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电子战

当人们谈论现代冲突时,大多数人都认同,这种冲突将在所有可能的维度中展开。当前对其可能在陆地、水面与水下、空中及太空中遭遇的威胁具有清晰的认知。此外,网络空间(cyberspace)也正日益成为关注的重点领域。各国持续开发新型武器系统以在这些维度中作战,但不幸的是,在许多情况下并未重视或发展电子战(Electronic Warfare, EW)这一作战学科。如今的一代军事专业人员成长过程中很少考虑在作战高度依赖电磁频谱(Electromagnetic Spectrum, EMS)时所固有的脆弱性。

电子战可以定义为:“主动或被动地利用电磁能量,以提供态势感知,并产生进攻性与防御性效果的一种军事行动,”。

它是发生在电磁频谱内的战争(如图1所示),包括利用电磁能量的军事用途,以阻止或降低敌方对电磁频谱的有效使用,同时保障己方对其的使用。

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图 1:当今军事环境中的电子战。

对电子战(Electronic Warfare, EW)影响缺乏认识,即使在最简单的情境中,也可能对任务造成重大影响。例如,若敌方能够监听己方通信,或切断己方通信或导航能力,后果可能是灾难性的。同样地,若敌方能够通过电子信号定位友军位置,也极为不利,甚至可能使友军陷入极大的劣势。

电子战对现代作战至关重要,必须迅速进行重启与强化,以赶上并持续跟进与对等对手的技术进展。

历史回顾

在战争中,占据优势的武器和战术始终是决定胜负的关键,而围绕对抗手段与反制手段的演化,一直贯穿于人类冲突的历史之中。人类将电力、电子技术以及电磁频谱(Electromagnetic Spectrum, EMS)应用于战争,同样不例外。

早在1888年,德国科学家海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)就展示了“电火花可以将信号传播至空间”。随后,各国军队迅速开始利用这一技术,通过先进的通信、导航、瞄准和战场感知手段提升“常规”作战能力。这场军事事务的革命确立了电磁频谱作为军事行动核心组成部分的地位——既可以增强军力,也可以被攻击以削弱敌方行动。

有记录的最早电子战(Electronic Warfare, EW)应用之一出现在1904年日俄战争期间,俄军成功对日本海军用于修正舰炮射击的通信信号实施了干扰。

在第一次世界大战期间,尽管尚未广泛应用,但交战双方均成功实施了通信干扰形式的电子战。此外,法军和英军通过干扰与欺骗齐柏林飞艇用于导航的电磁信号,有效影响了德军的轰炸行动。此类事件只是后续更广泛电子战行动的序幕。

电子战在第二次世界大战前后迎来了重大突破。无论是同盟国还是轴心国,都广泛利用电子战手段攻击雷达、通信和导航系统,这场“波束之战”(Battle of the Beams)正是由温斯顿·丘吉尔命名的。

越南战争期间,随着空中作战战术的演变,电子战在战术和技术层面上都有进一步发展。从1991年海湾战争至今的每一场冲突,军事力量均证明了控制电磁频谱对军事行动至关重要。

在伊拉克和阿富汗的近期冲突中,敌方的电子战威胁较为有限。联军对电子战的应用也相对有限,主要集中在对抗遥控简易爆炸装置(IED)的行动上,常用手段是干扰器(jammers)。

由于面临的干扰有限,当时的联军和北约部队得以几乎不受限制地使用电磁频谱。这使得导航系统如全球定位系统(GPS)得以不中断使用,指挥控制也高度依赖“蓝军跟踪系统”(Blue Force Tracker)。西方盟友几乎不受阻碍地实现了通信联络。诸如无线电规范、电磁特征控制、跳频等老旧但宝贵的概念,在这种环境下变得不那么重要。结果是,电子战的关注度和投入度在北约内部逐渐淡化。政策、计划和作战条令缓慢但持续地过时。北约部队中的电子战训练失焦,电子战技能也逐步退化。

与此同时,网络战(Cyberwarfare)等新型且更易引起公众关注的作战能力开始兴起,占据了大量努力、资源和注意力,电子战则被视为“高端军力的专属领域”,在苏联解体后威胁似乎也逐渐淡出人们视野。

然而,安全环境的最新发展促使电子战重新回到战略视野。北约重新强调了对新兴威胁保持警惕与准备的必要性。俄罗斯等国大幅提升了其在电磁频谱中的作战能力。在乌克兰东部,俄方支持的武装使用复杂的干扰与侦听战术削弱通信和侦察无人机的效能。通信领域商用技术的扩散也加快了相关能力的发展。随着无线通信市场的增长,许多国家都具备了在电磁频谱内作战的技术能力。

电磁频谱环境正日益变得复杂、拥挤且具争夺性,这使得各国都在强调必须不断提升电子战能力,以确保对电磁频谱的可靠使用。

电磁频谱、电磁环境与电磁作战

随着作战方式的演进及新兴技术的出现,电子战的重点已从在电磁频谱(EMS)中的孤立行动,转向在电磁环境(Electromagnetic Environment, EME)中开展的联合电磁作战(Electromagnetic Operations, EMO)。电磁频谱定义为按频率或波长划分的所有电磁辐射的总和(见图2)。尽管所有电磁波在真空中传播的速度均为光速,但其波长与相应频率覆盖范围极广。因此,电磁频谱包括所有电磁辐射的范围,由多个子频段组成,人们通常将其称为谱段(spectral bands),如可见光、紫外辐射等。

电磁环境(EME)则是一个地球物理环境,受地形、天气和大气条件等因素影响,该环境支撑着电磁能量在整个电磁频谱中的辐射、传播与接收。

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图 2:电磁频谱(Electromagnetic Spectrum,EMS)

在北约体系中,电磁作战(EMO)指在电磁环境中有意地发送与接收电磁能量,用于通信、导航、打击、战场感知与目标指示等军事行动。如图3所示,EMO 不仅支撑各作战域的行动,还作为关键纽带,将各作战域与网络空间和信息环境连接整合起来。

在 EME 中,EMO 可由友军或敌军执行。如图4所示,这些电磁作战往往导致电磁环境成为争夺焦点。此外,这些行动还常与中立方的电磁活动发生重叠,进一步导致电磁环境的拥塞(congested EME)。

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图 3:电磁环境中的电磁作战(Electromagnetic Operations)。

如今,军事行动对电磁频谱的依赖已成为几乎所有军事活动的核心要素。全球各国军队已将电磁能力融入其绝大多数平台、系统与作战单元之中。若无法自由地开展电磁作战并在电磁环境中机动,将严重威胁军队在空中、陆地、海洋、太空及网络空间中获取优势的能力。随着高复杂度电磁设备的全球普及性与便携性不断提高,电磁环境将持续带来更加多样化的挑战,而现代军队也势必会试图拒止敌方对电磁频谱的使用。

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  • BSM — 战场频谱管理(Battlespace Spectrum Management)
  • EW — 电子战(Electronic Warfare)
  • EM — 电磁(Electromagnetic)
  • ISTAR — 情报、监视、目标获取与侦察(Intelligence, Surveillance, Target Acquisition and Reconnaissance)
  • EME — 电磁环境(Electromagnetic Environment)
  • NAWAR — 导航战(Navigation Warfare)
  • EMS — 电磁频谱(Electromagnetic Spectrum)
  • SIGINT — 信号情报(Signals Intelligence)
  • EMO — 电磁作战(Electromagnetic Operations)

图 4:电磁作战(Electromagnetic Operations,EMO)

对作战行动的挑战

多个因素对作战行动构成挑战。首先,军事、民用部门以及对手对电磁环境(Electromagnetic Environment, EME)的高强度使用导致了频谱拥塞,限制了部队的机动能力。此外,对手也对其自身的电磁作战(Electromagnetic Operations, EMO)能力进行了现代化升级,如在通信系统中采用复杂加密和频率多样化技术,并对一些过时但依赖频谱的系统(如低频雷达)通过硬件升级进行了“复兴”。他们还实施了先进的导航与战场监视信号处理算法,这使得其电磁活动更难被对抗。

更进一步,对手可以利用先进技术通过EME对己方部队实施攻击,从而拒止或削弱联合作战部队在通信、导航和感知方面对EME的使用能力。对于指挥官而言,挑战在于:能否在所需的时间与地点内,控制对己方作战有利的EME要素,以实现任务目标,同时拒止对手实现同样的目的。

对电磁频谱的战略视角

电磁频谱(Electromagnetic Spectrum, EMS)已成为军事行动不可或缺的一部分。各国已经将EME视为一种作战环境(operational environment),是战场的一部分,在其中友军部队可在时间、位置和频谱维度上进行机动,以产生符合指挥官目标的电磁效应。

类似于在空中、太空、陆地、海洋、网络和信息环境中的作战行动,部队也需要顺序或并行地开展EMO。军事领导人将根据联合部队指挥官的意图、作战优先级以及对EME的情报评估,进行EMO及相关资源的规划、编排与同步。塑造EME,使其有利于在整个战场空间内支持EMO,将是任务成功的关键推动力。

电子战能力的演进

作为EMO的战斗手段,电子攻击(Electronic Attack, EA)、电子防御(Electronic Defence, ED)和电子侦察(Electronic Surveillance, ES)能力将使部队具备在EME中机动作战、产生预期电磁效应的能力。这些能力能够塑造电磁环境、增强态势感知、保护己方部队并打击对手。

电子战(Electronic Warfare, EW)行动将支持陆、海、空、天与网络空间等作战空间的军事行动。这些能力也将支撑诸如导航战(Navigation Warfare, NAVWAR)、情报收集行动、敌方防空压制(Suppression of Enemy Air Defences, SEAD)以及信息作战(Information Operations, IO)等作战活动。

在联合作战层面,对电子战的规划将从行动计划流程(Operations Planning Process)阶段开始,制定电磁作战序列(Electromagnetic Order of Battle),明确实现指挥官目标所需的电子战机会、能力与资产。在作战执行期间,电子战行动将持续在各作战组成之间进行协调与整合,从而协同应用电子战能力,确保已方部队对EMS的可用性,并拒止对手的使用。

为实现上述目标,指挥官不仅需要赋予电子战作战参谋机构充分的授权,以在整个联合冲突频谱中规划与执行EMO,还必须配备相应的工具和经过训练的人员。

结论

电子战已被边缘化达四分之一个世纪之久,但由于对电磁信号依赖最为突出的太空与网络技术呈指数级增长,迫切需要对电子战能力进行重建与再投资,包括进攻性与防御性能力。然而,随着现代军事系统对EMS依赖性的持续上升,我们必须充分理解以下几点:

  • EME是一个需被塑造的作战环境,以支持己方EMO并拒止对手使用。
  • 是一个作战空间,电子战可在其中打击对手,同时保护己方部队。
  • 是电子战能力得以发挥的媒介,可用于利用对手的电磁信号,服务于态势感知、预警提示与目标指示等军事目的。

面对同级或准同级对手高端能力所带来的现代挑战,尤其是在“反介入/区域拒止”(Anti-Access/Area Denial, A2/AD)环境下作战的需求,使得电子战重新成为关注焦点。这意味着各国都在重新投入到现代电子战能力的建设中,并在能力储备上达到可与对手竞争的水平。

目前,各国正在重写其电子战作战条令,并探索如何更有效地在EMS中展开行动。