美国空军2030年技术愿景展望[讨论]
根据2011年第一期《美国空军》杂志报道，美国空军公布了名为“技术地平线”的愿景报告，报告预测到2030年的美国空军将是一支规模更小、但能力更强的空中力量，将会采用很多只有从现在的科幻小说中才能看到的技术，如将由一些遗传基因被人为增强的飞行员监视一批“有意识”的能自我控制的机器人，或操纵电磁频谱，或控制高超声速飞行器和定向能武器，在闪电速度环境下作战……
据2011年第一期《美国空军》杂志报道，美国空军近日公布了150页的“技术地平线”（ technology horizons）最新技术愿景报告，强调美国空军必须要掌握广泛的新技术，必须大胆创新，使未来飞行器飞得更快、更高、更敏捷和更通用化。
最高优先权
美国空军预计，根据这份报告，美国国防部将会大幅度增加在科学和技术领域的经费，正如美国空军的前首席科学家和研究部主任沃纳茉•达姆所说，美国国防部长办公室将大大增加在2012年用于美国空军的科学和技术（s&t）计划的经费，预算的代号为6.1（基础研究），6.2（应用研究），6.3（先进的技术研制），这些所有增加的计划，都将纳入“技术地平线”的投资领域，虽然他拒绝透露经费究竟增加多少，只是说数额是巨大的。
沃纳茉•达姆还说，根据美国空军部长迈克尔•唐利和参谋长诺顿•施瓦茨的意图，“技术地平线”的项目都将有最高预算优先权，只是要求“技术地平线”报告列出的所有项目都必须由美国空军科学咨询委员会进行审查，并经过美国国防部长办公室通过，通过的许多技术将很快转化为美国空军的s&t的优先项目。
“技术地平线”报告所列项目优先权的提升，必然将使美国空军有些科学与技术（s＆t）的计划优先权减弱，以让位于“技术地平线”项目，但也仅仅降低一些优先权，任何有进展的项目都不会被终止。
美国国防部办公室领导人说，所有技术计划必须要在更小风险下过渡到武器系统，特别是要达到较高的技术成熟水平，具体而言至少达到trl-6，他们才会给一个“绿灯”，trl-6是美国空军研究实验室（afrl）能够转移技术给研制组织的规定点。
“技术地平线”报告，提供了大量的技术路线交叉图，计划给出了涵盖美国空军12项核心职能的110个具体技术，如核遏制，全球机动，空中和空间优势，全球情报、监视和侦察等。
这110项技术的研究，进一步可归纳为“潜在能力领域”（ pca），从而获得最高优先权。
虽然110项技术看起来似乎很多，但达姆说，美国空军已经在推进约1000项不同的技术，涉及约7000个独立的项目，因此，在“技术地平线”重点强调的110项技术实际上只有美国空军目前正在从事工作的20%。
应当指出，“技术地平线”报告列出的都是前沿技术，但不是全新的倡议，它们至少都做过早期研究，有可信证据表明，在未来20年它们会有很大的使用潜力。
自动化技术
列入“技术地平线”报告所涉及的创新技术都比较超前，正如在1945年的美国空军技术愿景中，展望的新技术包括当时有些刚处于起步阶段，如燃气涡轮发动机、热寻的导弹和雷达导弹、新材料、固体燃料火箭发动机、新燃料、弹道导弹等，但这些技术在1965年成为确保空中优势的标准装备，又如在1995年出台的美国空军技术愿景报告中，预测的遥控飞机将被大量使用和网络将成为一种武器，现在已经被广泛认可。
但是沃纳茉•达姆确认为，最新的“技术地平线” 所列入的创新技术许多对于美国空军的未来来说，相对而言更是一些很迫切的关键技术，如系统（机械）自动化技术，对于美国空军在两个方面都将有深远的影响，一方面可以通过削减所需操作员的数量，大大减少人力成本，另一方面通过增强空军的作战信息量大大增强对事态的反应速度。
“技术地平线”报告认为，未来将采用自主的机器人承担极为繁琐和枯燥的工作，如长时间地从事筛选情报、监视和侦察数据；盯住可疑的装置和移动的可疑目标（个人和车辆），采用自主飞行器自行找到寻求的目标，并对各种威胁和遇到的环境迅速作出反应，同时引导许多其他平台的行动。
在大多数情况下，这些自主机器人和飞行器的工作就是反复执行操作员的意图，通过信号搜索，使用或干扰频谱，建议指挥官做出最佳的反应行动。
通过各自主平台之间密切的验证和确认（v＆v： validation and verification），保证这些系统正确理解收集到的数据，在无须人工干预的情况下建议指挥官给出解决的方法，给出正确的决策。
系统（机械）自动化技术带来的两个问题是，首先由于自主系统需要吸纳越来越多的来自传感器的信息，这就潜在地要求大大增加反应速度，这么多的自由度使系统的性能更难以测试，如果系统集成后再采用对每个传感器一一测试的“蛮力”的方法，是行不通的，这就要寻求新的快速的系统测试方法，同时要重新定义什么是所说的“一个充分的验证系统”。
另一个关键的能力将是发展可精确测量运动和时间微小的芯片尺寸器件，这将是至关重要的，因为美国空军预计，在未来任何冲突中，对手首先可能会想尽办法干扰gps（全球定位系统），因此“非常容易堵塞” 。
新定位技术
“技术地平线”报告指出，现在正在设想在各种飞行器上装备微型惯性测量和原子钟器件，这样一旦gps信号丢失时就可以用它们来替代gps，虽然利用最后的某个位置作为参考点，会带来一些位置漂移，但是在相对长的时间段内，微小的惯性测量装置将提供一个很接近gps的定位精度。
沃纳茉•达姆说，根据早期的试验，结果非常好，这项技术可同样供其他军种，用于gps被阻塞情况下精确导航和制导导弹精确命中目标。尽管如此，美国空军还是不会放弃gps，因为在gps非阻塞的环境下，这种系统将仍然有极好的利用价值。
对抗网络入侵技术
“技术地平线”报告中，把对抗侵入性的网络系统列为最高的“潜在能力领域”。在这一领域，美国空军已经将以前消极地防止入侵者侵入计算机网络，转向积极地使所有的即使已经入侵的入侵者都如此之难以破坏网络，破坏的难度甚至可以让这些入侵者都懒得去尝试一次网络恶作剧。
这项工作将通过将计算机网络自动化的半随机重新配置来实现，配置的速度达到每秒数百次，即使有入侵者进入，也没有足够的时间来利用他进入的机会，反而会留下更大的便于追踪调查的足迹。
增强遗传基因技术
“技术地平线”报告中，另一个关键的“潜在能力领域”是增强操作员自身的能力。
“技术地平线”报告预计，将来操作员可能是根据每个人自身的遗传基因进行自然筛选，通过分析遗传基因，判断是否适合某些类型的任务，甚至还可能用嵌入式芯片增强他们的遗传基因，以使他们在人机链接中发挥更好的作用，从而变得更快、更强、更灵活。
沃纳茉•达姆认为，这样做将是很有必要的，因为系统处理能力越来越快，最终将使人类无法跟上它们正在做什么了，而未来的操作员，甚至可以摆脱屏幕和键盘-鼠标，而是通过使用眼睛与机器互动，用“脑波耦合”来决策行动，从而加快了人与机器的互动，虽然这项技术现在还处于早期的设想阶段，但是科学家正在研制类似装置使受伤的士兵更好地控制他们的假肢。
沃纳茉•达姆还认为，利用遗传基因的自然筛选，只需通过遗传基因分析，就可以了解此人能否擅长做某些事情，因此还可以节省巨大的培训成本节省，由于目前对操作员的初始培训和日常训练的成本很高，总成本更是“巨大的”。不过 沃纳茉•达姆很担心，虽然遗传基因增强芯片可能会引发许多新的问题，但是对手们可能将很快接受这种技术，并很快加以发展。
动态频谱进入技术
“技术地平线”报告指出，在过去20年中在提高军事能力中的一个严峻的瓶颈是带宽，现在已经有这么多的系统在地面、空中和卫星线路上，为了对频谱的需求增长得更快，频率将变得更加拥挤不堪，必须要寻求新的方法来更有效地利用现有的频谱，其中一个方法被称为“动态频谱进入”。
这种技术就是要研制一中能感受频谱环境的设备，能在无论是在频率之间还是在时间间隔之间的脉冲中，查找出频率的空隙，然后利用基于“亚秒到亚秒”（subsecond to subsecond）时间的发送技术，改变自己频率利用这个空隙发送出去，利用这种方法不仅可以大大加大自己频率的发送量，也很有利于通信的保密和干扰。
不过，沃纳茉•达姆说，从倡导者早期已经尝试过的结果表明，“动态频谱进入”相当不容易。
“分割”和“混合”概念
“技术地平线”报告中飞行器技术方面并不令人惊讶，但是报告特别强调，应积极推进作战飞行器的 “分割”和“混合”系统的研究。
美国空军传统上用一个昂贵的平台来执行空中突防或空中优势任务，而新的分割模式则是将任务分配大量低成本搭载不同系统的平台，以一体化方式来执行，这样对手就必须对许多目标做出反应，而不仅仅是搜寻一个昂贵的雷达隐身目标（如f-22或者f-35），显然这种模式的任务效率更高、生存能力也更强。
在“分割”模式概念下，可将某个系统做成通用的功能单元，然后配置到不同的平台上，作为一个一体化的系统来运作，不仅减少了搭载平台的费用，又可以使系统大量生产，可供性更强。
这种分割模式也可能会导致“混合”系统设计概念的出现，就是根据每项任务的需求来混合搭配多种不同功能的单元，形成特别的系统的一种概念，由于这种系统将有功能不同的大群的平台组成，这样即使损失任何一个组成部分，整个系统还将继续完成任务，而只是系统整体性能水平有些下降。
例如，在一个宽松的空中环境中，空中监视活动可能不需要先进的电子战或者防御系统，监视平台只需要以“近凝视”（near-peer）方式在空中巡游，只有高风险态势下才使用昂贵的隐身平台，而在隐身飞行器突防敌人领空时，将要同时对干扰机、空防压制飞机、机外传感器系统以及灵活自主的遥控飞行器进行支持。又如，将正在突防的轰炸机置于一个混合功能的isr网络系统中，除了机载电子攻击飞机平台（载人或遥控的），还将包括具有隐身和远距攻击能力的航空母舰和舰载机。
沃纳茉•达姆指出，美国空军正在考虑的首选功能的混合方案是，一种新的突防轰炸机，一架新的具有常规打击能力、舰载能力的遥控飞机，一架新的用于舰载机的机载电子攻击（aea）平台，以及带有新的防区外发射巡航导弹的航空母舰，联合行动。
“技术地平线”报告还指出，这些任务中的飞行器离不开隐身技术，而今天通过材料、外形限制频谱的隐身技术，在未来20年至30年不会过时，低可观测技术将进一步得到强化。
光纤激光系统
“技术地平线”报告认为，随着对手不断推出新的巡航导弹、弹道导弹，以及遥控飞行器等，美国空军将必须寻求更多方法保护自己的军事基地，而战术激光器将是一种行之有效的手段。现在化学激光器已经让位给固态激光器，而不久将会出现效率更高的光纤激光系统。这种系统的尺寸、重量和动力要求都较小，可以较容易部署在战斗机或地面车辆上，系统灵活的自主性将意味着操作员或驾驶员甚至可能不参与目标瞄准和射击，而且在地面车辆上，“弹药”的发射几乎是无限次的。
高超声速飞行器
“技术地平线”报告认为，美国空军曾经多次试验和评估两级轨道飞行器的能力，最后认为采用可以重复使用一级火箭将飞行器加速到所需的高速度，然后由同样可以重复使用的二级轨道器，启动自带的组合循环的亚/超声速冲压喷气发动机继续加速飞行，是较理想的方案，但是最终的飞行器可能要在2030年才能投入使用。
报告还预计，未来的航程能达到9500千米、能携带900千克有效载荷的高超声速飞行器，可以穿梭在迪戈加西亚和关岛之间，这么高的飞行速度将使它有很高的生存能力。
但是“技术地平线”报告认为，吸气式高超声速飞行器，至少以导弹的形式，可能再使用20年，作战飞行速度能够高达马赫数6，这种高超声速的飞行导弹器组合动能弹头，可以非常有效地对付深埋的加固目标。
美国空军同时将需要非常小的弹药，以能攻击非常精确的目标而无附带损害，但是现在武器的分辨率和精确制导技术还远不能达到十分先进的水平，“技术地平线”报告预计，下一代弹药可以达到“接近零”的圆误差，这种武器还可在目标如果已经移动或销毁的情况下自行无害自毁。
其他技术
“技术地平线”报告呼吁，最好采用大型飞艇作为isr的收集平台，研制一些能飞极高的、持续数周甚至永久的飞行器，如能在近太空环境下飞行的“部分浮力”的飞行器，以及可以载运很大载荷的更具成本和燃油效率的运输飞行器。
报告还特别指出，可以通过混合飞翼飞机，类似波音公司的x-48，完成更快的空运飞行，这将比今天的运输机有更大的燃油效率、更大航程和更大的内部运货量。
该报告列出的未来技术还包括：可以快速识别生物学特征的“嗅探”系统，先进的人类和文化行为的模型，更多的传感器数据融合，新的可以按需要改变形状的“超材料”，系统自治愈系统，增强太阳能发电系统的效率等。
沃纳茉•达姆最后说，“技术地平线”报告只是一个愿景文件，不是计划文件，所以设想的技术比研究计划更加雄心勃勃，美国空军大约每隔10年都要做一次愿景展望，正是这种几乎完全不受约束力的愿景展望，不断推进美国空军的能力，以保持在未来的优势。
|
注册
战争研究论坛 →
讨论区 → [理论研究] → 美国空军2030年技术愿景展望[讨论]
2013-2-5 15:56:52
![搜索zzz在[理论研究]的所有贴子](pic/find.gif)
