引言
隨著電子信息技術、網絡化技術和電磁頻譜利用技術的發展以及它們的綜合利用,在信息化戰場 上 產 生 了 一 個 新 的 領 域---賽 博 空 間\\( cyberspace\\) .所謂賽博空間,從字面上看最初僅僅針對的是計算機網絡空間,但隨著對網絡化的依賴以及電磁頻譜無線通信技術的發展,美軍對賽博空間賦予了新的內涵.
一、賽博空間及賽博空間作戰
\\( 一\\) 賽博空間的概念
進入 21 世紀,Cyberspace 逐漸得到美國政府和軍方的廣泛重視,并隨著對其認識的不斷深入而多次對其定義進行修訂.2003 年 2 月,布什政府公 布 《保 護 Cyberspace 國 家 戰 略》 中,將Cyberspace 定義為 "由成千上萬互聯的計算機、服務器、路由器、轉換器、光纖組成,并使美國的關鍵基礎設施能夠工作的網絡,其正常運行對美國經濟和國家安全至關重要."2006 年,美軍參聯會在其 《賽博空間作戰的國家軍事戰略》中給出了賽博空間的定義,認為賽博空間如同陸、海、空、天領域一樣,是美軍一個新的作戰領域,該領域借助網絡化的系統和相關的物理基礎設施,利用電子信息系統和電磁頻譜完成對數據的存儲、處理和交換.從美軍對賽博空間的定義可以看出,信息化戰場上賽博空間的基礎是網絡化的系統和相關的物理基礎設施,核心是電子信息系統和電磁頻譜的利用,而利用電磁頻譜實現的無線網絡化傳輸系統是整個賽博空間的神經.[1]根據 《美國國防部軍事詞匯辭典》 \\( 聯合出版物 1 - 02\\) ,賽博空間是信息環境內的全球領域,它由獨立的信息技術基礎設施網絡組成,包括因特網、電信網、計算機系統以及嵌入式處理器和控制器.
\\( 二\\) 賽博空間作戰的特點
賽博空間作戰是賽博能力的運用,其主要目的是在賽博空間內或通過賽博空間實現軍事目標或軍事效果.這類行動包括支持全球信息柵格運行和防御的計算機網絡行動和行為.從目前對"賽博空間"的最新定義可以看到, "賽博空間"已從單純的計算機網絡擴展到無形的電磁頻譜,是處于電磁環境中的一種物理領域.因此,在賽博空間中的作戰并非創造虛擬效果或在某種虛擬現實中攻擊敵人,而是包括了物理作戰,將產生非常真實的作戰效果.賽博空間內的作戰,可以是持久或短暫的、動能或非動能、致命或非致命的.既可以使敵方人員死亡或受傷,也可以通過非致命方式直接阻止敵方的軍事行動.同時賽博空間的作戰行動直接影響了敵方指揮系統對部隊的指揮控制甚至火力攻擊的能力.賽博空間作戰具有如下作戰特點:
1. 作戰無時空限制
在作戰空間上,無 "前后方"之分,跨越傳統意義上的陸、海、空、天, "無視"現實的國家疆界和傳統的地緣界限; 在作戰時間上,只要存在網絡連接,交戰雙方就可以在任何時問發生交戰.作戰是在 "零距離"、 "光速度"、 "跨領域"和 "大范圍"情況下進行.
2. 作戰目標無約束
不僅包括傳統的軍事目標,還涵蓋政治、經濟、社會等領域的非傳統的目標,涉及敵方的軍民各類用頻裝備、信息網絡和關系到國計民生與戰爭潛力的信息基礎設施.
3. 作戰力量廣泛
賽博空間作戰不再是軍人獨占的舞臺,而是國家甚至非政府組織乃至個人都能實施與參與的作戰活動.
4. 作戰過程的突變性
為了達成作戰目的,賽博攻擊的目標較為廣泛,既有傳統的作戰目標,也有非傳統的作戰目標; 在對軍事目標進攻的同時,也會對民事目標發起攻擊.當一方成功地對另一方的網絡實施攻擊后,就可能會對其社會、政治、經濟、科技、軍事等系統造成極大的破壞,使整個作戰態勢發生急劇的變化.
二、賽博空間電子戰作戰目標
由于賽博空間極大地依賴電磁空間,而電子戰是電磁空間的主要作戰樣式,是應對賽博空間的主要手段.因此,賽博空間的電子戰作戰目標可以從以下三個方面來確定.
\\( 一\\) 賽博空間的電子偵察目標
基于賽博空間的戰場情報偵察是維持賽博空間態勢感知的重要手段,是及時獲取賽博空間情報、引導對敵賽博空間實施攻擊和物理摧毀,為指揮員提供正確、及時和全面的指揮決策信息的基礎.基于賽博空間的構成要素,可以將賽博空間情報偵察的目標分為三類: 物理層情報偵察目標、邏輯層情報偵察目標和社會層情報偵察目標.
其中邏輯層和社會層的情報偵察均屬于賽博行動的范疇,而對物理層情報偵察目標的感知則必須由電子偵察來完成,屬于電子戰的范疇.對上述物理層情報偵察目標實施電子偵察時,主要利用電子對抗偵察裝備,對敵賽博空間有意或無意輻射的電磁信號進行搜索、截獲、定位和識別,從而獲得敵賽博空間的無線電信號特征和技術參數,通聯規律,網絡結點的裝備類型、數量、部署、位置和變化等信息.其中有意輻射的電磁信號主要是網絡通信信號; 無意輻射的電磁信號主要是指電子設備無意泄漏的信號.據試驗,使用專門的電子偵察設備,可以在幾十米甚至幾百米外,截獲計算機輻射的電磁信號.通過對邏輯層、社會層目標的情報偵察,可以進一步分析出敵賽博空間的漏洞、評估敵方的賽博能力和意圖等; 而通過對物理層情報目標的電子偵察,則可以找到敵賽博空間的無線接口及鏈路,把握其網絡通聯規律,對其賽博空間節點進行精確定位,為我方進入敵賽博空間提供了可能,也可為下一步的電子進攻提供目標引導信息.
\\( 二\\) 賽博空間的電子進攻目標
隨著反輻射打擊、定向能等高新技術的發展,電子戰已具備了很強的實體打擊、壓制式干擾以及欺騙干擾等進攻能力,可以有效地破壞敵賽博空間物理基礎設施,降低敵賽博空間獲取外界信息的能力,進而保證我方賽博行動的順利實施.賽博空間中關鍵部位、重要節點的毀傷和壓制往往可以引發致命性的打擊效果,起到 "牽一發而動全身"的作用.因此,組織電子進攻,對敵賽博空間進行破壞壓制的目標應該是空間中的關鍵節點和裝備,比如指揮中心的通信樞紐、空中通信中繼平臺、通信衛星等.比如,利用大功率微波武器和電磁脈沖彈爆炸產生的電磁脈沖,可以瞬間形成超強的峰值功率,強行注人敵賽博空間的電子信息系統備,燒毀電子元件; 對敵無線網絡的通信頻段實施壓制式電子干擾,可以擾亂敵方網絡的正常運行; 通過實時電子偵察獲取的敵賽博人員信息,把預先設置的虛假內容以電磁波形式注人敵賽博空間,從而以假冒身份入網,掌握敵方賽博空間的控制權,達到欺騙、影響敵指揮員決策判斷的效果.
\\( 三\\) 賽博空間的電子防御目標
對于賽博空間,應做到既能提供信息在一定范圍內最大限度的共享,又要充分保證信息使用的安全可靠,尤其在戰場上,后者顯得更為重要.完善的電子防護則可以阻止敵方通過電磁頻譜接入己方賽博空間并展開賽博行動,也可使己方賽博空間內的基礎設施免遭破壞.賽博空間的電子防御,主要是防止電磁信號泄露,防范敵方電子偵察和竊聽,以及可能的電子打擊.賽博空間電子防御的目標主要針對三個方面: 一是通過地線、電源線、信號線或以無線方式等有意輻射的信號; 二是因電磁感應泄露的無意輻射信號;三是我方關鍵的電子信息系統基礎設施.對于我方有意輻射的信號,可以采用屏蔽、隔離、接地、濾波以及復雜信號調制樣式等技術進行防護,比如我們在無線通信中使用的定向通信形式,人為控制天線的發射功率和方向,或采用跳頻通信等,可以減少敵方截獲的概率; 對于無意輻射的信號進行防護時,可以使用一些特殊的合金夾層,比如數據傳輸接口中常見的鋁合金纏繞就可以屏蔽設備的磁場感應; 針對敵方反輻射武器和電磁定向能武器的硬摧毀,我們則必須采取外形偽裝、隱真示假、冗余配置以及過磁保護、靜電保護等手段,防止敵電子進攻對我方賽博空間關鍵節點的毀傷破壞.
三、賽博空間作戰電子戰對策
從賽博空間的定義中我們知道,賽博空間是利用電子和電磁頻譜存儲、修改并交換數據的領域,其包含了整個電磁頻譜空間.因此,在進行賽博作戰時,我們可以使用的電子戰手段主要包括:
\\( 一\\) 電子偵察
21 世紀的戰爭將是 "兵馬未動, 電子先行",通過近幾場局部戰爭,我們可以發現,隨著大量電子偵察裝備的運用,戰場透明度在大大提高.在未來賽博作戰空間內,四通八達的電子觸角將伸向陸、海、空、天各個領域,形成全方位、全時域、大縱深、立體化的電子偵察網.[2]
電子偵察的目的是告訴戰場指揮官一個基本事實: 在賽博作戰空間內哪里有輻射源存在,他的 "身份"\\( 基本輻射特征\\) 和他的威脅程度\\( 活動情況\\) ,這些事實是由電子偵察形成的電子戰斗序列輻射源文件來描述的,是持續監視偵察的結果.賽博戰所應具備的電子偵察能力應能夠觀測正在發生的一切,概括地講他就是實時精確定位和快速識別.這種能力將通過傳感器協同聯網來實現,如多個偵察站聯網或多架飛機協同.
因為一部傳感器的數據不可能給出足夠精確的目標位置和正確的識別,但是將多個傳感器的數據進行融合,就可以顯著提高目標位置和識別信息的可信度.未來賽博空間內,電子截獲系統的關鍵能力已從信號詳細分析識別轉到關于輻射源位置的相對信息量的提取,特別是在低信噪比情況下的截獲和高分辨率測量.掌握電磁信息已被看作是一種作戰力量,與坦克飛機的武器力量相比,它更能主導戰場的主動權.
\\( 二\\) "舒特"攻擊技術
"舒特"是美國空軍研制的一種機載戰場網絡攻擊系統的代號,系統的核心由以 RC -135V/W "聯合鉚釘" 電子偵察飛機為代表的情報、監視與偵察 \\( ISR\\) 平臺,和以 EC - 130H "羅盤呼叫"電子戰飛機為代表的進攻性信息戰平臺組成,并以 RC -135 V/ W 為中心,將以 F -16C/J為代表的進攻性空中作戰打擊平臺集成一體,實現了從傳感器到射手、信息火力一體的作戰網絡.[3]
其以敵方電子信息系統的雷達、通信系統的天線為入口,能夠采取無線注入等方式滲入敵方的防空雷達網,進入敵防空網后,操作人員通過屏幕圖像實時監視敵方雷達,并根據具體情況采取以下措施: 產生假目標; 引導雷達在錯誤方向上搜索; 用假目標或信息 "淹沒"其系統; 迫使其系統轉換工作模式; 植入算法軟件包,控制其網絡并操縱其雷達轉動.從技術上講,"舒特"攻擊實際上是一種集戰場偵察、電子干擾、網絡攻擊、精確打擊于一體的綜合性進攻技術.它是美國空軍在網絡中心戰思想的指導下,正在大力發展的偵察打擊一體化作戰系統的新模式.[4]
其攻擊過程如下:
第一步,對目標實施電子偵察,使用 RC -135 U / V / W 電子偵察飛機在敵防空區外進行信號和信息偵察,及時掌握敵防空體系的無線電聯絡內容.
第二步,根據作戰目的選擇攻擊方式.第一種方式是通過數據鏈路將目標信息傳遞給 EA -6B,EA - 18G 等電子戰飛機后,由其對預定目標實施電子干擾; 第二種方式是通過數據鏈路將目標信息傳遞給 F -16CJ 或其他戰斗機,由其對預定目標實施反輻射攻擊或精確火力打擊; 第三種方式是通過數據鏈路將目標信息傳遞給 EC -130H 專用電子戰飛機,由其對預定目標實施網絡戰攻擊.[5]
第三步,實施 "舒特"網絡攻擊.當地面指控中心決定以 EC -130H 專用電子戰飛機對預定目標實施攻擊時,首先由 RC - 135U/V/W 電子偵察飛機通過網絡中心目標瞄準系統,對敵方輻射源進行高精度定位,然后由 EC -130H 專用電子戰飛機向敵方雷達或通信系統的天線發射電子脈沖信號.與傳統的電子干擾或電磁脈沖攻擊不同的是,這些電子脈沖流不是使用過載的 "噪音"或能量淹沒敵電子設備,而是向敵人脆弱的處理節點植入定制的信號,包括專業算法和惡意程序.[6]
巧妙滲入敵方防空雷達網絡,或窺測敵方雷達屏幕信息,或實施干擾和欺騙,或冒充敵方網絡管理員身份接管系統,操縱雷達天線轉向,使其無法發現來襲目標.
\\( 三\\) 下一代干擾機
美國海軍正全力推進下一代干擾機\\( NGJ\\) 吊艙的研發工作,力爭在 2020 年前將其部署到 EA- 18G"咆哮者"電子戰飛機上,取代當前部署在EA - 18G 和 EA - 6B 飛機上的 AN / ALQ - 99 干擾吊艙.然后 NGJ 有可能裝備于海軍陸戰隊的 F -35B"閃電"II 聯合攻擊戰機和長航時無人機上.
NGJ 的設計旨在用干擾措施、高功率微波來攻擊敵方的電子設備,并用算法包入侵敵方網絡.NGJ 將進行一些關鍵的技術革新,在提出作戰需求和預算允許的情況下,其它技術也會作為升級包來進行添加.美國海軍目前正在進行為期33 個月的技術成熟度研究工作,重點是開發中波段干擾機.美軍設想的中波段干擾將是雙吊艙方案,能對飛機進行 360 度覆蓋.飛機兩側各有一個吊艙,這一點與當前的系統不同.NGJ 將為其干擾吊艙采用有源電掃陣列 \\( AESA\\) ,與當前采用砷化鎵發射/接收模塊的 AESA 天線不同,NGJ將采用下一代氮化鎵芯片,與機遇砷化鎵的硬件相比,新型氮化鎵芯片的性能要高十倍以上,包括優越的寬帶處理能力.
各工業團隊正在加快高功率電源、數字激勵器、數字波束形成、模塊化結構、智能干擾、天線孔徑、賽博攻擊等關鍵技術的開發.根據 NGJ 的設計理念,美國海軍希望 NGJ 具備多種能力,可以以不同的方式對付各種威脅.
美軍的 NGJ 將比以往任何干擾機的功率都大,同時更加精確和靈敏,未來還會增加賽博戰的特點.盡管賽博攻擊能力并不是 NGJ 初期應具備的能力之一,但是已經有承包商聲明其正在考慮為NGJ 提供類似 "舒特" 的技術.如果這種技術能夠成功應用,屆時 NGJ 將具備參與賽博攻擊行動的能力,能使包含專門算法的數據流通過對方雷達天線孔徑進入對方綜合防空系統,竊取對方綜合防空系統網絡正在或已經收集的雷達情報數據,甚至還有可能直接接管對方綜合防空系統的管理權限,達到普通電子攻擊難以實現的目的.
\\( 四\\) 高功率微波武器
1. 高功率微波武器的概念
高功率微波武器 \\( high power microwaveweapon,HPMW\\) 又稱射頻武器,是利用定向發射的高功率微波束毀壞敵方電子設備和殺傷敵方人員的一種定向能武器.這種武器的輻射頻率除核電磁脈沖彈外一般在 1 -30 GHz,峰值功率在GW 級.[7]
高功率微波武器主要分為單脈沖式電磁脈沖彈和多脈沖式高功率微波雷達 2 種類型.電磁脈沖彈又可分為核爆激勵和常規炸藥激勵 2 種,利用爆炸源激勵壓縮磁通量的方法把炸藥能量轉換成電磁能,再由微波器件把電子束能量轉換為高能微波脈沖能量由天線發射出去.
高功率微波雷達主要由微波產生器、重復頻率加速器、高增益定向輻射天線等組成.微波產生器用于發射微波電磁脈沖,經重復頻率加速器作用后由高增益定向天線將微波波束匯聚成方向性極強、能量極高的波束向外發射.
2. 高功率微波武器的作戰原理
高功率微波武器主要通過 "前門"或 "后門"耦合至照射目標的電子信息系統,對電子器件實施干擾、破壞,或對照射目標內部的指揮操作人員進行擾亂、殺傷. "前門"主要是指照射目標的各種天線如搜索天線、高度雷達天線、指揮系統指令接收天線等. "后門"主要是指照射目標的電源導線、傳輸電纜、孔洞縫隙、系統回路等.電磁脈沖的能量通過它們耦合到照射目標內部,對其電子設備和指揮操作人員造成破壞、殺傷.[8]
3. 高功率微波武器的殺傷機理
高功率微波武器是主要通過高功率微波在與照射目標相互作用的過程中產生的 "電效應"和"生物效應"分別對其電子設備和指揮操作人員造成殺傷破壞的.
高功率微波的 "電效應"是指高功率微波在射向電子設備時在目標結構的金屬表面或金屬導線上感應出電流或電壓從而產生多種破壞效應.
關于高功率微波武器針對電子設備的作戰效能,美軍提出了"D4"概念,即 拒 止 \\( deny\\) 、削 弱\\( degrade\\) 、破壞 \\( damage\\) 、摧毀 \\( destroy\\) .[9]
"拒止"含義是指對敵方系統硬件不造成破壞,只是暫時使其喪失能力并能夠自動恢復; "削弱"的含義是指使敵方系統的能力喪失,往往需要重新啟動才能恢復,可能會對硬件產生稍許破壞;"破壞"含義是指對敵方系統造成中度的硬件損傷,系統必須經過維修或更換部件才能恢復正常,是一種持久性的損傷; "摧毀"的含義是指對敵方系統造成徹底的破壞,是持久性的、無法靠局部維護恢復功能的破壞.
高功率微波的 "生物效應"包括 "熱生物效應"和 "非熱生物效應". "熱生物效應"是指高功率微波對照射目標加熱導致溫度升高而引起的效應.如 0. 5 瓦/平方厘米的微波功率密度將會燒傷人體皮膚; 達到 20 瓦/平方厘米時,2 秒可造成 Ш 度燒傷; 當能量密度達到 80 瓦/平方厘米時,只需要 1 秒時間,即可造成人員死亡."非熱生物效應"是指較弱的微波能量照射到人體和其他動物后所引起的一系列生理反常癥狀.
前蘇聯和美國的科學家分別實驗表明,當人員受到能量密度為 3 - 13 毫瓦/平方厘米的微波波束照射時,會產生神經混亂、行為錯誤; 微波功率密度達到 10 -50 瓦/平方厘米時,頻率在 10G 赫茲以下時,可使人發生痙攣或失去知覺; 達到100 毫瓦 / 平方厘米時,心肺功能將會衰弱.[10]
四、結束語
它山之石,可以攻玉,美軍 "舒特"技術不僅向我們展示了賽博戰的魅力,更是給了我們很多的啟發.無論從技術還是從戰術角度出發,賽博空間戰都還不成熟,目前還處于發展階段.但毋庸置疑的是,賽博空間必將成為未來信息作戰一個全新的領域,而作為賽博戰中重要的作戰樣式,電子戰必將會產生至關重要的作用,成為奪取戰爭勝利的重要保障.
[參考文獻]
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