美军无人版“海马斯”

阿隆过去 2024-02-28 13:01:26

DOI:10.19486/j.cnki.11-1936/tj.2023.01.004

经过近期俄乌战场上的实践,M142“海马斯”火箭炮在社交媒体上缔造了自己的神话,不过在美军看来,M142却是已经列装了20多年的装备,并不能很好的适应当前乃至未来的高烈度战场环境。所以对其升级替代产品早已有所考虑,被称为“自主多域发射装置”(Autonomous Multidomain Launcher,AML)的“海马斯”无人版本就是如此。

随着无人自主技术的不断发展,当前世界各军事强国都在不遗余力发展新一代的无人化作战装备,而除了传统的无人战车、无人机、无人舰艇等无人化作战装备外,基于无人自主技术的无人近中远程打击系统,也开始在近些年崭露头角。美国陆军就已经抢先布局,长期以来一直在致力研究各种无人化作战装备,以求能在未来的作战中,以最少的人员投入、人员牺牲来赢得战争。2019年,美国陆军提议将人工智能驱动的无人自主技术应用于未来相应的超视距投掷精确弹药领域,随后美国陆军又进一步提出要在其装备的M142火箭炮上,应用一定程度的无人自主技术,或以此为基础开发出一种新的无人火箭炮,目前已经开始进入深度测试阶段的AML无人火箭炮就是这样的产物。

背景

随着军事技术进步,战斗力生成模式也由人与装备结合转变为人与人工智能结合。虽然,人工智能本身并不具备军事属性,但是神经网络具有“洞察数据规律”的能力,赋能传统装备平台能够带来“升维”优势。2021年,美军结束反恐战争,正式转向同中俄的大国竞争。实际上,2018年初始美军就逐步开启转型进程,当前大国之间的竞争日趋白热化,“第三次抵消战略”下的美军“疯狂而激进”,新兴技术再次成为其“想要逆风翻盘”的救命稻草。美军此次改革既有2030短期目标,也有2035、2050等中长期目标,核心谋求“体系代差”、“认知代差”的智能优势,成为此次美军队改革的核心主旨。美军此次军改绝非“星球大战式的烟幕弹或障眼法”,近3年来,密集颁布的多类作战条令中,高频使用“重构”一词,要求官兵转变思维,决不能再寻求“有限、低强度、不对称”的特殊军事优势,而是着眼“大打”准备,谋求重构体系对抗优势。2017年被称为知识元年,美军在体系破击、区域拒止等传统“军事威胁”的倒逼下,受生物免疫、哲学、计算机等学科概念启发,逐渐衍生了“马赛克战”作战概念,核心内容就是要彻底颠覆传统装备体系和作战模式,贯通单体智能到群体智能的装备体系,形成动态、快速、自适应的杀伤网络。美军认为,应迅速、充分地利用第四次工业革命技术的“颠覆性”能力,重新构建“绝对军事优势”。事实上,人工智能与传统高新技术装备“看得见、摸得到”的性能提升,有着极其本质的不同,智能自主武器装备的“性能”核心体现在“认知力、链接力、洞察力”等更高、更深的维度层面,人工智能虽然并不神奇,但是运用于军事领域却可以足够强大。

美军高层要求全军在新技术的基础上研发新的作战概念,而不是在传统作战体系内使用新的技术,这两种路线的选择具有本质的不同。未来战争,特别是高技术、高强度的大国军事冲突,从战术部署、战役布势、战略布局过程中,任何单一技术、单一武器装备都不可能再成为一招鲜吃遍天的“万金油”,实质上作战样式的演化在某种程度上也反映着人类文明的进步。未来的军事斗争必然是双方分布式的作战行动,反介入的能力不可能永久保持,真正的应对之策唯有“硬碰硬”,维度存在劣势绝无胜算可能。所以美军一直强调:绝对不能将人工智能和自主化等新兴技术视为只是改善或弥补当前作战体系的辅助手段,而是要在新技术的基础上创新新的作战概念,构建全新的作战“体系”。也正是在这一大背景下,对美陆军积极发展由人工智能驱动赋能的无人版“海马斯”——AML无人火箭炮系统的用意,进行深度理解也就是一种必须。

“自主多域发射装置”的基本情况

作为M270履带式多管火箭炮系统的轻量化轮式版本,M142多管火箭炮系统本来就致力于以更强大的机动性来换取更好的战场生存性,并因此逐渐取代了曾在海湾战争中因“钢雨”覆盖而声名大噪的M270。但无论是M270还是M142,它们都是有人驾驶的超视距弹药投掷系统,在敌人的反制打击下,“有人”本身就是他们战场生存力的最大软肋。所以早在2017年,美国陆军就希望能够将“海马斯”的这一“软肋”去除,从而发展新一代的无人多管火箭炮系统来取而代之。在美国陆军给出的需求中,这种无人火箭炮要拥有重量轻,机动性能好等特点,且能通过类似C-130系列等可在前线简易机场起降的中型战术运输机运输,进行快速战场部署。同时,新一代无人火箭炮还要求继续使用“储运发”功能的模块化发射箱,并具备“弹箭共架”发射能力。当然,由于不再需要有人驾驶和操作,新一代无人火箭炮也不再需要对驾驶舱进行装甲防护,或者干脆就可以完全取消M142的驾驶舱,由此节省下来的重量将是可观的。美国陆军据此认为,新一代无人火箭炮的载弹量将比M142有较大提升,可以“恢复”到M270的水平,携带2个具备“储运发”功能的4联装227毫米火箭弹模块化发射箱,而有人驾驶的M142火箭炮只能携带1个具备“储运发”功能的6联装227毫米火箭弹模块化发射箱。另外,新一代无人火箭炮不仅可以使用美陆军现役装备的各种227毫米火箭弹(如:GMLRS精确制导火箭弹等)和ATACMS导弹,也能发射美国陆军目前在研的更大尺寸、射程更远的新一代远程火箭弹,同时,还具备发射美国陆军目前正在试验的“精确打击导弹”(Prsm)的能力。Prsm和ATACMS一样,都是洛克希德·马丁公司开发的武器,据洛·马官网介绍,这种预想的精确打击导弹成本可控,最大射程可延伸至500千米以上。目前,该型武器的所有试验测试均取得成功,洛·马更是宣称Prsm还可根据需求进行再升级,比如延伸射程并具对机动目标进行跟踪的引导能力。美国陆军航空与导弹研究开发与工程中心主任朗格特曾对此评论称,Prsm可节约大量资金,让美国陆军不必购买新发射系统,只对现有装备进行小改动就适应新的弹药。事实上,Prsm的弹体尺寸从一开始就是严格按照M142的储运发射箱进行设计的,一个标准的M142储运发射箱可以容纳2枚Prsm,而美国陆军希望新一代的无人多管火箭炮系统能够继续兼容M142的储运发射箱。在经过几年时间的方案论证后,2020年,美国陆军作战能力发展司令部麾下的航空与导弹研究开发工程中心,正式启动了新一代高机动性无人火箭炮发展计划,旨在研发这种全新的技术概念,并探索必要的技术,以确定其未来发展前景。2021年1月,美国陆军与相关单位签订了被称为“自主多域发射装置”(AML)的无人火箭炮的研发合同。2021年6月16日,基于M142远程多管火箭炮改进而来的新一代无人火箭炮原型机在美国亚利桑那州尤马试验场进行了首次测试,并进行了射击演示,而这款基于M142火箭炮改进来的无人火箭炮,也被视为是AML无人火箭炮的原型,以用于验证AML无人火箭炮中涉及的部分技术概念。特别需要指出的是,考虑到Prsm导弹后期型号不仅最远射程可达1000千米,还可执行反舰作战任务,因此,AML无人火箭炮将拥有在远距离上精确射击海上大型移动目标的能力(如:航母、驱逐舰、护卫舰等)。事实上,这样的能力是美国陆军所更为看重的,比如在2021年6月16日尤马试验场进行的首次测试,美陆军所演练的重点就是对海上机动目标的射击。当时据美媒报道,负责演示的美陆军部队来自北卡罗来纳州布拉格堡基地,是装备有“海马斯”系统的第18野战炮兵旅。负责任务的约翰·拉弗蒂准将表示,“AML被部署到预想的岛礁上,首先试射了7发火箭弹模拟Prsm攻击了500千米外的海上机动目标后,部队又转移到另一个岛上,使用传统弹药发动近距离攻击,模拟支援其他部队作战,全程约90分钟……

关键技术看点——无人自主与马赛克嵌入能力

作为无人版本的“海马斯”,美国陆军新一代的“自主多域发射装置”(AML)关键看点有二:一是无人自主能力;二是马赛克作战概念的嵌入能力。在美国陆军对AML的能力规划中,这种新一代无人火箭炮,不仅仅可以作为有人驾驶“海马斯”系统的“舷外发射器”进行战场使用(也就是在战时可与M142火箭炮共同行动,并通过M142火箭炮发出的各种指令进行作战。以远程遥控的方式进入战场、发射,然后再以远程遥控的方式退出战场),更要作为一种机器人自主系统来进行战场运作。也就是进入、退出战场乃至瞄准和装订火控数据都完全自主,只是在决策向哪一个目标进行射击时,才需要“人在回路中”进行干预。为此,AML除了在载具上需要安装CCD摄像机、激光雷达和全球卫星定位系统等设备,并配备必要的车载人工智能软件以形式较完备的车载自主计算环境外,更要依赖于美国陆军近年来不断推进建设的战场物联网提供足够的算力、数据和其他资源支撑,以实现更大程度的自主任务能力。

战场物联网是一种由智能系统与作战人员组成的巨大智能网络,在这一全新的弹性网络中,传感器、智能代理、机器人等将形成“一个为我所用的战斗云资源”,人工智能系统将与人类战士密切合作,在强干扰的敌对环境中作为一个协同编队作战,形成强大的体系作战能力。美国陆军定义的战场物联网是一组相互依存和相互关联的实体或“物”,包含传感器、执行器、设备(如计算机、武器、车辆、机器人和可穿戴设备等)、基础设施(网络设施、存储器和处理器等)、分析算法、信息源以及战场人员。各类实体能够动态组合,支持多个任务目标;自适应获取和分析数据,预测目标行为/活动,并对物理环境产生影响;具有自感知、持续学习、自主工作能力(包括自组织、自配置、自适应、自维护和自保护等);此外,各种实体将与网络、人类和环境交互作用,以增强预测决策,提供智能指控及战场服务。事实上,美国陆军战场物联网的某些特征将其与民用物联网严格区别开来。比如,战场物联网适用于高动态、移动和资源受限的战场环境。战场环境下,网络基础设施(可能没有固定基础设施)、能源、电力、存储、计算、处理、通信和带宽等方面都会受到限制,且实现任务的可用时间有限。战场物联网的各项功能和服务应在这一资源、时间严重受限的战场环境下正常运作。再比如,战场物联网将部署在各种地域环境,通常是在有干扰的环境中。这里存在两种极端情况:一种是高度密集和混乱的巨型城市环境;另一种是实体稀少,传感器和网络覆盖都十分有限的偏远环境。战场物联网没有一种常态的工作模式,将根据地域环境的不同灵活调整其部署范围和规模。更大规模的战场物联网意味着持续不断的能力融合,新方案的探索和组合应具备稳健的故障应对能力,或适应这种无常态运作资源的模式。另外,战场物联网将在物理安全有限的环境中部署,还可能纳入由对手拥有或控制的实体,因此,将具有高级网空防御和信息安防措施,能够充分应对智能对手攻击,同时还具有高级智能分析技术,以处理冲突和欺骗性数据、识别敌方活动,避免遭受各种复杂和持续的威胁。

马赛克作战概念的嵌入能力,是AML技术上的另一关键看点。“马赛克战”是美国国防部高级研究计划局(DARPA)战略技术办公室(STO)于2017年提出的新型作战概念,是美军继空海一体战、多域战、分布式作战等作战概念之后提出的最新战争方法论,是一种可快速拼装出复杂杀伤网的作战体系,其思想来源于马赛克拼图,这种拼图通过接口简单一致、功能多样的碎片单元实现快速拼装,核心理念是将各种作战功能要素打散,利用先进的网络将其构建成一张高度分散、灵活机动、动态组合、自主协同的杀伤网,进而取得体系作战优势。借助于这种理念,将各种传感器、通信网络、指挥控制系统、武器系统或平台(视为马赛克碎片)通过网络信息系统连接起来,实现作战单元的快速拼装,形成一种具有高度弹性的自适应动态杀伤网。马赛克战的提出并不是凭空而来,是对“网络中心战”、“全频谱作战”、“目标中心战”、“多域战”、“云作战”等前期概念的升华和发展,体现了美军对新的作战概念的不断探索以及认识与实践上的不断深入。网络中心战是20世纪末的概念,其目的是解决单元之间互联互通互操作的问题,强调的是在战场具有高度的透明性和控制力,但军事冲突中固有的“迷雾”会使网络中心战组建的作战体系陷入泥潭。此外,随着世界各国武器水平高速发展,美军发现想要继续在武器装备上拉开差距越来越难,且其费效比令美军无法承受,需要在符合经济效益的条件下出台新的技术手段满足美军发展的需求。马赛克战一方面通过自身的临机组合能力做到以“迷雾对抗迷雾”;另一方面,通过将一体化作战单元拆解为大量小规模、功能较少的单元,将大大降低经费支出,能够较好地解决降低经费、适应“迷雾”两种需求。马赛克作战概念实际上是网络中心战的更高级形态,不但具有跨军种性质,而且成为此后美军各军兵种武器研发设计的主要指导性原则。包括新一代无人火箭炮在内的美国陆军装备就受马赛克作战概念影响很深,是按照分布式作战结构设计的典型技术装备。

分布式结构是将原有大型复杂系统拆分为若干结构简单、物理分离、功能单一的子系统,是对集成式结构的颠覆。马赛克战将分布式结构用于武器装备和力量体系,将大量功能相对单一、结构相对简单的低成本武器装备分散部署于各个地域,通过信息互通,保持其功能一体联通,既降低了系统的研制风险和费用,又提高了其战场生存率。事实上,通过大量分布式结构要素,马赛克战作战能力生成的核心是快速构建满足作战任务需要的作战体系。“马赛克战”通过功能模块化和可靠的连接技术,在极短时间内可以重新排列组合数量众多、分散部署的作战要素,构建形成不同配置和表现形式的作战体系,为指挥官提供更有创造性的方式和手段,打乱对手的行动计划,实现其战略目标。体系中的某个作战要素或要素组合被摧毁时,体系仍能自动快速反应,形成虽功能降级但仍能互相链接、适应战场情景和需求的作战体系。同时,作战体系在完成任务后还可以解体,释放出作战要素,为下一次重构作战体系做好准备,一次作战活动中根据任务的调整变化,可能有多次作战体系“解体、重构”的过程。所以美国陆军在新一代AML无人火箭炮的研发中,特别强调的一点就是可以作为一块“马赛克碎片”随时嵌入到军种乃至跨军种作战体系中。比如,能与F-35战斗机提供的ISR资源无缝集成,就是AML马赛克作战概念嵌入能力的一种具体体现。在“马赛克战”战争概念中,作战平台被“分解”成最小的实用功能单元,先进的数据链接和处理技术使得OODA(观察、定位、决策、行动)功能整合到不同的平台上成为可能,在保持网络连通的前提下,只要能够形成闭合的OODA循环,就可以作为有效的杀伤链路。从这一层面来看,由于F-35能够在网络中心战中扮演灵魂性的角色,而有一定自主任务能力的AML平台,又提供了可以不必顾及人员伤亡的可消耗性火力资源,所以F-35与AML构成的最短杀伤链有能力将作战变成这样一幅图景:对手具备强大的“反介入/区域拒止”能力,距敌海岸线1500~2500千米范围内的己方大型基地不再安全可靠,甚至航母战斗群这样的大型高价值目标都要被迫退出交战区,剩下的海、陆、空军部队只能以小规模的形式进行分散、分布式部署。在这个背景下,少量F-35却仍然有能力在空战中获胜,进而利用空中优势扭转战局——凭借良好的低可探测性能力、强大的态势感知能力以及信息的收集整理分发能力,将自身定位成一个可自护航的高机动性ISR平台,用无形的电子大手,“抓起”区域内己方分布式部署的AML平台上的多类型弹药,纵深性地掷向敌人的要害之处……

群岛作战利器

马赛克作战概念通过融入大量基于人工智能的无人作战系统,从态势侦察、精准打击逐步拓展到网络攻防、电子对抗、多源感知,以低成本的集群来消耗对手大量战斗资源,使对方难以有效应对。而在所谓大国竞争背景下,作为一种典型的马赛克战嵌入式作战装备,AML将在美国陆军近年来大力推崇的群岛作战中体现出尤为重要的价值。对于中国,南海是近代列强“破门而入”的重点方向,特别是近年来美国在南海周边的作为,企图以“第一岛链”困住中国海上力量,美、日在这些海域预置了大量反潜设施,并不断演练强化封锁阻断能力,以期在局势紧张时遮断南海或黄海区域。

美军近年来不断推演可能的夺岛作战方式,这其中美国陆军及美国海军陆战队装备的“海马斯”及其无人版本将扮演重要角色。比如外媒报道,早在2019年3月11~14日,美军在冲绳附近的伊江岛进行了几大军种联合参与的夺岛演习。报道称,该演习意图验证美军未来作战方案——海军陆战队主导的“远征先进基地作战”概念。美国《海军陆战队时报》详细地讲述了演习过程:率先登场的是美空军第353特种作战小组,他们搭乘运输机秘密空降到伊江岛上展开侦察。在侦察部队的配合下,美海军陆战队一个连队搭乘MV-22旋翼机,从600英里之外发起一场“超地平线登陆突袭”,成功夺取岛上机场。为支撑这场远程奔袭,美国海军陆战队还专门出动KC-130加油机进行空中加油。紧接着,美军通过空投在机场建立起补给点后,海军陆战队的F-35B隐形战机随即进驻机场,进而夺取岛屿周边的制空权。同时部署到机场上的还有美国陆军的“海马斯”火箭炮系统,它可以利用C-130运输机快速部署,凭借射程优势足以摧毁海上和陆地目标。成功清扫周围敌方势力、夺取该岛后,美军又以此为基地,对900英里外的另一个目标岛屿发动新的远程奔袭。《海军陆战队时报》当时称,尽管美海军作战部长理查德森还没有正式批准“远征先进基地作战”概念,但美国海军陆战队已经开始进行小范围的测试。报道称,这种新概念的实质是在太平洋岛屿建立前沿据点,为后续行动提供支撑,快速发动新一轮攻击。时任美军参联会主席的邓福德表示:“美军可从太平洋岛链投送兵力,这点在与中国发生对抗时具有重大意义”。当时参与演习的美海军陆战队第31远征队指挥官罗伯特·布罗迪上校也表示,美军在这次模拟与“同级别对手”的交手行动中动用了远程火力、远距分布式作战模式以及先进的F-35隐形战机。考虑到当时AML还处在方案论证阶段,所以美军在2019年的夺岛演习中使用的是有人驾驶版本的“海马斯”,但从夺岛作战的性质来看,无人驾驶的AML显然是更为理想的装备。有助于深入的贯彻马赛克作战概念的实施。毕竟从鲁棒性角度分析,马赛克战是将许多低成本、复杂度低的模块或系统链接在一起。根据梅特卡夫法则,网络“能量”与网上节点数的平方成正比,马赛克战所做的系统单元拆解可大大提升系统抗毁能力。AML值得关注么?答案显而易见。

结语

二战以来,美国参与的每一场战争都是在远离其本土的海外地区,美军兵力作战一直以从美国本土投送大量兵力为基础,保持战争的主动权,获得进入和机动的自由,迫使对手跟着节奏走,其一直是战争的“带节奏者”。另一方面,美国十分重视作战概念的创新和研发。为设计并赢得每一场战争,也为了推动工业技术发展、大兴美国经济,加上媒体的推波助澜,美国智库热衷于研究军事领域热点、难点问题,提出创新观点,推动新概念进入作战理论、新技术进入作战实践。AML就是这样的一个典型产物。AML无人火箭炮在未来大批量生产装备,将给美国陆军提供一种廉价、灵活、易部署、可消耗的中远程打击装备,特别是由于AML无人火箭炮十分适合在群岛作战环境以及跳岛式战役中使用,因此将能显著提升美国陆军未来在诸如亚太等地区的反“区域拒止/反介入”和“以陆制海”能力。事实上,马赛克作战要实现有效精准打击,必须依托智能化无人作战平台技术。它是打出去的“重拳”,击毁敌人目标的利器。智能化无人作战平台,具有低成本、高效益、自主性、重复使用的特点,与现有武器装备结合,可形成巨大的杀伤效应。而作为美国陆军规划的一型面向未来高烈度战场的重要装备,被称为“自主多域发射装置”的新一代无人火箭炮汇集了美国陆军现代化战略的两个关键要素,即非接触和无人自主性,代表了美国陆军陆基无人化打击装备的一个发展趋势。是马赛克作战概念在技术装备领域的一次具体实践。

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