正文 曆史篇:曆史的回眸(1 / 3)

特別策劃

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從“千裏眼”到“順風耳”

自古以來,人類總是希望看得更遠、聽得更遠,並且一直為此努力。在科技不發達的年代,人們隻能用神話寄托自己的美好願望,“千裏眼”和“順風耳”隨著《西遊記》和《葫蘆兄弟》等膾炙人口的故事而廣為流傳,它們超越空間的限製,突破人類的本能,延伸肉眼的視界,把物體看得清清楚楚,聽得明明白白,這是何等的神奇和令人向往!

神話或幻想常常是先進科學技術發展的溫床。經過數百年的艱辛探索,特別是電磁波的誕生,人類真正擁有了“千裏眼”,那就是二次世界大戰期間與原子彈齊名的偉大發明——雷達。人類80%以上的信息都是通過眼睛獲得的,而雷達對於戰場的意義正是如此。正所謂“樹大招風”,雷達自誕生之後日益表現出的巨大效益,直接導致了雷達對抗的出現。人類對“順風耳”的向往反映在武器裝備的研製上,最大的成就便是對雷達的偵察。

雷達探測目標時,自身必須發射出無線電波,電波在空間傳播並照射到物體後,會向各個方向反射,其中有部分反射是朝向雷達的(稱為後向散射),雷達接收到這些回波,就能夠發現目標的存在,並且對其位置(距離、方位角和高度)和運動速度進行測量。雷達要想看得更遠,必須增大發射功率和采用更大的天線。大的天線可以更好地彙聚能量,使得電波在傳播過程中不至於太分散。從天線射出的雷達電波能量在空間的分布可以形象地用圖形表示,最集中的區域稱為波束的主瓣,其餘的區域就叫副瓣,又叫旁瓣。雷達能量在空間越集中,主瓣寬度(一般為1度至3度)就越小。但太窄的主瓣寬度又帶來一個問題,即無法全方位覆蓋探測區域,為了“眼觀六路”,雷達就隻能旋轉天線,或者用控製相位的方式改變波束的指向。

雷達的這些特點,使它先天上就存在著被偵察的可能,也造就了戰場上的“順風耳”——電子偵察設備。電子偵察設備,學名稱為電子支援措施(ESM),主要用於對雷達輻射出的無線電波進行偵收,又稱“雷達偵察”設備。有的讀者看到這個詞,以為是用雷達對目標進行偵察,其實是指偵察雷達。由於雷達要發現目標必須主動輻射大功率電磁波,就象一個“大嗓門”,雖然發出的“聲音”(也就是無線電波)可以傳到很遠,卻也容易被敵人的“耳朵”聽見。一旦聽見,就可以發現雷達的位置,從而可以對雷達進行幹擾,使“千裏眼”變成“近視眼”甚至“瞎眼”;或者發射導彈或炮彈對雷達進行攻擊,實施更為恐怖的硬殺傷。由於偵察設備本身不“出聲兒”,相當於敵在明處,我在暗處,從而減少了自身被攻擊的危險,同時又能做到先敵發現。

可以想見,電子偵察設備對雷達的偵收效果與雷達的功率和主瓣寬度有關。雷達輻射出的功率越大,就越容易被偵收。雷達的功率越大,通常是指主瓣內蘊含的功率越大,從雷達的角度看,天線射出的電波能量最好全部集中在主瓣內,這樣一點兒都不浪費,雷達的目標回波就是主瓣照射到目標後返回的,但實際上這是不可能的,總有一部分能量會跑到副瓣裏去。電子偵察設備對雷達的偵收主要是對主瓣的偵收,因為主瓣蘊含的功率大;但如果雷達的副瓣抑製做得不好,通過偵收副瓣也能發現雷達的存在。另外,雷達主瓣寬度越大,在功率足夠的情況下,它從全方位空間上被偵察的概率就越大。1度的波束寬度,被偵察到的概率隻有1/360,而3度的波束寬度,被偵察的概率就高達3/360了。

初生時期的電子戰

有趣的是,從曆史上看,雖然是雷達和雷達偵察以及隨之而來的雷達幹擾和反幹擾在主導著電子戰的發展,但電子戰第一次走向曆史舞台,其表現形式卻是通信偵察(CSM)和通信幹擾。通信對抗作為電子戰最初的形式,有其必然性。自無線電發明之後,人類首先就是應用於通信,雷達的誕生則晚了30年。單純的偵察並不是最終目的,通過無線電偵察發現雷達或通信設備的位置,對其進行幹擾(軟殺傷)或硬摧毀,降低或消除其工作效能,這才是終極目標。正所謂“道高一尺、魔高一丈”,有了偵察就一定會有反偵察,有了幹擾就一定會有反幹擾,於是,偵察與幹擾以及隨之而來的反製措施,就成了電子戰發展的主題。

1904年,日俄戰爭爆發。旅順攻防戰是這場戰爭中重要的一次戰役。3月8日,日本海軍派了一艘小型偵察船,潛入靠岸的有利位置,通過無線電通信指揮日艦炮擊,但炮擊剛剛開始,日軍電台就出現了很大的雜音,無法進行正常聯絡,隻好中途作罷。究其原因,原來是一名俄國報務員盲目地按下了火花式發報機的按鍵,對日軍無線電通信構成了電磁幹擾,或許這位報務員隻是有些朦朧的“幹擾”意識,但他這一動作的意義已經遠遠超越了戰鬥本身,就此打開了電子戰之門。可是,到了次年日俄再戰的時候,俄國人卻被電子戰送到了“溝”裏。1905年5月,日本聯合艦隊與俄國的第二太平洋艦隊展開海戰。日軍為了掌握俄軍的動向,首次動用電子偵察技術,監聽俄軍艦隊的無線電通信。結果不出所料,俄軍在沒有防備並完全處於劣勢的情況下,鑽進了日軍艦隊布設的天羅地網。隨後,日軍又成功監聽了俄軍潰散軍艦的無線電通信聯絡信號,並再次設伏。當俄軍殘存的軍艦集結起來並準備駛往軍港之際,又遭到日艦圍攻,19艘戰艦被擊沉,7艘被俘,11 000餘名官兵死傷,而日軍僅損失3艘小型艦艇,傷亡700餘人。

日俄海戰因此成為世界上第一次運用電子通信技術進行對抗的戰爭,電子通信技術在偵聽、組織協同、作戰指揮等領域發揮出的重大作用標誌著人類戰爭進入了一個新的時代。但此時的電子戰,主要以偵聽和破譯敵方的無線電通信內容為特點,從技術上來說,還無法測量敵方通信係統的方向和位置。

第二次世界大戰中的電子戰

1937年,雷達誕生不久,英國就在東南沿海建立了20個對空情報雷達站,為對付德軍的空襲提供早期預警。不列顛戰役期間,德軍來勢洶洶的機群常常在170千米外就被英國雷達偵察到,英國防空部隊因此擁有足夠的反應時間,有效組織了攔截行動。戰役中,英國空軍以不到700架飛機的損失,擊落了德軍1 400多架飛機,創造了反空襲作戰的輝煌勝利。

雷達的巨大作用成了科學家和軍方研究的熱門話題,也使得在電子戰的發展史上,通信的牽引作用開始讓位給雷達。這是自通信催生電子戰以來,電子戰發展驅動力的第一次重大轉變。如何幹擾敵方雷達,降低其作戰效能,如何對抗敵方幹擾,保持己方的戰鬥能力,人們對此展開了不斷的研究。

德國很快從英國手中搶走了頭號雷達強國的地位。自二戰初期起,德國大功率發射機使用的放大管技術的領先,使得德國雷達工作頻率從短波擴展到超短波,波長從幾十米降低至一米以內,這大大提高了雷達的測量精度,使其能夠作為火控雷達使用。這樣一來,德國高射炮和海岸炮的命中率大大提高。德軍在法國沿海設置了搜索雷達和火控雷達,英國艦隊經過時常常被炮火擊中。作為回應,英國開始用能夠發射電波的幹擾台對德國施放幹擾,迫使德軍關閉雷達。英國的雷達幹擾機之所以能夠得手,其技術原因在於它發射的是與敵方雷達頻率基本相同的幹擾電波,由於與雷達目標回波頻率基本相同,所以能夠進入雷達接收機,但因為幹擾電波的功率大大超過目標回波,造成雷達屏幕上顯示出白花花的一片,目標回波被遮蓋,就像人眼被強烈陽光照射而感到刺眼甚至暫時失明一樣。但德國很快就研製出工作頻率點可以在一定範圍內變化的雷達,當英國再次實施幹擾時,德國則通過交替使用不同工作頻率點避開幹擾,保證雷達的正常使用。

幹擾機的失靈迫使英國研究新的對抗措施。通過對德國雷達係統的研究,一種新的幹擾措施出現了,這就是無源幹擾,即不主動發射幹擾電波,而是通過其他手段製造幹擾。1943年7月25日,英美聯軍大規模空襲漢堡時,首次使用了代號為“窗戶”的無源幹擾措施。聯軍在空中投放數量驚人的金屬箔條,使德國雷達的顯示屏幕上出現了數千架“飛機”,無法準確引導火炮進行攻擊,隻好放棄使用雷達,這樣一來,德軍高炮命中率降低了75%,而盟軍轟炸機損失率則下降了一半。

箔條的誕生雖然已有近70年的曆史,但迄今為止仍是廣泛使用且十分有效的雷達幹擾手段之一。最初的箔條是切成條狀的錫箔,錫箔是金屬物體,當雷達照射到時會反射雷達波。我們知道,對某一頻率電磁波的反射能力與目標尺寸有關。當箔條的長度等於雷達電波波長的一半時,就會產生諧振現象,此時對電波的反射最強。大量半波長的箔條從空中投下並飄散開來,會對雷達電波形成強烈的反射回波,雷達顯示屏上則是一片亮點。箔條的數目越多,總的幹擾效果就越強。