無人駕駛飛機系統，也稱為“無人機”。無人機按照用途可以分為民用（包括以個人娛樂為主要目的消費型及商用）和軍用，按照飛行方式可分為旋翼機和固定翼機，按照大小又可分為微型無人機、小型無人機及大中型無人機。就民用消費型和商用無人機而言，當前主要用于拍攝、投遞、植保、監測等，可能帶來重大安全安保風險，比如，無人機進入敏感地點上空，或用于毒品走私等非法活動，引發安全隱患等。軍用無人機則主要執行空中偵察、戰場監視、定點打擊等任務，并朝著支援有人駕駛戰斗機向壓制敵方防空系統、實施快速地面打擊和導彈防御等領域擴展，正在逐步實現從輔助作戰手段向基本作戰手段的跨越。無人機正改變我們的生活和認知，同時給社會和國家安全帶來風險，要減少這些風險，就需要發展反無人機技術，檢測未經授權或不安全的無人機，在必要時干擾、捕獲無人機或使其失去能力。美國作為世界頭號科技和軍事強國，在反無人機技術、能力方面一直持續布局，本文就從科普層面，簡單介紹美國的民用及軍用反無人機技術發展趨勢，特別是美國國防部當前的反無人機能力發展。 基本情況
美國聯邦航空管理局預測，到2024年，美國的商用無人機將達到約82.8萬架，休閑用途的無人機將達到約148萬架，合計超過200萬架。在美國國內，針對消費型及商用無人機的反無人機活動受到現有聯邦法律的限制或禁止，如《飛機破壞法案》或《計算機欺詐和濫用法》。截至2022年3月，美國只有國防部、能源部、司法部和國土安全部4個聯邦政府機構獲得在特定情況下執行反無人機行動的授權（如保護軍事基地、監獄等敏感政府設施，或在體育比賽期間提供安全保障等），州及地方機構或個人均沒有反無人機權限，地方機構通常依賴少量的聯邦政府反無人機單位來應對無人機威脅。 在國防領域，無人機系統可以使美國的對手低成本地執行對美情報、監視和偵察任務，許多小型無人機由于尺寸、建造材料和飛行高度等原因，無法通過傳統防空系統探測到。因此，美國防部2022財年提出在反無人機研發上投資6.36億美元，在反無人機采購上投資7500萬美元，整體反無人機資金比2021財年增加了1.34億美元。 工作原理 反無人機一般涉及探測和節制兩類技術。
探測技術。無人機探測可以使用多種方法，一是利用光電、紅外或聲學傳感器，識別無人機的視覺、熱或噪聲信號；二是使用雷達系統；三是使用射頻傳感器，識別控制無人機的無線信號。這些方法經常組合使用，以提供更有效的分層探測能力。 節制技術。可以驅退或攔截未經授權的無人機。比如，干擾信號可以干擾或打斷無人機與其操作員之間的通信連接，從而觸發無人機著陸或返回。干擾是最常見的節制技術，干擾裝置可以輕至2-5千克，單兵可攜帶，也可以重達數十上百千克，安裝在固定位置或車輛上。其他節制技術還包括，使用非動能或動能力量（如定向能、槍炮、傳統防空系統，甚至訓練有素的動物），毀傷無人機。不過動能方法可能會導致墜落或爆炸的無人機帶來意想不到的傷害。美國國防部當前正在開發和采購一系列不同反無人機技術，確保強大防御能力。
技術成熟性。盡管美國國防部至少從2014年起，就已經在國外部署反無人機技術，但在美國國內，使用無人機技術一直受限。過去4年，獲得反無人機技術使用授權的機構已經在國內部署了一些反無人機技術，不過，其中一些技術探測和跟蹤小型無人機的能力有限，很少有技術能成功地干擾或破壞無人機，許多技術的有效作用距離僅為300米左右。目前，為了應對潛在無人機風險，美國聯邦航空管理局和一些獲得授權的機構正在繼續試驗、評估和開發致力于應對特定風險環境的綜合型反無人機平臺。例如，一部強大的遠程信號干擾機可以用于在軍事基地附近鄉村地區有效節制無人機，也能用于在城市或機場附近破壞無人機通信。隨著無人機系統技術不斷進步（如，變得更小、更容易操作）、更為公眾所廣泛使用，探測和節制無人機也更具有挑戰性。 美國國防部反無人機技術發展 1.空軍 美國空軍正在試驗高功率微波武器和激光武器兩種定向能反無人機能力。例如，2019年10月，美國空軍接收一種車載反無人機原型機——“高能激光武器系統”（HELWS），將進行為期一年的海外實地試驗。HELWS的目的是在幾秒鐘內識別和壓制敵方或未經授權無人機，連接到發電機時，可提供“幾乎無限次射擊”。正如空軍《2016年小型無人機飛行計劃》中所述，美國空軍可能會進一步尋求機載反無人機能力。 2.海軍
2014年，美國海軍在“龐塞”號兩棲船塢運輸艦上部署了首型也是迄今唯一可作戰使用的定向能武器——“激光武器系統”（LaWS）。LaWS是一種能執行反無人機任務的30千瓦級激光武器原型機。2021年，美國海軍在多艘導彈驅逐艦上部署“光學眩目攔截器”（ODIN）和60千瓦級“具備一體化光學眩目和監視能力的高能激光器”（HELIOS）。此外，在2019年3月28日的一份備忘錄中，海軍部宣布，將與國防數字服務處合作，“快速開發新型反無人機產品，應對不斷發展的無人機威脅”。 3.海軍陸戰隊 美國海軍陸戰隊通過地基防空（GBAD）項目辦公室投資了一系列反無人機系統。例如，2019年，海軍陸戰隊完成“海軍陸戰隊防空一體化系統”（MADIS）的海外測試，是一種干擾和火炮攻擊系統，可安裝在MRZR全地形車、聯合輕型戰術車和其他平臺上；2019年7月，美國“拳師”號兩棲攻擊艦上海軍陸戰隊員使用MADIS擊潰一架出現在該艦“威脅范圍”內的伊朗無人機。此外，作為地基防空項目的一部分，海軍陸戰隊還在采購“緊湊型激光武器系統”（CLaWS），也是美國防部批準的首型地基激光武器。據報道，該系統包含2千瓦、5千瓦和10千瓦級三個型號，陸軍也在使用。同時，盡管海軍陸戰隊已經試驗了便攜式反無人機技術，但海軍陸戰隊司令大衛·伯格2019年在國會作證時表示，由于重量和功率方面的需求，相關技術“尚未成功”。 4.陸軍 美國陸軍2016年7月發布一份反無人機戰略，指導本軍種反無人機能力發展，2017年4月發布《陸軍技術出版物3-01.81：反無人機系統技術》，闡述了“在作戰行動中防御低、慢、小無人機空中威脅的規劃考慮”，以及“如何在部隊訓練中集成反無人機士兵任務”。反無人機也是美陸軍作戰能力發展司令部六層防空反導概念（①彈道、低空無人機交戰，②多任務高能激光武器，③下一代火力雷達，④機動防空技術，⑤高能激光戰術車演示驗證機，⑥低成本增程防空）的一部分。盡管這些系統仍在開發中，但美陸軍已經部署一些單兵便攜式、車載和機載反無人機系統。此外，美國陸軍也和海軍一樣，已與國防數字服務合作，開發計算機使能的反無人機產品。 5.國防部本部 美國國防部正在研究一系列反無人機技術。例如，美軍聯合參謀部和國防部其他機構參加“黑鏢”演習（旨在評估和驗證現有和新興防空反導能力及反無人機概念）等反無人機工作；美國國防高級研究計劃局（DARPA）投資“反集群人工智能”項目、“多方位防御快速攔截炮彈交戰系統”（用于艦基點防御）等反無人機技術開發項目。2019年12月，美國國防部精簡了國防部內各種反小型無人機項目，將陸軍指定為監管國防部反小型無人機工作的執行代理。2020年1月，國防部長批準“聯合反小型無人機辦公室”實施計劃。該辦公室與作戰司令部、采辦與保障副部長辦公室協同，對40多種已部署反小型無人機系統進行評估，目前已選定10種反小型無人機防御系統和1種標準化指揮與控制系統進一步發展。此外，聯合反小型無人機辦公室制定了一份能力發展文件，闡述未來系統作戰需求；還于2021年1月發布《國防部反小型無人機戰略》；計劃制定一份關于反小型無人機的國防部指令和一份反小型無人機能力威脅評估。國防部計劃在2024財年前成立一所聯合反小型無人機學院，面向全軍提供反無人機戰術訓練。 機遇與挑戰 隨著無人機技術和系統在世界范圍擴散，美國面臨的無人機風險日益嚴峻。而反無人機技術發展，既有機遇也面臨挑戰。 機遇。①增強的安全性。無人機已經干擾過軍事和商業飛機的操作，進入過大型體育賽事空域，非法訪問過無線網絡，并被在敏感國家安全設施上空出現，反無人機技術可以應對這些威脅，為關鍵地點和資產帶來增強的安全性。②更好的態勢感知。反無人機平臺可以跟蹤關鍵地點附近的無人機活動，促進數據分析以更好地了解威脅。 挑戰。①有效性。電磁干擾（如電力線、LED燈）和小型空中物體（如飛鳥）會降低探測能力或引發誤探測。節制型反無人機系統可能作用范圍有限，難以對抗快速移動或以不可預測模式移動的無人機。②意外后果。反無人機平臺可能因為干擾附近通信（如使用導航系統的設備）而帶來安全隱患。以動能方式節制無人機，彈丸飄忽不定或無人機掉落都可能意外毀傷地面財產或人員。③隱私問題。反無人機探測方法可能會收集到個人身份信息，如操作人員或旁觀者圖像信息等，從而帶來隱私問題。 出品：科普中國軍事科技 科學顧問：費伯禹 策劃：林佳欣 監制：光明網科普事業部 來源： 光明網-科普中國 |
