電子戰(zhàn)與電磁頻譜作戰(zhàn)的關(guān)系

摘要

隨著對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)性質(zhì)理解的不斷發(fā)展，不時(shí)形成軍事行動(dòng)的新概念。這在很大程度上是由技術(shù)進(jìn)步以及如何最好地使用它們的新概念所驅(qū)動(dòng)的。2020年5月，美國(guó)國(guó)防部（US DOD）引入了電磁頻譜作戰(zhàn)的概念，將電磁頻譜管理和電磁戰(zhàn)的功能結(jié)合在一起。雖然美國(guó)國(guó)防部正在闡明它將如何在電磁作戰(zhàn)環(huán)境中作戰(zhàn)，但據(jù)報(bào)道，DOD已從一系列基于行動(dòng)的定義過(guò)渡到了一個(gè)更基本、基于物理的概念，對(duì)電子戰(zhàn)的性質(zhì)進(jìn)行了重新思考。

引言

電磁作戰(zhàn)環(huán)境(EMOE)由于電磁的傳輸速度和范圍而被描述為首次接觸的環(huán)境。這也是一個(gè)日益被來(lái)自盟國(guó)、中立國(guó)家和敵對(duì)國(guó)家的民用、商業(yè)用戶(hù)以及軍事操作者占領(lǐng)的環(huán)境。這就需要進(jìn)行協(xié)調(diào)，不僅要防止干涉(最好的情況)或自相殘殺(最壞的情況)，而且還要確保多方在場(chǎng)的情況下協(xié)調(diào)一致地使用武力。這些都是電磁頻譜管理(EMSM)和電磁作戰(zhàn)管理(EMBM)概念的驅(qū)動(dòng)因素。

美國(guó)國(guó)防部最近的文件概述了電磁頻譜作戰(zhàn)(EMSO)的含義，聲稱(chēng)它包含電子戰(zhàn)(EW)，并使電子戰(zhàn)成為一個(gè)過(guò)時(shí)的概念。然而，我們將證明電子戰(zhàn)的范圍超出了EMOE，因此，電磁戰(zhàn)(EMW)和EMSO構(gòu)造與電子戰(zhàn)的交集并不像美國(guó)國(guó)防部政策文件所宣稱(chēng)的那樣完整。要做到這一點(diǎn)，我們必須從根本上理解電子戰(zhàn)的本質(zhì)，它包括什么，不包括什么。

電子戰(zhàn)

如圖1所示，人類(lèi)的感官只能探測(cè)到我們周?chē)ǖ暮苄∫徊糠帧Ｒ坏┦鼓芗夹g(shù)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，人們就開(kāi)始設(shè)計(jì)、制造和操作電子設(shè)備，來(lái)利用這些未被利用的頻段，從而開(kāi)啟了電子戰(zhàn)的專(zhuān)長(zhǎng)。這個(gè)概念如圖 2 所示。在圖的上半部分，人的眼睛和耳朵探測(cè)波，并將它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，我們的大腦進(jìn)行處理，然后進(jìn)行解釋?zhuān)纬蓤D像。在電子戰(zhàn)中，天線和傳感器取代了人的感覺(jué)器官，電子設(shè)備完成了信號(hào)處理和顯示功能。

加拿大皇家空軍(RCAF)的《通知》系列最近的一篇文章探討了電子戰(zhàn)的本質(zhì)，即人類(lèi)使用電子系統(tǒng)進(jìn)行戰(zhàn)爭(zhēng)。從這個(gè)角度來(lái)看，只有圖2底部綠框中的元素涉及電子設(shè)備，因此構(gòu)成電子戰(zhàn)。波和波形一旦發(fā)射出去，就不再屬于電子戰(zhàn)的范疇，而更容易被理解為EMOE的一部分，因此就屬于EMW的范疇，即圖中下半部分的藍(lán)框所示。這就給出了EW的以下定義:

?電子戰(zhàn)——在軍事行動(dòng)中，使用電子設(shè)備處理和轉(zhuǎn)換波與波之間的信號(hào)。

傳統(tǒng)上，EW被分為以下三種功能:

?電子支持(ES) -態(tài)勢(shì)感知，

?電子攻擊(EA) -采取行動(dòng)影響或抑制對(duì)手在EMOE的操作能力，

?電子保護(hù)(EP) -采取措施來(lái)減輕來(lái)自對(duì)手的電子攻擊對(duì)自己設(shè)備的影響，從而保持自己的操作能力。

這些功能通常被認(rèn)為是雷達(dá)和武器系統(tǒng)的功能，但它們也在其他應(yīng)用中得到應(yīng)用，主要是通信電子戰(zhàn)(Comms EW)和導(dǎo)航電子戰(zhàn)(NAVWAR)。

電磁戰(zhàn)

美國(guó)國(guó)防部的電磁頻譜優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)略將EMSO描述為EMSM和EMW功能的集成，并將這些概念定義為:

?電磁頻譜管理：在電磁作戰(zhàn)環(huán)境中規(guī)劃和協(xié)調(diào)操作的作戰(zhàn)、工程和管理程序。(以前的頻譜管理)

?電磁戰(zhàn)：利用電磁能和定向能控制電磁頻譜或攻擊敵人的軍事行動(dòng)，也叫電子戰(zhàn)。(以前的電子戰(zhàn))

該文件還將EMBM描述為一個(gè)綜合框架，用于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、評(píng)估、規(guī)劃和指導(dǎo)EMOE的作戰(zhàn)，以支持指揮官的作戰(zhàn)概念。

EMBM和EMSM的職能都指向在EMOE內(nèi)采取的行動(dòng)計(jì)劃和協(xié)調(diào)，而不是它們的執(zhí)行。同樣地，EMW指的是波和能量的使用，而不是電子和信號(hào)。這將EMW的規(guī)程更多地放在劇場(chǎng)級(jí)，而較少地放在平臺(tái)級(jí)，這與圖2下半部分所示的EMW與EW的分離是一致的。

那么，如果EMW和EW是不同的，EMSO和EW之間的關(guān)系是什么呢?

分析

上述關(guān)于電子戰(zhàn)描述的微妙之處在于，雖然它指的是波，但不需對(duì)波的性質(zhì)進(jìn)行限制。因此，電子戰(zhàn)的概念同樣適用于橫波(電磁波)和縱波(聲波)。有趣的是，俄羅斯的電子戰(zhàn)概念特別包括聲波和電磁波。

圖3描繪了電子戰(zhàn)(綠框)功能的映射，并提供了設(shè)備示例，因?yàn)槊總€(gè)功能都與橫波(藍(lán)框)或縱波(紅框)相關(guān)。在橫波下，我們把信號(hào)情報(bào)(SIGINT)和雷達(dá)告警接收機(jī)放在被動(dòng)ES的旗幟下。這是因?yàn)椋m然它們的實(shí)現(xiàn)、歷史和時(shí)間尺度不同，但它們都采用了無(wú)源傳感器。另一方面，雷達(dá)是一種主動(dòng)感知手段，因?yàn)槌艘恍┟黠@的例外，它們能感知自己發(fā)射的回聲。在聲波方面，情報(bào)和告警兩種ES功能都是通過(guò)聲納系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，而這種技術(shù)通常與電子戰(zhàn)不相關(guān)。然而，聲納操作員的作用與雷達(dá)操作員別無(wú)二致。只有技術(shù)細(xì)節(jié)和作戰(zhàn)環(huán)境的細(xì)微差別(大氣與海洋或地面)，這些都沒(méi)有在上述電子戰(zhàn)的定義中體現(xiàn)。在電子干擾技術(shù)下，干擾機(jī)是電磁(EM)和聲學(xué)環(huán)境中最典型的電子設(shè)備。對(duì)于不使用電子設(shè)備的機(jī)械干擾，讀者可能熟悉箔條，但可能不太熟悉起泡器，這是一種在水下產(chǎn)生氣泡“云”來(lái)降低尾流自導(dǎo)魚(yú)雷對(duì)尾流的探測(cè)和跟蹤。EP的功能大體上取決于先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)。如前所述，ES、EA和EP的功能也在Comms EW和NAVWAR下執(zhí)行。針對(duì)電子戰(zhàn)的這些分支，我們提供了相關(guān)裝備的實(shí)例。圖3清楚地說(shuō)明，電子戰(zhàn)功能同樣適用于聲學(xué)環(huán)境和電磁環(huán)境。在軍事行動(dòng)中使用聲學(xué)技術(shù)的其他應(yīng)用是用于探測(cè)核爆炸，并作為“哈瓦那綜合征”的潛在原因。

圖3中的橙色框包含EMBM 和 EMSM 等的協(xié)調(diào)和管理功能。與映射到EMOE的EW部分一起，它們組合形成EMSO，由黃色框表示。除了將電子戰(zhàn)的管理和任務(wù)執(zhí)行整合成一個(gè)完整的一攬子計(jì)劃外，電子戰(zhàn)概念的實(shí)用性在于，它顯然只涉及映射到電磁頻譜的電子戰(zhàn)部分，而不涉及映射到聲學(xué)頻譜的部分。同樣，在2020年5月，《電子防御雜志》雜志更名為《電磁優(yōu)勢(shì)雜志》雜志。這次重新命名正好將雜志的焦點(diǎn)放在了藍(lán)色和綠色盒子的交叉點(diǎn)上。這是一件好事，因?yàn)榧夹g(shù)和環(huán)境的差異足以將其分開(kāi)。因此，EW與EMSO之間的關(guān)系可以總結(jié)為:

通過(guò)電磁活動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電子戰(zhàn)效應(yīng)或網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。同樣，通過(guò)電子戰(zhàn)活動(dòng)以在聲學(xué)、網(wǎng)絡(luò)或電磁環(huán)境中產(chǎn)生影響。EMSO 將電子戰(zhàn)限定在與 EMOE 相關(guān)的方面。

EMSO與賽博空間的關(guān)系

然而，EMSO和賽博空間之間的關(guān)系尚不清楚。美國(guó)EMSO聯(lián)合條令表明，雖然需要協(xié)調(diào)功能，但EMW活動(dòng)和賽博空間領(lǐng)域的重疊主要限于無(wú)線傳輸，如Wi-Fi。這是網(wǎng)絡(luò)空間到通信電子戰(zhàn)的清晰映射。然而，AFDP 3-51指出:“重要的是要認(rèn)識(shí)到，EMSO不僅包括無(wú)線電和雷達(dá)輻射，還包括通過(guò)自由空間傳播的所有電磁能量，以及通過(guò)包含介質(zhì)(如電線或光纖)傳輸?shù)碾姶判盘?hào)?！边@一說(shuō)法表明，EMSO不僅涉及賽博空間，而是完全包含它。我們認(rèn)為這是超出范圍的，無(wú)線通信的局限性提供了一個(gè)直觀的界限。無(wú)論哪種方式，現(xiàn)有的文檔都是矛盾的，并且將受益于更大程度的一致性。正是出于這個(gè)原因，圖3中用虛線表示了EMSO概念到賽博空間的映射。

電磁作戰(zhàn)域

關(guān)于將EMSO映射到作戰(zhàn)域，美國(guó)國(guó)防部《電磁頻譜優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)略》指出，“EMS不是軍事行動(dòng)的獨(dú)立域，因?yàn)镋MS與聯(lián)合條令中確定的域密不可分。由于美軍是圍繞域進(jìn)行組織的，EMS不僅提供了實(shí)現(xiàn)全域作戰(zhàn)的關(guān)鍵黏合劑，而且代表了跨聯(lián)合部隊(duì)作戰(zhàn)的天然結(jié)合點(diǎn)和關(guān)鍵脆弱性?！?/p>

然而，這種同樣適用于賽博空間的說(shuō)法是無(wú)法支持的，因?yàn)槊绹?guó)國(guó)防部從來(lái)沒(méi)有定義過(guò)“域”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，也沒(méi)有制定過(guò)任何可以用來(lái)排除任何特定環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)。Kreuzer認(rèn)為域的概念對(duì)于網(wǎng)絡(luò)空間這樣的環(huán)境來(lái)說(shuō)過(guò)于嚴(yán)格，他給出了以下定義:

?戰(zhàn)爭(zhēng)域：具有物理特性的作戰(zhàn)環(huán)境領(lǐng)域，需要獨(dú)特的理論、組織和裝備，以便軍隊(duì)在軍事行動(dòng)中有效控制和利用。

雖然EMOE的主要特征是能量，但它仍然有物理方面的特性，如物理傳播、功率密度(單位面積功率)，以及它自己獨(dú)特的物理常數(shù)：自由空間的介電常數(shù)和真空磁導(dǎo)率。與公認(rèn)的物理域不同，它沒(méi)有自己獨(dú)特的傳播介質(zhì)，如自由空間、大氣、地面或海洋，所以它本身不是一個(gè)有形的環(huán)境。如圖2所示，在EMOE中采取的行動(dòng)需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，有充分的證據(jù)表明，現(xiàn)代軍隊(duì)已經(jīng)制定了專(zhuān)門(mén)用于在EMOE中進(jìn)行作戰(zhàn)的具體政策、概念和條令。最后，在論證EMSO和EMSM概念時(shí)，經(jīng)常提到控制和利用EMOE的要求。

應(yīng)該理解的是，本討論的目的不是為了爭(zhēng)取將EMOE視為戰(zhàn)爭(zhēng)域，因?yàn)槲覀冋J(rèn)識(shí)到，這在一些國(guó)家會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。更確切地說(shuō)，我們只是證明EMOE確實(shí)滿足成為域所需的條件。

術(shù)語(yǔ)

電磁頻譜(EMS)這個(gè)術(shù)語(yǔ)被廣泛誤用來(lái)描述電磁作戰(zhàn)環(huán)境。EMS本身并不是一個(gè)環(huán)境。相反，它是一個(gè)用于在EMOE中定位實(shí)體的組織工具。因此，EMS 對(duì) EMOE 的意義相當(dāng)于高度對(duì)于空域、深度對(duì)于海域(見(jiàn)表1)。此外，EMOE還包含空間的概念，它支持波傳播和局域功率密度等現(xiàn)象，這兩者都是EMW傳導(dǎo)的關(guān)鍵。因此，EMSO概念可以更好地描述為電磁戰(zhàn)作戰(zhàn)(EMWO)或電磁環(huán)境作戰(zhàn)(EMEO)。值得注意的是，北約現(xiàn)在正朝著電磁作戰(zhàn)(EMO)這一術(shù)語(yǔ)邁進(jìn)。

電磁的首字母縮寫(xiě)是EM，但它在復(fù)合詞首字母縮寫(xiě)中的使用卻不一致，這令人不安。像電磁頻譜(EMS)、電磁作戰(zhàn)管理(EMBM)和電磁頻譜作戰(zhàn)(EMSO)這樣的術(shù)語(yǔ)都明確表示電磁這個(gè)詞的縮寫(xiě)，而在美國(guó)國(guó)防部文件的術(shù)語(yǔ)中，如電磁戰(zhàn)(EW)、電磁頻譜管理(ESM)則沒(méi)有。這種不一致性沒(méi)有明顯的理由，特別是當(dāng)它與其他根深蒂固的術(shù)語(yǔ)重疊時(shí)，如電子戰(zhàn)(EW)和電子支持措施(ESM)。因此，我們強(qiáng)烈建議使用EM（僅使用EM）來(lái)表示電磁的首字母縮略詞，以確保一致性，我們?cè)诒疚闹凶裱诉@一指導(dǎo)原則。

任何時(shí)候使用正確的術(shù)語(yǔ)都是很重要的。雖然描述詞“電子”確實(shí)不能反映諸如EMSM等概念的所有方面，但“電磁”同樣不適合諸如電子防護(hù)措施等概念。當(dāng)人們意識(shí)到這兩個(gè)詞具有不同的描述范圍時(shí)，這并不奇怪。這就是為什么“電子”是傳統(tǒng)描述符的斷言是不正確的；它在今天和以往一樣重要。唯一的區(qū)別是，現(xiàn)在可以用一種新的方式來(lái)理解使用范圍，而不是我們過(guò)去所做的那樣。

結(jié)論

我們從物理現(xiàn)象的角度探討和回顧了電子戰(zhàn)和電磁戰(zhàn)，并闡明了它們之間的關(guān)系。雖然不符合當(dāng)前的定義，但我們建議從歷史和未來(lái)能力的角度，構(gòu)造保留與EW 和 EMW 相關(guān)的概念。我們已經(jīng)證明，電子戰(zhàn)涉及聲學(xué)、賽博和電磁環(huán)境，而電磁戰(zhàn)的概念提供了一種有效的手段，將EMSO概念限制在僅涉及EMOE的電子戰(zhàn)部分。對(duì)EMSO概念的描述應(yīng)該認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。我們還試圖澄清伴隨電磁戰(zhàn)爭(zhēng)概念出現(xiàn)的不一致的術(shù)語(yǔ)實(shí)踐，并認(rèn)為描述詞“電子”仍然與今天的戰(zhàn)爭(zhēng)概念有關(guān)。最后，我們指出了關(guān)于EMSO和賽博戰(zhàn)重疊的現(xiàn)有文件的不一致性，并鼓勵(lì)美國(guó)政策制定者充分闡明其意圖。更好地定義現(xiàn)象以及與之相關(guān)的術(shù)語(yǔ)，有助于確保正確實(shí)施新能力，尤其是在聯(lián)合和組合層面。

審核編輯：湯梓紅