強化「軍事關鍵設施」的效益評估： 具高度戰略價值
2023.05.26
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壹、新聞重點
美國參議員盧比歐 (Marco Rubio, R-FL) 提出《嚇阻中國先發制人法案》（ Deterring Chinese Preemptive Strikes Act, 以下簡稱《嚇阻法案》）以要求美國國防部加強美國在印太區域的設施駐地或防地，以進一步嚇阻中國對印太區域的美軍和基地設施展開「先發制人打擊」（Preemptive Strike），作為入侵台灣的準備。此一法案的核心精神在於應對中共的威脅日益增加，特別是在台灣周邊的軍演展現其野心，而依照美國近年智庫等單位的兵推，美軍在印太區域的設施，特別是空軍基地將遭到中共先制攻擊，以癱瘓美軍使其無法增援台灣，因此有必要儘速強化主動∕被動防禦能力，以因應中共飛彈突襲的威脅。
貳、安全意涵
一、盧比歐法案旨在強化機堡掩體
依照盧比歐參議員所提出的法案原稿，主要係指解放軍可能對美軍基地的先制打擊，目標則為印太區域的美軍基地，特別是「航空資產」（aviation assets）所屬的戰機掩體（aircraft shelter）；手段包括飛彈、無人機以及其他形式的攻擊以增加戰機的存活力（increase aircraft survivability）。因此《嚇阻法案》要求美國防部針對區域內的每一個戰機掩體進行盤查，並對國會包括參、眾兩院的國防、外交委員會提出報告。這說明美國國會也意識到中共採取飛彈突襲的威脅性。
中國企圖藉由實施早期破壞性打擊以阻礙美國空軍、陸戰隊航空兵力參戰的能力，這可說已是成為各方認同的風險。例如美國智庫「戰略與國際研究中心」（CSIS）在2023年初舉辦的協防臺灣的大型兵推也呈現類似結果，美國、日本、台灣雖聯手挫敗共軍入侵台灣的企圖，卻也蒙受重大損失。參與兵推的學者坎西恩（Mark Cancian）便指出，空軍戰機約有90%皆在地面遭到摧毀。[2]
二、中共飛彈新威脅
中共囿於本身海空戰力依舊不足，因此加速海空兵力的投資，大力發展各類彈道飛彈、巡弋飛彈、無人載具等精準導引彈藥與系統，以作為戰場突防工具。其中的彈道∕巡弋飛彈具備長程打擊能力，加上「北斗定位衛星」的體系完整化，使其具有長程、精確、高破壞力的綜效，因此成為高度威脅。而此類戰力又以「東風15C型」彈道飛彈更具威脅性，主要在於其搭載的鑽地彈頭，對於各類加固掩體或地下工事都具要貫穿的威脅性。「東風15C型」為「東風15彈道飛彈」系列的特化改型，最早於2007年面世，依照公開資料指稱該型彈射程為600至700公里，特徵為彈頭部長度為2.5公尺、重量大於1,000公斤，以高硬度鎢合金製成貫穿體，內含高爆藥。而東風-15家族的最佳圓周命中公差(CEP)精度約為5至10公尺。[3] 此一技術資源的確顯示「東風15C型」飛彈對於「地底加固目標」（Hard and Deeply Buried Targets, HDBTs），如地下指揮所、油彈庫等永久工事具有打擊能力。
參、趨勢研判
一、鑽地彈威脅分析
類似鑽地彈全稱為「大型工事貫穿器」（Massive Ordnance Penetrator)或「鑽地武器」（earth-penetrating weapon, EPW），一般暱稱「碉堡剋星」（bunker buster），最早由美軍開發並實際使用於伊拉克戰場、以及阿富汗戰場，美國也是全球首先具有實戰經驗的國家。
其原理為基本力學的運用，以高強度金屬製成彈頭本體，內含高爆炸藥，並搭配延遲引信。由載具投放後藉彈頭本身重量以及速度形成動能，撞擊目標後侵入一定深度的覆土與混凝土，再以延遲引信由深度地底或工事內部引炸，將所有炸藥能量鎖定在密閉空間可發揮最大破壞效果。以美方代表性的「 GBU-57A/B鑽地彈藥」為例，公開資料顯示其性能可貫穿200英呎（61公尺）強度500psi的水泥（34 MPa） 或26英呎（7.9公尺）的10,000磅psi水泥（69Mpa）或40公尺的中等硬度岩層（moderately hard rock）。[4]
欲達到此破壞性能所需的動能，可由力學計算進行評估，因此由公開資料觀察，可分別推估其可能的打擊能力。
（一） 「 GBU-57A/B鑽地彈藥」重量為3萬磅約13公噸，若由1萬公尺高空投擲，則依照加速度公式 △s=(1/2)*gt2 可得出終端速度為每秒442.72公尺，或15,937公里/時。再依照動能公式 K.E= 1/2 m v2，則可推估其動能為 127.7萬千焦耳(kj)。
（二）「東風15C」的鑽地能力彈頭約1000公斤，以終端速度6馬赫（2042公尺/秒）計算，則可推估其動能為 208.8萬千焦耳(kj)。由此推估東風15C的理論動能高於「 GBU-57A/B鑽地彈藥」，因此其貫穿掩體的能力可能為「GBU-57A/B鑽地彈藥」的1.5倍，不容小覷。
二、防衛效能評估
應對此類武器的實際威脅尚未有系統性的研究，但可以美軍提高空軍基地韌性的相關評估作為參考，也就是結合「飛彈防禦以及強化掩體的被動防禦」兩大面向。美軍方與研究人員早已有所警覺，考慮到中共的導彈威脅將使得未來支援臺灣面臨挑戰，例如2009年美國《空軍與太空軍雜誌》（Air & Space Forces）便有專文，以日本嘉手納基地為例只有15座加固掩體，90%的軍機都露天停放，一旦遭到飛彈攻擊將有75%的戰機毀損，從而提出「分散佈署、增加飛彈防禦系統、以及增加強固機堡數量」等應對方式。[5] 其中的「強化機堡」被視為重要的防衛手段，其預估的規格為機堡防爆牆需為9英呎（2.74公尺）、頂部需為12英呎（3.65公尺）厚度的高強度混凝土才能抵禦具備穿透彈頭（penetrating warheads）的彈道飛彈、巡弋飛彈的直接命中，但此厚度無法對抗鑽地彈頭。[6]
而美軍也已著手強化基地機堡的投資，例如關島的安得森空軍（Andersen, AFB）基地便於2014年起投資興建大型強固機堡，並於2021年完工，可容納C-17、B-52等大型機。[7] 依照美智庫蘭德公司的研究也指出，提高空軍基地韌性的方案包括使用飛彈防禦系統的主動防禦、以及強化機堡的被動防禦方式，其中以強化機堡的防禦方式最具「成本效益」（most cost-effective）。[8]
三、強化掩體與地堡
俄烏戰爭中，美系的「愛國者3型飛彈」成功攔截俄軍發射的「匕首」（Kinzhal）高超音速飛彈，證明飛彈防禦系統具有反制高速精準彈藥的能力，但主要挑戰就在於成本較高、且本身若遭飽和攻擊導致防禦體系短暫失效，則軍事關鍵基礎設施將完全暴露在高度風險。因此，搭配被動防禦系統將是兼顧成本效益的方式。[9]
特別是我國在圓山周邊的指揮所群，受限建造年代久遠以及圓山標高僅約36公尺，因此覆土深度有限，因此除抗炸機堡的翻修與增建外，在短期內有必要增加被動防禦系統的投資，以確保國軍關鍵軍事設施的存活性。
對抗類似穿深武器的被動防禦措施，可分為幾個主要面向： （一）材料運用：主要為高強度混凝土，也就是耐壓強度在10,000psi以上，包括波特蘭III型水泥都可適用於軍事工程，[10] 同時也可採用有機水泥等改良配方，以較低的混凝土厚度達到足夠的抗壓強度，降低類似穿深武器的威脅。
（二）新建強固設施：在條件許可下，可以覆土厚度一百公尺以上的淺山區域為優先，如此以坑道方式建造，可搭配足夠厚度的高強度混凝土，並擁有山區原有岩層覆蓋的效益，且成本將較地下化構工低廉，將可有效對抗高穿深的「東風-15C」之威脅，適合新設指揮所、油彈庫、裝備掩蔽等用途。
（三）成本控制：
1. 非地面強固設施：現代隧道工程受益於工法、機具的進步，成本已大為較低，特別是歐洲國家持續施作的交通隧道工程，例如英國企業提出新的施作方式，大量使用自動化機具，可提高10倍建造速度，而成本只需傳統工法的50%。[11]
2. 地面強固設施：無法以淺山為依托進行隧道洞庫的設施，例如一般基地的地面機堡，則可採預鑄工法。除基礎結構外，頂部之加強混凝土可參考橋樑等大型水泥構件之方式，由工場預鑄再運至現地組合，一方面可降低工期30％、人力可減少50％，[12] 同時，由於機堡之類的軍事建築具有高度一致性，因此精密模具可重複使用，大幅降低總的建築成本。此外，在工廠統一施作可控制環境條件，因此可達到設計強度。此為未來軍事構築可評估採用的工法，符合成本效益與戰備整備需求。
3. 舊有設施的補強：由於大部份的軍事設施，隧道洞庫、地面機堡等設施，短時間內也無法一時間的全部替換，因此使用新近發展的「高分子強化改質材料」與「水性矽化學觸媒化合物材料」（Calcium Silicate Hydrate, CSH）等，能補強舊有的軍事設施，優點是施工快速且容易操作，另一方面還可以同時解決舊有建築物本身的缺陷、防水、自我修復和抵抗化學侵蝕等能力。[13]
[1]蘇紫雲博士為國防院研究員兼國防戰略與資源所長。張應中博士為國防部整合評估司效益評估處長。
[2]Ryan Finnerty, “USA Must Pair Anti-missile Systems with ‘Passive’ Air Base Defences: RAND,” Flight Global, January 20, 2023, https://www.flightglobal.com/fixed-wing/usa-must-pair-anti-missile-systems-with-passive-air-base-defences-rand/151722.article.
[3] Collin Meisel and David Webb, “Dong Feng-15(CSS-6),” Missile Defense Advocacy Alliance, February 2017, https://missiledefenseadvocacy.org/missile-threat-and-proliferation/todays-missile-threat/china/dong-feng-15/
[4]Pakistan Defence, “Deep Penetrator Bomb,” Pakistan Defence, July 19, 2012. https://defence.pk/pdf/threads/deep-penetrator-bomb.196591/.
[5]John Stillion, “Fighting Under Missile Attack,” AIR&SPACE FORCE MAGAZINE, August 1, 2009, https://www.airandspaceforces.com/article/0809fighting/.
[6] Ibid.
[7]Seth Robson, “Air Force Base on Guam in midst of $260 Million Upgrades to Sustain ’Critical Missions’,” Stars and Stripes, March 26, 2020, https://www.stripes.com/air-force-base-on-guam-in-midst-of-260-million-upgrades-to-sustain-critical-missions-1.623726.
[8]Christopher Lynch, “Operational Imperative: Investing Wisely to Bolster U.S. Air Bases Against Chinese and Russian Attacks,” RAND, 2023, p. 10.
[9]Ukrainska Pravda, “Russia Tried to Destroy Patriot Air Defence System with Kinzhal Missile Shot Down near Kyiv,” CNN, May 13, 2023, https://reurl.cc/N0j2Rn.
[10]經濟部標準檢驗局，《水泥種類特性使用範圍常用用途》，頁2，https://reurl.cc/K0k2Qp。
[11]Grant Prior, “First Tunnel Built Entirely by Robots,” Construction Enquirer, October 20, 2022. https://www.constructionenquirer.com/2022/10/20/first-tunnel-built-entirely-by-robots/.
[12]何昔珊，〈小島的過去或未來？預鑄工法的「趨勢」與「缺勢」〉，《數位建築雜誌》，2022年3月12日，https://reurl.cc/7kXED1。
[13]Jong-Han Lee, “Concrete Strengthening by Introducing Polymer-Based Additives into the Cement Matrix- A Mini Review,” Materials, 2021 October 14. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8537303/.