
前苏联曾经制订的太空防御计划示意图 (资料)
空天战是体系的对抗。研究空天战系统,必须研究其各部分的关系与结合。系统论的创始人贝塔朗菲强调:“系统的整体大于部分之和”。即一加一不只等于二。每个开关元件只能通断一条电路,把千百万个开关元件合在一起,就并非仅能通断同等数量的电路,而是构成一台智能机器——电子计算机。可见,部分构成整体之后,能够产生新的属性、特征和功能。在系统理论中这叫“涌现性”。士兵列队前进有整齐性的问题,但单兵动作则无整齐性可言;温度是流体分子热运动碰撞的宏观表现,单个分子却无温度可言。现代系统论的“涌现性”,其实质就是两千多年前中国大思想家老子所说的“有生于无”。
在空天战系统中,箭星站的结合、测控算的结合、光机电的结合,主要决定系统的结构、运动和能源。不同的结合,构成不同的系统。
箭星站结合 火箭是运载工具,卫星是不载人的飞行器,航天站是载人的飞行器,飞船与航天站类似也载人,只不过在空间运行时间较短。它们之间的结合大致有两种:一是组装式结合;一是结构式结合。所谓组装式结合是指各部分不改变各自的基本功能,根据科学研究或空天作战需要,将它们有机地组装成系统,各自在不同飞行阶段,发挥不同的作用。如美国的阿波罗登月系统,其运载火箭三级,起飞全重2940吨,总长111米,第一级总推力3400吨。第一级和第二级均分别由五台火箭发动机组成,第三级只有一台火箭发动机。火箭可将飞船加速到第二宇宙速度。阿波罗飞船由指令服务舱和登月舱组成。前者又分为指令舱与服务舱两部分。指令舱直径4米、高3.355米、重6.5吨。服务舱直径也是4米、高7.3米、重26吨。在地球停泊轨道、地月轨道和绕月轨道,指令舱与服务舱一直连在一起。登月舱分上、下两部分。上、下半舱都有独立的小发动机。下半部的发动机在登月时,产生反推力,实现软着陆。上半部的发动机离月时产生推力,使其返回绕月轨道,并与指令服务舱在绕月轨道上对接。然后由服务舱的发动机推动返回地球(下半部则留在月球上)。飞船返回地球再入大气层前,将服务舱扔掉,在大气层中烧毁。登月舱和指令服务舱各装有16个小喷气发动机,控制其飞行姿态。阿波罗登月系统,是箭星站结合的成功范例。
结构式结合,是设计制造飞行器时,就尽量实现一体化。美国的航天飞机是这种结合的一个雏型。它靠助推火箭发射,靠自身的发动机控制轨道,可与航天站对接或收放卫星。返回时,进入大气层后靠空气动力水平着陆,可反复使用。实际上它是一种新型的空天飞行器。目前不少发达国家都在研究空天飞行器,将航空器与航天器结合起来,既能在大气层靠空气动力飞行,又能在近地空间靠惯性运动。飞行器首先靠火箭发射,在大气上层启动超高速冲压式发动机,达到十倍音速左右,跃升至近地空间,靠惯性运动;当速度小到一定程度后,再下滑到大气层,冲压式发动机再次启动,使飞行器得到足够的动能,再次飞入近地空间。这样起伏飞行,就像在地球的大气层顶部和近地空间“打水漂”一样。
测控算结合 空天战中各种飞行器的运动,都离不开测量、计算、控制这三个环节。测量其现在的运动状态,计算其未来的运动状态,控制其需要的运动状态。然后,再测量、再计算、再控制。不仅对己方的飞行器,对敌方的飞行器也要测量、计算,以便预测其作战行动。
对飞行器运动状态的测量、计算、控制可以通过地面测控站、网进行(包括测量船),也可以通过飞行器上仪器设备进行。当飞行器在测控站上空“过境”时,可用雷达和光学系统进行跟踪,测量距离(斜距)、高低角和方位角等,根据距离、角度的变化还可测算出飞行器的速度(“准实时速度”)。然后输入计算机,根据数学模型,计算出飞行器的运动轨道,再发出控制信号,使飞行器的变轨发动机工作,实施调控。测距雷达或激光测距器,简言之就是通过测量电磁波或激光束在目标和天线之间往返的时间,而得出距离的。这个方法称为“时间测距定位法”。美国“全球定位系统”(GPS)的24颗卫星,就是靠科罗拉多州福尔肯空军基地的“联合空间操作中心”和分布在全球的5个监测站,不断监控而保持精确轨道的。战争时期,监测中心和监测站如果遭受干扰和破坏,空天飞行器就要依靠自身携带的仪器设备进行测量、计算和控制。飞行器沿三轴的线运动可用惯性传感器测量;绕三轴的角运动可用陀螺仪测量。惯性传感器测出的加速度,经过一次积分计算可得出速度,经过两次积分计算可得出位移,知道沿三个相互垂直轴的位移,就可以确定飞行器的空间位置。三个二自由度陀螺可分别测量绕三个相互垂直轴转动的角速度,对角速度进行一次积分计算是角度(角位移),也就测出了飞行器的姿态和航向。其实,利用三自由度陀螺也可直接测出 |