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電磁頻譜:信息化戰爭之魂

2015年07月08日14:14  來源:解放軍報  手機看新聞
圖片合成:胡亞軍
圖片合成:胡亞軍

核心提示

電磁頻譜存在於陸、海、空、天的作戰全時空,是唯一能夠支持機動作戰、分散作戰和高強度作戰的理想媒介。電磁頻譜管理作為聯合作戰的重要保障要素,貫穿於作戰准備、作戰籌劃、作戰實施的全過程,作用於指揮控制、情報偵察、武器制導、預警探測、導航定位等作戰全要素,是提高體系作戰能力的重要基礎,直接關系信息化武器裝備作戰效能的發揮。

電磁頻譜的前世今生

物理世界有這樣一種奇特的現象,交變電流在周圍空間會產生交變磁場,變化的電場和磁場相互聯系,形成了交變的電磁場,並能脫離其產生的波源向遠處傳播,這種在空間以一定速度傳播的交變電磁場就是電磁波。

電磁頻譜,則是由電磁波按波長或頻率排列起來,所形成的一個從零至無窮的結構譜系,其中0-3000吉赫茲頻率范圍為無線電波。

時間回到1492年10月,哥倫布發現了美洲大陸。然而,西班牙王后半年以后才得知這一消息,遺憾頓生。1865年4月14日,美國總統林肯慘遭暗殺,消息13天后才傳到當時號稱工業最為先進的英國政府,應對策略也時過境遷。電磁波那時不為人知,人類自然無法享受到它的神奇力量。

1888年,德國物理學家赫茲實驗成功,人類終於觸摸到電磁波的存在。1901年,隨著“無線電之父”馬可尼跨越大西洋的無線電通信試驗成功,人類進入了電磁時代,無線電通訊席卷全球。1912年,泰坦尼克號失事后,英國、美國等航海大國強制規定,超過一定噸位的船隻必須加裝無線電台,以保障海上航行生命安全。在第一次世界大戰期間,所有參戰的大國都使用無線電通信傳遞情報和命令。

此后,無線電的廣播、導航、遙控相繼出現,給人類社會的發展進步帶來了巨大變化。電磁波作為信息傳遞的重要載體,縱橫馳騁在陸、海、空、天四維空間,加速了信息時代的到來。

電磁頻譜是一個國家的戰略資源

電磁頻譜是目前人類唯一理想的無線信息傳輸媒介,屬於國家所有,與土地、森林、礦藏等資源一樣,它既是一種稀缺的自然資源,也是經濟發展、國防建設和社會生活各領域不可或缺、無法替代的核心戰略資源。

目前,人類能夠利用的無線電頻譜在275吉赫茲以下,主要集中在30赫茲至40吉赫茲范圍內,而且絕大部分是在3吉赫茲以下,優質資源極其有限。因此,世界各國對其爭奪已經趨於白熱化。

以衛星頻率軌道資源為例,被譽為“黃金導航頻率”80%的份額,被美國GPS和俄羅斯格洛納斯導航系統率先搶佔,世界各國不得不爭奪剩余資源。

電磁頻譜在經濟、軍事等領域的廣泛應用,加之資源緊缺的突出矛盾,使其逐漸從后台走向前台,電磁空間成為世界各國爭奪和博弈的重要戰場。

每年,美國總統專門發表事關電磁頻譜的《總統備忘錄》,主導國家和軍隊的電磁頻譜政策。英國政府在其發布的《21世紀的頻譜管理》白皮書中,明確提出引入頻譜定價、頻譜拍賣、頻譜貿易等手段,激勵頻譜資源的高效利用和新技術的研發。

有關研究報告表明,電磁頻譜每年可為國家經濟總量貢獻3至5個百分點。1995年至2011年,美、英、法、德等國家,為發展第三、第四代移動通信網,所拍賣的頻譜價值高達1300多億美元。俄、法、德、日、澳等國家競相完善相關法規,最大限度地維護本國的電磁頻譜空間利益,極力推進電磁頻譜資源市場化和國際化。

管好電磁空間的“紅綠燈”

電磁頻譜雖然是存在於自然空間,看不見摸不著,但並不意味著國家、組織和個人可以隨意使用侵佔。

同現代城市交通管理有很大的相似之處,在技術層面上,電磁頻譜管理主要從頻率、空間、時間三維展開,這也被形象地稱為電磁空間的“紅綠燈”。

目前,國際范圍的電磁頻譜管理主要是通過建立國際組織、簽訂國際協議、統一劃分頻譜來解決。各國也設立了頻譜管理部門和監測站點,對頻譜資源進行劃分和使用。

據統計,美軍一個步兵師約有70部雷達、2800部電台,俄羅斯一個摩托化步兵師約有60部雷達、2040部電台,保証如此多的電子裝備有條不紊地工作,需要強大的頻譜管理力量和機制。經過幾次局部戰爭的洗禮后,美軍從統帥部到野戰師都設有專門的頻譜管理機構,從國防部、聯合參謀部到各軍兵種,都建立了一整套完整的聯合戰役頻譜管理體系,形成了成熟的管理機制。

根據美國陸軍網站報道,美國研發的新型聯合戰術無線電系統,其中包含了頻譜碎片整理技術,就是將不連續的頻譜碎片重新聚合,實現整合資源、滿足需求的目的。歐洲開發的“頻譜池”技術,也是將空閑頻譜資源收集整合,並根據用戶需求進行動態分配,提高頻譜的使用效益。

現在,世界主要國家都在大力發展頻譜共享技術,在不改變現有的頻譜分配規則下,通過仿真實測相結合的技術分析手段,使不同系統能夠在同一頻段兼容共用。此外,很多國家和組織通過採用先進信號傳輸技術、提高用頻設備工藝水平、控制發射頻率等手段,既避免了電磁環境的惡化,也實現頻譜的高效利用。

“21世紀將是頻譜戰的時代”

傳統海空優勢的發揮,必須建立在電磁優勢的基礎上,失去制電磁權,必將失去制空權、制海權,電磁空間已成為與空間、地面和海洋並存的第四維戰場。可以說,未來信息化作戰,誰贏得了制電磁權,誰就掌握了戰場主動權。美國前參謀長聯席會議主席托馬斯·穆勒曾說:“如果發生第三次世界大戰,獲勝者必將是最善於控制和運用電磁頻譜的一方。”

面對世界范圍內電磁頻譜競爭的不斷升級,美軍先后出台聯合頻譜構想、國防部頻譜戰略規劃以及“頻譜戰”戰略等頂層指導文件,並採取避開擁擠頻段、開發高端頻譜等方式,研發微波、激光、電磁脈沖等武器裝備,積極搶佔頻譜資源。英國在部隊中廣泛推廣使用智能無線電和高效調制技術,提升無線通信系統的頻譜使用效率。

為在未來信息作戰中獲得頻譜優勢,歐美等國軍隊還通過成立專門電磁兼容機構、採用先進仿真技術手段、制定質量指標管理體系、開發聯合頻譜管理系統等方式,提高戰場電磁頻譜管理能力。

近年來,隨著認知無線電、動態頻譜感知、頻管仿真推演、電磁環境適應性分析等新技術的不斷涌現,給軍隊電磁頻譜管理發展帶來了巨大機遇和挑戰。專家預計,未來電磁頻譜管理將朝著頻譜資源共享共用、精細化頻譜效能分析和頻譜動態嵌入式管理等方向不斷進步。

(圖片合成:胡亞軍)

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電磁頻譜經典戰例

1914年,美國海軍大西洋艦隊首次在戰爭狀態下試驗無線電通信設備,結果附近友鄰艦艇發射機產生的強烈火花干擾中斷了所有無線電通信,參加者不得不作出時間分配計劃,分配2小時給美國對國內進行無線電發射,其他4個國家各1小時。這樣,設在華盛頓的總部要間隔4小時才能與它在戰場上的武裝力量聯絡一次。

1967年,美軍“福萊斯特”航母在執行某次軍事任務時,艦載F-4“鬼怪”式戰機受該艦雷達波束照射干擾,飛機懸挂的空地火箭彈被意外點火發射,擊中艦上1架A-4“天鷹”式攻擊機的副油箱,導致一系列連鎖爆炸,造成重大傷亡。

1980年4月,美派聯合特遣部隊和當地別動隊共同執行營救駐伊大使館人質任務。在其撤離途中,由於和別動隊的通信設備互不兼容,用頻協同失誤,造成1架直升機與運輸機相撞,8名突擊隊員被燒死,4人嚴重燒傷。

1982年5月4日

,英阿馬島之戰,號稱英海戰利器和艦隊驕傲象征的“謝菲爾德”號巡洋艦因衛星通信和雷達系統互不兼容,隻能輪流開機工作,結果被阿根廷“超級軍旗”飛機發射的“飛魚”式導彈擊沉。

1982年6月9日

,第五次中東戰爭,以色列利用事先截獲的敘利亞軍隊雷達和“薩姆”導彈發射的頻譜參數,僅用6分鐘就將其駐守在貝卡谷地的耗資20億美元的19個“薩姆”防空導彈陣地徹底摧毀。在其后兩天的空戰中,以色列戰斗機配合預警機和電子干擾機作戰,創造了空戰史上的奇跡。

1996年4月21日

,俄羅斯在車臣戰爭中,通過特種電子戰獵殺小組,對戰區內的電子信號進行收集、監聽,偵察到杜達耶夫的手機信號,進行分析確認后,鎖定手機信號坐標,利用巡航戰機發射導彈,對杜達耶夫進行了“定點清除”。

2011年5月,美軍海豹突擊隊和特戰空勤團實施“海王星之矛”行動。海豹突擊隊採用“陸地勇士”單兵系統,與聯合行動中心進行態勢分析和情報共享,特戰空勤團無人機通過衛星通信系統將突擊隊行動回傳白宮和五角大樓。整個行動過程,美軍使用的武器系統頻譜資源涵蓋全頻道,僅用時40分鐘,便成功擊殺本·拉登。

(趙華維、楊陽)

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(責編:黃子娟、閆嘉琪)

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