美國發展極音速武器反制能力
2022.01.21
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壹、新聞重點
極音速武器已成迫切威脅，除中國、俄羅斯均已開始部署極音速武器外，北韓也在試射極音速武器，將對美國及周邊盟國構成極大威脅。極音速武器因其速度快、彈道無法預測，對現有飛彈防禦攔截及偵測系統形成極大挑戰。目前方向包括發展偵測極音速武器能力、發展新一代攔截武器如「滑翔階段攔截器」（Glide Phase Interceptor, GPI）等，另也將飛彈防禦的方向擴展至網路及電子戰，不再限於飛彈攔截系統。
貳、安全意涵
極音速武器有3種型式，包括極音速滑翔載具，由火箭推進，具「乘波體」外型的彈頭以滑翔方式打擊目標；極音速巡弋飛彈，以進氣式衝壓發動機推進；彈道飛彈在重返階段速度超過8馬赫，也屬極音速飛行，但其彈道是抛物線。前二者的彈道無法以計算方式預測，目前仍無有效方法可以攔截。美國2022年國防授權法案，已將極音速相關研究視為是最高優先，[1]除加速發展極音速武器外，也思考如何反制極音速武器，包括新的「滑翔階段攔截器」，以及太空偵測技術等。
一、現有飛彈防禦能力無法反制極音速武器
美國彈道飛彈防禦署（Missile Defense Agency, MDA）擔心目前在偵測及攔截滑翔能力上仍然不足，特別是對於目前部署在太空的地球同步軌道衛星而言，彈道飛彈採抛物線彈道，大部分飛行路徑在外太氣層，其彈道可以預測；而極音速武器彈道在太空的時間較短，且可進一步機動，其高度剛好在飛彈偵測衛星與陸基長程預警雷達偵測範圍之外。海基神盾系統及X波段雷達也可追蹤極音速飛彈，但需剛好處於正確位置；另外，美國現有的標準3型及標準6型飛彈，或是陸基的「終端高空防禦系統」（Terminal High Altitude Area Defense, THAAD），射程都不足以攔截極音速武器，因此發展專屬的感測器及攔截系統是當務之急。[2]
二、飛彈防禦署擬發展極音速武器滑翔階段攔截器
MDA在2021年11月19日宣布，授權洛克希德馬汀（Lockheed Martin，簡稱洛馬）、諾斯洛普格魯門（Northrup Grumman，簡稱諾格）、雷神（Raytheon）等3家公司，發展專用於極音速武器防禦的「滑翔階段攔截器」，其目的是在極音速武器的滑翔飛行階段加以攔截，[3]將在2023年進行測試。[4] 由於此時飛彈飛行速度在5馬赫以上，且彈體可以機動，故很難預測飛彈軌跡，要在此一階段攔截十分困難。新發展的攔截器將要能部署在美國海軍的現役驅逐艦上，以垂直發射系統發射，並與現有的SPY-1「基線9」（AN-SPY-1 “Baseline 9”）雷達整合，以偵測、追蹤、接戰極音速武器。這3家公司都具極音速武器發展經驗，洛馬為空軍發展AGM-183A空射式快速反應武器（Air-launched Rapid Response Weapon, ARRW）、並與「國防先進計畫署」（DARPA）合作發展極音速進氣式武器概念（Hypersonic Air-breathing Weapon Concept, HAWC），也是海軍傳統快速打擊武器（Conventional Prompt Strike missile）及陸軍遠程極音速武器的系統整合商，並與雷神競爭衝壓推進極音速飛彈計畫；諾格則是極音速武器推進器的發展商。[5]
MDA原本在2020年停止發展極音速武器防禦能力，但到2021年又重啟計畫，除評估目前正發展的解決方案外，也發展在海基神盾系統上加入在極音速武器飛行階段末端的攔截能力，例如使相位陣列雷達能偵測到極音速飛彈，而未來的SPY-6雷達也將進一步提高追蹤極音速武器的能力。飛彈防禦署認為，在極音速武器的無動力滑翔階段加以攔截將最有效，此外也要評估以動能或高爆破片等方式加以「擊殺」，對極音速武器最具殺傷效果。
「滑翔階段攔截器」搭配具備飛彈防禦能力的海基神盾系統，將可提供額外的極音速武器防禦層，擴展海基神盾系統的防禦能力。另外飛彈防禦署也提到，空射式助推階段攔截器（airborne, boost-phase interceptor）也可能是未來部署反制系統的方向。[6]
三、美國防部發展極音速武器偵測技術
國防部太空發展署（Space Development Agency, SDA）也與飛彈防禦署合作，在2021年8月發射一具紅外線酬載原型（Prototype Infrared Payload, PIRPL），這是一種多光譜紅外線相機，為裝置在國際太空站上的實驗酬載，原本用於研究地球產生的紅外線背景，可偵測及追蹤快速飛行的極音速武器。太空發展署計畫中的低地球軌道（高度約100至2,000公里）小型衛星「追蹤層」（Tracking Layer），目標在探測及追蹤快速移動的極音速武器，包括新式廣範圍紅外線感測器及中範圍極音速與彈道飛彈感測器（Hypersonic and Ballistic Space Sensor, HBTSS）。國防部已批准在2022年發射10枚追蹤層衛星，及20枚負責數據通信中繼的「傳輸層」衛星。PIRPL雖非專為追蹤極音速武器使用，但可提供追踨微弱紅外線訊號能力的展示，及如何運用此項能力。[7]
未來美國計畫在低地球軌道建立一套HBTSS衛星星座（constellation），偵測極音速武器的微弱紅外線訊號，在飛彈滑翔階段持續追蹤，並將目標資訊傳遞給「射手」，例如海基神盾系統或陸軍的THAAD系統。該系統距離部署仍有一段時間，不過國防部已發包諾格及雷勝哈里斯（L3Harris）發展HBTSS的原型。
參、趨勢研判
極音速武器不但創造一種新威脅，也可能改變戰爭性質。極音速技術如果成熟，可大幅縮短長程飛行的時間，這不但具商業運用潛力，在軍事上也極具價值。由於美國彈道飛彈防禦系統發展具領先地位，中共及俄羅斯都尋求對抗美國飛彈防禦系統，並發展各自的反介入能力。反觀美國並未優先考慮極音速武器，而是致力發展傳統精準打擊武器。然而美國開始加速極音速武器的發展及部署時，面臨多次失敗困境，美國應重新審視發展流程，並關注極音速武器的威脅。
一、極音速武器已成迫切威脅
極音速武器已有擴散趨勢，而且可能演變為軍備競賽。繼中共、俄羅斯成功試射或部署極音速武器後，北韓也宣稱測試極音速飛彈成功，今年1月，北韓在一周內試射兩次極音速飛彈，繼2021年9月成功測試「火星8型」飛彈（Hwasong-8）後，北韓已試射3次極音速飛彈。[8]中共極音速飛彈東風17已經服役，另外也可能在測試另一種極音速飛行載具，在太空軌道或大氣層邊緣運行；[9]俄羅斯在2021年測試密集發射「鋯石」（Zircon）極音速飛彈，其速度可達9馬赫，[10]也曾從高希可夫上將號巡防艦（Admiral Gorshkov）上的垂直發射系統成功發射鋯石飛彈，以7馬赫飛行，擊中350公里外目標。[11]相較之下，美國的極音速武器發展進度落後，仍未開始部署。
二、極音速武器擴散將破壞區域穩定
由於美、俄、中均在全力發展極音速武器，其他國家也可能投入相關技術發展，極音速武器所構成的新威脅，不但製造區域緊張，在各國競相部署極音速武器情勢下，也使得如何重塑戰略穩定成為新課題。目前美國在極音速武器競賽正處於下風，但中共及俄羅斯全力發展極音速武器，實為針對美國飛彈防禦系統的成功及部署所研擬的克制之道，藉此「平衡」中、俄本身防禦能不足所產生的劣勢。相較於俄羅斯將極音速武器同時配備有核武及傳統彈頭，美國則主要運用在傳統彈頭的精準打擊上，因此有專家認為，即使俄、中取得極音速武器領先，對強權間的戰略平衡並無太大影響，區域範圍部署的極音速武器，由於新式武器使戰爭型態產生革命性變化，反而可能升高區域衝突的風險，或將成為國家安全戰略規劃者必需優先考量的議題。[12]
三、美國發展極音速武器需調整腳步重新開始
為彌補極音速武器發展差距，美國也加快極音速武器發展腳步，2015至2020年間，美國用於極音速的研究經費增加740%，不僅是運用在飛彈上，也計畫用於運輸及感測器等，例如極音速偵察機。2022年國防授權法案中，也投入數十億美元在極音速武器的研發。[13]相較於已趨成熟的彈道飛彈防禦系統，過去由於追求激進的武器發展時間表，也經歷一連串失敗，在檢討教訓並重新規劃後，才獲致成功。美國政府課責審計署（Government Accountability Office, GAO）指出，美國發展這些新武器時，多使用新的採購政策及流程，希望能在半年內發展原型，在數年內開始部署，審計局認為，極音速武器面臨的問題包括不成熟的技術及激進的時間表。如果發展極音速武器有其必要性，國會應該審視發展計劃，令其回到常軌。[14]目前反制極音速武器發展，部分運用彈道飛彈防禦，以及極音速推進技術的成熟科技，或可避免重蹈覆轍。
[1]“Defense Spending Act Makes Hypersonic A Top Priority, Calling For Billions In Investment,” CNBC, December 29, 2021, https://www.cnbc.com/2021/12/29/defense-act-makes-hypersonic-top-priority-calls-for-investing-billions.html.
[2]“Raytheon, Northrop, Lockheed to Compete For Hypersonic Interceptor,” Breaking Defense, November 19, 2021, https://breakingdefense.com/2021/11/raytheon-northrop-lockheed-to-compete-for-hypersonic-interceptor/.
[3]同註2。
[4]“MDA: Hypersonic Missile Tracking Prototypes On Point For 2023 Launch,” Breaking Defense, November 11, 2021, https://breakingdefense.com/2021/11/mda-hypersonic-missile-tracking-prototypes-on-point-for-2023-launch/.
[5]“Here Are the Three Companies Selected to Design Hypersonic Missile Interceptors For MDA,” Defense News, November 20, 2021, https://www.defensenews.com/pentagon/2021/11/20/heres-the-three-companies-selected-to-design-hypersonic-missile-interceptors-for-mda/.
[6]“MDA Sees EW, Cyber For Future Missile Defense,” Breaking Defense, June 22, 2021, https://breakingdefense.com/2021/06/mda-sees-ew-cyber-for-future-missile-defense/.
[7]“DoD Launching Experiment For Space-Based Hypersonic Missile Detection,” Breaking Defense, August 10, 2021, https://breakingdefense.com/2021/08/dod-launching-experiment-for-space-based-hypersonic-missile-detection/.
[8]〈北韓試射10馬赫極音速飛彈〉，《聯合新聞網》，2022年1月12日，https://udn.com/news/story/6809/6026632.
[9]“China’s Mysterious Hypersonic Test May Take a Page From DARPA’s Past,” Breakingdefense, November 24, 2021, https://breakingdefense.com/2021/11/chinas-mysterious-hypersonic-test-may-take-a-page-from-darpas-past/.
[10]〈俄同時試射多枚「鋯石」高超音速導彈 5分鐘可抵烏克蘭〉，《聯合新聞網》，2021年12月26日，https://udn.com/news/story/6809/5988964.
[11]“Russia Says It Successfully Tested Hypersonic Missile Praised by Putin,” Reuters, July 19, 2021, https://www.reuters.com/world/europe/russia-conducts-ship-based-hypersonic-missile-test-ifax-cites-defence-ministry-2021-07-19/.
[12]“Hypersonic Missiles: Why the New “Arms Race” Is Going Nowhere Fast,” Bulletin of the Atomic Scientists, January 13, 2020, https://thebulletin.org/2020/01/hypersonic-missiles-new-arms-race-going-nowhere-fast/.
[13]“Defense Spending Act Makes Hypersonic A Top Priority, Calling For Billions In Investment,” CNBC, December 21, 2021, https://www.cnbc.com/2021/12/29/defense-act-makes-hypersonic-top-priority-calls-for-investing-billions.html0.
[14]“Why Do US Hypersonic Missile Tests Keep Failing? They’re Going Too Fast,” Defense One, January 3, 2022, https://www.defenseone.com/ideas/2022/01/why-do-us-hypersonic-missile-tests-keep-failing-theyre-going-too-fast/360276/.