超視距雷達憑什麼繞過地平線?

2020-11-22 騰訊網

超視距雷達，不是指超過人眼視力範圍的雷達，而是超過直線觀測範圍的雷達。它在作用上有獨特之處，某種程度上還是很厲害的。

先說它「超」在哪。對於普通人來說，遠方的地平線也許是一道美麗的風景，但對於傳統雷達而言，這道地平線是其成為「千裡眼」的重大阻礙。受地球曲率的影響，地面雷達對遠距離低空目標的探測始終是個難題。根據「欲窮千裡目，更上一層樓」的原理，人們把雷達搬到了高高的山頂，甚至讓飛機把雷達背上了天。但這總歸是要費些力氣。而超視距雷達，可以克服地球曲率影響，探測到對地平線以下的目標，探測距離很容易達到數千千米。

它憑什麼繞過地平線？主要是它使用的波段特殊。大多數雷達主要工作在微波波段，微波是個指哪打哪的「鋼鐵直男」。而超視距雷達用的是能夠「轉彎」的電磁波，從原理上又可以分為兩類。

一類是天波，屬於短波波段，依靠大氣層中電離層對短波的反射作用來將雷達波反射至遠方，目標回波也會被電離層反射至雷達接收機。電離層不夠穩定，因此天波超視距雷達需要實時監測電離層狀態，以選擇合適的發射頻率。

▲ 天波超視距雷達工作示意圖

另一類是地波，使用長波波段，雷達波可以貼著地表沿曲線傳播。但長波雷達有個硬傷，分辨力不足，很難探測到飛行器大小的目標，所以主要用來探測艦船。

在實際運用中，天波超視距雷達發展最早，也更為成熟。早在上世紀50年代，美蘇等國就開始了相關研究。美國在1961年使用「麥德雷」（MADRE）超視距雷達成功探測到3000千米處的飛機。1971年蘇聯部署在車諾比附近的「杜加」超視距雷達，發射的短波脈衝信號幾乎傳遍歐洲，被無線電愛好者們稱作「俄國啄木鳥」。目前，美國、俄羅斯、英國、法國、澳大利亞等國都部署了用於戰略預警的超視距雷達網。

▲ 蘇聯「杜加」超視距雷達的天線陣列

最後說說相對於傳統雷達，現在的超視距雷達主要有哪些優勢。

探測距離遠、覆蓋範圍廣。超視距雷達採用大功率發射機，收發分置的天線陣列，其探測距離一般能達到900~3000千米，探測角度可達60度。它能夠發現尚處於助推段的彈道飛彈，可將洲際飛彈的預警時間提高到30分鐘，對亞音速目標的預警時間也能達到3小時，對超音速目標的預警時間可達1~1.5小時。

▲ 美國AN/FPS-118超視距雷達覆蓋範圍示意圖

具備反隱身能力。目前的隱身設計針對的主要是傳統微波雷達，但在短波面前，吸波塗料、材料都是無效的。而且經過電離層反射「從天而降」的雷達波，讓專注於鼻錐方向的外形隱身設計失去意義。

對反輻射武器免疫。天線的尺寸和收發電磁波的波長具有相關性，而短波的波長在10~100米，所以天波超視距雷達的天線都十分龐大。反過來，想打這種雷達的反輻射飛彈，導引頭的天線也得到這個數量級，飛彈上自然是容納不下。所以目前還沒有能夠攻擊超視距雷達的反輻射飛彈。

▲ 美國AN/TPS-71超視距雷達，探測距離可達900~3000千米，天線陣跨度2580米。反輻射飛彈甭說導引，就算是能炸準，沒有幾百枚，也炸不出效果。

當然，超視距雷達的天線一般是固定的，不用反輻射導引頭，用GPS或慣性制導也可以。但這個天線陣佔地面積很大，經常比一條機場跑道還長。攻擊跑道，用反跑道炸彈或子母彈在中間攔腰截斷幾處即可。但超視距雷達的天線陣由數百個「鐵架子」組成，就算炸壞幾十個還能用。因此摧毀超視距雷達，難度頗大。

綜合效費比高。雖說超視距雷達系統規模龐大，保障要求不低，但作為戰略級預警體系的一環，其運行成本相對於組建天基預警衛星星座，或者用預警機部隊常年監視邊境，都要低得多。

馬巖：軍事科普活躍作者，畢業於解放軍理工大學，有多年部隊信息化部門任職經歷，擅於普及電子戰相關知識。近年來累計發表科普作品20餘萬字，負責少年兒童出版社第六版《十萬個為什麼》叢書的雷達與電子戰部分。

專家介紹

圖/ 源自網絡

出品/ 科普中國

監製/ 光明網科普事業部 《兵器知識》雜誌社

作者 / 馬巖

策劃 / 金赫

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