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新版《美国海军科学技术战略》解读

2016-08-31

现代军事 2016年5期
关键词:科学技术海军领域

宋飞

2015年,美国海军研究局发布了新版《美国海军科学技术战略》(以下简称新版《战略》)。该战略是在美国战略重心转移、作战需求不断变化以及科学技术快速发展的背景下制定的,是美国海军和海军陆战队科学技术发展的顶层指导性文件,旨在针对美国海军未来作战能力需求,引领海军科学技术发展方向,平衡和管理海军科学技术投资,促进海军科学技术创新向作战能力的转化。

主要内容

《美国海军科学技术战略》明确了美国海军科学技术战略及目标,提出了科学技术的未来构想及重点关注的九大领域。

确定了美国海军科学技术的发展战略及目标

美国海军科学技术战略是“在短期和较长一段时间内,通过合理的发展模式,对能够取得突破性进展的科研项目、创新性技术和高素质人才培养进行投资,为海军研制和生产决定性的武器装备”。

新版《战略》通过提出“海军科学技术战略”,意在实现以下三大目标:一是使海军科技发展能够满足美国海军使命任务和未来作战能力需求;二是平衡和管理海军科学技术研发投资组合;三是向决策高层、主要利益相关方、合作伙伴、用户和执行者通报海军科学技术的未来构想和发展目标。

勾画了美国海军科学技术的未来构想

由于尖端科学研究和先进技术能够为美国海军部队提供决定性的技术支持,并提升其影响力,因此,未来美国海军科学技术团队将:

①开展基础研究,发展革命性的新型能力;②提升科学技术研发成果成熟度并促进成果转化,完善现有海军能力;③快速响应目前舰队和作战部队的关键需求;④预测和应对潜在的技术突袭;⑤提供可承受的解决方案,降低风险并避免重大损失。

提出了美国海军重点关注的九大领域

新版《战略》提出要重点关注确保海战场介入、自主与无人系统等9个领域,共35项重点科学技术。

一是确保海战场介入。与2011年版《战略》类似,该领域旨在针对敌方“反介入/区域拒止”威胁,确保美军的全球海洋、陆地及内陆水域进入能力。重点关注在复杂多变的环境条件下,与战区进入能力密切相关的反潜战、反水雷战和特种作战技术。该领域强调了海洋一大气环境下高精度感知和预报对作战的重要作用,重点关注分布式和自主化海洋系统,以及复杂战区环境的新型建模和仿真方法等。

二是自主与无人系统。该领域旨在通过运用大量低成本的自主和无人系统,为有人系统提供必要补充,从而降低成本、规避风险;同时建立有人一无人联合编队,促进感知、理解、预报、通信、计划、决策和执行能力。新版《战略》特别强调分布式无人系统的重要性,该系统利用网络实现分散控制,具有生命力强、可靠性高的优点,即便少量无人平台和传感器受损,也不会影响全系统的作战能力。新版《战略》与2011版相比,更加关注仿生系统和微型机器人系统的应用,并指出了无人系统长续航力的重要性。

三是电磁机动作战。这是新版《战略》的新增领域。电磁机动作战旨在全面掌控电磁频谱,开发新频段、减少使用阻塞频段,使美军可利用全频谱范围的监视、侦察和通信系统,实现制频谱权。一方面,使美国海军和海军陆战队可以随时随地使用任意频段,实现全面、实时的战场感知,促进实现机动、灵活作战;另一方面,对所有作战平台的全部电磁频谱进行动态监视,欺骗、干扰和摧毁敌方依赖电磁频谱的监视、侦察、通信及武器系统,影响和控制敌方作战空间,最终取得作战胜利。该领域重点关注制频谱权、电子战及相关基础技术,包括利用全电磁谱系,促进作战空间感知、威胁评估、进攻和防御作战,影响和控制敌方作战空间;研发全谱系电子探测手段,促进综合与协同电子攻击。相关基础技术包括超带宽孔径和电子器件,反干扰和高效频谱技术,机器智能学习技术,作战力量、系统和设备间频谱管理的控制算法等。

四是远征与非正规作战。未来,美国海军和海军陆战队将在多样、艰苦、分散的战场中面对非正规和不对称威胁,只有提升美军识别威胁、解决复杂问题及应对不明局势的能力,才能获取远征与非正规战争作战胜利。该领域重点关注机动性、通信、后勤和训练等技术。与2011版相比,新版《战略》提出实现战场信息自动传送,促进战场感知;促进模块化、自主化、可升级的陆上平台及技术的应用;并强调了战术层面的网络技术应用。

五是制信息权——赛博。夺取制信息权需要具备灵活的通信和网络系统,在多变和不利作战条件下(包括拒止、中断和带宽受限等情况)确保通信和联网,以开展情报、监视与侦察等行动,使美军具备随时随地对任意目标或网络进行攻击的能力。该领域强调构建全方位网络作战空间,结合计算机网络攻击、防御和应用技术,保护己方数据和网络;同时获取、解析和处理敌方数据,通过抑制或欺骗将敌方网络为己所用。与2011版相比,新版《战略》强调了网络技术的重要性,重点关注全方位网络作战技术、大数据分析和决策技术等。

六是平台设计与生命力。该领域旨在研发机动灵活、适应性强、可靠性高、燃油经济性好的海军平台。新版《战略》重点关注机动性、耐用性、持续性、优化负载能力和全寿期管理5个方面,并指出将利用自动防护等技术提高未来海军平台健康诊断能力和耐用性;还将针对电子战、软杀伤等防护系统,建立平台与环境相互作用的计算模型;优化负载能力、促进模块化和标准化设计,提升平台全寿期的生命力和可维护性。

七是动力与能源。该领域旨在通过提高能效、降低能耗和发展替代能源,研发可保障未来舰船武器、后勤系统的新型电力技术,降低远征作战单兵能耗,增强美国海军的能源安全和自给能力。该领域关注海军陆战队低成本、高性能和便携式能源技术,包括便携式太阳能电池、燃料电池、低能耗海水淡化等技术,以及未来海军平台的高能量密度电力系统和新型配电技术。与2011版相比,新版《战略》重点关注分布式传感器供能和能量回收技术对提高能效的作用,并指出高功率密度和脉冲电源需重视热量管理技术。

八是力量投送与综合防御。该领域针对敌方正规作战和机动、欺骗等非正规作战能力,利用空中、水面和水下平台发射射程远、射速大、精度高的武器对目标实施快速精确打击,提高有人/无人平台的远距离力量投送能力和一体化防空反导水平。该领域重点关注小型和手持武器、蛙人、小艇、弹道导弹、巡航导弹等威胁探测、识别和软/硬杀伤技术,并要求未来武器系统同时具备攻击和防御能力。新版《战略》强调了定向能武器的重要性,并通过提高武器联合作战效能,扩大作战优势。

九是作战人员能力。该领域重点关注作战人员的能力和防护技术,提高海军士兵级、战斗队级和舰队级的战备状态,促进损伤恢复、提高生命力,降低士兵成本。新版《战略》重点关注作战演习、辅助决策和训练的计算机认知模型,利用生物系统提高作战人员能力;以及加强作战人员对生理和心理压力的恢复能力。

特点分析

《战略》自2007年以来每两年修订一次(2013年未发布),现为第四版。与以前的版本相比,《战略》具有一些新特点、新变化。

首次将海军科学技术发展规划升级为“战略”

美国海军前三版科技发展报告均以“战略性规划(Strategic Plan)”的形式出现,而本版则以“战略(Strategy)”的形式出现,这表明,随着尖端科技的不断发展和新技术的不断涌现,美国海军科学技术的地位和作用日益凸显,已经上升到“战略”的高度。美国海军认为,科学技术是一种高效的战力倍增器,能够极大提升美国海军在军事行动中的统治力,美国海军比以往任何时期更加依赖科技进步。美国推出《战略》,能够优化海军投资,研制和生产决定性的武器装备,使科学技术发展满足美国海军使命任务和未来作战能力需求。

全面更新美国海军科学技术发展重点领域

随着科学技术的日新月异以及新型威胁的出现,海军科技的更新周期正在不断缩短,因此新版《战略》进行了大幅度更新和充实,包括特别强调分布式无人系统的重要性,更加关注仿生系统和微型机器人系统的应用;提出实现战场信息自动传送,以促进战场感知;重点关注分布式传感器供能和能量回收技术对提高能效的作用;强调定向能武器的重要性;重点关注作战演习、辅助决策和训练的计算机认知模型,利用生物系统提高作战人员能力等领域。通过加快科技发展调整频率,更新科技发展重点领域,美国海军试图抓住全球技术发展机遇,避免遭遇“技术突袭”,始终保持对竞争对手的技术优势。

聚焦新领域成为美国海军科技发展重要方向

与2011版《美国海军科学技术战略规划》相比,新版《战略》虽然没有增加重点领域的数量,但用新领域“电磁机动作战”取代了“总拥有费用”,并将其排序前提,这表明电磁频谱作为一个关键的作战机动空间和一种重要的资源,其重要性不断增加。同时,商业领域也在不断抢占电磁频谱。因此,美国海军为了应对日益拥塞的电磁频谱,全面掌控电磁频谱,夺取制频谱权,正式将“电磁机动作战”作为美国海军科学技术发展的一个重点领域。此外,《战略》还对制信息权领域的研发重点进行了调整,更加关注赛博空间。这主要是因为网络风险持续增加且迅速扩散,网络技术的重要性进一步凸显,必须构建全方位网络作战空间,结合计算机网络攻防,保护己方数据和网络。

发展海军特色装备仍是美国海军的投资重点

新版《战略》继续将“海洋声学”、“水中兵器”、“海军工程”、“水下医学”和“海基航空兵”等五大领域定义为“国家海军责任”。与其他研究领域不同,这些特色领域既不是其他军种的研究领域,也不是国家机构和私营企业的主要研究方向,而是海军特有的重点研究领域。五大领域科学技术研究能否健康推进,相关领域武器装备能否快速发展,完全依赖于海军。美国海军通过将海军特色学科上升为国家责任,形成海军独特的科技文化,并持续加大经费投入力度,培养国家级领军人才,推动海军特色装备的发展。

基础研究将得到高度重视和重点扶持

基础研究是技术创新与发现的基础。20世纪40年代后期,美国海军研究局资助了美国大约40%的基础研究项目。虽然这些投资往往不能立马见效,通常需要持续20年时间才能满足海军需求,但从历史角度来看,正是全球定位系统GPS、雷达、自主系统、石墨烯等基础性研究的发展,成为驱动美国海军科技发展的重要引擎,开创了美国科学的黄金时代。目前,美国海军在基础研究领域的投资经费约占海军科技开发预算的30%。而且,新版《战略》提出,美国海军研究局将继续大力投资基础研究领域,充分发挥基础科学的价值,为未来创新和发展奠定基础。

启示与思考

通过对新版《战略》进行研究,可得到如下启示。

海军科技的战略与地位

海军科学技术被提升到前所未有的高度

近年来,海军不断提高科技尖端性、新技术不断涌现、独立性日益凸显,海军科技已经成为海军发展和装备建设中最为活跃和最具先导性的组成部分。美国海军认为,科学技术是一种高效的战力倍增器,能够极大地提升海军在军事行动中的统治力。海军和海军陆战队比以往任何时期都更加依赖科技进步,这是美国海军实现维持和平、参与战争以及凯旋而归三大目标的基础。

技术更新不断加快凸现科技战略的引领作用

随着科学技术的日新月异,海军科技的更新周期正在不断缩短,加之地缘政治环境的不断变化和新型威胁的出现,均要求海军科技发展更加迅捷地做出回应。因此,美国海军自2007年以来,每两年发布一次《美国海军科学技术战略》,就是为了加快科技发展的调整频率,在确保总体目标和大方向的前提下,及时追加或取消相关研究项目,提高科学技术研究的局部和全局更新速度,引领美国海军科学技术的发展,从而防止错失全球技术发展机遇,避免遭遇“技术突袭”,并始终保持对竞争对手的技术优势。

坚持军方主导是海军科技发展的重要原则

海军的高技术特点以及其综合性、复杂性、体系性,加之投入的有限性和不可逆性,决定了海军科技发展必须坚持军方主导、整体最优、有所取舍、扬长补短的原则。美国海军研究局定期发布《战略》,采用由上而下的顶层筹划,提出需要关注的重点领域和目标,而且每个领域均指派一名海军研究局高级行政官员负责,这名官员能够跨部门开展工作。所有这些,能够为美国海军依靠技术优势打赢战争奠定了基础,很好地保证了海军科技发展为军方服务。

海军科研机构与力量

海军现代化建设需要健全的军内科研体系

实践证明,海军武器装备的质量越来越依赖于技术的先进性,海军建设的现代化越来越需要系统、完整、配套的科研体系。除了国防工业科研、兰德公司等机构之外,美国海军还拥有一个完善的军内科研体系。该体系由海军研究局领导,由美国海军研究实验室、美国海军研究局全球办公室、美国海军陆战队战争实验室等多个专业研究机构组成。其中,美国海军研究实验室成立于1923年,研究条件优越,研究实力雄厚,近百年来一直引领海军和海军陆战队前沿技术的发展。美军认为,正是这套健全的军内科研体系,领导着一支充满奇思妙想和创新灵感的科研团队,为美国海军始终保持技术优势提供了可靠保证。

广纳顶尖人才是保持科技健康发展的关键

科技人才培养是一项重要的战略工程。新版《战略》认为,投资人力资源并大力培养高素质人才队伍,不仅对于国防建设至关重要,而且与国家安全休戚相关。到2020年,美国海军将有超过50%的科技研发人员退休。鉴于此,美国海军研究局采取多项措施致力于海军科技研发团队的未来建设。例如,美国海军研究局将大多数基础研究经费投入到大学中,通过奖学金项目支持为美国海军工作的大学教师、研究生和本科生,同时还积极吸引美国学生从事科学、技术、工程和数学领域的职业。只有广纳顶尖人才,建设精英团队,才能使科技发展和人才队伍水平始终保持世界领先。

充分利用外部力量是推动科技发展的有效途径

充分借助外部力量,广泛开展合作是提高海军科研能力的有效途径。目前,美国海军研究局在全球拥有一支庞大的合作队伍,覆盖50个国家(地区)和914家公司,总计3340名主要研究人员和3000名研究生。美国海军吸纳外部科研力量的工作主要由海军研究局全球办公室负责,具体通过实施各种国际科学计划,推动全球科研力量的参与。例如,“科学家参观计划”支持国外科学家到美国短期旅行,交流科技理念和研究成果;“合作性科研计划”为国际研讨会提供资金支持;“国际海军科技合作机会计划”为国外科学家提供直接研究支持,协助其解决海军科技难题。

海军科研管理与实施

海军科研应坚持“长远发展”与“短期适应”相结合

科技发展需要严格遵循科学的发展规律,统筹兼顾近期、中期和远期科技研发,努力实现可持续发展。美国海军研究局通过科学筹划四类科技研发组合,具体是快速反应(8%)、技术成熟(30%)、超前创新(12%)和发现与发明(45%),既保证了中远期项目能够平稳推进,保持对未知技术及其未来应用的连续探索性研究,实现海军科技长期稳步发展;又能够资助立竿见影的短期科研项目,对随时出现的新技术和新挑战做出快速反应,从而使技术发展更加贴近作战需求和更便于转化。

海军科技发展需要专职机构进行集中管理

随着海军科技复杂性和尖端性的不断增加,海军科技发展谋划和管理的要求也越来越高,这就从客观上需要专职机构和人员对科技发展进行集中统管。成立于1946年的美国海军研究局作为海军科技发展的统管部门,近70年来始终是美国海军应对技术突袭和新威胁出现的最为信赖的首要部门,也是美国海军唯一一家同时管理基础研究、应用研究和先期技术开发预算支出的机构。该部门由于熟悉海军科技项目从概念到样机的全部过程,便于集中管理,实现了美国海军科技活动的高效性、灵活性和快捷性。

科研项目高效执行需要严格的监督与评审

严格把关科研项目是美国海军科技发展的重要特点。一是由海军副部长、美国负责研发和采购的海军助理部长、海军作战部副部长等组成研究、开发、测试和评估联合委员会,负责项目推进和投资指导。二是各重点科技领域分别由一名高级行政官领导,而且每两年评审一次,根据结果适时调整。三是科技项目持续开展同行评议,评审人员至少有3名专业人员参与。四是海军研究局每年12月进行一次投资差额评审,由美国海军研究局局长负责,其结果将用于支持预算编制和执行。通过这些措施,美国海军实现了科研项目的高效执行,确保了项目质量和进度。

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