美國海軍將無人艦納入「新艦隊計劃」
2023.06.21
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壹、新聞重點
美國海軍更新修正海軍艦隊規模，在新「2045艦隊計畫」中，預計建立擁有373艘艦艇、1,300架由有人戰機與無人機組成的作戰飛機、900架執行反潛與反水面艦任務的巡邏機與直升機、750架支援飛機組成的航空部隊，另外還將納入150艘無人艦，顯示無人艦已被納入有人艦艇艦隊規模，將成為艦隊戰力的一部分。
貳、安全意涵
2022年4月，美國海軍公布「30年造艦計畫」，提出未來艦隊的3種可能組合，並在7月向國會提交新的「作戰艦艇評估及需求」（Battle Force Ship Assessment and Requirement, BFSAR）機密報告，要求建立一支擁有373艘艦艇的艦隊。新的「2045艦隊計畫」（Force Design 2045）除納入新作戰概念，如「聯合全領域指揮管制」（Joint All-Domain Command & Control, JADC2）及海軍「優勢計畫」（Project Overmatch），以分散式架構在海上作戰；未來艦艇也要搭載更高效能的武器及感測器，並保留升級空間。150艘水面及水下無人載具，作為艦隊的感測器及輔助的武器庫。[1]
一、美國海軍無人艦規劃
由美國2024會計年度預算顯示，海軍計畫發展3種型式的無人載具，包括大型無人水面載具（Large Unmanned Surface Vehicles, LUSV）、中型無人水面載具（Medium Unmanned Surface Vehicles, MUSV），以及極大型無人水下載具（Extra-large Unmanned Undersea Vehicles, XLUUV）：[2]
（一）大型無人水面載具（LUSV），長200呎至300呎，排水量約1,000噸至2,000噸，大小約等於一艘巡邏艦（corvette）。海軍希望LUSV成本低，但具較高續航力，並具升級餘裕，可裝載任務模組，如反水面戰（anti-surface warfare, ASuW），以及打擊武器，如攻艦及攻陸飛彈，配備16至32個垂直發射系統。雖是無人載具，但可選擇性配賦少量人員，監控艦艇運作。
海軍計畫從2025會計年度開始採購，成本約3.15億美元， 2026年再採購2艘， 2027會計年度3艘，2028會計年度再採購3艘。2020年，有6家公司獲得美國海軍發展合約，包括杭廷頓英高斯集團（Huntington Ingalls）、洛克希德馬汀（Lockheed Martin）、波林格（Bollinger Shipyard）、馬里內特海事集團（Marinette Marine）、吉布斯寇克斯（Gibbs & Cox）、奧斯特（Austal USA）。
（二）中型無人水面載具（MUSV）：長45呎至190呎，排水量約500噸，大小接近巡邏艇（patrol craft），亦為低成本、高續航力、可改裝，裝載各種模組。首先使用的酬載將是情報、監視、偵察及目標標定（ISR&T），支持戰場狀況覺知，以及電子戰（EW）系統。海軍希望MUSV能在採購授權下快速發展原型艦。MUSV可半自主操作，操作人員可在操作迴路中或在迴路外監控，無人艦的指揮管制可透過海軍人員或被指派的艦艇，或是岸基的控制站。MUSV雖是艦隊成員，但會運用商用規格，以快速經濟方式擴展水面艦戰力。MUSV可進行長達數周的部署及越洋航行，與航艦打擊群及水面戰鬥群聯合作戰，成為海軍分散式作戰的關鍵要素。
（三）極大型無人水下載具（XLUUV）：又被稱為「虎鯨」（Orca）計畫，是以波音「回聲航行者」（Echo Voyager）水下無人載具為基礎發展。XLUUV比「回聲航行者」更大，直徑超過84吋，可容納各種大型酬載。因體型龐大，無法由現有海軍潛艦發射，作戰時XLUUV要先運送到前線港口，由碼頭駛出。XLUUV有一個大型酬載艙，有效酬載必須有標準接口，才能在載具上使用。XLUUV可用於秘密部署「錘頭鯊」（Hammerhead）智慧型水雷，可栓在海底，並裝置反潛魚雷，類似海軍在冷戰時發展的密封式魚雷（encapsulated torpedo, CAPTOR）概念。未來此種水下無人載具將可部署在重要航道，偵測並封鎖、攻擊可能經過的敵方潛艦。其動力系統為油—電混合式，可潛航12,000公里，續航時間長達6個月。
二、海軍無人艦作戰實驗
美國海軍目前共有7艘大型或中型無人水面艦，包括海獵人（Sea Hunter）及海鷹（Sea Hawk）中型無人艦、4艘大型無人艦，以及另一艘向L3哈里斯（L3Harris）採購的中型無人艦原型，這些無人艦已在近年的大型演習中進行驗證，展現其在情報、監視、偵察或目標標定上的價值。[3] 目前這些測試艦都屬中型無人艦，未搭載攻擊性的酬載，目前試任務主要是降低LUSV計畫的風險。計畫中的大型無人艦則將具有更長的船體，可以配備飛彈及垂直發射系統，作為水面艦隊的附屬成員。[4]
海獵人計畫原是國防先進研究計畫署（DARPA）發起，但在2018年移交給海軍研究辦公室，正式名稱是「中排水量無人水面載具」（Medium Displacement Unmanned Surface Vehicle, MDUSV）。[5] 海獵人原是作為反潛戰平台，但也可以提供電子戰支援，當作誘餌並屏蔽友軍。未來中型無人載具將可網路化作戰，自動化操作，涵蓋廣範圍的任務，應付全方位的潛在威脅，包括敵人水面艦、潛艦、水雷及岸基防禦火力。此外，也可使用電子戰系統致盲敵方雷達及感測器，或將敵方電子支援措施加以定位及分類，以便指揮官瞭解「電子戰場秩序」。除提供重要戰場狀況覺知、避免威脅，或發動攻擊；海獵人也可以當成誘餌，產生與大型艦類似的電子訊號，分散敵人攻擊，使敵方潛艦或彈道飛彈更難威脅諸如航空母艦或兩棲突擊艦等高價值目標。
海獵人曾在2019年實現由加州聖地牙哥母港自動航行至夏威夷，再自動返航，全程往返超過52,000浬，全程無需人員操作。這是海軍發展無人載具的一項重大里程碑，不過自動化航行時，均有人員監控全艦的電子及推進系統。
海獵人運用AI技術輔助海上航行，應付風力、海流與水深等情況，並保持航向及避免碰撞，並執行任務如追蹤潛艦、清除水雷、偵測魚雷等。海獵人1天的操作成本為2萬美元，勃克級（USS Arleigh Burke Class）驅逐艦每日需70萬美元，僅有其35分之一，建造成本則僅2千萬美元。[6]
三、無人作戰架構描繪未來無人艦艇願景
美國海軍《無人作戰架構》（Unmanned Campaign Framework）指出，俄羅斯及中共對美國核心利益造成挑戰，實力相近的對手所發展的軍事能力，使得美國海軍必須在廣泛的區域分散其軍力，為達成海軍「整合式全領域海上力量」、「領航計畫」（Navigation Plan）等所定下的戰略目標，海軍及陸戰隊必須創新，並盡快為艦隊增加可信任的無人系統，及更具戰力的有人平台。為了加速運用無人技術，海軍部制定此項「無人作戰架構」，創建工作計畫，以支持無人艦艇發展。該架構包括整體概念及戰略架構，確保海上部隊能決定無人系統如何納入未來艦隊，以及提供最大價值。
無人系統可以為海軍增加殺傷力、作戰能力及生存力、作戰節奏、嚇阻與作戰準備。海軍認為必須採取不同戰略來贏得未來戰鬥，無人系統可以改寫傳統戰爭，透過基於能力的方式，構建以無人系統處在前線競爭優勢的未來，提供未來部隊最大的敏捷性。無人系統將可無縫整合海軍「優勢計畫」（Project Overmatch）、海軍戰術網格，以及聯合全領域指揮管制（JADC2）。
《無人作戰架構》也提到，海軍發展無人系統之目的包括：藉自動化的例行性或重覆性任務，執行關鍵行動；減少因進入未知戰場環境造成的任務風險；在複雜及高競爭戰場環境減少人員、部隊損失；實現更快速、可延長的分散式決策，其中人員仍置於決策頂端；增加作戰範圍、耐力及持久性，並超越操作人員的限制；提高對現實作戰環境的覺知及運用、藉分散網路節點提高韌性、連結性及即時感知能力。[7]
參、趨勢研判
美國國防部長奧斯汀（Lloyd Austin）今（2023）年3月在國會聽證時指出，先進系統對阻止中共在印太地區的侵略行為至關重要，美國會加快投資發展可在水面、水下、空中及陸地操作的無人系統，整合式人—機協同、自主系統、彈性網路，可以使美軍行動更快、更具殺傷力及生存性。美國參謀首長聯席會議主席麥克米利上將（Mark Milley）也說，烏克蘭戰場證明商用無人機在戰場上的多功能性，他認為美國及中共未來會競相探索無人系統在海上作戰的價值，未來海軍系統可能會有1/3為無人駕駛。[8] 因此，海軍發展水面及水下無人系統有其必要性及急迫性。
一、無人艦可實現海軍「分散式作戰」架構
「2045艦隊計畫」定義海軍未來水面、水下及航空平台型式、正確概念、能力、資訊系統及網路架構，以符合海軍在快速變遷的戰略環境中對國防的承諾。海軍艦隊必須變成一支混合式的艦隊，有人、多任務平台仍是未來艦隊核心，但必須結合新的平台及新的能力。未來艦隊必須納入有人駕駛、無人駕駛以及可選擇有人或無人駕駛的平台，在水面、水下及空中作戰，確保戰略嚇阻、更多的水下作戰能力、大型及小型水面作戰艦艇的混合編隊、以及具靭性的後勤體系，可以支持美國海軍的「分散式作戰」。[9]
新艦隊架構最大特點是將大型無人水面艦及水下無人載具需求納入。由作戰分析證實，結合革命性的新式科技，能使現有平台生存性更佳、更具殺傷力。其他優點包括，網路技術成熟也使大量無人艦分布在廣大海域作戰成為可行。無人艦成本比現有艦艇更便宜，可以維持艦隊架構，因應未來海軍預算的變化。
由於中共及其他國家「反介入∕區域拒止」（A2/AD）能力日益增長，美國防部及海軍希望未來艦隊架構及兵力更為分散。[10] 如海軍稱為「分散式海上作戰」（Distributed Maritime Operations, DMO），陸戰隊的作戰概念則是「遠征前進基地作戰」（Expeditionary Advanced Base Operations, EABO），其目的都在反制中共的海上作戰能力。這兩項概念需要在傳統的作戰艦艇及新式的無人、兩棲、及後勤平台間採用不同且平衡的組合。
二、無人艦自主操作仍有障礙需克服
自動化航行仍是無人船艦最大的障礙，反對者認為無人艦增加海上航行風險。無人艦艇需能達到「國際海上避碰規則公約」（Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea, 1972, COLREG）有關海上航行避碰的規則，例如海上瞭望、船舶安全速限、避碰及採取措施、狹窄水域、分道航行區、船舶相遇、受限制船舶、船舶燈號等。如運用AI技術，那反潛戰這類枯燥但危險的工作頗適合由無人艦艇來執行。[11]
目前水面自動駕駛技術已逐漸成熟，除運用雷達、導航、音響、光學等感測器，並由先進電腦演算法輔助，自動駕駛船艦有可能比有人駕駛船艦更為安全有效。無人船艦航行可能衍生政治問題，也挑戰海事規則。[12] 國際海事組織（IMO）和國際海事委員會（CMI）也在探討自動航行船艦如何適應現有的國際海事法框架。
其他問題包括，需建立備用岸上指揮中心及安全衛星通訊、先進導航電腦，確保航行安全，特別是在惡劣海象操作時，推進及導航系統可能面臨的風險，並應對海上天候、障礙、海洋動物、其他船隻等突發狀況。自動化船艦需要複雜技術以應付混亂的海洋環境以及緊急事故。現今控制和通訊技術是否能替代人員，仍是一項問題。[13]
三、演習驗證無人艦作戰任務
海軍已在演習中對無人艦進行實驗，除驗證系統運作正常外，並探索無人機的可能作戰運用及戰術價值。美國海軍未來「艦隊計畫」已將無人載具納入，未來將能在艦隊中執行一系列任務，輔助或擴展艦隊的作戰範圍，或在爭議海域獨立執行任務。美海軍已在大型演習如「環太平洋」（RIMPAC）演習中進行測試，並對以AI方式遵守航行規則、繁忙航線中避免碰撞、必要時停留在航道中。[14]
美國海軍曾在2022年環太平洋聯合演習（RIMPAC）中測試無人艦，並瞭解如何讓無人艦在作戰中做出貢獻。演習中無人艦可在測試的加州海域曲折航行，也實現海上任務可持續性，除艦上主機持續運作不發生故障外，其整體艦體、酬載，以及海上與岸上的團隊，都能有效運作。
演習中除操作電子戰酬載外，還參加計畫外的其他活動，指揮鏈也發現無人艦的其他價值。海獵人及海鷹無人艦都有多組支持團隊，一組在水面艦操作無人艦及艦上酬載模組，另一組在艦外接收數據並回傳艦上。這2艘測試的無人艦完全無人操作，除進出港外，但每艘無人艦都搭配一艘追蹤艦，以便在緊急情況時登艦接手控制。
無人系統可擴展感測器或電子系統的範圍，延伸艦隊中傳統上由驅逐艦或巡防艦執行的任務，但無人艦能使作戰任務隨威脅而擴展，為指揮官提供更多戰術選項。無人艦也可在灰色地帶衝突中，長時間監控周邊活動，並保持艦隊的持久性及作戰能力，發揮影響力。[15]
[1]“UPDATED: Navy’s Force Design 2045 Plans for 373 Ship Fleet, 150 Unmanned Vessels,” USNI News, July 26, 2022, https://shorturl.at/QUX57.
[2]“Navy Large Unmanned Surface and Undersea Vehicles: Background and Issues for Congress,” Congressional Research Service, April 17, 2023, https://sgp.fas.org/crs/weapons/R45757.pdf.
[3]“US Navy More Certain of Role for Medium Surface Drones Following Tests,” Defense News, January 13, 2023, https://shorturl.at/iwAX0.
[4]“US Navy Injects First-of-Kind Unmanned Experiments into Multinational Exercise,” Defense News, August 8, 2022, https://is.gd/BJhx3i.
[5]“Navy's Sea Hunter Drone Ship Has Sailed Autonomously to Hawaii And Back Amid Talk Of New Roles,” The Drive, February 4, 2019, https://tinyurl.com/28jqcv82.
[6]Jurica Dujmovic, “Opinion: Drone Warship Sea Hunter of the U.S. Navy is Powered by Artificial Intelligence,” Market Watch, July 3, 2019 https://is.gd/gML1lK.
[7]“Unmanned Campaign Framework,” U.S. Navy, March 16, 2021, https://is.gd/SdGl74.
[8]“SECDEF Austin to House: Subs, Unmanned Systems Key to U.S. Pacific Advantage,” USNI News, March 30, 2023, https://tinyurl.com/27zjgnj4.
[9]“Navigation Plan 2022,” U.S. Navy, July 26, 2022, https://is.gd/7kZc6V.
[10]“Navy Force Structure and Shipbuilding Plans: Background and Issues for Congress,” Congressional Research Service, April 19, 2023, https://sgp.fas.org/crs/weapons/RL32665.pdf.
[11]Michael Peck, “The Navy Could Secretly Be Looking for a New Way to Stalk Diesel Submarines,” National Interest, October 31, 2018, https://shorturl.at/fmnwP.
[12]Cameron Lindsay, “Self-Driving Ships Will Soon Raise the Stakes at Sea,” Center for International Maritime Security, March 20, 2018, https://is.gd/kWUooU.
[13]Commander David Cubay, USCG, “Why We Will Never See Fully Autonomous Commercial Ships,” Center for International Maritime Security, June 25, 2019, https://is.gd/oC8bEs.
[14]“The Navy Wants Drones to Counter China’s Gray-Zone Moves,” Defense One, April 4, 2023, https://shorturl.at/zKLOP.
[15]“US Navy Injects First-of-Kind Unmanned Experiments into Multinational Exercise,” Defense News, August 8, 2022, https://is.gd/BJhx3i.