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乌克兰用"星链"击沉了俄军舰?这到底是怎么回事

京港台:2024-2-17 23:03| 来源:科普中国 | 评论( 2 )  | 我来说几句


乌克兰用"星链"击沉了俄军舰?这到底是怎么回事

来源:倍可亲(backchina.com)

  2024 年 2 月初,乌克兰国防情报总局(GUR)在社交媒体上发布了一段 128 秒的视频,声称:

  当地时间 1 月 31 日晚间,在克里米亚半岛西部多努兹拉夫湖(Lake Donuzlav)附近海域用 6 艘无人艇击沉了俄罗斯海军黑海舰队的轻型导弹护卫舰伊万诺维茨号(Ivanovets)。

  

  一艘无人艇向导弹艇中部船体撞去,图源:GUR 公布的视频截图

  14 日,GUR 又发布了一段视频,宣称用无人艇击沉了俄罗斯黑海舰队大型登陆舰凯撒·库尼科夫号(Caesar Kunikov)。

  值得一提的是,这两次无人艇攻击,据称都借助了“星链”系统。截至完稿时,俄罗斯方面尚未对此事做出官方回应。

  那么,真的是“星链击沉了军舰”吗?这到底是怎么一回事呢?

  俄罗斯:日渐缩水的海军

  伊万诺维茨号是一艘 12411 级轻型导弹护卫舰,建造于 1988 年,长约 56 米,满载排水量 549 吨。舰上装备有 4 枚 P270 型远程超音速反舰导弹,以及一门 AK-176 型 76 毫米主炮和两门 AK-630 型 6 管 30 毫米速射炮。

  

  伊万诺维茨号导弹快艇,图源:wiki

  其中的 AK-630 作为舰船末端防御系统的效能一直备受争议。视频中可见的弹药击中水面的镜头应该就是 AK-630 在尝试拦截无人艇。

  

  图源:GUR

  伊万诺维茨号采用高性能但造价不菲的柴油机/燃气涡轮机组合动力,最高航速可达 42 节,远超大部分军舰 30 节左右的最大航速。

  这型舰在苏联时期被定义为“大型导弹艇”,作战目标是在波罗的海、黑海、地中海等近岸狭小水域,配合海军航空兵的空中突击力量,以高航速快速占领发射阵位,成建制向敌人的舰队发射大量重型反舰导弹。

  这型舰体积小成本相对低廉,所以在苏联时期和后来的俄罗斯时期都曾大量外销,在海军实力相对弱小的国家,它们往往被赋予更全面的任务。

  在目前的俄罗斯海军中,由于大型水面舰船数量迅速萎缩,原本是较边缘角色的 12411 型也逐渐转换身份,所以才有了“轻型导弹护卫舰”的新定义。

  包括伊万诺维茨号在内,俄罗斯黑海舰队共有四艘同型舰。另一艘声称被击沉的凯撒·库尼科夫号属于俄罗斯海军 775II 型登陆舰,满载排水量 4080 吨。

  

  凯撒·库尼科夫号,图源:wiki

  775 系列登陆舰的用途是在假想的大规模战争中向敌方滩头输送坦克和作战人员,每艘可以同时运输十辆主战坦克和 340 名士兵。

  755 系列登陆舰总建造数为 28 艘,截止 2022 年俄乌战争开始前共有 15 艘在役。755 型目前是俄罗斯维持克里米亚半岛和乌克兰南部战区物资和人员补给的关键。

  此次被击沉的凯撒·库尼科夫号据称就满载着弹药。登陆舰虽然不是主力战斗舰,但是它们的损失可能会从后勤上给俄罗斯以更大的压力,对俄乌战局的影响不容小觑。

  乌克兰:频繁现身的无人艇

  乌克兰军方此次出动的无人艇型号为昵称“海洋宝贝”的海上无人自主防卫无人机器人(MAGURA)V 型。这是一款可以执行侦察、警戒、救援、扫雷、攻击等多种任务的无人艇。

  

  “海洋宝贝”自杀式无人艇

  这型无人艇,最早见于 2022 年 9 月底,当时俄军方在克里米亚半岛的塞瓦斯托波尔海滨发现一艘被冲上岸边的黑色小型无人艇。

  从流传出的照片判断,那艘无人艇为铝制外壳,外形尺寸类似民用的单人钓鱼船,采用汽油发动机和喷水式推进器。艇上有集合了 LED 照明灯和光电探头的小型桅杆,船头部位有两个白色的圆形突出物,据推测是碰炸式引信,可能来自于航空炸弹。

  最引人注目的是无人艇的后部有一个方形物体,很像是美国太空探索公司的星链 UTA-212 型天线,全艇估价约 26 万美元。

  

  2022 年 10 月 29 日,乌克兰使用多艘无人艇袭击了塞瓦斯托波尔港,造成在港内停泊的包括娜佳级远洋扫布雷舰伊万·戈卢别茨号(Ivan Golubets)在内的多艘军舰和基础设施被击伤。这是 MAGURA V5 型无人艇的首个实战战果。

  2023 年 5 月 24 日,乌克兰使用 MAGURA V5 击伤俄罗斯黑海舰队一艘情报搜集船。

  2023 年 7 月 17 日,克里米亚大桥遭遇 MAGURA V5 袭击,一段桥面被炸毁,交通中断近三个月。

  

  里米亚大桥遭到袭击,大桥路面严重受损,图源:媒体Сrimea24TV拍摄的视频截图

  2023 年 7 月 25 日,MAGURA V5 首次在土耳其国际军工博览会(IDEF)上公开展出。展会上的模型与 2022 年 9 月被俄罗斯俘获的那艘无人艇又有了很多新的变化。

  

  IDEF 2023 上的 Magura V5 无人水面艇模型,图源:Navy Recognition

  公开的参数显示,MAGURA V5 的艇长 5.5 米,满载排水量 1 吨,最大载荷 320 千克,最大速度 42 节,巡航速度 22 节,最大航程 800 千米,作战半径大于 400 千米,自主航行时间超过 60 小时。

  该艇采用惯性导航、卫星导航和目视导航,除了无人艇外,完整的作战单元还包括一个数据中心、一个储运模块和一个地面站。无人艇和地面站之间可以实现三路高清视频回传。

  2023 年 8 月 4 日,停泊在俄罗斯新罗西斯克港的大型登陆舰奥列涅戈尔斯克矿工号(Olenegorsky gornyak)大型登陆舰被MAGURA V5 重创,并失去战斗力。

  

  奥列涅戈尔斯克矿工号大型登陆舰

  这艘登陆舰满载排水量超过 4000 吨,原本属于俄罗斯北方舰队,之所以被调动到黑海,正是因为半个月前 MAGURA V5 攻击导致克里米亚大桥中断,俄罗斯被迫使用登陆舰向克里米亚半岛运送物资。

  值得注意的是,新罗西斯克港距离乌克兰控制领土很远,无人艇至少要行驶超过 700 千米才能抵达。

  数据链是战场的基础建设

  在小艇攻击的作战中,防御一方如何发现、识别攻击小艇一直是个难题

  MAGURA V5 采用低干舷设计,船体暴露在水上的部分本来就很小,在迭代的版本上,MAGURA V5 比起 2022 年 9 月那个版本来,船体更光滑,雷达反射面积进一步缩小。

  从公开的资料分析,MAGURA V5 的发动机排气装置中水线以下,这就大大降低了高温排气被敌方红外探测装置发现的概率。综合起来,这些可以长时间游弋,载有几百千克爆炸物的小艇,比同等威力的导弹或者无人机更难以被发现。

  限制此类小艇使用的关键难题就是信号传输。

  如果只是固定目标,比如克里米亚大桥,对武器的数据传输挑战就小得多。只需要在发射前装定目标的坐标,基于消费级电子设备的惯性导航系统和卫星定位系统,就可以精确导航。

  但是如果作战目标是活动的,情况就会非常不同。这就要求武器要么有自主判断、跟踪、锁定目标的能力——这往往意味着极高的技术门槛和高昂的价格,要么像百年前的德国 FL 艇一样,把人作为处理信息的主体。

  

  FL-boat

  后一种方式,在弹药制导领域中被称作“人在环路中”(man in the loop)。人在环路中要求弹药可以把自己和目标的信息尽可能低延时地传回位于后方的操作人员。

  FL 艇采用的是中继观察,有线制导。位于空中的观察员发出指令,语音传回地面,再由操作手通过导线控制。这种方式的时延必定很长,从观察员做出判断,发出语音指令,操作手接受语音指令,作出动作,这里的时延会有数秒之多,而且也很容易因为指令不清晰而作出错误操作。

  今天的武器装备可以通过光电摄像头把现场图像传回,所以省去了观察员的角色。但如果采用有线制导,长长的导线的重量和易损性依然对武器的实际使用距离产生了很大的限制。事实上,目前采用有线制导的鱼雷或者导弹,即便使用高性能光纤作为导线,最大射程也就是在 10 千米级别。射程大于这个级别的武器,基本都会采用无线电作为信号传输手段。

  无线电数据传输,说简单也简单。比如民用无人机使用的图传和遥控就是基于无线电技术的,而且这类无人机也在俄乌战场上被大量使用。不过这毕竟只是下放的民用技术,其传输距离、可靠性和抗干扰性都无法与军用的数据链系统相提并论。

  数据链(Data Link)就是容易被一般公众忽视,但又极其重要的战场基础设施。战争离不开信息传递,从当年马拉松战场的长跑者,到战场上的信鸽和烽火狼烟,到“永不消逝的电波”和“向我开炮”,都是不同时代的战场信息传递方式。

  可以看到,随着战争的发展,战场信息传递的带宽越来越大,时延越来越小。二战结束后,总结战争经验西方各国开始开发第一代数据链系统,这些数据链不仅仅是一套无线电通讯设备和协议,更重要的是组网的能力,把战场上海陆空天各个单位和平台的数据整合成一张网络。看似这种数据链与民用的蜂窝移动网络比较类似,但更强调网络的弹性、抗干扰能力和安全性。

  以目前北约最常用的战术数据链 Link16 为例,它采用 960-1215MHz 的无线电频段,终端遍布在从战略轰炸机到航母编队再到地面战斗车辆乃至精确制导炸弹等各种平台上,可以通过数据、语音、图像、视频等多种方式进行上下行传播,带宽最大为 238Kbps 。

  用惯了 5G 和 Wi-Fi 的我们可能对这个网速不以为然,但这是在上世纪八十年代中期就出现的通讯网络。它不像某种坦克、飞机、军舰一样引人注目,但是在现代战争中扮演着无可替代的作用。可以说离了数据链,现代战争就无法进行。

  由于这些以微波无线电为载体的数据链基本上是以直线传播,且随着传播距离的增加信号衰减迅速,所以对于乌克兰使用无人艇袭击克里米亚半岛,甚至更远的新罗西斯克港这样的行动,必须依赖通讯中继,比如在高空的电子战飞机或者无人机,这无疑大大增加了作战组织的难度。所以在过去,此类作战行动往往只有军事强国才可能组织起来。

  很明显,乌克兰现存的军事能力很难发起一场基于传统数据链的远程无人艇攻击作战,改变这一切的是一家民营商业公司的产品——星链。

  

  60 颗星链卫星堆栈在一起(2019 年 5 月 24 日)

  第一场“星链时代的大型战争”

  美国太空探索公司的星链是基于巨型低轨通讯卫星星座的全球通讯网络,自 2019 年 5 月 24日 首批星链卫星发射入轨以来,截止 2024 年 1 月,其在轨数量已经超过 5000 颗,可以对地球表面任何可以看见天空的地方提供高速互联网接入服务。

  星链的商用始于 2020 年 10 月,俄乌战争可以说是第一场发生于星链时代的大型战争。

  从 2022 年 2 月 24 日开始,乌克兰的通讯基础设施,包括卫星地面站、通讯基站等,就是首批遭到攻击的目标,这使得乌克兰的通讯能力大大受损。

  2 月 26 日,应乌克兰政府请求,太空探索公司开放了乌克兰的星链使用权限。第一批星链终端于 2 月 28 日运抵乌克兰。星链此时填补了乌克兰的通讯空白,只需要一个小型且廉价的卫星天线和路由器,就能随时随地恢复与互联网的连接。

  很快,乌克兰就将其应用在军事领域。与 Link16 这样的传统数据链相比,星链的带宽提高了成百上千倍,其上行速度为 10~20Mbps,下行速度最多可达 300Mbps,可以实现极低时延的高清图传。

  

  乌克兰军人在部署“星链”终端

  虽然是民用网络,星链的抗干扰能力一点都不亚于传统军用数据链。从物理结构上,它相当于数量庞大的高速飞行的基站接力向地面传输,加上星链卫星距离用户更近,只有几百千米,而不是传统同步轨道通讯卫星的三万多千米,因此信号波束的指向性更强。要干扰星链的通讯,干扰机必须离卫星终端很近。

  乌克兰将星链用于进攻性武器,引起了太空探索公司的反对,其高层包括马斯克本人,都多次提出这些做法违背了星链的用户协议。有多家媒体指出太空探索公司曾经短时间停止过俄乌战场上部分区域的星链服务。

  另一方面,太空探索公司在 2022 年 12 月成立了一家新的公司——星盾(starshield)。星盾和星链共享同样的低轨通信卫星星座,但是服务对象却大不相同。星链的用户是个人、企业和社会组织,而星盾的用户则是军方和政府实体。

  除了服务对象不同,星盾还提供更高的数据安全性和保密性服务,这为星链的军事化应用铺平了道路。

  

  SpaceX 公司发布的“星盾”卫星概念图

  2023 年 6 月,美国国防部与太空探索公司达成协议,为乌克兰的星链服务买单。2023 年9 月 1 日,美国国防部再次授予星盾一个为期一年价值 7000 万美元的合同。

  这一切都明白无疑的说明,星链/星盾这样的低轨通讯卫星网络已经并将持续改变人类的战争形态,这并不亚于第一次世界大战中的机枪、坦克和飞机,以及第二次世界大战中的雷达和原子弹,具有划时代的意义。

  如何构建自己的低轨通讯卫星网络,如何反制这种特殊的信息分发方式,是摆在所有决策者面前的课题。

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