假设我们有几个目标要命中,根据目标的情况和我们的击杀需求,确定最优的命中方式,然后将“目标”转换为“指定零地投射点”(DGZ,指定地零点) ),即核武器的瞄准点);显然,目标的数量不必等于核武器的瞄准点。比如有一类目标,根据国家政策的要求,需要在一定程度上摧毁,然后发现几个目标比较接近,可以用单一核武器摧毁。驱逐舰投射点”(DGZ);它封装了多个目标的杀伤要求。但是,有些目标可能需要在时间(连续爆炸)和空间(特殊爆炸模式)释放核武器的特殊安排,有些可能需要多个核武器打击DGZ,这些都是必须考虑的。还有“相互掩护”的情况:洲际弹道导弹为战略轰炸机开路,核巡航导弹为潜射弹道导弹开路,等等。
所以,DGZ的数量不一定等于交付的核武器数量,因为可能需要特别安排更多的武器,而这只是下限,因为并非所有武器都能到达DGZ。你必须考虑武器的生存能力、武器的可靠性和武器的穿透能力。这就需要更多的核弹头:弥补生存能力的不足,弥补不可靠,弥补“无法穿透”的问题。
而这还不够,因为美国已经安排了“安全后备力量,SRF”,也就是核力量中生存能力/自给能力最强的部分(主要是弹道导弹潜艇,加上少量的战略轰炸机)),保留作为备用 - 它们不参与所有已建立的核打击情景,并且它们将生存到全球热核发射完成。它们用于在既定核打击情景完成后、战后或在未考虑的有限核打击情景中继续进行威慑/敲诈。
除了可靠的后备核力量SRF(以防范意料之外的战略风险)外,美国还安排了一支后备核力量(对冲)来防范意料之外的技术风险——例如,如果核交付工具完全失效了,怎么办?例如,如果洲际弹道导弹通信失败,它就被击毁在地面上?如果 SLBM 面对新兴的检测技术,发现海水已经是透明的?因此,美国可以使用更多的战略轰炸机核武器(核弹、核巡航导弹)来填补任何弹道导弹武器系统完全失效的漏洞。
所以,即使苏联可以摧毁美国的一些核弹头,拦截一些美国的核弹头,美国的核弹头也会自己失效一些,然后美国的运载工具就会出现意想不到的技术问题(例如,苏联有某种神秘的反潜武器),在这一切发生的情况下,美国有足够的核弹头来击中所有DGZ,然后又有一批“可靠的后备核力量”用于新的打击任务。这是尽可能万无一失的。
在这种安排下,即使一枚核弹头可以摧毁一个DGZ,20枚核弹头也可能只能覆盖8个DGZ。换言之,8 个 DGZ 需要 20 个军火库。
这对潜射弹道导弹 SLBM 武器系统的瞄准有什么用?自然地,你会发现潜射弹道导弹在核战争计划中可能有很多用途,它可能用于有限的核打击/核预警,它可能用于斩首/摧毁敌方指挥系统空军一号飞机中的通讯中心在哪,它可能用于杀死移动目标,它可能是轰炸机的“先锋”,也可能是“反击力量”,也可能是“可靠的后备核力量”,将在战后使用。这是因为潜射弹道导弹的数量、精度和杀伤力已经足够高,可以满足各种任务要求。并且放置在“弹道导弹核潜艇”的移动平台上,可实现多角度、多飞行时间的打击,灵活性高。现在是限制核潜艇的灵活瞄准问题。
核打击目标需要四种材料:政策指导/销毁要求、目标情报、我们的武器状态(可用数量、当前位置等)、我们的武器性能。这些材料将汇总在美国战略司令部(也是地下)下属的 JSTPS(联合战略目标计划参谋部)中,并将生成各种美国核战争计划。其中,要经过DGZ建设、目标分析、友军杀伤分析、武器分配等各个步骤,还要协调核力量的去冲突,即严格规划每颗核弹头到达的时间。确保打击的效果和效率的目标。美国核武库中的大量 MIRV (MIRV) 会使这一规划过程变得复杂。如果一枚导弹可以击中多个目标:
第一点是如何在一枚导弹上分配多个弹头。你可以建立多种弹点足迹,你可以将所有的定向能量都用在一个弹头上,把它扔得很远,剩下的就挤成一个球;也可以平分,形成规则图案:
也可以在两枚导弹上使用多个弹头进行“交叉瞄准”,即每个目标被两枚导弹的弹头击中,虽然下图不是“交叉瞄准”,但可以说明一下给予。
可以看出,如果使用交叉瞄准,弹头到达时间的准确性非常高,而且这些弹头也来自两种不同的导弹。如果为了防止事故和事故,两者是陆基弹道导弹和海基弹道导弹呢?这对全军协同提出了更高的要求。
问题来了:弹道导弹潜艇作为具有MIRV能力的多弹头核运载工具,其瞄准能力也有上限和下限。在孤立的情况下,下限是它必须能够为自己的所有多弹头进行足迹规划——即确保他们能够有效地在自己的船上使用弹头并防止 MIRV 相互干扰。上限是在高效通信的情况下,潜艇上的核武器可以进行全力协同解冲突,即与其他核弹头配合,进行多样化的核打击。
现在说到弹道导弹核潜艇,既然也是弹道导弹投送,就需要计算弹道,还需要知道发射点等一系列参数,但都放在核潜艇还会继续移动,这是和陆基洲际弹道导弹最大的区别(即使是陆基洲际弹道导弹,一共有134个用于瞄准的各种参数,如果是老式的刚性计算规则,每个每次输入新目标,所有这些参数都需要重新计算,耗时)。
首先,SSBN 如何知道它的位置?通过潜艇上的高精度惯性导航系统,随着长期的深海战略执勤巡航,这些惯性导航系统提供的位置信息开始出现偏差,因此必须不断进行修正。例如,通过 PBNZ(精确测深导航区),这些是经过详细测量的海底区域。通过主动向海底发送声纳信号,将实际地形与参考地图进行匹配,可用于船舶。惯性导航系统修正误差。
这个过程就像巡航导弹通过雷达地形相关匹配,在飞行中取几个修正点,不断提高精度。过去,在美国核潜艇的战略巡航区域,就有好几艘这样的PBNZ。每隔一段时间,必须输入一个 PBNZ 来纠正惯性导航错误。现在,随着美国全球海底地形测绘数据的积累和丰富,可以用算法来弥补。 ,不再需要根据严格的时间计划对某些特定的PBNZ进行修正,可以相当灵活地航行。当然,惯性导航校正、星光、地球引力场、GPS等还有其他各种方法。
美国SLBM在一定程度上一直处于非瞄准状态,因为在发射命令确定之前,SLBM不携带目标数据和各种瞄准参数,也没有打击计划。另一方面,美国陆基洲际弹道导弹:在部署民兵3之前,必须将瞄准组送到发射井现场改变目标;民兵3炸弹的飞控计算机上存储有目标数据(使用命令数据缓冲系统,CDB),导弹作战作战组可以在发射控制中心直接向导弹下达命令,从目标中选择存储在导弹上的列表(目标列表不大),远程输入打击计划,实现瞄准/重新瞄准。
SLBM机载导航系统不存储数据,但这并不意味着核潜艇的火控系统也“空白”。首先,潜艇的巡航区域被划分为小区域。当一艘潜艇在这个方格中航行时,其对应的具体目标形成一个“目标群目标包”,这些目标群中的DGZ都由JSTPS详细计算:满足MIRV足迹要求,满足到达时间要求,满足伤害等级要求,也可以做复杂的交叉瞄准。三叉戟潜射弹道导弹武器系统首次部署时,这些“目标群”信息和相应的打击计划被存储在多个磁带中。打击计划包括核爆炸高度、再入角以及时间和模式等分裂制导信息。当时,这些卡带应该直接带上潜艇并安全存放在保险箱中。
核潜艇巡航区域分为圆形区域。这些圆形区域的中心应该是默认的“SLBM导弹发射点”。核潜艇上有两套火控计算机系统,交替运行。当核潜艇准备接近下一个圆形区域时,第二台火控计算机系统加载圆心的地理参数,然后第一台火控计算机释放指挥权限,准备加载下一个地理参数的圆心。当核潜艇进入下一个圆形区域时,它所击中的目标可能会改变,也可能不会改变。当核潜艇收到紧急行动消息(EAM),即核战命令后,会完成飞行程序的计算,并根据所在的圆形区域,加上目标,上传至潜射弹道导弹/ 磁带中的罢工计划数据。登上导航电脑空军一号飞机中的通讯中心在哪,准备发射。可以想象,如果有一个“新目标”要命中,而且船上的磁带上已经有这个目标,而且潜艇所在的区域也在射程之内,那么三叉戟潜射导弹武器系统只需要一个非常瞄准这个新目标的时间很短。
如果船上的所有暗盒都没有存储这个目标及其对应的打击模式怎么办?
然后取决于通信系统。为了打击机动目标/时间敏感目标,从 1980 年代后期开始,美国海军开始研制 SLBM 重定向系统,并于 2003 年部署。如今,美国弹道导弹潜艇可以直接从空中输入新的目标数据- 基于指挥所的快速重定向。
因此,也可以进行上述复杂的全力协同解冲突。
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具体来说,如何通过天基指挥所操纵战略核力量?
在 2004 年之前,美国可以通过一个巨大的 ELF 天线阵列与世界各地的深海弹道导弹潜艇进行通信。这种单向通信链路的带宽非常小。据说传输一个 3 个字母的信息需要 15 分钟。有一种说法是,这种全球甚低频广播一直是连续的,一旦中断,核潜艇就会上升到可以激活甚低频天线的深度,接收带宽更宽的甚低频信号;另一种说法是,极低频ELF天线阵列需要特殊信号才能使核潜艇上升。 2004年,美国取消了极低频ELF天线阵列项目,依靠全球12个VLF天线与潜艇进行水下/冰下通信。 VLF 通信应该能够满足 SLBM 瞄准/发射命令的需要。当然,如果是针对核武器目标的大量信息,比如完全重新进入目标,可能要依赖一些带宽更高的链路,比如SHF/EHF卫星通信等。
(上图是各种波长和海底接收方式的无线电通信对比)
VLF天线除了地面设施外,还可以使用E-6B“TACAMO”机载中继通信系统
为了实现潜艇通信,E-6B 还执行“透镜窥视镜”任务,即携带一个天基发射控制中心和一个可在破坏后使用的将军(法定代号“爱丽丝”)战略司令部,直接从空中控制的洲际弹道导弹发射;此外,代号为“夜巡”的五角大楼“国家空基作战中心”E-4B飞机还搭载了8公里长的甚低频天线,可直接连接弹道轨迹导弹核潜艇通信。 E-4B搭载国防部长、参谋长联席会议主席等高级官员,但没有安装天基发射控制中心,所以不能直接发射陆基洲际弹道导弹,但应该可以瞄准/重新瞄准核潜艇。
除了 E-6B(本质上是空基核力量、海基核力量司令部)、E-4B(本质上是五角大楼、海基核力量司令部)之外,还有空军一号、联合国家总统的专机,但空军一号还没有进行军事化指挥控制改造,可能仍需要通过E-6B或E-4B才能参与核战争决策。
(1983年E-6示意图)
美国于1958年开始研究用于潜艇的ELF天线阵列。1968年,威斯康星测试设施建成。 1973年,天线总长10000公里的Sanguine项目停产。 1978年,预计天线长度为3800公里。 “海员”计划被终止。 “拯救极低频Austere ELF”项目进一步缩小天线尺寸,密歇根州200公里+威斯康星州45公里,最终于1989年建成并投入使用的是天线长度为21-45公里的ELF,两地距离240公里 天线设施,2004年停产。
(上图为“节省极低频Austere ELF”项目示意图,ELF的前身在美国实际投入使用)
当年的Sanguine计划被认为具有很强的EMP强化水平和抗干扰能力。它由100多个地下天线掩体组成。幸存下来并保持与潜艇的通信,但随着 1970 年代中期苏联分裂制导多弹头精度的不断提高,美国人认为“血腥”计划不再可行;另一个项目将天线拖过飞机,作为 Sanguine Survived 的临时替代品,并成为“TACAMO”机载中继通信系统。
有趣的是,在 1997 年之前,美国弹道导弹核潜艇不需要外部解锁信号,这意味着潜艇拥有足够的信息、软件和硬件来发射核弹。如果一艘潜艇有很多船员配合,外界无法阻止它发射核武器。
洲际弹道导弹不同:在1977年之前,美国洲际弹道导弹没有配备所谓的“许可启用系统”,它确保导弹在总统下达命令(执行指令)之前无法发射。核弹不能产生当量。
现代(1977 年后)美国洲际弹道导弹必须收到两种类型的命令才能发射:发射、执行/发射。这两个程序都要通过密码验证,粗略的说就是对接收到的消息进行解密,然后与发送控制中心存储的消息进行比较,确保一致后才能进入系统。
之前的洲际弹道导弹发射也有密码验证过程,但纯粹是为了确认确实是总统下达的攻击命令。从物理和机械上讲,这并不意味着阻止未经授权的发射。民兵洲际弹道导弹指控设施在 1970 年代才开始安装解除安保系统,具体如下:
它控制民兵3洲际弹道导弹上的所有烟火组件,并且是一个需要密码的设备,没有密码,洲际弹道导弹将无法正常飞行。 1977年之前,美国洲际弹道导弹上还没有这种密码解锁装置,还有发射控制中心不断向导弹发射井发送加密信号的信息。加密通信有问题)”。在1997年之前,美国的SLBM上并没有释放设备。也就是说,所谓的验证,对于潜艇上的人来说,只是为了确保这个确实是美军的合法秩序。但1997年之后,美国海军对通信可靠性的评估如此之高,以至于是时候在潜射弹道导弹上安装释放装置了。
最后我们来说说美国海军水面战中心达尔格伦分部(NSWCDD),这里还存放着超级计算机以及与核战计划相关的各种信息,因为根据地球的重力模型,大气数据、天气数据等等,等等,这就是海军进行核武器目标计划计算的地方。当时美国最早的SLBM使用的地球引力模型和星助惯性导航系统使用的星图,都是在Dahlgren分支中生成的。美国各个指挥中心使用的SLBM专用瞄准和核战规划软件,以及英国的SLBM瞄准软件,都是由SLBM Weapons Control Facility编写的。
如果国家指挥局(NCA,即总统和国防部长)下令现有的核打击计划,美国战略司令部可以提供,但如果要临时制定核打击计划,则涉及潜射弹道导弹。 NSWCDD 的 SLBM 战略系统运营支持设施(SLBM Strategic Systems Operational Support Facility)需要参与。它负责计算和检测所有SLBM目标和打击计划数据以确保其正确性,然后将其传回战略司令部和美国海军。舰队(将通过 VLF 或 ELF 设施将它们传送到潜艇)或国家指挥中心。
Systems Operational Support Facility(战略系统作战支持设施)拥有绝密的通信链路、不间断电源和柴油发电机组,可在高度战备状态下全天 24 小时工作。
它有一个备用设施,称为 SLBM 武器控制设施,负责编写核打击目标计划、目标模型和核打击计划软件,以及制造上述卡带。 , 这里的程序员受到人员可靠性计划(PRP)的持续监控和评估(与实际操作核武器的人相同的待遇)。一旦出现心理、家庭财务等纪律隐患,一律予以更换。两个设施大约有 30 人,50% 的政府雇员和 50% 的承包商雇员
因此我们可以假设,核打击场景的快速定位/重新定位不仅需要强大的通信链路,还需要强大的计算机设施。
据信英国也有同样的安排,在伦敦(在国防部大楼下)有一个目标和核打击计划中心,在伦敦以外的国防通信系统中心附近有一个计算机设施。
最后,如果有人对在我国进行研究/部署感兴趣,请参阅:
我国已建成潜入式深水超低频通信系统
附上天基指挥所发射的洲际弹道导弹部分内容:
美国陆基洲际弹道导弹的另一个特点是能够过渡到“机载指挥和控制”,也称为“机载发射控制中心/系统”。粗略地说,这是一套密码系统加上相应的通讯设施,安装在飞机上,地面控制中心被破坏时更换。
除了著名的 E-4B(国家空军军事指挥中心,NAOC;取代五角大楼)和空军一号外,美国空军的 ABNCP(战略司令部空军指挥所/“窥镜”任务,取代五角大楼) Offutt 空军基地的战略指挥官总部)和 ALCS 任务在 1998 年 10 月 1 日之后都“落入海军手中”:目前是海军的 E-6B“TACAMO”顺便执行这些任务。
美国空军的突击后指挥和控制系统 (PACCS) 飞机当时包括一系列 EC-135:始终处于警戒状态的“镜子”,以及用于跑道准备的“东部附属指挥所” ,以及“中央附属司令部”。站”和“西部附属指挥所”,多架无线电中继飞机和加油机。冷战结束时,EC-135 飞机于 2000 年底退役;“窥镜”任务和 ALCS 并入 E 1980年3月4日-4B,同年4月1日从范登堡遥控发射的E-4B是一名民兵。但由于油耗太大,E-4B最终只接手了NAOC任务。
为了不重复大名鼎鼎的“TACAMO”的描述,直接上ALCS的部分:
空中发射控制系统可以与民兵发射中心/发射井通信的命令有:PLC-A、PLC-B、释放、禁止、取消正在进行的发射(CLIP)、执行发射命令、自动发射。空中发射控制系统还可以为紧急火箭通信系统(ERCS,10 Militia2) 提供紧急行动消息的数据。
关于预发射命令-A(PLCA)和预发射命令-B(PLCB):PLCA共存储100个PLCA目标/打击计划,可通过拨轮选择:00-99;目标是一个由 50 枚洲际弹道导弹组成的中队。 PLCB 仅对一枚导弹有效,需要手动选择目标和发射(延迟)时间。对于 ALCS,它能够为 Minuteman 3 “选择新目标/重新定位”(已存储在炸弹上),以及为 Peacekeeper “选择新目标 + 输入新地理坐标”。这是因为ALCS与民兵只有一条下行通信链路,民兵导弹无法“回答”命令,但有一条上行至维和人员,可以执行更复杂的重定向操作。
关于“禁止”命令:要发射洲际弹道导弹,必须有两个控制中心输入的“执行发射”命令。一个控制中心也可以发射洲际弹道导弹,但两者都内置了延时定时器;维和人员和部分民兵 3 延迟 30 分钟,民兵 3 的其余部分为 6 小时。在此期间,如果其他发射控制中心没有向洲际弹道导弹发出压制命令,导弹将被发射。延误既可以为安全部队重新控制发射控制中心提供时间,也可以为发布压制命令争取时间。 “压制”直接发送到发射井,其作用是将洲际弹道导弹转换回保险状态(“释放”的逆操作)。
“取消发射(CLIP)”不是用来防止自己人乱发射,而是为了应对苏联的高空核爆EMP(所谓的“pindown”)。空中发射控制系统配备高空辐射探测系统(HARDS)来监测电磁脉冲,一旦探测到电磁脉冲,ALCS 会直接向导弹发射井中的洲际弹道导弹发出“取消发射”命令,即使是合法授权的发射指令(两个发射控制中心将发送“执行发射”)也将被中断,洲际弹道导弹不会发射而是停留在防护等级更高的发射筒中,等待机会。 CLIP 命令有三种形式:直接取消和两种延迟传输。当时美军的后续发展目标是提高电磁脉冲探测精度,自动计算“安全通道”,确保部分不受影响的洲际弹道导弹能够发射。在日常使用中,HARDS 经常会检测到附近的雷暴。 CLIP 需要特殊密码,而抑制命令不需要。美国洲际弹道导弹完成EMP加固后,CLIP命令就没有意义了。
所谓的“自动启动”命令,就是释放命令和启动命令执行的结合。
这些ALCS指令的传递也需要得到飞行器飞行员的许可,而且驾驶舱内还有一个必须启动的协同开关,有效地变成了“三人原则”。
这是发射器状态导弹指示器面板,从上到下已被快速执行和战斗目标 (REACT) 取代:
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“战略准备”(一切正常)
“未经身份验证”(筒仓和控制中心之间的加密通信问题)
“待机”(洲际弹道导弹正在陀螺校准等...)
“收到取消启动命令CLIP”
“错误”(需要打印出详细报告以供此筒仓检查)
“弹头警报”(核弹头问题)
“收到发布订单”
“完成发布”
“收到发送命令”
“抑制”
“进入启动进程”(最后30秒内没有命令停止启动)
“导弹起飞”
这 6 个步骤是洲际弹道导弹发射过程。
“外部安全状况”(运动传感器报告)
“内部安全状况”(来自设施内运动传感器的报告)
“抗干扰模式”(特殊通信模式,一旦发现未经授权的释放和传输命令,必须立即启动抗干扰模式;延迟30分钟的洲际弹道导弹需要压制+抗干扰操作,具有延迟6小时是执行抑制操作)
洲际弹道导弹发射系统内置了很多延时定时器,除了前面提到的“单发射控制中心指令”的延时(只有一个发射中心指令,延时30分钟或6小时都可以发射),以及 ALCS 上的 UHF 延时装置(防止未经授权的命令被直接发送),协同开关定时器(“一起转动钥匙”的动作必须在 1 秒内完成,并且必须保持状态为最少4秒),ALCS指令接收延迟(即使收到来自空中发射控制系统的指令,也必须等待一段时间才能执行,除非另有指令)。
在空中发射控制系统上,使用了“易失键控组件”。飞机上安装了一个密码处理单元,包含两个主动密钥组件,每个 VKA 存储一半的密钥。
它们之所以被称为“主动”,是因为它们“主动”——失去动力时会自毁(飞机失事)。今天的 VKA 有自己的电池,可以快速删除数据。之前的 VKA 使用的是嵌入钢化玻璃(即预应力玻璃)中的金色印刷电路。一旦切断电源,就会向玻璃板发射弹丸,导致整个电路破碎。还有资料说磁带是用少量炸药直接破坏的,当时的测试显示“激活”后的磁带碎片在1mm左右,所以调整了数据写入程序,保证钥匙不会重建。
原始密钥存储在磁带上,现在存储在某种大容量存储设备中,例如便携式硬盘驱动器。整个“上传”过程在 ALCS 飞机起飞前完成:首先取飞机上的密钥硬盘,然后从保险箱中取出一个活动密钥组件,将 VKA 加载到密码处理设备中,加载一半将钥匙插入 VKA,关闭该 VKA 的门,锁定并密封,然后重复加载另一个 VKA。最后,启动 VKA 的自毁系统。整个过程充满了“两人规则”,密码锁、印章、检验程序。 Once done, the door to the VKA cannot be opened casually, otherwise the data will be automatically washed out.
The picture below is a red safe on the "Looking Glass" plane that has been on alert, containing various password materials:
(The one in the picture above is the general codenamed "Alice")