美中戰略

由間諜氣球事件觀察美中「近太空」領域競爭
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2023.02.18
作者
中共政軍與作戰概念研究所 舒孝煌 副研究員

關鍵字:高空氣球、平流層、近太空
(本評析內容及建議,屬作者意見,不代表財團法人國防安全研究院立場)


一、高空氣球侵擾美國情況


美國領空發現中共高空氣球事件,使美、中之間緊張關係再升級。美國情報官員認為,中共高空氣球是其軍方展開的廣泛監視計畫的一部分,近年已執行至少20餘次任務。台灣與日本都有類似目擊事件,但不清楚是否與美國發現的氣球相關聯。有報導指出,拜登政府時代已出現2次,最近一次是2022年2月,一枚類似的高空氣球侵入夏威夷考艾島的美國太平洋飛彈實驗場。川普政府時代也有2至3次。

北美防空司令部(North American Aerospace Defense Command, NORAD)在該枚氣球接近美國領空時開始追蹤,1月28日經過阿留申群島北部,並在阿拉斯加上空移動,接著進入加拿大領空,於1月31日由愛達荷州再進入美國領空,2月1日通過蒙大拿州,2月3日接近聖路易市。由該氣球飛行軌跡判斷,均經過美國重要軍事設施,包括在蒙大拿州的義勇兵彈道飛彈發射基地。有報導指出,該枚高空氣球是由海南島升空,原預備前往關島進行偵測,但不明原因偏離航線,才會向北漂至阿拉斯加。[1]

美國官員表示,當氣球在蒙大拿州馬姆斯卓空軍基地(Malmstrom Air Force Base)上空時,美方曾採取行動避免其獲取敏感資訊。馬姆斯卓基地是美國空軍第341飛彈聯隊,以及美國空軍全球打擊司令部(Air Force Global Strike Command, AFGSC)所在地,部署義勇兵III型洲際彈道飛彈,是美國三個彈道飛彈發射基地之一,共有150個飛彈地下發射窖。蒙大拿州參議員戴恩斯(Steve Daines)指,該氣球事件明顯用於對美國彈道飛彈發射基地進行情報蒐集任務。[2]

2022年2月14日,美國在夏威夷群島北端的考艾島(Kauai)發現疑似中共氣球入侵事件,當時美國太平洋空軍派遣F-22戰機前往執行快速反應任務,民眾拍攝畫面顯示該氣球似處於靜止狀態。該島設有美國能源部及桑迪亞國家實驗室的火箭實驗場,西端則有更大的太平洋飛彈靶場,是美軍最敏感及最先進的實驗場地,包括飛彈防禦雷達、愛國者飛彈、SM-6飛彈,都在此進行測試,顯然會引起美國對手的高度興趣。[3]

二、高空氣球的任務


美國曾派遣U-2偵察機及RC-135電子偵察機監控該氣球。在美國總統拜登下令擊落該枚氣球後,2月4日當地時間下午2時,2架美國空軍第1聯隊F-22戰機,在北卡羅萊納州外海擊落該氣球。當時該架F-22以1.3馬赫速度飛行,在距氣球5哩處發射一枚AIM-9X飛彈予以擊落,F-22飛行員回報目標在6萬4千呎,F-22發射飛彈的高度則在5萬8千呎。[4]另有2架F-15C搭載「狙擊手」(Sniper)目標標定莢艙拍攝擊落過程,並標示氣球落海的精確位置,以利打撈。另有一架海軍P-8巡邏機就近監控。其擊落位置需離岸足夠遠,以免碎片對地表平民及財產造成危險,還得在氣球飄出12浬外的國際海域之前,以確保碎片散落在美國領海內。[5]

五角大廈官員解釋擊落氣球決策的關鍵,在於要收回、分析並瞭解該氣球的能力。若在阿拉斯加水域爆破氣球,其回收行動會截然不同,白令海峽深度達1萬3千呎,冬季氣溫低於冰點,阿拉斯加北部有冰層覆蓋,這對回收任務會產生額外風險。美國國會議員仍批評國防部決定太慢。眾議院並通過一項419比0的決議,譴責中共侵犯美國主權,並要求拜登政府做全面簡報,評估中共氣球在通過美國領空時,可能會用於收集或傳輸哪些數據。[6]

美國認為這枚氣球是中共多年來實施的大型監視計畫的一部分,並已向包括北約在內的盟國通報,美國認為中共的監視計畫在全球各地均很活躍。[7] 國務院官員亦指,該氣球攜帶一個可能用於收集氣象及地理定位通訊的陣列,並配備足夠為多個主動情報及感測器供電的大型太陽能電池陣列。

專家們表示這種高空氣球可以提供優於衛星及無人機的優勢,增強其情報、監視及偵察能力。高空氣球可以比衛星更靠近地面的高度飛行,可攔截通訊或電子訊號,衛星則不可能。它也可拍攝光學或紅外線影像,或是蒐集信號情報。高空氣球可以在目標區提供更持久、更無法預測的涵蓋區域,衛星是沿已知軌道運行,可以計算其飛行軌跡,氣球或飛艇則利用氣流或自動控制系統,向不同方向移動,還可以在一個固定區域長時間盤旋。[8]

中共堅稱該氣球為迷失航線的民用氣球,並譴責美國擊落民用氣球,然而對氣球作用仍未解釋。中共國防部長魏鳳和也在氣球被擊落後拒絕與美國國防部長奧斯汀通話的要求。美國除延遲國務卿布林肯的訪中行程,也宣布制裁6家相關企業,中共則對美企也實施報復性制裁。另外,美國近期亦多次傳出擊落不明飛行物體,氣球事件對美中關係後續影響仍難預料。

三、由高空氣球事件看美中近太空競爭


這枚高空氣球的飛行高度,約在6萬至6萬5千呎(18至20公里)高度飛行,應屬平流層氣球或平流層浮空器(stratospheric aerostat)的一種,屬「近太空」(Near Space,又稱臨近空間)領域,是指介於傳統進氣式發動機的飛機(包括軍用機及民航機)飛行空域和太空船或衛星軌道之間的區域,一般指距地面20至100公里的空間,包括大部分平流層,全部中間層和部分電離層。除了穿越大氣層的火箭及實驗型高速飛行器外,過去人類很少涉足近太空領域。隨著技術發展,越來越多國家開始發展近太空技術,將近太空視為國家安全新的「高邊疆」。

傳統航空器在6萬5千呎(20公里)以下的對流層飛行,國際航線如747等大型客機,飛行高度在4萬呎,戰鬥機最大飛行高度約達5萬5千呎至6萬呎,已退役的協和式客機飛行高度為6萬呎,SR-71「黑鳥」(Black Bird)偵察機則可達8萬呎(24公里)。對流層大氣較稠密,阻力較大,傳統式的飛行器難以實現高超音速(5馬赫以上)飛行。

太空則距地表100公里以上,空氣已極為稀薄,太空船或衛星無法依賴氣動力,僅能依賴自身動力飛行,且需攜帶氧氣。近太空雖空氣稀薄,但飛行器仍可用氣動力控制,且阻力較小,大氣環境穩定。中共文章指出,對於軍事應用來說,近太空可擴展航空太空戰場的範圍與縱深,形成無縫的「空天一體」作戰能力,戰略地位非常重要。

在近太空領域,各種類型飛行器與平台的發展及部署,將是未來強權競爭的新領域。近太空飛行器可以在早期預警、偵察監視、通訊中繼、電子戰、導航定位等方面實現航空、太空及地面資訊的有效中繼和銜接,且由於近太空飛行器易於實現長時間高超音速飛行,越來越成為長距離快速打擊武器的新寵,未來戰爭的節奏也將會因此顯著加快。[9]

隨着感測器技術、新材料技術發展,使得近太空軍事利用成為可能。近太空平台在情報、監視、偵察、通信中繼、預警與導航、電子戰方面比航空平台和空間平台更具優勢。

目前國際間在近太空載具的發展,多屬浮空器領域,其中美國發展較早,技術也較先進,主要項目包括:飛彈防禦署用於監視和通信中繼的高空飛艇、空軍開發的「近太空機動飛行器」、約翰斯‧霍普金斯大學設計的可充氣、一次性使用的高空氣球及太陽能無人機等。 平流層浮空器具有超長續航、部署週期短、比衛星成本低、比地面站的覆蓋範圍要大。但其發展仍面臨挑戰,技術困難包括輕量結構、RFC儲能、熱管理、低空作業和系統可靠性等。

四、中共對近太空運用展現高度興趣


雖然中共聲稱該氣球只是供氣象研究使用,然而內部文件顯示中共對高空氣球等這類型飛行器用於軍事目的興趣大幅增加,並希望縮小與國外差距。2022年4月一篇文章指出,高空氣球的軍事用途之一是測試敵方防空系統,該文認為可以用氣球誘發敵方發動防空系統,以利電子偵察、評估防空系統偵測及作戰反應能力。另外,中共專家也認為高空氣球可蒐集對中共飛彈計畫有用的高空大氣數據,或用於高解析度攝影,補充衛星拍攝照片的情資。專家認為,與衛星相比,近太空飛行器用途廣泛,更適合用於長期觀察,進行災害預警、環境研究、無線網路及空中偵察。[10]

解放軍報2018年一篇文章指出,由於現代科技快速發展,資訊對抗的空間不再侷限在陸地、海洋、低空層,近太空也已成為現代戰爭的新戰場,近太空飛行器也將在未來整合外太空及地球大氣層內的聯合作戰中發揮關鍵作用。

中共「中國科學院」旗下「航空航天信息研究所」,是對高空氣球最有興趣的單位,其研究文章多偏重科學方面,包括近太空探索、氣球或浮空器的空氣動力學,但也有與軍事部署及運用有關的報告。2022年9月,航空航天信息研究所獲得一分合約,發展平流層氣球平台,後來該所研製成功一個可升至98,000呎(30公里)高度,攜帶1.2噸重物體的氣球,不過該所聲稱該研究並未被賦予軍事任務。[11]

中共軍方及民間已發表1,000餘篇近太空相關文獻,多數集中於近太空飛行器。中共軍事單位也向外採購高空氣球及相關技術,中共也在「航空航天信息研究所」下設「浮空器系統研究發展中心」,發展平流層試驗飛艇、繫留氣球、高空氣球等載具,其中高空氣球飛行高度可達40公里。中共多所大學都參與近太空的發展,例如北京航空航天大學也發展過在6萬5千呎高度飛行的無人飛船、上海交通大學設有臨近空間創新研發中心,浙江大學亦設有臨近空間飛行器研究中心,中國科學院大學則有國家空間科學中心,其他尚有許多大學有相關研究。

其他近太空飛行器尚有持久留空飛行器、極超音速飛行器、亞軌道飛行器等,中共的星空2號乘波體極超音速飛行器,也是在近太空空域飛行。未來中共近太空領域的發展,以及強權國家的競爭,需密切關注,中共「間諜氣球」事件,正標誌美、中在近太空領域競爭的開端。

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