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【導讀】本文編譯自韓國公州大學航空安全管理專業2024年碩士論文集,是一篇關于使用反無人機系統保護國家重要設施的研究論文。文章分析了無人機攻擊對國家重要設施的威脅,分析實際的應對狀況,進而把目標放在尋找構建和運行有效反無人機系統的發展策略上。通過對反無人機系統的體制、技術、運行、政治和裝備等方面進行全面研究,為應對無人機恐怖主義提供準備,從而克服防御能力的局限性,為切實保護國家重要設施提供基礎。(推送部分為節選)
英國蓋特威克機場2018年12月19日,一架非法無人機被發現在英國蓋特威克機場內飛行,并持續飛至次日早晨。
該事件引發了緊急狀態,導致超過100架次航班的起降延誤,逾11萬名旅客在假日高峰期滯留。警方和軍方緊急出動,對無人機進行鑒定。倫敦當地警方表示,盡管他們認為這可能是一架民用無人機而非恐怖分子的行為,但關閉空域的決定是必要的,因為一個小物體擊中飛機引擎或擋風玻璃可能會造成災難性后果。
由于該事件導致機場癱瘓,給旅客帶來了極大不便,英國當局緊急開始在蓋特威克機場部署由以色列安全公司拉斐爾開發的無人機防御系統——無人機穹頂。無人機穹頂旨在探測小型無人機并使其失效,其原理類似于以色列雄心勃勃的導彈防御系統“鐵穹”(Iron Dome)。
“鐵穹”系統自2011年起開始在以色列實戰部署,是一個環繞以色列全境的圓頂型防空網,用于攔截和擊落短程火箭彈和炮彈,其建立是為了威懾邊境上的哈馬斯武裝分子。
拉斐爾公司研制的“無人機穹頂”是一種接收射頻雷達信號的裝置,利用自身的電子光學設備跟蹤無人機,并攔截連接無人機與飛行員的全球定位系統(GPS)。
最新版的“無人機穹頂”配備了一個功率為50千瓦的激光發射器(Lite Beam),可在幾秒鐘內摧毀2.5千米外的無人機,并配備了四個雷達來監控周圍區域,探測范圍達16千米,能夠探測到3.2千米外小至0.002平方米的目標,并利用自身的電子光學設備跟蹤無人機及阻斷全球定位系統。
該事件導致機場關閉約36小時,案件調查難度很大。最初的嫌疑人是一對住在附近的普通夫婦,他們被緊急逮捕,但被認定為無人機的普通愛好者,沒有其他可疑之處,因此被釋放回家。
在隨后的調查中,盡管有跡象表明嫌犯可能是極端環保主義者,因為他們在關閉跑道重新開放時再次放飛了無人機,但最終沒有找到明確線索,調查陷入了困境。此外,英國政府因未能認識到事件的嚴重性而受到批評,飛機與無人機相撞的沖擊力可能會對飛機機翼和其他設備造成嚴重損害,導致重大災難。
從上述案例中可以看出,小型無人機隨意飛入機場禁區,這表明英國機場的防御能力薄弱,并由此引發以下問題:
首先,國家重要設施周邊可能存在未經授權的無人機入侵,表明在飛機報告、飛行許可、禁飛區指定等方面的安全管理制度存在缺陷。
其次,英國尚未引入一個結合多種傳感器的反無人機系統,以主動探測、識別和跟蹤入侵的無人機。
第三,英國缺乏專門的反無人機事后應對小組,導致整體缺乏態勢感知和防空區概念。
不過,值得肯定的是,英國迅速引入了以色列的“無人機穹頂”系統,該系統具備探測和應對小型無人機的能力,這被認為是英國反無人機系統發展的一個關鍵步驟。
美國國防部自2019年采購首批反無人機系統以來,美國國防部一直致力于開發和部署一系列先進、多樣化且高效的反無人機技術,以應對無人機襲擊和恐怖主義所帶來的致命威脅。
這些系統在美國陸軍、海軍和空軍中廣泛應用,形成了一個由自主監視無人機構成的龐大網絡。美國陸軍采用了雷聲公司制造的頂尖“郊狼”(Coyote)無人機,這是一種小型、消耗型的管狀發射無人機,它能夠從空中、陸地和海上平臺進行部署和操作。
“郊狼”無人機既可以單獨使用,也可以集群部署,執行包括監視和電子戰在內的多種任務。自2018年起,為了抵御外來的無人機群攻擊,美軍已將“郊狼”無人機部署到前線。
在當前的俄烏沖突中,“郊狼”無人機搭載的激光器被用于精確射擊并熔化敵方無人機的關鍵部件,可有效摧毀敵方的無人機。
正如韓國軍方在2022年12月對朝鮮無人機侵犯停火線的應對所展示的那樣,韓國軍方已經意識到,抵御成群結隊的無人機攻擊或難以探測的小型飛行器(例如“郊狼”無人機)十分必要。這表明反無人機系統的建設需要進一步完善,首先需要加強防御能力,并持續投入研發。
2020年3月10日,Numerica公司的C-AUDS和Liteye公司的AUDS在一次集裝箱式訓練演示中,展示了他們針對敵方無人機的最新攻防系統。這次演示集成了接口,強調了在各種氣候條件下提高系統的機動性和適用性。他們還開發了Spyglass,這是一種應用了三維雷達技術和人工智能技術的系統,能夠探測到3千米半徑內的盲區。AUDS是一種能夠同時進行探測、跟蹤和擊落的干擾器,目前被美軍在伊拉克基地使用。
2017年,當美軍首次對伊拉克城市摩蘇爾發起進攻時,面對敵方大量無人機的攻擊,美軍緊急引入了AUDS系統。這一舉措顯著減少了敵方無人機的威脅,“伊斯蘭國”的無人機攻擊活動也隨之大幅減少。為了完善通過傳感器融合實現的目標追蹤功能,C-AUDS集成了Numerica公司的防空導彈團隊構建的指揮與控制(C2)系統和用戶界面,有機地運用了最新的雷達、高級視頻追蹤、數據融合、多重無效化功能、精密日間和熱成像攝像機,具備使敵方無人機失效的能力。
EPIRUS公司開發了氮化鎵放大器,并推出了能夠發射增強性能的高功率微波(HPM,High Power Microwave)以使集群無人機失效的Leonidas系統。Leonidas系統類似于定向電磁脈沖(EMP)發生器,通過演示展示了能夠使66個無人機目標全部失效的能力。這種利用高功率微波的反無人機技術在防御大量集群無人機方面非常有效,但可能會破壞周圍友軍的電子設備,因此在使用上存在一定的限制。美國海軍也在部署AVT公司的X-MADIS,這是一種代表性的海上防御綜合型反無人機系統,該系統在2019年7月霍爾木茲海峽單方面壓制了伊朗無人機。該系統配備了航空監視雷達、指揮與控制界面、電子戰系統、陀螺穩定光學傳感器等,便于有效移除滲透無人機,是一種固定和移動式應用都可行的反無人機技術,不僅適用于國家重要設施,也有利于重要人物和平民的保護。然而,即使是配備了信號干擾設備的海上防御綜合型反無人機系統LMADIS也有技術短板,因為在不需要通信的情況下,很難對抗那些完全自主型無人機,因此需要綜合運用互補技術,以確保在任何情況下都能應對,從而構建對敵方的完美防御體系。
此外,從2022年開始,美國海軍還開始了結合人工智能的無人水面艦艇(USV)測試。被稱為“帆船無人機探索者”的無人水面艦艇長約7米,高約4.8米,裝備了相機、雷達、水下聲納探測設備等多種傳感器,被用于海上監視、掃雷、環境監測等多種任務。
據悉,為了保護貿易路線免受伊朗等敵對國家的挑釁,美軍計劃在阿拉伯半島地區至少增加部署數十艘無人水面艦艇。美國空軍采用SRC公司開發的Silent Archer反無人機技術,該技術裝備了經過驗證的TRL 8/9級別的雷達和電子戰(EW)系統、攝像頭以及3D用戶顯示器。這些組件共同提供空間、頻率和光學監視功能,使得Silent Archer能夠有效地探測、追蹤、分類和識別空中威脅。此外,該系統能夠通過干擾操作員與飛機之間的通信鏈路等低成本、低風險的多種電子手段,使無人機失效。
SKY LOCK15的反無人機技術套件包括無人機探測系統、無人機干擾器以及一套完整的反無人機系統。這套系統的一個顯著特點是,它提供了一種非干擾性的解決方案,特別適用于那些由于監管限制而無法使用特定區域干擾系統的機場和軍事基地。
特別值得一提的是,SKY BEAM系統是烏克蘭軍隊在2021年實際部署并使用的型號,曾在頓巴斯地區成功使俄羅斯的偵察無人機失效。
到了2022年6月,立陶宛向烏克蘭援助了110套SKY BEAM系統,以支持其防御需求。此外,還有一種名為“無人機網捕器”的技術,它基于白名單制度攔截敵方無人機。該技術利用超輕型遠程武器站(ULRWS),配備高性能激光燃燒器系統,精確摧毀惡意無人機,并向安全團隊提供關鍵的位置跟蹤和識別信息。在應用理念上,它通過積極干擾操作員與設備間的信號頻率,控制惡意無人機,體現了取證和執法的雙重理念。在操作層面,它的優勢在于可以方便地部署在車輛和移動設備上,便于快速反應。
因此,美國政府通過不斷開發和運用這些系統,為應對無人機恐怖主義做好了充分準備,包括實施軍民無人機位置數據傳輸的強制要求。
在這一背景下,我們將展示美國最近運行的反無人機系統設備和技術,這不僅能夠評估韓國目前的技術實力,而且相信對于LIG NexOne、韓華宇航、大韓航空、Pungsan等韓國有前途的國防企業目前正在進行的反無人機系統應用研究,也將提供寶貴的參考。
進一步來說,為了克服韓國在反無人機系統技術方面的現有局限,并從國家重要設施的現代化出發,逐步擴展應用至民用領域,政府和私營部門的持續關注與努力是至關重要的。這種堅持不懈的投入將促進構建一個全面而高效的反無人機防御體系,從而有效應對未來可能出現的多樣化威脅,確保國家安全和公共安全。
通過這種前瞻性的策略,韓國將能夠更好地準備和防御潛在的無人機攻擊,保護關鍵基礎設施和公民的生命財產安全。平昌冬奧會2018年,韓國成功舉辦了第23屆平昌冬季奧運會,期間對恐怖主義的完善準備被評價為發揮了重要作用。當時,國際恐怖形勢嚴峻,ISIS將韓國稱為“惡魔的聯盟軍”,并指定為恐怖襲擊的目標,甚至公開了駐韓美軍的位置信息進行煽動。
此外,在2017年朝鮮連續進行導彈和核試驗等軍事挑釁的情況下,韓國政府為了確保奧運會的安全,采取了最高水平的安全措施,并通過相關機構之間的緊密合作實現了這一目標。具體來說,反恐安全對策本部與國土部、軍隊以及冬奧會組織委員會等進行了協商,制定了臨時禁飛區和飛行審批的標準,并實施了嚴格控制。
此外,還部署了兩臺KAIST無人機探測雷達,監視無人機恐怖威脅,并將綜合雷達的信息與綜合情況室內的監控顯示器系統相連,建立了在識別無人機時實時向現場人員傳播并做出應對的體系。