城市战争是今天和明天的战争。过去三年中最重要的战争都是在城市地区进行的,这也是未来战争的先兆。

2020 年 9 月 27 日至 11 月 10 日,阿塞拜疆在第二次纳戈尔诺-卡拉巴赫战争中与亚美尼亚兵力交战,阿塞拜疆特种部队和轻步兵在大炮和无人机的支援下成功实施渗透攻击,夺取了纳戈尔诺-卡拉巴赫的决定性地形舒沙市,取得了军事胜利。2021 年 5 月 11 日至 21 日的以色列-哈马斯战争是现代城市作战的典范,因为这场战争是在加沙城和城下的隧道中进行的。

加沙估计有 75 万人口,世界人口评论网站将其评为地球上人口最稠密的城市之一。俄罗斯于 2022 年 2 月 24 日对乌行动,揭开了俄乌战争的序幕。围攻马里乌波尔等战役只是现代战争中城市战斗的一个例子,人数和武器均处于劣势的乌克兰士兵从 2 月 24 日开始守卫这座城市,直到 2022 年 5 月 20 日他们在亚速尔工厂的最后据点投降。在军事领导人和系统设计人员调查这些冲突时,研究、训练、装备和准备城市战的迫切需要是显而易见的,也是迫在眉睫的。

图:无人机正成为战争中必不可少的武器,在城市作战中更是如此。在这张图片中,一名以色列士兵展示了一种专为城市作战设计的游荡弹药。 图片来源:埃尔比特系统公司

对俄乌战争中的城市行动进行深入研究后会发现,围攻大城市(如马里乌波尔,俄军用了 86 天时间,在炮兵和空军的配合下,用 14 000 名兵力击败了大约 4 500 名乌克兰人组成的守城部队)是很困难的。另一种选择是攻击守城,这是一种混乱而血腥的行动,就像我们 2022 年 2 月在基辅看到的那样,而且会以凶猛的速度消耗军事力量。在 21 世纪打赢城市战斗需要新思维,但最重要的是需要有效的情报监视和侦察(ISR),用于确定传感器、射手和干扰器的目标位置。

不仅仅是传感器,而是 "感知-打击"系统

ISR 传感器在开阔的地形中效果最佳。建筑物和钢筋混凝土结构阻碍了城市环境中的视线传感器。一些新技术将提高传感器系统在城市环境中克服这一问题的能力。传统的杀伤链使用单独的传感器和射手系统,存在时间差,使目标无法躲避打击。在前面提到的三场战争中,杀伤链的时滞都降低了动能打击的效果。为了减少这种时间差,人们开发了 "从传感器到射手 "系统,使用户能够迅速确定目标的合法性,然后使用一系列可能的武器对其实施打击。这些系统可将杀伤链缩短到几秒钟。为缩短杀伤链所作的进一步努力导致传感器和效应器合二为一。

以色列的技术公司在开发机器人系统和隐蔽弹药方面已显示出领先地位。例如,以色列制造的 Harop 和 Orbiter 空对空弹药在阿塞拜疆第二次纳戈尔诺-卡拉巴赫战争的 44 天决定性胜利中发挥了关键作用。总部位于以色列的防务公司埃尔比特系统公司(Elbit Systems)在此经验的基础上,正在开发网络化自主机器人,以主宰战场。

埃尔比特公司的 Legion-X 系统将各种类型的多领域机器人传感器连接成一个网络蜂群。根据埃尔比特公司的说法,"Legion-X 是一种基于机器人平台和异构蜂群的自主网络化作战解决方案......Legion-X 在同级/近似同级对手作战场景中具有优势,能够协调部署由连接的异构自主平台和有效载荷组成的蜂群"。

Legion-X 网络实现了对空中和陆地机器人武器的'一对多'控制(一名操作员控制数十个系统)。无线局域网(Wi-Fi)用于交换语音、数据和流媒体视频。在没有 Wi-Fi 的地区,Elbit 的宽带战术数据通信网络可通过陆地或空中系统提供软件定义无线电 (SDR) 网络。为了增强弹性,该网络覆盖北约所有移动频段,不依赖全球定位系统(GPS)。

Legion-X概念的一个关键要素是专为城市作战设计的LANIUS隐蔽弹药。LANIUS 是一种超视距 (BLOS) 游荡弹药,具有自主感知和攻击能力。该系统通过 Wi-Fi 或 SDR 网络与网络中的其他连接系统进行通信。机载计算和人工智能(AI)可帮助 LANIUS 避免与其他物体碰撞,并同时进行定位和绘制环境地图。LANIUS 是一种短程武器,飞行时间为 7 分钟,可携带致命或非致命有效载荷,飞行速度可达 20 米/秒,或在一个地方悬停。微型无人机还可以从一个更大、射程更远的无人机母舰上发射。在清理建筑物时,十几架装有高爆弹头的 LANIUS 迷你无人机可以从母舰上自主发射,搜索并摧毁目标。在未来的城市战斗中,士兵们很可能会使用 LANIUS 这样的无人机,就像二战中清理房间时使用手榴弹一样,只不过这些智能无人机在提供爆炸效果的同时,还能提供建筑物内情况的实时视频。

蜂群ISR和打击

每次作战行动都需要找到敌人,然后对其实施打击。无论武器多么先进,在城市战斗中将人类作战人员置于危险境地都会造成人员伤亡。乌克兰城市地区的战斗表明,城市是一个复杂的战斗空间,难以驾驭,难以征服。城市地形为防御兵力提供了隐蔽、坚固的阵地,以及在每栋建筑和每条道路上埋伏的机会。在正在进行的俄乌战争中,俄军在出兵之前就用各种形式的火炮摧毁了大片城镇。要避免出现这种情况,需要新的思维,而美国国防部高级研究计划局(DARPA)正在努力提供一种解决方案。

DARPA 决心开发并利用人工智能来增强用于城市 ISR 和作战行动的军用机器人系统。2021 年 3 月,DARPA 信息创新办公室副主任 Matt Turek 博士在国防战备研讨会上宣布,人工智能对 DARPA 120 多个最重要的项目至关重要。图雷克补充说,DARPA正在开发一项 "可解释人工智能 "计划XAI,以实现 "第三波人工智能系统,在这一系统中,机器理解其运行的背景和环境,并随着时间的推移建立底层解释模型,使其能够描述真实世界的现象"。"这将创建人工智能系统,使其能够学习环境以执行各种任务。第三波人工智能让计算机成为人类作战人员的得力伙伴,而不仅仅是工具。2023 年 2 月,DARPA 的 "空战进化 "计划展示了人机合作的一个实例,该计划使 F-16 "猎鹰 "战斗机能够在人工智能的帮助下独立运行。该飞机更名为 X-62A 或 VISTA(可变飞行模拟器测试飞机),在人工智能的控制下进行了多次飞行。这种人工智能将使无人驾驶飞机成为有人驾驶飞机的 "忠实僚机"。当与闲逛弹药一起使用时,人工智能将增强无人机群的自主和协作能力。这些测试使网络化自主无人机成为美国空军资助和开发的重中之重。

2021 年 11 月 16 日,在 "进攻性蜂群战术"(OFFSET)项目的最后一次实地实验中,一群无人机扫描了坎贝尔堡的卡西迪靶场综合体。DARPA 的研究人员设计的 OFFSET 允许步兵部队使用多达 250 架以上的无人机群来完成城市环境中的各种任务目标。图片来源:美国陆军/Jerry Woller

DARPA 的 "进攻性蜂群战术"(OFFSET)计划利用无人机群解决城市作战中的 ISR 和打击问题。DARPA 网站称,OFFSET 计划 "设想未来小股步兵部队使用多达 250 架以上的无人机系统和/或无人地面系统组成的蜂群,在复杂的城市环境中完成各种任务。通过利用和结合蜂群自主和人类-蜂群团队合作方面的新兴技术,该计划旨在实现突破性能力的快速开发和部署"。

这一概念将协作、联网的无人机群和 UGS 与士兵结合起来,为城市作战提供无与伦比的感知和打击能力。无人机群将同时充当传感器和射手,隔离城市战斗空间中的建筑物或区域,并实施城市突袭。未来的城市战斗将由飞行和滚动的机器人系统取代士兵蜂拥进入城市并接受由此带来的重大人员伤亡。总之,使用网络化的自主无人系统,以蜂群的方式进行作战,将改变战争的方式。

主宰天空和平流层

实时态势感知是城市战斗中的战斗力倍增器,而 ISR 无人机是当今每支现代兵力的基本工具。只要有几千美元,任何人都能买到价格低廉的一次性小型无人机(sUAV)。几乎每个国家都在制造无人机,其中最昂贵、能力最强的系统由中国、美国、欧洲、以色列、土耳其和伊朗制造。无人机在俄乌战争中发挥了巨大作用,乌克兰 Aerorozvidka(乌克兰语:Аеророзвідка,"空中侦察")使用的大部分无人机都是DJI无人机改型。Aerorozvidka 是一支由乌克兰军队无人机操作员组成的部队,他们在战前是无人机爱好者,但现在已成为无人机驾驶专家。

乌克兰正在使用无人机执行情报、监视、侦察(ISR)和打击任务,以击败俄罗斯入侵者。图为 2020 年,一架 R18 无人机在 "Shyrokyi Lan "靶场进行轰炸测试。图片来源:Aerorozvidka 无人机部队

无人机以低成本提供军事能力。成本从几百美元到几千美元不等的小型四旋翼无人机可以用来观察城市街区,并能在建筑物内机动,但从中高音观察城市作战空间也是城市作战所必需的。从高空作业的系统提供了一种手段,可以揭露不在建筑物内或隐藏在地下的敌方兵力。有人驾驶飞机可以提供中高空 ISR,但在高威胁环境中,这一任务由高空长航时(HALE)和中空长航时(MALE)无人机完成。然而,当考虑在大城市或特大城市进行城市作战时,中高空 ISR 是不够的。需要持久的 ISR。为了提供持久的 ISR,需要采取多层次战略,包括利用卫星的空间层、平流层层和中高大气层。

在地球静止轨道或低地轨道(LEO)上环绕地球运行的卫星可从太空提供 ISR。有人驾驶飞机以及 MALE 和 HALE 无人机提供大气层覆盖。缺口似乎在第二层,即平流层,从海平面以上 7-20 千米(取决于纬度)延伸到大约 50 千米。

为了突破这一缺口,美国陆军一直在试验无人平流层 ISR 系统。从平流层运行的飞行器可以拍摄高分辨率图像,以相对较低的延迟传输和中继通信,加速视频馈送和数据处理,提供敌方威胁的早期预警,并能干扰敌方的雷达和通信系统,其效果优于太空中的卫星。这些能力对于大城市的作战行动至关重要。2021 年,美国中央司令部(CENTCOM)和美国海军水面作战中心(NSWC)发布了一份使用平流层气球和太阳能滑翔机无人机的解决方案请求(RFS),美国军方强调了他们对平流层的兴趣。过去五年中进行的测试主要集中在平流层的操作上,以便在不允许的环境中进行持久作战。

在平流层站稳脚跟的一项努力是开发一种名为 "Zephyr "的平流层高空无人机,该无人机由欧洲空中客车公司制造,英国奇奈蒂克公司(QinetiQ)设计。空中客车公司称 Zephyr 为 "太阳能高空伪卫星"(SHAP-S),几乎可以从任何地方按需发射。Zephyr-8 是美国陆军正在测试的这种超轻型碳纤维无人驾驶飞机的最新型号之一。它的重量不到 75 千克,翼展可达 25 米。机翼和尾翼表面装有大型太阳能电池板,白天为飞机供电,夜间为锂硫电池充电。由于 "泽法 "非常轻巧,6 到 8 个人就可以将其抬起来发射,由两个螺旋桨驱动的发动机将其升入空中。

美国陆军的 "泽法尔"-8 原型机于 2022 年夏天在 18288 米(60000 英尺)的高空飞越了美国南部、墨西哥湾和南美洲,飞行了 64 天,直到 2022 年 8 月 8 日在亚利桑那州沙漠坠毁。美国陆军没有透露坠毁的确切原因,只是说 "泽法 "号经历了 "导致其意外终止的事件"。澳大利亚也购买了一架 "泽法",它于 2019 年 9 月 28 日坠毁,当时它上升到 2438 米(8000 英尺),执行了一系列不受控制的转弯,但因空气湍流而失效,螺旋式下降,并在下降过程中解体。官方确定坠机原因是大气条件不稳定。未来的城市行动不仅包括以传统的空中优势主宰空中,还包括主宰平流层。

美国军方多年来一直使用航空浮空器提供实时、持久的情报监视和侦察 (ISR) 信息。在这张照片中,第 84 雷达评估中队(RADES)于 2019 年 11 月 13 日在亚利桑那州瓦丘卡堡对系留航空浮空器雷达系统(TARS)进行了分析和优化,以支持国土安全部(DHS)和海关与边境保护局(CBP)。 图片来源:USAF/GS-11 Deb Henley

在平流层放置传感器和干扰器是一项日益增长的军事需求。在大多数军事行动中,"Hi-Lo "组合(将昂贵的高端系统与价格较低但功能强大的低端系统结合起来)提供了一种制胜的平衡。气球可作为城市行动 "Hi-Lo "解决方案的一部分,可配置为支持具有 Wi-Fi 连接的无人飞行器群,在城市峡谷等死角将无人机联网。这种 "Hi-Lo "组合可提供冗余和弹性,成本也低于有人驾驶或 HALE 和 MALE 无人系统。最新的 "轻于空气"(LTA)系统可携带大型复杂的 ISR 和通信包,为城市上空提供持续监视、网络连接和电子战(EW)支持。军用 LTA 飞行器被称为 "平流层飞行器",可在平流层运行,为反无人驾驶飞行器(C-UAV)防御提供 ISR。

航空气球既可以系留,也可以自由飞行。这些高空气球的飞行高度高于飞机,但低于卫星,距离地面 18 288 米(60 000 英尺)至 30 480 米(100 000 英尺)。美国洛克希德-马丁公司(Lockheed Martin)是参与军用航空气垫的主要国防公司之一。洛克希德-马丁公司在二战前就与美国海军合作研制军用气球。美国曾在低空使用系留战术航空浮空器,用于监视美国南部边境,打击贩毒活动。自2013年以来,洛克希德-马丁公司的420K航空气球系统一直是美国日常使用的唯一ISR和通信气球,直到拜登政府切断资金并决定在2023年底将其停飞。洛克希德-马丁公司的另一种战术气球型号是洛克希德-马丁 74K 气球,专门用于低空军事持续监视和通信。该飞行器长 35 米,系有光纤传输电缆。它可以携带 500 公斤的有效载荷。

飞行高度较高的飞行器可为城市作战行动提供显著的广域监视和通信优势。洛克希德-马丁公司的高空飞艇(HAA)可在平流层中运行,为城市上空的无人持久和持续地球静止 ISR、EW 和通信提供了能力。由于它在典型的高度上运行,大多数短程防空(SHORAD)系统都无法将其击落。由于 HAA 可以在地面站或卫星中继站的指挥下在空域内机动,因此不需要系绳。气球通常的有效载荷包括监视雷达、惯性导航系统、热成像和日间照相机以及电子情报和通信情报包。虽然美国没有武装气球,也无意这样做,但其他国家可能不会这么犹豫。在平流层运行的武装气球可以成为进行精确轰炸的武器平台。

由于 Block 40 "全球鹰 "机队在现代防空面前已无法生存,美国空军预计将在 2027 年用更现代化、能力更强的系统替换 "全球鹰 "机队。图为2020年10月23日,一架RQ-4 "全球鹰 "被拖过北达科他州大福克斯空军基地的飞行线。 图片来源:美国空军/高级飞行员 Elora J. McCutcheon

下一场城市战役的 ISR 和打击

世界正变得越来越危险。爆发大国战争的可能性似乎正在上升,而且有可能同时爆发多场大规模战争。在当前的俄乌战争中,城镇中的战斗是主要的作战环境,从这场战斗中得到的主要教训是,城市战斗是无法避免的。尽管希望避免在城市作战,但这是不可能的,必须为此做好准备、进行训练和装备。技术无法单独应对城市作战的挑战,但它为乌克兰的血腥战斗提供了另一种选择。

未来城市作战空间中的 ISR 将以蜂群式感知和打击系统以及控制城市上空和平流层的手段为特征。在安全范围内提供高精度多域 ISR 的平台将改善网络,提供干扰敌方系统的手段,并使无人机行动赢得城市战斗。人工智能、微型化和自主无人系统正在推动战争发生这些变化。

未来十年,兵力将从现在的独立能力网络作战转变为系统群作战。保罗-沙雷(Paul Scharre)在 2014 年发表的题为 "战场上的机器人技术第二部分:即将到来的蜂群"(Robotics on the Battlefield Part II the Coming Swarms)的研究报告中预言 "新兴的机器人技术将使明天的兵力以蜂群的形式作战,比今天的网络化兵力具有更大的质量、协调性、智能和速度。低成本的无人系统可以大量建造,'淹没区域',以其数量压倒敌人的防御。网络化的合作式自主系统将能够实现真正的蜂拥--分布式元素之间的合作行为,从而形成一个协调一致的智能整体。

在城市作战中,这些无人系统将提供大规模的侦察和打击能力,这是在没有过多人员伤亡的情况下赢得城市战斗的必要条件。随着兵力部署成群的联网无人机,这些无人机将提供无处不在的 ISR 和打击能力。战争的主导权很快将属于成群的联网机器人平台,它们可以自主感知、打击和干扰敌方兵力。这些武器的成本不会很低,但在下一场战争中,它们将引发一场变革,其意义不亚于机枪和坦克在 20 世纪所引发的变革。为了适应这些不断变化的战争方式,我们必须换位思考,及时行动。

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