
為有效阻止或延緩敵兩棲部隊的攻擊,我們必然會在灘頭布設地雷和障礙物,這些“物美價廉”的東西,架設容易且極為有效。因此,登陸部隊如果想盡快抵達目標區,必須迅速有效地搜尋并清除地雷與障礙物。目前,美國海軍與陸戰隊正在尋求解決這一問題的新方案。
從艦船到目標機動的過程(即陸戰隊員及裝備從兩棲艦船跨越灘頭并與敵人接戰的過程),是遠征作戰的最后環節。但對手可能已經在淺水區布雷或設置灘頭障礙物來阻止敵人的攻擊。這種花費不多、設置容易且極為有效的阻止登陸手段,如果再輔以近、遠距觀測和火力武器,其效力就會更大。
地雷很容易快速地從各種現有平臺進行布設。守軍可在敵軍可能登陸的地點先行布設地雷,也可以靜待攻擊部隊抵達某特定地點時再布設。美國海軍必須事先偵察到這些防御設施,并盡量讓登陸部隊避開這些地區。若必須強行在雷區登陸,就必須擁有強大的清除地雷與障礙物的能力。正確與及時的偵察行動,對支援上述回避措施以及清除裝備的有效運用相當重要。
從理論上說,“地雷反制/障礙物清除”行動應秘密完成,以免泄漏我軍登陸的確切地點。比較可行的方式是,在攻擊部隊以正常速度挺進時,同步清除敵防御工事。
攻擊部隊挺進時,必須經過下列地區:淺水區(水深60~20m)、極淺水區(水深12~3m)、碎浪區水深3~0m)、灘頭區以及灘頭進出區等。對這些不同區域的地雷/障礙物,偵測難度也不一樣。例如在淺水區,探測器因受到各種雜波干擾致使其探測性能大幅降低,比如,水面波浪所造成的光線折射,會導致探測器設定偵測范圍內的背景亮度“擾動”并造成影像扭曲與模糊。海草、其它水中生物、漂浮物、沉底物、浪涌形成的白浪花、泡沫以及太陽等,也會干擾探測效果。
一直以來,美國海軍并沒有將“地雷反制措施”作為兩棲作戰不可缺少的一部分。清除極淺水區及碎浪區的地雷和障礙物,已成為“海豹”在執行水道測量調查時的偵察任務之一。但是,即使在最理想的情況下,武裝潛水員也不足以支援同步或大范圍的清除障礙工作。
為改變這種局面,美國海軍提出了許多新的快速搶灘方案,其中重要的一個環節就是清障。

攻擊性掃雷構想
海灣戰爭后,美國海軍提交一份有關“淺水雷區反制措施”及雷區/障礙物清除的作戰需求文件。最初的構想是以直升機載運系統,從灘頭向碎浪區實施清除。但從1994年3月起,構想方案改從深水區朝灘頭進行攻擊性清除。這項修訂方案于1994年12月獲批準,成為發展淺水雷區反制措施系統的藍本。1998~1999年間,美海軍和海軍陸陸戰隊再次修訂構想內容,使其更好地滿足實戰要求。
淺水區地雷反制措施包括監視/偵察、清除與標示淺水區至灘頭初期登陸點的地雷/障礙物。它要求研發一套可以在各種水文、地理及氣象條件下,能晝夜執行兩棲作戰的系統,這個系統也可以在三級海況、輕度浪高及水面或水下流速低于0.5節時使用。
美軍傳統的地雷反制措施系統是,先從空中用感應掃雷技術清除淺水區,再以派出部隊清除極淺水區,最后再運用“淺水攻擊清除”與“分散爆破技術”等,將爆導索與排裝炸藥發射至碎浪區。但這些方法已取消,并正研究替代方案。
美國海軍研究室目前正進行多項科技計劃,以研發改良式地雷反制/障礙物清除探測器與獵殺裝置,其中包括小型“無人空中載具”及“無人水下載具”。

淺水計劃
在1999會計年度中,海軍研究室積極推進極淺水區水雷反制措施計劃,該計劃將在未來10年內投資民間機構發展無人水下載具,如伍茲霍爾海洋研究所負責生產載具,洛克希德馬丁及佛斯特米勒公司等也先后加入這個行列。
在計劃初期,海軍研究室集中研究“搜尋-分類-制圖”的工作,并實驗伍茲霍爾公司研制的“遙控環境監視系統”及布魯芬機器人公司所研制的“戰場自主水下載具”等。如今這項工作擴大到“再獲得-識別-排除”的層面。負責督導海軍研究室海洋工程暨海事系統小組的史偉恩博士表示,“搜尋-分類-制圖”的技術現已“準備就緒”,將分別在2006與2007會計年度達到初步的作戰效能。
遙控環境監視系統有一種名為“半自主水道偵察載具”的衍生型,該載具配備側掃聲納及其它探測器,正提交海軍三棲特種部隊使用。遙控環境監視系統同時也將由兩個機動爆炸軍品處理小組進行反恐部隊、防護等實驗。
2002年7月,美國海軍實施的“朱麗葉艦隊戰斗實驗”,其中的一個課目是,在HSV-X1高速艦“聯合冒險號”上,對兩套遙控環境監視系統載具進行協同作戰演練。系統載具配備的聲納,將接收到的信息傳給無人水下載具進行處理,再通過一條音響通信鏈路,將所獲得的影像資料傳送到艦上的聲納手,聲納手選定追蹤目標后,再通過第二個遙控環境監視系統的高解析度探測器,獲得這些目標的進一步信息。
2003年9~10月間,海軍研究室運用HSV-X2型高速艦,同時部署遙控環境監視系統、戰場自主水下載具及海底爬行載具。這些載具都是相互通聯的,一個載具的資料可以直接傳送到另一個載具上,而無需經過艦上的操作手。海軍研究室所屬的海洋、大氣與太空感測系統處代理處長杜德洛夫博士表示,他希望海底爬行載具在未來兩年內達到反水雷作戰的要求。相對廉價的機器人可執行排雷任務,它所配備的探測器可引導機器人接近水雷,然后確認水雷類型并用爆炸裝置將其摧毀。
展示的結果將有助于發展作戰戰術,并可以對設計提出修改意見。一種可能部署在各種“近岸戰斗艦”的水雷反制套裝系統中,包含一個可容納三套遙控環境監視系統與兩具戰場準備自主水中載具的貨柜,以及用于管制、通信與其它方面的共用裝備。

根據美英兩國簽署的一份合作協議,兩國的水下研究機構可共享直徑53cm的、反水雷無人水下載具的相關資料與技術;這些資料與技術均注重于感測的計算等。英國昆尼提克科技公司與美國CSS公司將各自開發的合成孔徑聲納進行海上測試。
寬頻合成孔徑聲納
由于高頻寬頻合成孔徑聲納的大小與外型限制,昆尼提克公司研制時必須將接收陣列裝置在載具外殼上,而發射陣列則凸出放在左舷。兩具陣列裝置的壓力艙配備法國艾克希公司研制,采用光纖陀螺儀的“光子慣性導航系統”(昆尼提克公司主要是因為美國限制技術出口,才采用此一系統)。壓力載具的中段裝有兩個電瓶,可供應1.8千瓦的電力。
美國寬頻合成孔徑聲納研發小組的人員來自海軍機構、工業界以及學術界等,其中包括布魯芬機器人公司、動力技術公司、賓州州立大學應用研究實驗室、斯坦福大學、CSS公司、海軍研究實驗室以及海軍水下作戰中心等。該小組2002會計年度的工作重點是改良現有的低頻/高頻合成孔徑聲納,并在探測器內加裝計算與資料記錄設備。低頻/高頻合成針孔聲納有15~25千赫與165~195千赫兩個工作頻段,各頻段所提供的解析度分別是7.5×7.5cm與2.5×2.5cm。
在2003會計年度內,該小組的重點是將改良式低頻/高頻合成針孔聲納(命名為SAS21型)以及由賓州州立大學應用研究實驗室設計的“寬頻段低頻”原型投射器,整合至瑞里安型自主水下載具中。而斯坦福大學以高性能電容微型化超音波音鼓為基礎,發展一種海用原型載具。

華盛頓大學“應用物理實驗室”正強化其“雙頻識別聲納”,以供無人水下載具執行任務。其工作項目包括撰寫新軟件,以協助操作員迅速有效地從數百萬位元組的資料中篩選并識別出疑似水雷的物體,此外也采用自主偵測與識別設施。雙頻識別聲納安裝在朱麗葉艦隊戰斗實驗的遙控環境監視系統載具中,華盛頓大學應用物理實驗室另提供三套此種聲納系統,裝設在機動爆炸軍品處理小組所使用的載具。
2002年,海軍研究室展開“獵殺深進雷”計劃,以研發音響與磁性探測器,并計劃在2004年底進行初期展示。各種不同型式的合成孔徑聲納雖然是主要的備選探測器,但它仍有競爭對手。主要競爭者包括由佛羅里達州亞特蘭大大學與“奧潤康”公司共同發展的“深埋物體掃描聲納”,以及“波拉托米克”公司的P-2000型“激光分級梯度計”、昆坦磁力公司的“即時追蹤梯度計”以及吉歐費克斯公司的GEM-3型寬頻主動電磁探測器等三種。
長續航力自主水中載具
水下滑翔艇——一種可通過改變浮力,或通過海洋不同層次的溫差為動力的自主水中載具——可長時間執行任務。海軍研究室已贊助偉伯研究公司研發的“史洛康滑翔艇”,以及由華盛頓大學應用物理實驗室研發的“海洋滑翔艇”等兩種,這兩種海底滑翔機2003年間在加州南部美國海軍與陸戰隊進行的演習中測試作戰性能。
“史洛康滑翔艇”,使用一種熱引擎,可取自海洋變溫層(水溫隨著水深變化而急遽改變的水深層次)所產生的能量以改變浮力。該載具設計巡航時間為5年,可從水面到1500米左右深度之間不斷上下穿梭,航行4萬公里后返航。在這個過程中,載具可測量鹽分與溫度等各種參數,并可繪制洋流圖。另一種使用電池、較適于地雷反制作戰形勢的水下滑翔艇,可下潛至200米的深度,并持續運作30天,航行距離可達1500公里。
華盛頓大學應用物理實驗室所研發的水下滑翔艇,是以一種結合浮力控制與艇翼抬升的方式推進,使其可沿著傾斜路徑下潛與上浮,并在全球衛星定位系統導航測定船位(在水面時測得)之間推算航法航行,并航經各個設定的轉向點。水下滑翔艇可在長達數月的航行期間,橫跨整個海洋盆地并執行各項任務,其下潛深度達1050米,且可在小型船舶上采用人工方式施放與回收。自主水下載具用于收集有關海洋的物理、化學與生物光學等特質的高解析度概略資料。

空中與太空探測器可提供廣大的涵蓋面積,以及指示其它偵察裝備或支援武器投射所需的影像解析度。“近岸遙感計劃”是使用監視衛星針對地雷、障礙物及危害航行安全的自然與人為因素,進行秘密偵測與識別。 海軍研究室進行的“快速公開空中偵察”,旨在提供一個探測器套裝系統,以期在“預先策劃產品改良”計劃中,將此一套裝系統納入無人駕駛空中載具上的“海岸戰場偵察暨分析”系統,以及由直升機載運的“空中激光地雷偵測系統”中。基本型“海岸戰場偵察暨分析系統”是使用一種掃描式高解析度多光譜攝影機,能在灘頭區與灘頭進出區提供日間偵測雷區的工作。“空中激光地雷偵測系統”則用于日間或夜間偵測開闊海域中的地雷,但將其裝置在一個有人駕駛平臺上在海岸區進行公開監視任務時,極易遭受攻擊。目前尚未著手發展用于碎浪區與極淺水區偵測與標定地雷的空中系統。
“快速公開空中偵察”的長期目標在于發展一種地雷與障礙物偵測套裝系統,其外型相當輕巧,足以裝置在無人空中載具上,并著重在執行碎浪區任務。賴賽寇公司正致力發展一種三度空間激光雷達,專門用在碎浪區執行任務,并具備一定程度的夜間多光譜性能,用以反制灘頭地雷。CSS公司在2002年9月進行一項實驗,其對象包括若干型式的探測器,以協助賴賽寇公司選定最有利的作業波長,以利在具有波浪、水面泡沫以及受擾動的海底沉積物的環境下操作。
該公司現正與先進科學構想公司與國際科學應用公司進行合作,以發展快速公開空中偵察探測器。此探測器具備下列特性:
一個小型傳導冷卻式激光發射器,可提供灘頭的日/夜間多光譜顯像,以及一個極淺水區/碎浪區的單色輸出顯像功能。
一個小型3-D快閃顯像攝影機,它極具有高量子效率、寬頻與低噪音特性,可提升碎浪區、極淺水區以及灘頭區之偵測能力。
一個經設定距離閘的影像強化攝影機,同時具有高量子效率與低噪音特性,可同時與3-D攝影機在碎浪區與灘頭區使用。
一個用于廣域搜索掃描與后續多次俯瞰海洋表面的掃瞄器,該搜索器亦具備聚光模式。
供在碎浪區雜波中偵測地雷用的新式計算法。
當快速公開空中偵察器由無人空中載具攜往900米高空,并以75節速度飛行時,可掃描極淺水區/碎浪區一個面積200×20米的帶狀地帶,其掃瞄深度為12米,掃描速度為每小時8平方海里。灘頭與灘頭進出區將由一連串設定的“偵查路徑”所涵蓋,每條路徑可測量60×60米的范圍。海軍研究室的杜德魯夫博士形容由快速公開空中偵察所顯示的問題“極具挑戰性”。他期望這套系統能在2005會計年度左右,進行偵測水下地雷的性能展示。
“快速公開空中偵察”是“空中近岸偵察技術”計劃的一部分;該計劃同時利用在“聯合地雷偵測技術”專案計劃期間所獲得的知識,而“快速公開空中偵察”展示了由“空中激光二極體陣列照明器”所提供的夜間地雷偵測能力。“空中激光二極體陣列照明器”是由勞倫斯利佛摩爾國家實驗室與CSS公司合作,使用一種由激光二極體所組成的棒狀透鏡陣列,其體積僅5×5×5cm。已在2002會計年度內成功進行測試,可結合影像強化攝影機而組成一套完整的系統。其初期衍生型僅可以單一波長操作,但未來將可接收不同顏色來源而得以進行多光譜任務。

激光照明
測試結果顯示,空中激光二極體陣列照明器可在高達900米的高度提供水面照明,盡管其激光脈沖散布在一個面積25000平方米的水域,但仍可對較大目標產生一種可資運用的影像,而它在雜亂背景下的夜間行動性能也有大幅改進。茂密的長草區在午后太陽的自然光照射下,看起來好像其中藏有大量地雷,但極可能是假警報。不過,夜間若在激光光照射下,布設在海底的地雷目標則可自其背景中凸顯出來。
在海軍研究室主導的另一項計劃中,費柏鐵克公司正將一種具有低脈沖能量與高重復率的藍綠激光,與有效率、高頻寬的多畫素偵測器(配備平等頻道訊號處理電子儀器)相結合,作為一種比現有設計更為輕巧、廉價的地雷偵測探測器。它可通過無人空中載具等小型載臺攜載,以提供更高的涵蓋率,可有效偵測淺水區內外的漂雷。
該計劃的目標是產生一種功率為20瓦的激光,其脈波長度小于10億分之8秒,并配備一套在頻率10千赫時可在15cm深的儲存箱容納最多76條偵測器像素的3-D影像接收器。其它可能的應用包括裝設在火炮上的“快速空中地雷清除系統”的火控探測器、國際科技公司所研制的“超高光譜近岸空中探測器”的重要輔助裝備及提升空中激光地雷偵測系統的技術。
海軍研究室同時也正在研發并展示可提供短程解決方案的“無人水面載具”的相關技術。杜德魯夫博士認為,盡管無人水面載具可拖載側掃聲納,但主要以執行磁性與音響掃雷來輔助其它載具。
海軍研究室的首要工作是展示一種可配合兩棲艦艇使用,且足以執行地雷反制任務的小型無人水面載具。其次則是向兩棲作戰部隊展示,無人水面載具可在對所需人員、重量、預定登陸區及與地雷反制措施無關的艦艇任務造成最小沖擊情況下,與艦艇整合。它將使用諾提卡國際公司所研制的11米長“硬殼充氣艇”作為載臺,CSS公司已加以改良以利執行無人任務。
接著將從3米長的“水上摩托車”到洛克希德馬丁公司研制的32米長“思萊斯”型等九個不同大小的無人水面載具平臺進行驗證。據推斷,其中最小型載具可能無法有效執行這一任務,而最大型者過于昂貴,且無法在大部分艦艇上操控。而11米長的硬殼充氣艇,滿載排水量約10噸,具有一套強力推進系統,速度可達40節,可在水深60米處以20節速度拖帶現役的地雷反制裝備約15小時。另一種7米長的硬殼充氣艇,最大重量為5450公斤,也相當適用,但需加以改進才能適用于水面艦上的吊桿(限重2550公斤)。
在碎浪區與灘頭清掃地雷與障礙物是一個相當棘手的問題。障礙物包括高強度的混凝土塊(體積通常是1.2×1.2×1.2米,重5公噸)、鋼制四角錐體障礙物與“刺猬拒馬”、部分插入水中的木樁、“工兵樁戳架”以及蛇腹形鐵絲網等。在許多情況下,攻擊部隊將接連遭遇各種組合的障礙物。
在1990年代末期進行的“聯合反地雷”計劃“先進概念技術展示”中,所測試的13個先期生產的偵察暨破壞/清除系統,已有許多停止發展或重回科技計劃階段。這些包括美國海軍陸戰隊的“聯合兩棲地雷清除”系統,這一系統是利用配備機械與炸藥清除系統的遙控牽引車,自高潮線至登陸區清除地雷與障礙物。先進概念技術展示的評估結果顯示,聯合兩棲地雷清除系統“顯然過于復雜,以致即便在設置輕度防御工事的灘頭也無法發揮功效。”
單發與三發爆導索及“人員殺傷障礙破壞系統”等灘頭裝備,對鐵絲網或蛇蝮形鐵絲網及工程用標樁等輕型障礙物效用有限,而對“龍齒”、棱形拒馬及混凝土墻等重型障礙物,則毫無用武之地。
地雷清除彈藥
海軍研究室在過去3年已發出兩份“擴大機構通告”,廣征障礙排除技術建議書。其中一份征求可在三級海況中操作的遠距排除系統(約可在2010~15年期間獲得),及相關的登陸部隊導航技術。這些征求系統也必須大幅改進秘密偵察/排除作業的效能。
另一份通告則征求在18個月內,制造出碎浪區/海灘區使用的反地雷/清除障礙物原型系統,并在2至3年內交付部隊使用;當然該系統必須具備能在清掃區域內安全航行的技術。海軍研究室希望在短期內發展出能在6小時內建立一條通過碎浪區的攻擊通道系統,且其中4小時是在暗夜中執行任務,以盡可能減少被敵人發現的危險。
近程工作的重點在使用“聯合直攻彈藥”之類的精準導引彈藥,以攜載現有套裝彈頭摧毀灘頭與碎浪區目標。海軍研究室史偉恩博士表示,近期測試結果顯示標準爆震彈頭在執行此類任務時相當有效。未來使該武器更利于執行地雷反制/清除障礙物任務的改良項目包括其它引信安裝法。
情、監、偵探測器目標偵測的誤差值在3米以內,恰好符合聯合直攻彈藥所需的精確度,故可運用相對廉價的武器以有效執行這一任務。因此,史偉恩博士認為不需要任何配備尋標器的武器。美國海軍與空軍正在協商提出一份協議備忘錄,以使雙方共同執行地雷反制/清除共同障礙物任務,并以遠程轟炸機輔助部署在航母上的F/A-18戰機作戰。

波音公司幽靈工廠、洛克希德馬丁公司與國際科技應用公司正致力于研究各項遠期方案,以解決相同問題,但這些解決方案可能要到會計年度才能達成。每種方案均攜載反制地雷有反應或化學標槍彈;這些都是運用由美國海軍水面作戰中心“印地安頭部門”所研發的技術。
國際科技應用公司現正致力于研發可容納600~1000枚標槍彈的127mm與155mm炮彈,同時另有兩家合約商正全力研發可攜載6000枚標槍彈的空射彈藥。各項方案的性能展示將在海軍水面作戰中心武器處的加州中國湖靶場實施。
波音公司現正與塔里防衛系統公司及美國海軍海上作戰中心“印地安頭部門”共同致力研發“地雷/障礙物清除系統”;該系統可投射裝載在900公斤重聯合直攻彈藥內的穿透彈,維諾姆公司的基本設計是使用6300個重約55克穿透彈,并采用縱向排列,通過彈藥散射器內的氣體產生器所產生的氣體予以加速與旋轉后,自散射器前端射出。
維諾姆公司研制的穿透彈可穿透雷體、破壞內部炸藥,并通過動能將二乙烯三胺之類的反應化學藥劑傳送到地雷炸藥,并使其燃燒。在2001年8月間進行的一項展示中,該公司使用一發鎢制彈尖穿透彈,以每秒180米的速度將4cm3的反應化學藥劑射入一枚置于地面的鋼殼地雷靶標。穿透彈射入靶標后隨即點火,并在20分鐘內耗盡地雷的6公斤炸藥。
衍生型連續杠彈頭是采用后部散射的方式,同樣是運用氣體產生器射出穿透彈。該彈頭重550公斤,在爆炸前,會利用降落傘延緩落下時間并同時對準目標區,最后在灘頭上空引爆(在撞擊前完成杠體開展的動作)。
此彈頭的設計基礎是將若干排列整齊的2.5×2.5cm鋼片焊接在一起,運用PBXW-128炸藥經由震波形成器進行加速,形成一個直徑15~18米的連續鋼圈。其焊接幾何形狀是按照AIM-54“鳳凰”空對空導彈彈頭的原因是,其杠體開展特性穩定良好。
根據BLU-109型聯合直攻彈藥發展而來的地雷/障礙物清除系統,可加以操控使其達到一種近乎垂直(88度)的散播角。由于該系統采用較長或可拆卸外板、火箭推進及折疊翼等各種不同的組合,故在12000米高空以0.9馬赫的飛行速度釋放后,可將投射距離增加至25海里以上。
目前洛克希德馬丁公司的“導彈暨火控先進專案計劃”正研發“海爪七型”武器。該武器使用一種空射散射器,可投射一個充滿能量材料的標槍彈來排除地雷。一彈藥可導引至目標區上空一個預先設定的位置(誤差約為1米),并調整至垂直角度。接著在各個標槍彈距海灘上空約150米高度散布之前,火箭馬達將加速至有效穿透地雷所需的速度。目前洛克希德馬丁公司正與通用科學公司及美國海軍水面作戰中心共同合作,研發一種可有效用于碎浪區與灘頭區的單一標槍彈設計。
國際科技應用公司目前正在開發由127mm與155mm炮所發射的導引彈藥;該彈藥可投射維諾姆公司研制的穿透彈或連續杠彈頭,其射程超過25海里,誤差僅2米或更小。127mm彈藥的衍生型可容納一枚長66cm,重37公斤的連續杠彈頭,可對典型目標造成3.5米的殺傷半徑。而155mm彈藥可容納長1米、重80公斤的連續杠彈頭,而其殺傷半徑則可達7米。
SRI國際公司依照與海軍研究室簽訂的合約,自2001年4月即開始發展“水面障礙排除彈”*9熏可同時用于清除地雷與障礙物。水面障礙物排除彈可利用諸如裝有三合一引信系統及三個輔助引爆順序的SUU-65戰術彈藥散射器等裝備投射。
多重(一般是4個)水面障礙排除彈是由“凱夫拉纖維”網連接,形成一個直徑1.5至3米的陣列,可與障礙物糾纏在一起,并將炸彈拉近目標。這種做法可減少破壞目標所需的裝藥。初期測試顯示爆震對四角錐體與刺猬拒馬等障礙物所產生的破壞最大。一個膠殼障礙排除彈長約35cm,直徑5.8cm,重1.75公斤(其中1.25公斤為裝藥),應足以破壞拒馬之類的目標。一枚SUU-65彈可容納170~200個水面障礙排除彈。
美國海軍水面作戰中心同時也與DE技術公司合作進行“破片杠彈頭”的可行性研究。這種彈頭比傳統爆炸破片彈藥對灘頭目標的破壞半徑更大。破片杠彈頭運用一種類似連續杠彈頭的輻射狀投射切斷式殺傷方式,但其設計更為復雜。這種彈頭具有中央圓筒形爆炸裝藥發射一連串圍繞在軸心四周的多層次杠狀破片,其基本設計是運用四個縱向排列杠狀物,每排占用裝藥箱90度空間,每層相鄰各杠之間呈1.5度,使整個杠柱形成一螺旋狀。在引爆時,所有杠狀破片逐次爆出,以提供360度的涵蓋面。