2024年12月11日,据The Debrief网站报道,近日,位于新泽西州莫里斯县的皮卡特尼兵工厂,这一重要的陆军设施,遭遇了前所未有的无人机“入侵”事件。皮卡汀尼兵工厂是美国陆军作战能力发展司令部军备中心的所在地。就在几周前,大西洋彼岸也出现了类似的惊人报道。近一个月以来,英国至少四个联合军事基地附近发现了“神秘”的无人机。
持续发生的“神秘无人机”事件引起了公众的广泛关注,在社交媒体和几乎所有社会角落引发了热烈讨论。
美国联邦调查局(FBI)宣布正在调查这波无人机目击事件,但该机构承认,“我们目前确实没有太多信息可以提供”。
一些专家认为,最近“神秘无人机”目击事件的激增很可能是错误信息、对常规飞机的错误识别以及少数真正侵犯无人机系统领空的孤立事件的综合结果。
然而,这些无法解释的目击事件凸显出一种合法的、日益增长的威胁,有可能破坏国家安全。无人机通常无法被传统雷达系统探测到,这说明即使是最安全的设施和军事设施也存在防御漏洞。
随着无人机在民用和军用空域的不断扩散,一个关键问题浮现:反无人机技术是否能够保护重要基础设施,还是防御措施永远落后一步?
1、无人机威胁:不断增长和演变
无人机技术的迅猛发展彻底改变了农业、物流等行业。然而,这项创新也带来了一系列安全挑战。
根据美国政府问责局(GAO)的报告,无人机在关键空域附近的事件急剧增加。2021年至2023年间,美国运输安全管理局(TSA)记录了美国机场附近2,000多起无人机目击事件,其中一些事件迫使飞行员采取规避行动。仅在2024年第一季度,美国联邦航空管理局(FAA)就报告了326起飞机和直升机附近发生的与无人机有关的事件。
无人机的军事应用使情况更加复杂。从乌克兰冲突中的巡飞弹到南海上空的侦察无人机,无人机系统的战略用途已迅速扩大。
无人机的价格越来越便宜、使用越来越普遍,这意味着即使是非国家行为者和不法分子也可能构成重大威胁,包括间谍活动、破坏活动和有针对性的攻击。
2、当前的反无人机技术
为了应对日益增长的无人机威胁,反无人机技术已发展成为一个复杂的领域,涵盖探测、跟踪和中和系统。这些技术大致分为动能和非动能解决方案,每种技术都有独特的优势和挑战。
(1)探测与跟踪
探测仍然是对抗无人机的第一道防线。先进的雷达系统可提供360度覆盖,可以区分小型无人机和其他空中物体(如鸟类)。
图:荷兰Robin雷达系统
声学传感器、红外摄像机和射频(RF)分析仪通过提供多模态探测功能增强了反无人机能力。射频分析仪特别有价值,因为它们可以识别和定位无人机与其操作员之间的通信链路。然而,这些系统在密集的城市环境或恶劣的天气条件下通常会产生误报。
(2)非动能对抗措施
非动能解决方案针对的是无人机的电子设备,而不是物理上摧毁它。干扰系统会破坏控制无人机的射频或GPS信号,迫使其降落或失去导航能力。
其他非动能方法包括诱骗,即用虚假信号诱骗无人机的导航系统,以及定向能武器(DEW)或高功率微波(HPM)系统。定向能武器发射电磁脉冲,使无人机的电子设备失效。2024年3月,报道称,美国陆军已将其尖端激光武器定向能机动短程防空系统(DE M-SHORAD)部署到中东进行实战测试。
虽然这些技术前景广阔,但它们仍处于起步阶段,面临着范围限制和高功率要求等挑战。
(3)动能对抗措施
动能对抗措施通过射弹、网枪或拦截无人机物理上压制无人机。雷神公司的低、慢、小型无人机综合打击系统(LIDS)等系统将雷达探测与“郊狼”(Coyote)等动能拦截器相结合。美国海军陆战队的海军陆战队防空综合系统(MADIS)采用了类似的方法,将雷达、电子战和导弹集成到一个移动平台中。
尽管动能武器非常有效,但也有缺点。高成本和潜在的附带损害使得它们不适合在人口稠密的地区使用,比如最近报道的无人机袭击地区。
(4)立法和政策发展
随着技术进步,反无人机行动的监管框架也在不断扩大。美国国防部(DoD)一直走在前列,其《2025财年国防授权法案》(NDAA)包括多项加强反无人机能力的条款。值得注意的是,该法案要求成立一个“反无人机特别工作组”,以协调各联邦机构的政策和战略。
国会还强调需要低成本、可扩展的解决方案来应对无人机入侵日益频繁的情况。例如,众议院军事委员会敦促开发一个“全球无人机威胁库”,以集中有关无人机威胁和缓解策略的信息。联邦航空管理局(FAA)还实施了限制在关键基础设施和大型公共活动附近使用无人机的法规。
然而,差距仍然存在。虽然国防部、国土安全部(DHS)和司法部(DOJ)有权开展反无人机行动,但这些机构缺乏快速应对无人机威胁所需的法律框架和资源。
在美国,对未经授权的无人机目击事件或空域侵犯的初步反应通常由州和地方执法部门负责。然而,这些机构缺乏反无人机系统,因此除了观察和报告事件外,警察几乎没有其他办法。地方执法部门最多能找到无人机操作员,但这一结果在很大程度上取决于公众是否配合报告可疑活动,或者纯粹靠运气。
3、反无人机行动面临的挑战
(1)成本效益
尽管取得了进展,反无人机系统仍面临重大障碍。最紧迫的挑战之一是成本效益。使用价值数百万美元的导弹来压制低成本无人机,就像乌克兰冲突中的情况一样,从长远来看是不可持续的。开发兼顾成本和能力的可扩展解决方案势在必行。
(2)无人机技术的快速发展
多架无人机协同作战的集群战术可以压倒现有的防御系统。为了应对此类威胁,正在开发像Epirus的Leonidas这样的高功率微波系统。然而,到目前为止,只生产了四套Epirus Leonidas系统原型,至少有一些设备被部署到中东进行实际测试。
(3)集成和互操作性挑战
许多反无人机系统独立运行,导致效率低下。国防部的方法旨在通过将多种探测和缓解技术集成到一个有凝聚力的框架中来解决这一问题。然而,实现不同平台和机构之间的无缝互操作性将需要大量投资和协调。
4、反无人机技术的未来
展望未来,专家表示有几种趋势可能会影响反无人机技术的未来。
人工智能(AI)和机器学习(ML)可通过实时分析大量数据来增强探测和响应能力。例如,人工智能算法可以更准确地预测无人机的飞行路径并识别潜在威胁。
此外,随着无人机变得越来越小、越来越灵活,反无人机系统必须通过小型化和便携性来适应。立陶宛的SkyWiper EDM4S等手持电子战工具展示了移动作战的良好能力。SkyWiper已经在俄罗斯对乌克兰的入侵中投入使用,乌克兰武装部队成功地使用它来对抗俄罗斯无人机。
SkyWiper或类似的手持电子反无人机工具的单位成本约为15,000美元,可以成为帮助当地执法部门打击无人机入侵的可行选择。
定向能武器的进一步发展,包括激光和高功率微波系统,在不久的将来也可能对反制无人机蜂群发挥重要作用。凭借更高的能量存储和光束控制的承诺,雷神公司和洛克希德马丁等国防巨头认为定向能武器将成为对抗无人机的前线防御手段。
然而,人们仍然怀疑定向能武器或高功率微波系统是否能完全实现其承诺。它们面临的最大挑战在于一种被称为“热晕”(thermal blooming)的现象。
当高能激光束在空气中传播时,它会遇到灰尘、水分和气体等大气粒子。这种相互作用会导致“热晕”,这意味着激光的能量被散射和吸收。结果是激光束的焦点变得分散,当它到达目标时,其强度会降低。
雾、烟、尘、雨或雪等恶劣天气条件会显著增加“热晕”的可能性。这引发了人们对反无人机武器在现实条件下的有效性的严重怀疑。
应对跨境或国家联合威胁(如在英国和德国的北约基地附近发现的无人机)需要国际合作制定无人机法规和反无人机政策。北约互操作性反无人机框架等举措可以为此类努力提供蓝图。
最后,随着无人机对民用空间的影响越来越大,军事和民用领域的整合将变得至关重要。利用军用级系统以及民用空中交通管理和当地执法机构的联合防御网络对于打击协同而复杂的无人机威胁至关重要。
即使在关键地点附近真正出现不明无人机的情况相对罕见,但这仍然凸显了对强大而有效的反无人机系统的迫切需求。
近年来,在应对无人机威胁的探测、缓解和监管框架方面取得了进展,但严峻挑战依然存在。无人机技术的快速发展和相关风险的日益复杂需要采取积极主动和适应性应对措施。
由于公众对“神秘无人机”的强烈抗议促使政界人士和行业利益相关者寻求创新解决方案,因此必须将重点放在创建具有成本效益、可扩展且可互操作的系统上。
一项融合先进技术、前瞻性政策和协作的综合战略最终对于应对不断演变的无人机威胁至关重要。