网友提问:
弹道导弹的弹道是固定的,为什么那么难拦截?
优质回答:
不请自来,弹道导弹只和自己的弹道自洽,但弹道的轨迹并不是可以立刻测算出来的。简单的说就是导弹弹道并不固定!
之前在另外一个问题里面给大家说了弹道导弹的导航原理,参考下问题《洲际导弹射程超过8000公里,没有雷达指引如何精确攻击目标?》
在之前答过的问题里我们可以知道,弹道导弹实际上是按照轨迹设定程序配合陀螺仪做的自恰飞行。
这里就有了一个变轨的概念。按照理论上来说,弹道导弹只需要调整一次飞行轨迹就可以大致的击中目标了。但在实际飞行中弹道导弹其实也并不是沿着一个固定轨迹的抛物线飞行的。在飞行的某些时间节点上弹道导弹是可以变轨的!
这种变轨实际上并不仅仅是导航的需要,而且还是突防的需要。是一种牺牲部分射程来提高导弹生存能力的方式。
这种变轨操作,在导弹的上升段、中段、末端都可以使用,所以看着是某一点导弹是沿着一条抛物线飞行,但到了下一个时间点上,导弹又会沿着另外的一条抛物线飞行。具体会变多少次轨,只有导弹上面的计算机程序知道。
而且这是一个平面的图只是一个轴线方向上的变轨,如果是在三维空间上看,事情就会更加复杂。
如果从外部的遥感测量仪器或者雷达上也就只能知道导弹的当前空间位置,但根本无法预测下一秒导弹的实际位置。
再说精度:
对于火箭一类的目标最好的轨迹测量方式是依靠航天测量船。
例如我们的远望系列。但远望系列也不能精确的测量导弹的轨迹。再多说一点点航天遥测的事情吧。一般的情况下,我们发射人造卫星就需要用到测量船去确认卫星的入轨情况。在几千公里的高度上,测量船是可以做到米级的轨道定位的。
但问题点来了,既然是米级定位就应该可以给反导弹武器作为一个相当有用的制导依据了吧。也不尽然。我们的米级定位其实是赢在了测量船的部署上。测量船一直是在“最舒服的位置”用“最舒服的角度”进行测量。这样精度才可以达到米级。
如果简单的说一个三角函数问题大家就可以看到了:
Y=tan(X)
从函数表上我们就可以看到在一定范围内函数增长率是相对平缓的,但是到了一定范围上函数就立刻变得陡峭。所以如果我们在X轴线上不同的位置对应Y的精度是完全不同的。这也就代表了 航天测量船一定得在“最舒服的位置”用“最舒服的角度”进行测量才可以达到我们需要的精确度。
那么航天测量船怎么找到“最舒服的位置”和“最舒服的角度”呢?不是发射导弹或者卫星之前就通知了航天测量船到某一个海域去等着吗?提前都知道的事情,还找什么找?
如果一个国家向另外一个国家发射弹道导弹,他们会之前通知轨迹吗?显然不是,那么也就没有了“舒服”。这样测量的精度也大打折扣。
然后是速度
再入段段导弹弹头飞行速度基本上都在20马赫以上,有的已经接近30马赫。目前还没有任何弹道导弹拦截弹可以拦截这么高速度的目标。
速度的问题,其实很多答主都答过了,W君也就不再多说什么了。
结论:
别看现在美国在进行大量的反导弹试验,以及部署了大量的反导弹系统,但是如果真正开战打起来,其实美国连一枚弹道导弹都是没有办法拦截到的。
无论是标准还是萨德,目前其实还都很不靠谱。
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按照飞行轨迹划分的话,目前人类的研制的导弹大致可以分为两个类型。一个是飞航式导弹,即在大气层内像飞机一样飞行,可以根据目标移动,在制导系统的引导下随时改变飞行轨迹。另一种则是弹道导弹,弹道导弹是在火箭发动机推力作用下按照预定程序飞行,关机后按抛物线轨迹飞行的导弹,和飞航式导弹相比,导弹相对固定,并不适用于打击移动目标。所以弹道导弹一般用于打击敌方港口,城市,军事基地等大型固定目标。弹道导弹虽然导弹相对固定,但其实要拦截难度非常大,现在美国天天吹的反导弹系统,试验时拦截率奇高。这是因为试验时导弹来袭的时间,导弹发射的地点,导弹要打击的目标,甚至是导弹的类型等信息拦截方都是事先知道的,并且做好了相应的准备,所以才能屡屡成功。实际上一到战时,能够发挥一成的作用就已经是烧高香了。
弹道导弹拦截难度高的原因主要在于这么几个方面。第一,弹道导弹速度很快。天下武功,无坚不摧。以快为尊,唯快不破!弹道导弹发射过程是:点火发射,火箭发动机全力工作,推动导弹升空。工作一段时间后,火箭发动机关机,导弹离开大气层继续朝着目标飞过去。这个过程中,导弹的飞行高度非常高,同时速度极快,仅仅需要20多分钟就可以跨越上万公里。而且在再入段时,弹头做抛物线运动更是可以达到10-20倍音速。如此高速的目标,雷达就算捕捉到了,也难以实现跟踪锁定,更别提引导导弹进行拦截。第三,敌方弹道导弹的发射位置及时间不明。不过导弹并不是一直都高速飞行的,在其起飞上升阶段的加速期速度相对较低,且弹道较为稳定,是拦截弹道导弹的最佳时机。但是,敌方弹道导弹在哪里发射,什么时候发射拦截方并不可能事先知道。所以,需要情报系统支持,找到敌方的导弹发射井。然后再在敌方国家周边设置大量的雷达站,探测敌方刚刚发射升空的弹道导弹,引导军舰或者战斗机挂载拦截弹对正在升空的弹道导弹进行拦截。但是要建立这么一套抵进其他国家的预警系统难度非常大。美国携世界第一的威势,在全球收拢盟友,企图在我们和俄罗斯周边建设一套以设置在各地雷达站为主体,可以实施抵进探测的导弹预警系统。美国的这个导弹预警系统已经建设了几十年了,遭到了我们和俄罗斯的强烈反弹。虽然未能完全阻止美国人的行动,但是也在很大程度上阻止了这套系统的完全成形。所以时至今日,美国人的导弹预警系统虽然可以一定程度上捕捉到中俄弹道导弹的发射,但是概率较低,实战意义还并不大。标准-3
第二,弹道导弹弹道其实并不绝对固定。末端拦截不了,升空阶段找不到发射位置,摸不准发射时间,做不到预警,更加难以实现。所以现在研究弹道导弹拦截技术的国家都讲目光放在了弹道导弹沿着固定弹道飞行的中段。但是中段飞行时弹道高度非常高,而且弹道也并非绝对固定,在无线电指令修正等多种制导手段的配合之下,现代弹道导弹可以轻松变轨飞行。这么一来,拦截的难度进一步提升,所以其实中段反导拦截的难度也非常大。不过现在的技术已经非常发达了,各国对于中段拦截技术投入都非常大,也取得了一些成绩。比如美国的宙斯盾系统就可以在并不完善的导弹预警系统和美国其他情报系统和探测系统的帮助下,实施对弹道导弹的中段拦截。阿利·伯克级驱逐舰装备的MK-41垂直发射系统可以发射射高超过160公里的“标准-3”防空导弹对在大气层外飞行的弹道导弹进行拦截。不过“标准-3”的反导依然仅仅是在美国自己的测试时成功过,要是哪天冷不丁来一枚弹道导弹还能不能成功还是个迷。
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弹道导弹指的是按照一定抛物线规则飞行,攻击固定目标的导弹。虽然弹道导弹攻击的目标是固定的,但是弹道导弹的弹道并不是固定的,为了防止敌人的拦截,在飞行的过程中弹道导弹会进行多次变轨。假如弹道导弹不进行变轨,那么拦截弹道导弹的难度将会大大降低。
当侦测雷达发现敌方的弹道导弹后,基本能够确定敌方弹道导弹的大概目标,但是却无法确定弹道导弹的变轨方式。因为弹道导弹在飞行的过程中并不只是进行一次变轨,而是会进行多次有目的性的变轨,射程越远的弹道导弹,拦截的难度也就越高,例如我们熟知的洲际导弹就是一种拦截难度非常高的弹道导弹。
现代反导系统常用的拦截方式是末端拦截,在导弹进入末端飞行的时候,弹道导弹的攻击速度非常快,留给系统的准备时间非常短。一旦弹道导弹在末端飞行的时候变轨,那么拦截的成功率就会大大降低。当然弹道导弹也并不是不能拦截,现代科技不断地进步,末端拦截的成功率已经大大提升。特别是最近几年反导技术发展迅速,对于弹道导弹的拦截已经从以往的末端拦截,发展成为了低空、高空、中段拦截为一体的拦截系统。
在这些拦截方式里面,最容易拦截弹道导弹的方式就是中段反导。导弹在中段飞行的时候非常稳定,飞行的速度也比较慢,拦截的成功率要高于末端反导。而且进行中段拦截并不会影响末端反导,在中段拦截失败之后,仍然可以采用末端反导的方式进行二次拦截。
实际上弹道导弹变轨技术的发展,同反导系统拦截技术的发展就像是矛与盾的关系一样。弹道导弹变轨技术不断进步的同时,反导系统的拦截水平也不断的进步,因为当前各国的反导系统都进步飞速,未来拦截弹道导弹也将不再是难题。
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弹道导弹的弹道虽然是固定的,但其飞行时间很短,因此拦截困难。
一、弹道导弹采用的方法有两个显著的优势,也就是说它所走的路线有两个重要的可取之处。
1、首先,在大气层上空飞行的弹道导弹比同等大小的巡航导弹的射程要远得多。
2、第二个主要优势就是弹道导弹可以沿着它们的飞行路线极其迅速地飞行。洲际弹道导弹可以在大约30至35分钟内攻击10,000公里范围内的目标,其终端速度超过5000米/秒。正因为弹道导弹的飞行时间相对较短,对弹道导弹攻击的防御仍然不够完全有效,海湾战争期间的盟军经验证明了这一点。
【英国皇家空军的相控阵弹道导弹预警系统】
二、弹道导弹的抛掷重量
弹道导弹的抛掷重量通常是用一个最佳的弹道轨迹来计算,从地球表面的一点到另一点。最优弹道利用导弹的可用脉冲使总有效载荷(投掷重量)最大化。通过减少载荷重量,可以选择不同的轨迹,既可以扩大距离,也可以减少飞行总时间。使得拦截起来相对困难。
三、弹道导弹经历几个不同的飞行阶段,这些阶段几乎是所有此类设计的共同之处。
这些阶段在讨论弹道导弹防御概念时尤为重要。每个阶段执行拦截的难度不同,其对整个攻击的影响也不同。
弹道导弹可以在其轨迹的三个区域被截获:增强阶段,中段阶段或末期阶段。
例如,在终端阶段进行的防御通常是技术上最简单的,因为它们只需要短程导弹和雷达。然而,终端防御也面临最困难的,即在助推阶段后释放的多弹头和诱饵。相比之下,助推阶段的防御很难建立,通常是在太空中,因为它们必须靠近目标。可一旦成功都会摧毁所有的弹头和诱饵。
四、三个阶段拦截面临的困难
1、增强阶段
增强阶段分升压阶段和升压后阶段。
难以在地理位置上定位拦截器以在增压阶段拦截导弹;
拦截时间短(通常约180秒)。
2、中期阶段
需要大型、重型反弹道导弹和先进的强大雷达,这些雷达通常必须通过天基传感器进行增强;
必须面对潜在的基于空间的诱饵。
3、终端阶段
拦截时间非常短,可能不到30秒;
地理覆盖范围较低;
被拦截的核弹头如果爆炸,可能会危机目标区域。
五、以下图Minuteman-III MIRV(MIRV:多弹头再入车辆)发射序列为例:
1、导弹通过发射第一级增压马达(A)发射。
2、导弹护罩(E)弹射出去。
3、发射后约120秒,第3级电机(C)从第2级点火并分离。
4、发射后约180秒,第3级推力终止,后增压(D)与火箭分离。
5、后增压自行机动并为再入飞行器(RV)的部署做好准备。
6、部署再入飞行器(RV),以及诱饵和箔条。
7、RV现已武装起来和箔条重新高速进入大气层。
8、核弹头引爆。
箔条干扰:一种由金属箔、金属丝或涂覆金属的介质制成用以对敌方雷达实施无源干扰的器材。
早在1993年,西欧国家就召开了一次专题讨论会,讨论未来可能的弹道导弹防御计划。最后,理事会建议部署预警和监视系统以及区域控制的防御系统。
在实践中,由于拦截的复杂性,拦截导弹的价格相当可观。系统必须一直引导到拦截,这就需要在大气层内外都工作的引导控制系统。这意味着每个洲际弹道导弹都需要数十个拦截器。这引发了关于拦截器和弹头之间“成本/交换比率”的激烈辩论。
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第一:拦截一方不一定在你发射开始的时候就全程检测你的弹道导弹,你也不可能让它去监测到吧,等到拦截方通过某种手段发现的时候,其实已经是导弹开始进入大气层进行打击了,由于没有前半程的导弹数据,后半段的弹道你要进行计算,这就需要时间,而这时候导弹的速度非常快,你的反应时间和计算时间要求非常的快。
第二:导弹进入大气层由于与大气摩擦产生的热量非常大,导弹弹头外层会形成一层等离子体层,特别进入电离层以后,就产生黑障,雷达发现不了,只能通过红外检测设备才能发现,知道雷达,火控雷达无法完成锁定,拦截弹无法发射打击,等到出了电离层,黑障消失后,导弹的高度才80多公里高,而速度是十几倍音速,所以留给你的拦截时间特别短,所以目前拦截弹道导弹非常的难,一般是中段拦截,也就是弹头与箭体分离,弹头没有进入到大气层的这段,因为发射段一般不让你看到,即便你看到,距离那么远,你的拦截弹射程不够。后半段有一个入射角度大,而且有一段黑障,你雷达锁定不了,只有中段,中段需要有非常先进的预警雷达过预警卫星,所以除了中美俄有这个能力,欧盟也是一点能力都没有。