擾特性。CommEx完整系統(tǒng)測(cè)試于2017年完成。

極端射頻頻譜條件下通信(CommEx)

近零功耗射頻和傳感器運(yùn)行(N-ZERO)屬于電磁頻譜作戰(zhàn)的輔助性研究項(xiàng)目，旨在研制出滿足特定需求的物理、電磁和其他類型傳感器技術(shù)：該傳感器在一般情況保持休眠，將功耗盡可能降至零，但可被特定的外部事件以無(wú)線方式觸發(fā)和喚醒，如車輛駛過(guò)或打開(kāi)發(fā)電機(jī)等;該傳感器僅在被激活后才能正常工作和消耗能量，休眠狀態(tài)下的功耗小于10納瓦，約等于手表電池自動(dòng)放電時(shí)的耗電量。

近零功耗射頻和傳感器工作(N-ZERO)

在2017年9月，美國(guó)東北大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)宣布利用“等離子增強(qiáng)微機(jī)械光開(kāi)關(guān)”的器件，實(shí)現(xiàn)了高難度的近零功耗射頻和傳感器工作(N-ZERO)項(xiàng)目。該傳感器包括一個(gè)納米級(jí)的斑塊陣列，其特定的尺寸限制其只能吸收特殊波長(zhǎng)的紅外線。在等離子激元(類似于水面上的漣漪)的電荷激發(fā)下，受到納米級(jí)斑塊的局限，將特定波長(zhǎng)的紅外線俘獲到超薄結(jié)構(gòu)當(dāng)中，導(dǎo)致其溫度大幅、迅速上升。溫度尖峰脈沖引發(fā)一系列前序事件，使傳感器其他部分的電路改變形態(tài)。該研究成果使得傳感器在需要時(shí)才進(jìn)行工作，保證其持續(xù)時(shí)間幾乎不受限制。

總結(jié)

隨著信息化的加速、大數(shù)據(jù)和人工智能的技術(shù)發(fā)展，電磁頻譜作戰(zhàn)將成為未來(lái)軍事競(jìng)爭(zhēng)的長(zhǎng)期戰(zhàn)略，可以說(shuō)是控制了電磁頻譜就控制了戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。美軍已經(jīng)在電磁頻譜作戰(zhàn)領(lǐng)域率先布局，俄羅斯等軍事強(qiáng)國(guó)同樣大力發(fā)展電磁作戰(zhàn)武器，我國(guó)同樣應(yīng)著力研究電磁頻譜作戰(zhàn)相關(guān)技術(shù)，在新一輪領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)中占得先機(jī)。