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无人机的军事特点带来的新型战斗空间——“空地中间区域”

远望智库特约研究员 方晓

2022年8月,日本《防卫技术期刊》发布文章,题为《俄乌战争改变了的新型武器之战——无人机的军事特点带来的新型战斗空间“空地中间区域”》。作者是日本庆应义塾大学SFC研究所的部谷直亮、综合政策学部教授古谷知之。现编译如下,以供读者参考。

无人机在军事上的作用已经不仅是可能性了,而是通过人类历史上第一次由无人机军队进行攻击的纳戈尔诺—卡拉巴赫冲突(2020),以及无人机军队之间的战斗——俄乌战争(2022)得到了证实。华沙大学无人机专家里德凡·巴里·乌尔科斯塔,在纳戈尔诺—卡拉巴赫冲突时指出:“这已经不是科幻电影了。无人机战争是现实,它现在正在发生。”无人机不再是科幻,而是作为现实的技术被应用于战争中。

但是,如何定位和评价无人机被证实的军事作用呢?相关讨论以2020年的纳戈尔诺—卡拉巴赫冲突为契机,才刚刚在世界范围内开始。而且,“无人机”无论在陆海空,都在持续增加。

本文把包括从小型到大型、从旋转翼到固定翼的无人机,包括从数万日元的四旋翼飞行器(quadcopter)到数百亿日元的全球鹰,视为“在低空域这一新型战斗领域中架起网络空间和现实空间之间桥梁的无人飞翔体”,并将对以下内容进行叙述:这种武器系统独特的军事特点,使得在低空区域和浅海区域产生了新的战斗领域——“空地中间区域(InDAG:The intermediate domain of the Air and Ground)”,就像以前飞机和潜水艇的出现导致产生了新型战斗领域一样。

无人机的军事特点①地形效应相对化,不必考虑人的风险的战术可能性,7个成本优势

无人机的军事特点,第一是装载了高性能且廉价的传感器来飞行,理论上可以探测所有地面的活动,使地形效应相对化。迄今为止的伪装和阵地建设虽然不能称为无意义,但是由于无人机,其效果大打折扣,须进行根本性的变革。

英国皇家国际事务研究所的杰克·沃林,在对2020年的纳戈尔诺—卡拉巴赫冲突的分析中认为,阿塞拜疆军队的无人机之战压倒了亚美尼亚军队,“无人机的传感器能够根据异常地形上的动向、物体间的人为间隔以及偏离民用道路,不分昼夜的捕捉军用车辆。”“认为伪装可以将车辆隐藏起来而避免敌方无人机发现,属于乐观想法。由于红外线及热成像照相机的急剧增加,无论白天还是晚上都很难隐蔽。即使是车辆进行了反热成像伪装,但如果乘员因排尿等离开伪装,很多情况下都有可能被发现。”沃林还指出,西方军队在作战中以大量使用无线电为前提,因此容易暴露位置。美国哈德逊研究所也就乌克兰的战例评论称:“无人机能够更精确的对隐蔽或移动的资产进行火炮和火箭炮打击,实时评估敌方损害,从而实现快速追击。”

各国军队也在尝试采纳这些战斗经验。其中之一是加强反热成像防护的措施。中国军队在装甲车辆上添加了能混淆红外线反射的面板,并在卡车的顶部安装了面板使其平坦。

另一种方法则是伪装成人工物体,而不是伪装成以往主流的自然物体。除了沃林指出的内容之外,连民用的农业用无人机也具有分析植被光合作用的功能。在识破反热成像伪装的情况下,伪装成自然物体是危险的。因此,台湾军队将装甲车辆隐藏在汽车等废料中,演习对工程车辆的“cosplay”(意为“模仿”)。俄军也尝试将燃料补给车伪装成小麦车辆。在2022年2月爆发的俄乌战争中也是如此,不仅是军用无人机,就连仅10万日元左右的DJI等民用无人机,也能清楚的发现两军的装甲部队和阵地。从残骸来看,也能发现隐藏在市区的车辆被破坏的痕迹。这证明了现代战争中,大量无人机装载的廉价且高性能的雷达、红外线传感器、光学照相机的威力。

第二,无人机可以无视现代战中的“枷锁”——人的风险。在现代战争中,人的价值是人类历史上最高的。正如战略家爱德华·鲁特瓦克提倡“后英雄战争”这一概念一样,在现代战争中,“死亡”与以往相比,被避忌的倾向越发明显。这是由于发达国家和新兴国家的少子化日益严重,而且病故之外的死亡变少,因此避忌战争中的牺牲者。

但是无人机自不待言,它是无人的。这样就开拓了冒险采取不惜付出战力牺牲的策略可能性。无人机可以执行以损失为前提的战术,以及人类不可能完成的长时间行动。例如,活跃在乌克兰的土耳其制武装无人机TB2,可以连续飞行27小时,侵入俄罗斯境内深处进行空袭。载人飞机因为疲劳是做不到这一点的,而且战死和被俘的可能性很高,所以是不可能的。

也就是说,无人机能够以低成本、低风险进行纵深打击和机动战。以《战争论》而闻名的克劳泽维茨用“对自己的行动负责的勇气”,指出了指挥官在意己方军队损失的风险。但是无人机即使受到损失,也能够控制现代战最大的成本——人的风险,因此赋予了指挥官积极的作战和战术上的选择。

第三是成本优势。无人机可以降低七项成本、提升一项成本。最显著的特征当然是人力成本。如上所述,无人机由于无人,所以可以实现长时间运用。

开发成本低。无人机是无人(可以无视居住性)且由民用产品构成的,因此开发速度很快,而且不需要资金。从美国空军根据乌克兰的要求,紧急开发、量产而提供的自杀式无人机“凤凰幽灵”等事例来看,这一点是一目了然的。而且,通过同时使用试制时无需模具的3D打印机,可以进一步提高开发速度。但是,软件方面可能会有开发成本逐渐增加的情况,这一点类似人工智能。

生产成本低。由于大部分部件都是民用品,所以能够降低开发时间和价格;此外,与只能进行攻击的导弹不同,攻击型无人机由于传感器和射击器是一体的,可以同时用于侦察和攻击,因此综合成本也会减少。

改良成本低。由于以民用品为中心,所以价格便宜,改造和改良简单。

使用成本低。如果是小型无人机的话,不仅可以在携带的基础上从院子里起降,即使是大型的固定翼武装无人机TB2,即使不是跑道也能在200米内起飞。

维护成本方面,除了全球鹰那样的大型机以外,基本上也有下降的倾向。这是因为无人机是无人居住的,所以不需要居住性。例如,每飞行时间F-15战斗机为320万日元,MQ9“Reaper”为8.8万日元左右。

教育成本低。因为无人机自主性高,谁都可以在短时间内使用。一架以色列制造的小型军用无人机比自卫队的OH-1侦察直升机性能更高,在几周的训练后即可投入实战。DJI制民用无人机也只需几个小时就能放飞。

最后,无论是哪一种无人机,唯一上升的就是智能成本。无人机与无线电操纵很大的不同之处,是可以通过软件自主,但开发该软件需要成本。另外,无人机的通用性极高,任何任务都可以完成,与其他原有武器的合作也很容易。因此,对于那些固执刻板的用兵者而言,逆向思考应该如何使用这一技术,可能会使运用策略变得困惑。无人机要求高度智能的能力。

这样,无人机一方面要求用兵方“在军事上的智慧”,另一方面降低了人力、开发、生产、改良、使用、教育、维护七种成本。美国国防大学研究员托马斯·哈梅斯在2016年预测称“小型无人机将带来空军民主化”,意思是即使是个人和发展中国家也能拥有有效的空中力量。以色列国防大学教授埃德·赫克托曾称,如果是中级国家,阿塞拜疆可以发挥与美军和以色列军队相同的空中力量;他还进一步指出,如果是一个像中国这样的大国,其空中力量将因增加无人机而成为可怕的巨大且高效的存在。

无人机的军事特点②军事中的网络物理系统、迎击的困难性

第四,无人机本身是构成网络和物理系统(以下简称CPS)的资产,它结合了网络空间和现实的物理空间。CPS是指将传感器收集到的现实世界的信息导入网络空间,用AI等进行分析并反映到现实中的系统。

例如,在自动驾驶中,装载在汽车上的传感器,收集了现实空间的各种信息;AI在对其分析的基础上,将推动现实的驱动系统。不仅是自动驾驶的车辆,无人机等也同样如此。在农业方面,把无人机收集的生长情况,集中在网络空间进行分析,根据网络空间的指令,再使用无人机喷洒农药和施肥。也就是说,把现实物理空间的信息集中在网络空间中,再根据来自网络空间的指令在现实空间中工作的系统就是CPS。如同“DIY Drones”创始人克里斯·安德森评价的那样:“(无人机)将利用互联网,将互联网的力量扩展到物质领域。”在军事领域也发生着相同的情况。

在纳戈尔诺·卡拉巴赫冲突中,阿塞拜疆军队积极地在SNS等上公开了用无人机拍摄的战果视频。由无人机攻击和炮击造成的亚美尼亚军队损失的视频,在互联网空间内大量传播,给国际舆论留下了阿塞拜疆军队有利的印象,提高了阿塞拜疆的士气,粉碎了亚美尼亚军队的斗志。实际上,士兵只听到无人机的声音就逃跑,或者放弃因无人机攻击而破损少许、但战斗力没有问题的坦克,这样的事件层出不穷。

在俄乌战争中,乌克兰也将民用无人机等捕捉到的悲惨的乌方视频和显示“善战”的战果视频在网络上扩散开来,打动了国际舆论。开战时消极的德国等北约国家的态度发生了改变,就是最好的证明。此外,乌克兰军队还即时汇集了无人机捕捉到的视频,迅速展开炮战,弥补了数量上的不利。俄军虽然动作晚,但也动员了DJI机进行炮兵观测,并在放弃攻占基辅前后积极公开了“战果视频”。

这应被认为:军事中的CPS是由无人机展开的。无人机在战争中也成为连接网络空间和现实物理空间的有用资产,发挥着作为“媒体”的威力。

最后无人机的特点是难以迎击。迎击的过程由捕捉、识别、击落构成,但在这所有的阶段中,无人机都会使迎击一方感到困难。首先是捕捉。无人机在低空飞行,很难在雷达上看到。例如乌克兰军队的TB2虽然处于克里米亚半岛的S400部队的射程内,但接连突破了黑海孤岛兹梅伊内岛及其周边部署的地对空导弹、巡逻艇和登陆艇。TB2在低空飞行,从克里米亚半岛无法探测到。

此外,由于无人机本身是小型的,所以RCS(雷达反射截面积)很小,难以出现在雷达上。TB2的推定RCS最小数值是0.3,而考虑到F-15战斗机是25,就知道它的数值是很低的。如果是DJI的四旋翼飞行器“Phantom”系列的话,这个数值会低至0.0005。

另外,无人机如前所述,便于使用和能够长时间飞行,所以,容易瞅准敌人防空网停止的“间隙”乘虚而入。在纳戈尔诺·卡拉巴赫冲突中,为了维护和休息而停止功能的地对空系统,被从上空监视的无人机陆续破坏。

在俄乌战争中,民兵部队“空中侦察”(Aerorozvidka)操纵民用改造武装无人机,在俄军为了使用己方军队无人机而停止电子战装置的瞬间,发动无人机破坏了俄军的电子战装置。在公开的视频中,可以看到,由于转换阵地而停止功能的俄军地对空导弹遭到破坏;与纳戈尔诺·卡拉巴赫冲突一样,被敌方瞅准了停止功能的间隙。

无人机即使是目视或听到声音,如果确保一定的距离,捕捉也很困难。如果是小型无人机的话,这种倾向会进一步增强。日本的法定界限是150米,但民用无人机本身可以上升到5000米左右。

其次是识别,即使探测到无人机,也很难判断这是敌方还是我方的无人机。平时如果是灰色地带事态,普通市民也可能会拥有,导致更难处理。

最后是迎击。即使假设解决了探测和识别,很多情况下,迎击的资产也很昂贵。这是因为类似激光武器或电磁轨道炮这样的武器,每发弹药的成本虽然较低,但由于本体的采购复杂性,目前仍然难以避免这种情况。俄乌战争显示,即使是俄军,也不可能统治所有空域,进行持久的电子战。而且电子战如果在一般频段进行的话,己方军队也会被卷入。而且,像反雷达无人机一样,如果是自主式以电波为目标的型号,电子战可能会成为自杀行为。

另外,近年来,像TB2和MQ-9最新型那样,已经逐渐可以对电子战自动展开防御使其无效化。中国军队将无人机定位为包括电子战攻击在内的多用途电子战平台。也就是说,中国军队的目标是由无人机向敌军发起电子战攻击。从这一点来看,很明显电子战不是解决问题的绝对方法。进一步的问题是,即使成功击落了无人机,由于像之前所述的那样,所有的成本都极低,所以无人机可以多次重新配备新的机体进行再次攻击。

如上所述,迎击无人机虽然并非不可能,但应该认识到在当前战略和作战环境中,有着很大的困难。实际上,根据军事情报网站Oryx的统计,仅TB2就占了俄军被破坏的地对空导弹的原因的35%。即使是拥有世界屈指可数的野战防空网的俄军,居然会出现这样的结果,这说明了迎击无人机的困难。

无人机保持了以上独特的军事特点,因此在现代战争中发挥了独特的作用。无人机虽然不是万能的,但同时也是其他武器无法承载的战斗领域的核心。

5个军事特点开拓的新型战斗领域——“空地中间区域”

这样的军事特点意味着什么?那就是无人机成为主角,在低空区域开拓新型战斗领域。这一战斗领域,除了陆海空之外,应该被定位为与网络、太空、认知领域并列的第四个战斗领域——“空地中间区域(InDAG:The intermediate domain of the Air and Ground)”。

也就是说,现代战争中的无人机,利用难以迎击和不畏风险的特质,穿过以低空区域为中心的野战防空网的“缝隙”,通过自主控制侵入,即使被迎击,也会多次通过深层学习和操纵者的经验积累,以更高的熟练度进行攻击。再加上高传感器能力使伪装、机动和地形效果相对化,可以即时攻击地面部队。而且,即使是廉价的民用品,也能以高画质的4K影像记录战况和战灾,几乎实时向全世界公开,可以影响国际舆论,使敌国心理方面也受到打击。这些都是从数万日元的无人机到数十亿日元的全球鹰基本上都有的共同点,不同的只是它的性能。

这些无人机特有的军事特点主要体现在确立了低于1000米的低空区域作为战斗区域。到目前为止,低空区域虽然有战斗直升机等临时飞行,但风险太高,没有得到持续应用。但是,由于无人机能在低空飞行,其低成本且难以迎击,并与网络空间结合,使空闲的低空区域得到应用。

正因为如此,出现了多种多样的无人机,进行了意想不到的军事应用。各种机构都在苦思应对之策。如果就开辟出全新战斗领域这一问题进行极端讨论的话,那么也许可以认为,从恐怖分子到美中俄这样的大国,是站在同一起点的。

自2019年以来,我们提出了这些观点,并且美军的理论家和实战经验者也几乎一致的这么指出。例如,美国陆军少将焦耳·赫斯特指出,存在“无人机飞行的战术制空权,以及战斗机活跃的作战制空权”,以高度5000英尺(约1500米)为分界线,上空有F-35等战斗机活跃,其下的低空有无人机活跃。在赫斯特的观点中,有趣的是“不仅是机体价格,由于维护费和使用费的高涨,F-35等战斗机的数量不足。而廉价的无人机可以在近程航空支援、侦察、对空、通信以及补给任务中填补空白”。战斗机撤出的战斗任务,可以由低空域的无人机弥补。

美国空军上校乔治·德哈蒂指出,就像位于“大气滨海(Atmospheric Littoral)”——像大海和大地之间的海岸一样,天空也有大地和天空的中间区域。更重要的是,实战经验者也有同样的主军陆张。特种作战司令部中校乔·萨利纳斯在2017年10月国防创新委员会(Defense Innovation Board)的公开会议上表示,尽管美军在叙利亚通过F-35保证了高空的航空优势,但伊斯兰国的民用改造无人机却能够对地面部队进行轰炸,美军未能控制低于3500英尺(海拔1000米)的低空区域。这是朝鲜战争以来的事态。

近年来,美军多名高层官员也反复表示:“由于无人机的出现,自朝鲜战争以来从未被空袭过的美军开始遭到空袭。”这也是低空区域成为新的战斗领域的旁证。例如,美国中央司令部司令肯尼思·麦肯齐,于2021年4月20日在美国众议院军事委员会上表示,“在整个作战地区急剧增加的这些小型、中型无人机,给美军及其伙伴和同盟国军队带来新的复杂威胁。这是朝鲜战争以来第一次,我们在没有完全的航空优势下进行作战”。美国参谋部空军作战副部长克里斯·诺兰德中将,也于2018年1月4日在米切尔航空航天研究所的研讨会上,承认在叙利亚有伊斯兰国廉价的民用无人机轰炸地面部队。

如上所述,美军内部对新型战斗领域的认识也在不断提高,但本文中提出的“空地中间区域”,并不是单纯的陆地与天空的中间区域,有着很大不同。第一点是无人机通过低空域将网络空间和物理现实空间连接起来。这里值得注意的是,无人机通过SNS,影响着远程的现实世界。无人机不仅仅存在于陆地和天空的中间区域,也存在于现实和网络空间的中间。第二点要强调的是,不仅是陆地和天空,陆地和海洋之间也存在无人机活跃的空间。目前,水下无人机以落后空中无人机5年的速度推产业化。特别是水下无人机(活跃在水深300m内的浅海区域)的开发、量产、社会应用等,正在迅速进展,对军事的应用也在逐步推进。水上无人机(USV)和水下无人机(UUV)可能会在不远的将来投入战争,并被认为是与空中型同样的“游戏转换器”。

如上所述,无人机的出现,活跃在陆地与天空、以及陆地和海洋的中间,同时也产生了与网络空间紧密融合的新型战斗领域。

结语

“空中力量(Air power)”概念的创始人朱利奥·杜耶在1921年指出:“飞机的开发,使人类获得了空中这一新的活动场所。”与此相同的情况,也将发生在水深300米内的浅海区域以及高度1000米下的低空区域等空间中;其由水下、空中无人机的军事应用而引起,并且和网络空间相融合。

这个新型战斗区域不仅仅是由无人机支配的,虽然无人机是主角。无人机须与卫星星座、地对空资产、火炮、电子战资产、SNS等进行合作。这和地面上的坦克、海中的潜艇、空中的战斗机不是单独个体,而须与其他资产合作,是一样的情况。

当前,防卫省和自卫队急于谋求向无人机军队的蜕变,但是,有时候人们更倾向于关注单独的手段或专业领域(如激光武器和电子战)中的对抗。另外,有的观点始终以防御敌方无人机为主;而忽略使用己方无人机来主导战略、作战和战术。这是因为无人机被定位为传统战斗领域的辅助武器或节省人力化的工具。但这样做效率低下,无法获得空地中间区域的优势。无人机如同以往潜艇和飞机的出现那样,是开拓新型战斗领域的武器系统;当前,构筑在空地中间区域取得优势的作战和战术概念,是当务之急。

(注:前Wired杂志主编克里斯·安德森(Chris Anderson),也是关于3D打印和无人机的理论家。他指出,成本数万日元的业余用无人机和成本数百亿日元的全球鹰(Global Hawk),在精密的计算机自动驾驶装置、高分辨率摄像头、与图像进行无线数据连接和遥测、地面站具备实时视频功能,以及阶段性任务规划、能够回放所有任务轨迹等方面,本质上是相同的,差异仅体现在性能上。
注:根据阿塞拜疆军方公开的画面,在攻击之前,亚美尼亚军队士兵逃离的情况屡见不鲜。在乌克兰军方公开的画面中也出现了类似的情况。此外,在亚美尼亚军队受到无人机攻击后遗弃的坦克图像中,一些车辆只是轻微损坏,或者仅仅是履带受损。

注:TB2在纳戈尔诺-卡拉巴赫冲突期间,不仅能够抵御来自敌方的电子战攻击,还在电子战装备的支援下,对敌方防空系统等成功实施了攻击。这显示出TB2可以在电子战环境下执行攻击任务。)

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