2024年8月20日,美国陆军部及陆军科学委员会发布了由陆军科学委员会陆军指挥、控制、通信、计算机、网络、情报、监视与侦察(C5ISR)分委员会特别观察组提交的名为《对等威慑与冲突中的电子战》的陆军白皮书。该白皮书主要介绍了美国陆军印太战区电子战能力面临的现状和主要挑战并给出了观察建议,以下简要介绍相关内容。
01 概 述
美国陆军目前的电子战能力在过去二十年的反叛乱作战中不断发展。在此期间,美国陆军变得越来越依赖于各种容易获得的美国国家、其他军种、以及情报界资源。随着近对等对手能力的不断提升,美国陆军对这些资源的需求也在增长。2030年的美国陆军将难以像以往那样获得相同水平的电子战能力,尤其是在美国印度太平洋(以下简称印太)司令部战区中它将更多作为支持性角色出现。为了继续实现美国国家安全目标和维护美国的战区利益,美国陆军必须评估如何提供有效的电子战威慑和攻击能力,以及如何利用这些能力在从现在到2030年这一区间满足预期需求。
为了评估美国陆军的能力,美国陆军科学委员会(ASB)C5ISR分委员会成立了一个特别小组进行初步研究和数据收集。美国陆军没有要求进行全面研究,因此该特别小组没有就那些过于具体的参考项进行详尽分析。
该特别小组在美国进行了8次走访,并与30多位美国陆军及其他军种、美国政府、联邦政府资助的研发中心(FFRDC)、工业界和电子战专家学者深入交流。根据收集到的数据,该小组给出了以下初步观察结果:
(1)尽管电子战对军事行动每一阶段的效能都很关键,特别是在美国印太司令部战区,但在美国陆军最高层却没有指定执行机构或支持者,以确保关键功能、装备、训练和人员资源的合理配置。
(2)美印太战区主要竞争对手的太空能力已经接近或超过美国太平洋陆军司令部,很可能会利用太空能力来指挥控制其离岸部队。这将为其后续实施更激烈的军事行动提供一个关键条件。而这些能力对于瞄准第一岛链以外的目标也必不可少。为了拒止竞争对手使用超视距能力实施指挥控制,美国陆军需要持续投资。
(3)系统授时(由定位、导航和授时(PNT)源得出或其他)是电子战系统的一个关键要素。竞争对手可能通过拒止美军启用武器所依赖的通信系统所必需的精确授时源,使美国陆军无法使用精确武器。因此,美国陆军每个关键系统都需要符合M码标准,或者具备可替代PNT能力。
(4)美国陆军根据为作战人员提供价值支持的分析数据做出各种作战和资源配置决策,但其电子战领域缺乏这种分析能力:
• 美国陆军需要基于真实威胁的电子战建模和模拟能力,以在执行前和训练中评估作战效能。在电磁频谱(EMS)领域,完成这一任务所需的工具在规模和准确度方面还不能满足需求;
• 美国陆军应对联合指挥官试图打破的最重要的敌方杀伤链进行仔细的作战和定量系统分析,以确认并优先考虑电子攻击(EA)投资。该分析应该包括对其他可能开发/利用的非电子攻击能力的评估,这样就可以专门引导电子攻击资源在没有其他选择的地方用于能力开发。
(5)美国陆军尚未加固其任务指挥、防空和反导以及远程精确火力系统,以保护它们免受敌军干扰。
(6)为增强电磁频谱能力有效性,美国陆军需要增加电子战和太空人员、已批准的营区以及电子战任务相关训练和设备。
以下主要从电子攻击、电子防护(EP)和电子支援(ES)等方面介绍该小组更为详细的观察结果,它们也反映了美国陆军FM 3-12《网络空间与电磁战》中的条令内容。
该特别小组试图了解美国陆军在为联合部队提供电子战能力方面的作用,特别是美国印太司令部责任区(AOR)中专门分配给太平洋陆军司令部的电子战能力。该小组采用一种基于威胁的方式审视了电子战在当前美国印太司令部作战计划(OPLAN)中的作用,重点关注美国陆军职责。接下来讨论该小组使用的基线作战环境。
02 作战环境
通过与美国印太战区领导层和资深人士的交流,以及从其他走访中获得的信息,特别小组认为,印太战区主要竞争对手在所有域(动能和非动能)的能力范围和规模对战区中的美军前沿部队以及那些在冲突早期合理部署到该战区的部队来说都是一个挑战,甚至是压制。如果发生冲突,战斗预计将持续数月,双方都会遭受重大损失。
美国的竞争对手在关键领域的能力已有很大提升。竞争对手大多数与美国冲突相关的能力都是在近期获得的,技术先进,并从领先的前沿技术获益良多,而且实现了大规模装备。例如,数以千计的导弹与飞机(甚至还包括少量第五代战机),数以百计的战舰,其中许多达到或超过了美国的能力。因此,竞争对手在射程、弹药储备、接近度(部队接近目标或战场的能力)和内部补给线方面具有优势,可支持并赋能其部队。
这些优势在对手在电磁频谱中开展军事行动方面尤其明显,进而给美军联合部队的网络化、精确化作战方式带来风险。竞争对手对信息优势给予了高度重视,最近已成立信息战指挥机构。对手还十分关注指挥控制战,聚焦于拒止美国及其盟友的各种关键能力,包括(1)部队组网能力;(2)获取太空信号用于预警、情报、指挥控制以及瞄准;(3)从太空、空中和地面传感器以及传感器到射手网络产生的信息和预警。
信息力是美国竞争对手提出的作战理论的关键要素之一。在其看来,部队必须追求信息优势,不断增强自身的信息实力,才能在未来战争中立于不败之地。电子战是保护己方无碍使用电磁频谱和干扰敌方使用电磁频谱的综合能力,是所谓“信息力”的重要组成部分。它包括电子侦察与反侦察、干扰与反干扰、摧毁与反摧毁能力。在现代战役中,电子战能力的地位和作用日益提高;电子对抗活动由多军种电子对抗部队联合实施,并贯穿行动始终。不仅对抗的范围广、规模大、空间大,对抗的手段和方式也趋向多样化。电子战能力的强弱已成为竞争对手衡量其作战效能的重要指标。
当前,竞争对手所有部队和联合部队的每个梯队中都有鲁棒电子战能力,特别是在那些与敏感海域冲突最相关的部队中。这些能力旨在拒止通信并对抗/干扰美国及其盟友的传感器、系统、指挥控制以及PNT能力。尽管其训练和熟练程度未知,但可以确定其已从俄罗斯在电子战方面的成功和失败中吸取了经验教训,并做出了相应调整。
相反,美国陆军的能力更符合美国欧洲司令部的需求,与主要竞争对手威胁的范围、规模以及其威胁的作战距离并不匹配。而与军事平衡的许多其他方面一样,美国印太战区联合电子战部队和陆军在数量、作战范围和实力上或许可能会被竞争对手超过。
这种能力的不平衡使一些任务、功能和武器系统处于危险之中,包括通信、机动、瞄准、指挥控制、预警、监视、电子攻击、电子战和PNT。如果没有解决方案,美国陆军和联合部队将面临在电磁频谱中失去行动自由的风险,而这种行动自由是美军作战能力的支撑并且也是美军作战方式的基础。
美国陆军绝大多数系统和行动取决于是否能可靠访问电磁频谱。在电磁频谱中失去行动自由会限制或失去安全通信和计算机网络、位置确定、精确时间和同步、武器瞄准和有效性、情报以及拒止敌军使用电磁频谱的认知和能力。总的来说,这些损失使美军及其盟友更易受到反介入和区域拒止的影响。其他作战影响还包括作为美国联合作战基础并赖以以少胜多的协同能力的降级。例如,美军及其盟友部队破坏敌方防空和反导、防御和攻击敌方远程火力、渗透敌方领空、以及快速和大规模整合空地作战的能力可能会有所下降。
要使美军能在高对抗电磁环境中成功作战,就需要从更深程度上感知电磁频谱的能力,以及规模更大、能力更强的地面电子战和太空控制系统的远征、敏捷和分布式版本电子战系统和能力。要注意从速度(预警以天计,而不是以周和月计)、规模(数百个有人和无人电子攻击、电子防护和电子支援系统)、范围(以1000千米计,而不是10千米或100千米)和持续时间几方面使用这些能力破坏竞争对手的指挥控制、任务网络、部队生成、部队应用、传感器、火力和信号瞄准。
最后,竞争对手大部分远程武器、瞄准和指挥控制都像美军一样需要依靠电磁频谱。拒止竞争对手的电磁频谱能力也就成为美国陆军的一项主要任务。美国海军和空军电子战/电磁频谱作战都是聚焦于部队,可支持舰队和部队组合运用和作战,这样会产生一种脉冲式(非连续)作战形式,无法提供拒止竞争对手电磁频谱能力所需的持久性,也不会带来相应的持续效果。因而,只有得到正确赋能,美国陆军才能够以必要的规模和持续时间生成持续的、聚焦于对手的电子战/电磁频谱行动,以拒止竞争对手获取用于作战的电磁频谱信号。就像“主宰夜间战场”一样,拥有电磁频谱并拒止竞争对手使用电磁频谱也至关重要。目前,美国陆军的电子战能力在数量、距离和战斗力上都不足,关键武器平台依赖于电磁频谱且亟需加强。
03 观察结果
以下观察结果反映了美国陆军《FM 3-12:网络空间与电磁战》条令的主旨,并分别归类为电子攻击、电子防护和电子支援。特别小组还提出了特定战区和频谱管理的观察结果,并确认了美国陆军需要考虑的跨领域问题。
3.1 电子攻击
美国陆军应在对联合指挥官试图打破的敌军最重要杀伤链进行仔细的作战和定量系统分析基础上,识别并优先考虑电子攻击投资。分析应包括对其他可能开发/使用的非电子攻击能力的评估,从而引导电子攻击资源用于开发不存在其他选项的能力。
纳入欺骗战术和创新电子战技术可提高作战有效性并迷惑敌军。让美国陆军机动、部署、后勤或维修活动相关行动产生迷惑性是一个重大挑战。鉴于印太战区陆地作战的地理限制,这些技术的发展越发显得重要。虽然其他动能手段可以保护地面资产免受攻击,但鲁棒的信号中断和欺骗也需要成为防御概念的一部分:
• 这些领域的连续研发有助于美国陆军保持战术优势,包括探索信号模糊、诱饵和误导的新方法以扰乱敌军行动。跨军种协调研究、开发、测试和评估(RDTE)工作能够弥补当前技术差距,针对对手传感器系统快速部署有效对抗措施;
• 美国海军已经在基础技术上投入巨资,并处于领先位置。美国陆军和海军陆战队可从美国海军的工作中受益,但仅限于某些受限场景,其中特定的合成孔径雷达-移动目标指示(SAR-MTI)的衍生品可能会是一种合适的短期战略以在2030年前取得技术可用性进展。
美国陆军需要能在没有基础设施支持的条件恶劣地区(如港口、机场等)部署电子战能力。这些系统将是有人程度最低的系统甚至是无人系统。美国陆军系统(包括目前正在开发的系统)都很庞大,需要大量基础设施和人力。电子战界应特别关注远程作战或遥控能力,尽量避免需要士兵操作系统。
投资专门用来挫败特定敌方系统的快速能力应该是一个高优先项(美国印太司令部战区一种修订后的运用概念环境中的干扰和精确干扰)。能快速提供解决方案的组织(工业界、美国联邦政府资助的研发中心/大学附属研究中心(UARC)/实验室)可以提供临时解决方案,而美国陆军则致力于全面采购。另外,还应同时解决部队整合问题。开发这些能力将需要与情报界合作。
3.2 电子防护
在电子防护方面,美国印太司令部责任区内的对手正在开发和部署更复杂的干扰能力。鲁棒、抗干扰的通信系统将很关键。波形技术的进步将可确保可靠通信,即使是在高对抗环境中。这将提高指挥控制能力、态势感知能力和整体任务成功率。
美国陆军应增加工作,分析和评估自身系统对电子攻击的敏感性。为支持该测试,需要基于威胁的红军模拟、合适的度量指标、测试以及测试场。美国国家地面情报中心(NGIC)和威胁系统管理中心(TSMO)可支持此类活动。
对手正不断提高其电子战能力,以破坏或摧毁美军的指挥控制,达成一种能在作战中持续保持的优势。抗干扰波形将继续成熟,提供显著电子防护优势。传统的抗干扰和低截获概率/低探测概率(LPI/LPD)技术仍然很重要,但新的策略,如几何判别,提供了更有前景的发展方向。波束形成、方向控制、调零和其他先进信号处理技术将提高信号清晰度,减少干扰。
美国陆军可以根据威胁变化对其某些现有电子防护系统重新编程,但这个过程耗时太久。应重新审视与基于威胁的重编程相关的工作流,以提高效率,更快适应威胁的不断变化。
电子防护是由每个项目办公室分别处理的,所以电子防护经常得不到应有的重视。用作同一杀伤链组件的系统需要具有与其面临的威胁相称的电子防护水平。由于电子防护需求分布在整个系统(雷达、PNT、通信、武器制导),因此资源配置分散,也降低了整个杀伤链的电子防护水平。电子防护经常未及时更新以适应威胁。需要提供资源以允许电子防护快速重编程。
3.3 电子支援
在电子支援方面,先进传感器技术的扩散使传统传感器和任务分配方法过时了。为了充分利用这些发展,需要一种更加分散的传感器管理方法。研究分散传感器数据任务分配和消耗的可行性和优势有助于优化传感器利用率,增强态势感知。
3.4 战区特有的电子战考虑因素
战区内高对抗环境下的后勤保障将取决于电子防护/电子攻击系统是否能有效运转。美国陆军需要一些用于医疗后送、系统维修、集结和作战中受损物资再补给和撤运的场所。仓库和前沿部署的库存将处于敌方目标瞄准威胁和持续监视之中。因此,需要使用欺骗、掩护和动能支持手段,其中一些可能采取电磁响应形式。
虽然存在一些美国飞地以及与盟友签订的驻扎协议,但印太战区仍对美国陆军和海军陆战队作战提出了重大挑战。这包括对美国陆军快速部署能力、提供对抗电子攻击的防护措施以及其他作战防护手段的远征需求。
为实现某些电子战效果,需要在美国陆军关注的地面区域运行设备,以产生期望的效果。因此,设备需要小巧、可移动,且具备抗毁能力。虽然美国陆军能从海军陆战队的战区远征作战能力和概念中获得经验,但只有美国陆军才能以一定规模提供战区指挥官所需的持久效果。
由于缺乏建制资产,美国陆军要依靠空军来进行电子攻击和电子支援。在印度太平洋战区冲突中,这些资产可能不可用,因此美国陆军将需要一种新的方案来解决这个问题。
3.5 频谱和电子战作战管理
尽管有电子战规划系统,但美国陆军专门的频谱管理和电子战指挥控制能力有限,因为还没有一种总体作战管理系统。多年来,美国陆军已经进行了各种尝试来开发包括频谱作战管理在内的作战管理或频谱管理软件,但是这还不够。需要有进一步投资来解决战区(红军和蓝军)中的有效频谱规划、动态管理和总体频谱可视化。要想在对抗性环境中实现全面频谱感知和控制,就要加强对此领域的关注和投资。
鉴于电子战的性质,很难对遭受电子攻击的系统进行战损评估。因此,可能需要新的技术来确定美国陆军的电子攻击是否能有效拒止或者摧毁敌方能力,以及敌方能在多大程度上恢复目标资产的使用。
由于美国陆军电子战没有一个总体作战管理系统,因此很难将电子战与其他效果集成。例如,在反导体系中,电子战规划和管理与一体化防空反导(IAMD)作战管理系统之间需要交换信息。有了来自电子战作战管理系统的数据,可改善是发射动能导弹还是使用非动能效应的交战决策。需要交换信息的地方不仅限于一体化防空反导任务,还有如短程、中程和远程火炮(它们使用雷达和其他电磁频谱传感器)。
3.6 跨域问题
美国陆军在电子战上的投资严重不足,在以前的投资周期中有选择地放弃和弱化了电磁行动。相关研究水平一直有限,概念或原型也没有迁移到部署系统或新战术、技术与程序(TTP)。美国陆军甚至没有很好地关注近对等对手带来的电子战威胁。在美国陆军最近替代过时能力的活动中,虽然技术是先进的,但不太适合印太战区的地理和威胁环境。然而,如果美国陆军共同努力在战区重新打包或预置电子战能力,就有机会弥补这一局面。
识别和投资关键技术,如先进干扰、信号处理和网络电子战,将至关重要。这些投资将有助于弥补当前能力差距,并确保为未来挑战做好准备。多个组织机构(工业界、美国联邦政府资助的研发中心/大学附属研究中心(UARC)/国家实验室)可快速提供临时解决方案,美国陆军则可以进行全面采购。
虽然美国海军对电子战研究、开发、测试和评估的投资可以促进美国陆军发展,但美国陆军的作战需求非常独特。将美国海军用例转化为陆军用例需要更多研究。
美国陆军需要继续减少由美军Title 10(指美国法典规定的美国国防部和军事行动)和Title 50(指美国法典规定的情报机构、情报活动和XX行动)的政策区别给有效电子战制造的障碍,并围绕感知、利用和攻击能力充分利用岸基保护和信号相关问题概念。
人工智能(AI)为识别和对抗电子攻击提供了巨大潜力。在短期内,人工智能可以自动探测和分析威胁,缩短响应时间。从长远来看,人工智能可以实现更复杂和自适应性更强的电子战策略,使持续投资人工智能研究和开发更为重要:
• 人工智能可识别敌方电磁频谱的高度动态使用情况。正在进行的工作应继续得到资助并加以成熟,如了解空间中的零日信号并设计近实时有效响应的分类工作。这两者都是可以实现的,但需要在分类器、鲁棒传递能力和信号环境监控方面持续投资。而后者还需要对接收机技术进行投资,并用人工智能赋能的分类器进行实验;
• 美国陆军需要共同努力,收集信号情报,用于分析和训练人工智能模型。虽然美国有能力这样做,但原来的收集工作只是针对处理、利用和分发的传统分析方法,并未关注训练机器学习系统。
美国陆军缺乏以与威胁相称的规模和范围进行有效电子战所必需的兵力结构。美国印太司令部2030年需求可能会将发展额外的专用兵力结构列为必要项:
• 随着人工智能使用不断增长,美国陆军可能需要重新考虑兵力结构、士兵/领导者能力以及训练。例如,可以纳入数据科学家,投资战术边缘高性能计算,以及在大众化和专业化电子战能力之间找到平衡。
美国陆军也应列出其系统的电子战敏感性和频谱要求,并进行学习性实验/测试活动。
太空域为美国陆军作战提供了许多机遇和挑战。美国陆军对太空控制的贡献在印太司令部区域内对联合部队来说是独一无二且必不可少的。美国陆军需要开展更多聚焦电子战的实验和演示,以了解在太空域作战时的潜在可能风险:
• 给定典型地形和信号环境,在战区进行实验的理由;
• 可能需要投资基础设施,为系统成熟度、作战测试以及个体和部队训练提供模拟的代表性信号环境。
美国陆军应使用各种快速采购流程开发快速反应电子战能力,但是采购长期作战系统的主线合同团队通常在流程后期才加入进来。可持续和可维护成本也不应由作战部队承担。预算和合同机构应尽早了解这些快速采购工作,以便为尽早过渡到在案项目创造条件,实现更有效的生命周期管理。
04 结 语
当前,随着印太战区竞争对手电子战能力水平的日益增长,美国陆军也面临着更大威胁。为了有效准备和应对未来可能冲突,维持持续、可扩展和灵活的电子战能力,阻止对手访问电磁频谱,确保部队行动自由,美国陆军不仅需要增强自身的电子战能力,还需要与盟友和其他军种密切合作,共同制定和实施应对策略。通过加强电子战领域的研究和发展,美国陆军可以更好地准备面对复杂的现代战场环境,并为未来联合作战提供强有力支持。
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