China's Kinetic Kill Vehicle

Comments

1. Jeffrey Lewis (History)

   March 19, 2010 at 5:45 pm

   Here is the full text.

   KKTT：我国“陆基中段反导拦截技术试验”初步分析

   作者:KKTT

   2009年1月11日20:58:46，新华社在网络上播发了一条快讯：中国11日在境内进行了一次陆基中段反导拦截技术试验，试验达到了预期目的。这一试验是防御性的，不针对任何国家。
   这条消息立刻成为中文网络世界的头条新闻，大家都感到非常振奋，我们这些军迷更是感到格外的惊喜。喜的是不凡的成就，惊的是少有的透明度。然而由于新华社没有提供任何关于此次试验的进一步的内容，各大媒体尚未给出深入报导。下面，我以一个军事爱好者的角度试图给出一个分析。草草而成，讹误难免，仅供参考。

   一，为什么要搞反导？

   当然是为了国家安全。我们当年搞两弹，为的是打破美苏的核垄断和核讹诈，以免遭受核打击。今天这个世界，导弹和核武器等大规模杀伤性武器已经严重扩散，而且还将进一步扩散。我们奉行不首先使用核武器的政策，虽然可以在一定程度上遏制其他国家对我进行核打击，但存在三个严重的问题：
   1，大规模杀伤性武器有可能被“流氓国家”、非理性政权或恐怖分子等非国家组织掌握，以核反击遏制核打击的理性判断可能失效。如果敌人采取孤注一掷的手段，我方即使采取核反击，也将遭受重大损失。
   2，无法有效阻止别的国家对我进行非核导弹打击。即使是常规弹头，也可能对我造成严重杀伤，如果使用生化弹头，杀伤力将更大（我国目前核政策尚未允许对敌生化武器一类的非核大规模杀伤性武器采取核反击）。
   3，敌人有可能采用常规武器（包括带常规弹头的弹道导弹）精确打击我战略核力量（如导弹发射井、核武器贮存洞库），对我核反击能力造成严重威胁。
   因此，我们必须发展自己的战略性防御武器──反导系统。反导分为反巡航导弹和反弹道导弹。前者是90年代新“三打三防”的内容之一，相对也比较容易，用低空、超低空地空导弹就可以解决。难的是反弹道导弹，下面所说的反导系统也就专指反弹道导弹。之所以难是因为弹道导弹速度快，可达十几、二十几倍因素，从发射到命中最多不超过半小时，发现难，拦截难，给防御方的反应时间短。因此，世界上掌握反导技术的国家屈指可数。
   分析我国可能遭受的弹道导弹威胁，可分为四类：
   1，核大国对我的大规模核打击，以陆基和潜射远程、洲际弹道导弹为主。主要指美俄，尤其是美国。由于核大国有大量的进攻性导弹核武器，我们若想全面拦截在技术上难以做到，经济上也难以支持。不如采用核反击的策略来遏制。
   2，中小核国家对我的小规模核打击，以陆基中程、近程导弹为主，数量较少（不超过几十枚），如印度。1998年5月，印度核试验，随后印度总理给克林顿写信，不点名的说这是针对中国的。近年来，每次印度进行烈火III中程导弹试验，印度媒体都要鼓吹说该导弹能携带核武器，而且能打到北京，说该导弹主要的打击对象就是中国。对此，我们不能不加以防范。
   3，局部战争中敌方对我的常规导弹袭击。如台湾正在研发中程导弹，台独分子曾叫嚣用中近程导弹打击大陆的城市（如上海、广州），甚至攻击三峡大坝。
   4，核大国采用常规导弹（或战术核武器）对我战略目标（如核力量、战略指挥系统等）的突袭。美国曾明确提出用潜射导弹打击我洲际导弹地下发射井，还提出用非核或战术核武器深钻地弹打击地面几十米以下的地下指挥所。春秋中文社区http://bbs.cqzg.cn
   可见，我们急需拥有对射程3500 km（如烈火III）以内的中程、近程弹道导弹的防御能力。这是一种类似于美国TMD的反导能力，但对中国来说包含了中国的NMD和TMD，不好简单类比。美国的NMD是为了对付俄罗斯、中国的洲际导弹，我们目前还不急需这个。从技术上来说，也是循序渐进，从防御近程导弹（速度慢）到防御远程、洲际导弹（速度快）。未来我们将根据需要来决定发展对洲际导弹的防御能力。

   二、什么是“陆基中段反导拦截技术试验”？
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   60年代以来美苏的大量研究表明，有效的反导系统应该是一个多层系统，可以提供不同高度的拦截能力，通过多层次拦截提高反导成功的概率和应对不同类型的导弹。粗略来说，分为大气层内反导（低层）和大气层外反导（高层）。早期的拦截弹采用核战斗部，主要针对核弹头，高层用核爆X射线杀伤（如美国的Spatan），低层用核爆中子流杀伤（如美国的Sprint）。由于核武器对导弹防御也有相当大的损害，美国从80年代开始采用常规战斗部。随着制导控制精度的提高，战斗部也就可以越做越小，有利于反导弹的小型化、机动能力和反应速度。当脱靶量小到目标的尺寸时，就可以不用破片杀伤等传统战斗部，改用动能杀伤（hit-to-kill）方式，不需要额外的战斗部，进一步有利于反导弹的小型化。
   导弹从起飞到命中目标，大致分为三段：助推段、中段、再入段。对于有末助推级（用以释放弹头和诱饵）的洲际导弹，还可以加上末助推段。中段还可以细分为上升段和狭义的中段。大气层内反导针对再入段，常用于拦截中近程导弹，如射程300 km以内的近程导弹全程都在大气层中飞行。大气层内拦截的特点是：
   1，拦截范围近。因此即使拦截成功，仍可能造成一定的杀伤（尤其是生化弹头）。
   2，可采用气动力控制反导弹机动。
   3，气动加热对导弹的红外制导有一定影响，以前普遍采用雷达制导，现在也开始采用红外制导，但对红外制导窗防热和气动光学等有较高的技术要求。
   目前世界上主要的大气层内拦截弹有美国的PAC-3、俄罗斯的S-300PMU2和S-400，以色列的箭-2，印度发展中的PAD和中国的HQ-9。
   这里简单评论几句被印度吹的神乎其神的PAD反导弹：
   1，该系统的警戒与火控雷达是从以色列购买的“箭”式反导系统中的EL/M-2080“绿松”雷达。显然，受制于人。整个导弹系统的研发得到了以色列IAI公司的协助（当然不是无偿的）。
   2，PAD反导弹改自大地2地地导弹，其第一级发动机采用液体燃料，导弹的反应速度、安全性和可靠性令人严重怀疑。总不能等对方的导弹已经落地，印度的导弹还没加注完吧。
   3，战斗部采用传统的破片杀伤，大气层内拦截。PAD有较大的弹翼，这说明其在飞行中主要利用空气动力实现机动，无法实现高速拦截，技术水平低于以色列的“箭-2”系统，跟美国和中国的kkv杀伤技术上更不是一个等级的。
   春秋中文社区http://bbs.cqzg.cn4，已经进行的两次试验，第一次拦截弹和靶弹仅相距83千米──这在现实战场上几乎完全不可能。第二次拦截弹和靶弹同样距离很近。这两次试验里面有什么更多的猫腻我们还不清楚，但以DRDO的恶劣名声和印度人一贯的弄虚作假，很难说PAD到底有什么样的战斗力。
   大气层外拦截弹技术目前基本为美国垄断（俄罗斯的核反导系统除外），包括已部署的THAAD、SM-3、GBI和已暂停研发的KEI。这几种导弹都可以拦截从中程到远程、洲际导弹的中段，其中未来的SM-3 II和KEI还可以拦截上升段。SM-3已出售给了日本，美日还将联合研发改进型。但日本并不具有完整的反导能力，离不开美国的支持。法国EADS公司也提出要发展大气层外反导系统Exoguard，但尚未得到政府的批准。
   大气层外拦截的特点是：
   1，拦截距离远，控制范围大，可达几百上千公里，一个反导阵地就可以保护一大片目标。若靠前部署甚至可以“御敌（弹）于国门之外”，这对于拦截核弹头是特别有利的。春秋中文社区http://bbs.cqzg.cn
   2，大气层外有利于采用红外导引头，对目标的捕捉、跟踪距离远。而且不受大气中的天气影响，全天候拦截。
   3，若能实现上升段拦截甚至助推段拦截，有利于识别诱饵或在释放诱饵前击毁导弹。
   4，目前一些战术导弹采用再入机动突防，一些较老式的导弹头体不分离，再入时可能解体，使目标复杂化。大气层外反导就不存在这些问题。
   大气层外拦截弹的关键是动能拦截技术，采用kkv（kinetic kill vehicle）战斗部。具体作战过程为：由助推器根据地面导引系统的信息将kkv送入大气层外的指定区域，并具有特定的速度，随后kkv自身的红外导引头工作，寻找目标。锁定目标后，姿/轨控发动机控制kkv飞向目标，控制脱靶量，直到完成碰撞杀伤。一般而言，从侧面撞击杀伤效果最佳，但这对制导控制系统要求较高。（某些反导弹是沿来袭导弹弹道反向飞行拦截。）
   大气层外反导比大气层内反导的技术难度高得多，也因此该技术一直为美国人所垄断。我们这次进行“陆基中段反导拦截技术试验”，说明我们已经在世界上第二个掌握了大气层外反导的关键技术。这样我们就初步建立起一个多层反导系统。

   三，动能拦截武器的关键技术

   （1）动能拦截器/天基动能拦截弹技术。包括动能拦截器/拦截弹总体设计与试验技术、直接侧向力控制与精确制导技术、快速响应姿/轨控发动机及动力系统、轻小光纤陀螺惯性测量与复合导航系统等关键技术。姿/轨控发动机的发展方向是全固体燃气控制。光纤陀螺已经达到传统高精度惯性平台水平。
   （2）精确探测跟踪与末制导技术。红外凝视成像技术（有利于在远距离识别跟踪目标，区分弹头诱饵）、高帧频（实时）成像导引头和射频被动导引头技术是实现“零脱靶量”制导控制的技术基础，可直接用于kkv的高精度制导控制。
   （3）空间作战平台总体技术与平台战时测控技术。导弹拦截要求高响应能力的测试和发射技术，发射参数要快速装订，发射平台向机动化、野战化方向发展。一般采用高可靠性的固体助推器，采用高压强固体发动机，有利于导弹加速，并具有高过载能力，有利于快速转向、轨道机动。双脉冲发动机，以便于kkv弹头在接近目标时有较大的机动过载。

   下面我把从公开资料中分析得出的我国的动能拦截武器研发过程简单综述一下，不保证真实性，仅供参考。
   1983年美国总统里根提出SDI（俗称星球大战），开始反导系统的全面研发。我们当时虽然比较穷，技术也比较落后，但还是坚持发展自己的战略高技术。决定性的决策是1986年开始的863计划。60年代中期到70年代末我们搞过640工程，也有一些技术和人才积累。在863-409先进防御主题下，专门研究战略防御系统。不过开始还是以跟踪预研为主，到90年代中期以后关键技术逐步取得重大突破。如全数字闭环单模光纤、中红外二元光学导引头光学系统、姿 /轨控发动机多次启动、推力精确控制等，其中最大的突破是1999年航天二院成功实现了kkv首次悬浮飞行试验，使我国成为世界上第二个突破该技术的国家。而且我们的kkv实现了轻小化，网络资料称 “35 kg级动能拦截器动力系统”获2000年度国防科学技术一等奖。相比之下，美国GBI的EKV是60 kg，SM-3上的LEAP是18 kg，我们与之基本相当。
   进入21世纪，863项目重新改组，409主题变为801主题和805重大专项。其中805重大专项是专门为突破kkv技术而设立，目标是用反卫试验来进行演示验证。专项总设计师是科工二院前院长陈定昌，副总师是科工二院二部张奕群（负责kkv）和科工四院四部郑盛火（负责固体助推器KT-409研制）。其中助推器采用三级固体火箭（反卫要求较大的运载能力），由066基地和科工六院负责研制。
   805专项从2002年开始研发，经过3年研制进入飞行试验阶段。2005年7月7日、2006年2月6日和2007年1月11日分别进行了三次试验，终于在第三次取得完全成功。第一次试验在酒泉卫星发射中心发射，后两次在西昌卫星发射中心发射，其中2006年那次还成了著名的UFO事件，直到2007年才真相大白。2007年试验成功后，中央军委副主席曹刚川、总参谋长梁光烈、总装备部长陈炳德、总装备部政委迟万春、总装备部副部长李安东中将一同来到西昌基地看忘了参试人员。kkv技术的突破获得了国防科技特等奖和2008年度国家科技特等奖（专用项目）。
   2007年1月试验成功后不久，科工二院就召开了国家战略型号──高层反导武器系统HQ-19的研制工作动员会，部署了相关工作，明确了关键技术和时间节点，提出了保障措施和具体要求。HQ-19估计是21世纪初立项的，固体火箭助推器首次飞行试验是2003年。
   2007年kkv技术完全突破后开始进行试样研制，并准备进行实弹打靶，张奕群接任总师。今年这次试验成功，可能是HQ-19的首次拦截试验成功（类似于 1999年8月的DF-31首飞）。但有可能并不是第一次试验。反导试验难度很高，美国的反导试验也有相当的失败率，这是很正常的。去年《中国航天报》曾有报道，科工集团总经理许达哲勉励二院重点型号研制人员努力攻克关键技术，并力保节点。我猜测可能说的就是HQ-19，原定2009年完成首次成功打靶，但由于技术问题拖到了今年。终于在反卫试验成功3周年之际取得突破，可喜可贺！

   四、此次反导试验的意义

   很多人把这次试验看成是对美国宣布对台军售的反制，其实并不准确。首先，此次试验是早就计划好的。据中国航天报1月7日报道：“在祖国北疆已连续奋战多日的二院某型号试验队，在元旦前后迎来了最严酷的低温考验。在日平均温度零下30多度的环境下，试验队队员坚守在岗位上，保证了型号试验的顺利进行。”（http://www.china-spacenews.com/n435777/n435778/n435783/65348.html）可能说的就是此次试验的试验队。更早的报道可以追溯到去年12月上旬。所以说，时间上完全是巧合。
   真正的意义在于我们迅速公开了此次试验。据天涯上一位网友的目击，此次试验发生于“20点还差几分的时候”，不到21点新华社就发消息了，比以往的卫星发射还快。这稿子肯定是事前定好的，一俟成功就发消息。结合该网友的叙述，我猜测，靶弹可能是从太原卫星发射中心发射的某种中程导弹（DF-3或者DF- 21），拦截弹从新疆库尔勒附近发射，拦截地点位于甘肃、新疆交界处附近，离拦截弹发射点有几百公里。其实，早在640工程时代，库尔勒就是我国的反导武器试验场，曾多次进行“反击”系列导弹的试验。
   此次试验的意义，我觉得有以下几点：
   首先，这是一次重大的防御性战略武器试验，政治意义不亚于当年的DF-31首飞。发个消息是可以理解的。
   其次，我们可能是接受了2007年那次试验后被美国操纵国际舆论的教训，主动发消息。当然，反卫涉及到空间碎片和太空武器化的问题，要敏感和复杂一些，但我们主动发布消息的行为，有利于增信释疑──尤其是对那些与中国没有利害冲突的国家。新闻稿说“试验是防御性的，不针对任何国家”，已经把问题的实质说清楚了。对美国，我们一方面表明我们有了这个能力，另一方面也不想让这个事情再被操作敏感化。其实对美国而言，我们对它反卫的威胁要比反导的意义大得多，而这在2007年就已经实现了。所以美国人在2007年会有那么大的反应。
   HQ-19对解决台湾问题是有帮助的（防御台独分子的孤注一掷），但我觉得对印度的针对性恐怕要更强一些。如果将HQ-19部署在西昌基地（类似于美国在 Vandenberg AFB部署GBI），我们可以对印度往北京、上海发射的烈火III导弹实现中段甚至上升段拦截。
   而俄罗斯在吃了20年老本后，终于在某个关键技术领域被中国超越，心里估计也不是滋味。
   从技术上说，这次反导试验的难度要大于三年前的反卫试验。卫星轨道是固定的，可以事先精确测量好（误差达到米级），然后选择合适的发射窗口发射拦截弹，按预定弹道飞行，主要考验的是kkv的性能。而反导试验还涉及到地面相控阵雷达对来袭弹头的远距离预警、跟踪、测量、火控。对固体助推器的快速反应能力要求更高。由于助推器对kkv的入轨精度不像反卫试验时那么高，因此对kkv的寻的、导引和轨/姿控制要求也更高。春秋中文社区http://bbs.cqzg.cn
   这次试验估计还只是一次初步的试验。参考美国的反导试验，还需要在不同的战术条件下做多次试验才能全面考察反导系统的性能，如不同的来袭弹头类型、射向，不同的拦截高度、距离等。更重要的是，未来还需要识别弹头和诱饵，对付轨道机动等中段突防措施。

   五，反导是个大系统，未来还任重道远

   反导武器系统远远不是一个拦截弹+地基相控阵雷达那么简单，还需要一套庞大的C4ISR系统支持。
   首先是反导作战的指挥控制。空间攻防作战是一种战略为主的作战行为，因此需要建立多级空间作战指挥控制作战系统，包括国家空间作战司令部、空间作战任务控制中心和武器系统指挥控制中心等，需要先进的作战指挥控制系统。空军提出空天一体，防天反导是题中之意。具体如何构建指挥体系还值得好好研究。
   春秋中文社区http://bbs.cqzg.cn其次是导弹预警和探测跟踪系统。地基的导弹预警系统主要包括远程预警雷达，精密跟踪火控雷达。早在640工程中我们就研制了7010和110两种反导雷达。 30年过去，我们的技术又有了很大的进展。前不久在GE上曝光的位于库尔勒附近的大型相控阵雷达可能就与反导试验有关。未来的实战部署需要在国土四周设置若干座大型远程预警雷达，就如同美俄所做的那样：
   空基的导弹预警系统包括位于高轨的红外预警卫星，用于发现导弹发射的尾焰（如美国的DSP和SBIRS-HEO）；和位于低轨道的红外预警卫星（如美国的 STSS）和天基雷达系统（SBSS），用于中段跟踪、识别。此外，还需要数据中继、遥感侦察、宽带通信卫星的支持，构成一个庞大的天基信息系统。所有这些，我国都已经在研制中。
   2007年1月我们的反卫试验后曾给美国人很大的刺激，2008年3月美国人在“燃烧冰霜”反卫行动中用了一个很有挑衅性的logo: “Anything Hu can do, we can do better.” 我想用我国航天事业和反导技术研究的创始人钱学森的一句名言来回应：“外国人能干的，中国人为什么不能干，不但能干，而且有能力干得更好！”
2. kktt

   March 20, 2010 at 7:52 am

   Well, I’m the author of the original post. I am only a military fan, all of my analysis is based on public information.

   Something is wrong in the my earlier analysis (as Jeffrey posted). I have revised it, you can check the new version at my blog

   The ABM is not HQ-19, but something like GBI, with three-stage solid rocket booster of 1.2 m diameter. The ABM may be launched from a road-mobile TEL.
3. Taiwan Link (History)

   March 21, 2010 at 6:04 pm

   Jeffrey, thanks for the plug! I don’t blog very often, but should write more.

   For KKTT, you do make a significant and thoughtful contribution to helping readers better understand aerospace issues. I’ve noted that you cite sources, which not only confirms that you do rely on publicly available material but also gives you additional credibility. You wrote a great article on China’s anti-ship ballistic missile program last year that seemed quite reasonable, and have written extensively on histories of various missile programs. In short, you not only have a solid fan base among Chinese readers but are developing fans here in the US and elsewhere as well!

   With regard to the so-called HQ-19, you mentioned that the interceptor program was once called the KT-409 but shifted in 2002. This year seems to be pretty significant, with the revisions in the 863 Program, reorganization within the aerospace industry (e.g., shift from CAMEC to CASIC, formation of new academies, etc). But I’m curious why a DIA spokesperson referred to the missile defense/ASAT interceptor as the “SC”-19. I think Jeffrey or someone else mentioned the “SC” could refer to ShuangChengzi, which is another name for Jiuquan. I guess designations aren’t necessarily that important though.

   Regardless, kudos and appreciation to both Jeffrey and KKTT for excellent work!
4. kme

   March 22, 2010 at 5:02 am

   kktt: If it is not terribly impolite to ask, could I possibly entreat you to post a translation of your article into English?
5. kktt

   March 22, 2010 at 1:51 pm

   kme: no problem.
6. 3.1415 (History)

   March 22, 2010 at 4:28 pm

   Who says that China is not transparent about its military capabilities? Look at all the open source material provided by the official media. Someone in the US should fund kktt to spend more time on these cool stuff.

   When the sino-US friendship matures to the next level, China would be happy to do more show and tell. A country that does not want to become the United States is not a good country, if we can paraphase what Napoleon once said about good soldiers.
7. Taiwan Link (History)

   March 22, 2010 at 5:16 pm

   I agree that China is more transparent than many of us in the US give it credit for. Perhaps Beijing’s approach to transparency is just a bit different than how we define it in the West.

   I think there is value for American public domain researchers to partner with technically competent and thoughtful Chinese analysts, such as KKTT, in order to enhance both US and Chinese perspectives on future military trends. Of course, it would work better to take politics out of the equation, particularly if there’s a Taiwan angle to a research problem, and just focus on military-technical trends. One area that seems to be ripe for exploration is seminar gaming relevant to emerging arms control issues, with Chinese analysts playing the US side and US analysts playing the Chinese side. Could be quite enlightening for all participants!
8. Jeffrey Lewis (History)

   March 22, 2010 at 7:28 pm

   Dear KKTT:

   Let me second Taiwan Link’s comment. There are so few of us who are really interested in the nitty gritty details. Kindred spirits are always welcome.

   I had questions about citations for two passages article:

   1. “网络资料称 “35 kg级动能拦截器动力系统”获2000年度国防科学技术一等奖。”

   2. “包括动能拦截器/拦截弹总体设计与试验技术、直接侧向力控制与精确制导技术、快速响应姿/轨控发动机及动力系统、轻小光纤陀螺惯性测量与复合导航系统等关键技术。”

   Any commentary on either topic would be appreciated.
9. kktt

   March 22, 2010 at 11:37 pm

   1, the source is the CV of an engineer from the 14th institute of CALT. However, the original webpage has been removed.

   2, I think these description on the technical details of kkv are general, just similar with the kkv used by the US interceptors (e.g., EKV on GBI and LEAP on SM-3). Here is a good introductory article
10. Martin Andrew (History)

    March 25, 2010 at 12:03 am

    These are the two translations to the best of my ability.

    1. Internet data praise 35kg extremity (exo-atmospheric) kinetic interceptor implement kinetic system “win Year 2000 protect nation scientific technology first class award”.

    2. Consist of kinetic energy interceptor/interceptor round overall design and test technology, direct control side direction force air control together with precise guidance technology, fast response air motion machine (thrusters) for kinetic system, light small fine gyroscope inertial side movement together with composite guidance navigation system equally key technology.
    (The exo-atmospheric kinetic interceptor uses rapid response air thrusters to provide sideways movement with a precise guidance system to manoeuvre into the target, coupled with lightweight small gyroscope to ensure it stays stabilised (utilising the same air thrusters).