反潜战一直是海战中双方势必争夺胜利的重要作战样式。当前，无人反潜是未来海战主要作战样式之一，各国均在大力发展海洋领域无人作战力量。
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《水下战新纪元》
作者：布莱恩·克拉克（Bryan Clark）
编译：学术plus评论员 又十一屿
发布机构：CSBA
2021年3月，据俄罗斯国防部网站报道，被称为“末日武器”的“波塞冬”核动力无人潜航器的测试筹备工作已经开始。
据悉，“波塞冬”可携带常规弹药和核弹头，作战距离达一万公里，下潜深度约一千米，能够摧毁包括潜艇、海军基地、航母战斗群在内的各类目标。面对俄军深海利器的再次亮相，未来海洋无人作战又将掀起怎样的波澜？
美国的国防战略在很大程度上取决于美国在水下战争中的优势。
安静型潜艇是美国军方在面对越来越多国家建立的日益增加的反区域/拒止威胁进行收集情报和部署力量最可行的手段之一。当然，水下战争对于当前和未来美国国防运行计划是很重要的要素（即使不是必须的）。美国的竞争对手尤其担心潜艇会为美国的力量部署行为提供可行的方法，从而抵消敌人的数量或地理优势。
美国在水下战争中的优势是数十年来研究与开发（R&D）、先进的国防工业基础、操作经验和高保真度训练的产物。但是，这种优势远未得到确认。美国的潜艇是世界上最安静的，但是不依赖于潜艇噪声的新兴的探测技术正在出现，这可能会使传统的载人潜艇在未来作战中承担的风险更大。美国的竞争对手很有可能在追求这些新兴技术，同时也在扩大他们自己的水下军事力量。为了在本世纪继续保持水下优势，美国海军必须通过重新考虑有人潜艇的作用和利用新兴技术部署新的“水下系统系列”来加速创新水下战争。
要了解未来水下战争的变化，回顾一下它在过去一个世纪中的发展演变是及其必要的。虽然采矿和扫雷同舰船一样已经存在了很久，水下战争初次在第一次世界大战中成为进攻和防御军事的一个重要领域。在那次冲突中，一些国家开始大规模地使用潜艇攻击民用运输舰，并偶尔攻击敌方军舰。由此创造了反潜战的需求，在潜艇和反潜部队之间也开始了“躲猫猫”竞赛。
在战后的一个世纪中，这种竞争经历了不同时期阶段发生了演变，每个阶段以主要的反潜战探测方法为特征。
在第一次世界大战和第二次世界大战中，潜艇和反潜部队之间的藏身者-找寻者竞争大部分通过电磁波中的无线电和雷达传输，在水面以上完成。潜艇相对较慢，并且仅限于目标的短距离视距探测。他们需要通过来自海岸或其他潜艇的无线电通信被“暗示”或定向到护卫舰。这些通信能被反潜部队拦截，他们利用高频测向（HFDF）装备解密潜艇命令和报告或传输地理位置的潜艇。此外，两次战争中的潜艇容易受视觉和（在第二次世界大战）雷达探测的攻击因为它们相比较真正的潜艇更像能潜水的舰船。这些潜艇只能在水下潜行1-2天，并且花费他们大部分时间在水面上以便利用它们的柴油发动机更快速的推进、更换潜艇内部的空气和给它们的电池充电。
第二次世界大战的藏身者-找寻者竞争导致了一系列的改变和反抗手段；作为反潜力量开发了探测潜艇的新方法，潜艇试图通过采用新的逃避探测的方法进行反制。例如，当潜艇部队意识到雷达已被成功部署用来对抗他们时，他们部署了雷达预警接收器（RWR）。反潜部队通过部署更有效且无法被现有RWRs探测到的高频雷达进行回应。一旦潜艇部队意识到他们正被新的雷达频率追踪时，他们就开发新的RWR进行抵消。同样，当一方确定其通信代码可能已被破解时，就会引入新的代码来恢复该能力，以确保安全地协同操作。反过来，这些新的代码最终还是会被破解。这些循坏以越来越快的速度重复进行，直到战争结束，如图所示。
图1：第二次世界大战反潜战竞争进展生命线
尽管两次世界大战中的反潜战部队在基于电磁频谱的藏身者-找寻者竞争中定期获得优势，他们也无法击沉大量敌军潜艇直到每次冲突都晚了。但是，在专门的反潜战努力开始之后，由于潜艇攻击而造成的舰船损失短时间内就减少了，如图所示。这表明，与其消除潜艇，反潜战努力通过减缓潜艇在巡逻区域的部署，阻止他们进入火力位置以及破坏他们协同攻击来减少潜艇的作战效能。这种反潜方法利用了潜艇的固有劣势，即它们相对行动缓慢，缺乏自卫系统并且无法快速评估来袭武器的有效性。结果，即使不成功的反潜攻击也常常迫使潜艇逃避、失去主动权或使其更容易被反潜后续攻击发现。
图2：大西洋战中的舰船和潜艇损失
在藏身者-找寻者竞赛中第一个重大突破是潜艇换气装置、改进的RWRs以及第二次世界大战后期“爆炸”通信的引入。这些能力的组合使得潜艇能够保持潜水状态并能最大程度地降低浮潜时它们对雷达探测的脆弱性，如XXI型德国潜艇，这有效地结束了基于电磁的潜艇-反潜竞争。但是，潜艇部队在战争结束前并不能应用这些可观数量的优势。
图3：德国XXI型潜艇和美国鹦鹉螺号军舰
在第二次世界大战之后，美国海军在将声纳用于反潜战方面尝试做了一些努力。但是实际表明，当潜艇利用电池供能行进、湮没于水面噪声中或在浮潜情况下听起来像柴油机驱动的水面舰船时，这些行为太安静以致于无法用被动声纳监测到。当潜艇在浅水区工作时，如浮潜，主动声纳应对它们是有一定效果的，但是由于声波在声纳与潜艇前往返时的传播损耗，主动声纳的探测距离很短。
随着冷战初期核潜艇的引入，这种情况发生了变化。核潜艇不需要浮至水面或用水下通气管潜航，这使得利用雷达和主动声纳找到它们几乎不可能。然而，在与核潜艇进行早期演习时期，如美国鹦鹉螺号军舰，美国海军意识到这艘新船有一个意想不到的弱点—它们的核能和蒸汽厂机器能产生持续的噪声。这种声音可以被海军原本改进用来探测柴油机潜艇的被动声纳进行远程监测。当苏联人开始在他们家乡水域外广泛使用这类核潜艇时，美国海军采用被动声纳作为核潜艇的主要反潜传感器。这就开始了一场在潜艇和反潜力量之间基于被动声纳的新的藏身者-找寻者竞赛。
美国海军利用他们在被动声纳发现核潜艇的“先行者”优势，开始为他们自己的核潜艇启动有条理的静寂声项目并在美国沿海和苏联与公海之间的关键阻塞点建立了被动声监视系统网络（SOSUS）。这些努力使得在20世纪60年代到20世纪70年代末期的SOSUS、巡逻机和潜艇上的操作概念变为了可能，并在他们部署过程中能成为准备进攻苏联核潜艇的支撑力量。
这种反潜战概念依赖于美国暂时的潜艇消声优势，这种优势开始引起人们的关注是因为在20世纪70年代中期，苏联领导人从约翰·沃克领导的间谍圈获悉了他们潜艇的声学弱点，并随后获取了使潜艇安静的技术。由此产生的消声项目创造了诸如阿库拉级和塞拉级潜艇，这种级别的潜艇达到了当代美国船只噪声级别。因此，美国反潜部队不再能持续地追踪苏联潜艇，在冲突开始时就摧毁苏联核潜艇的作战概念也不再具备可行性。
作为回应，美国海军在20世纪80年代采用了一种新方法，该方法借鉴了两次世界大战中的教训。相比于计划击沉苏联潜艇，美国反潜战将重点放在了降低苏联潜艇的作战效能。美国核动力攻击型潜艇（SSNs）部署到近俄罗斯水域（也被称为“堡垒”）以寻找苏联弹道导弹潜艇（SSBNs）。这种作战方式迫使苏联人在堡垒里保留了最好的SSNs以保护他们的SSBNs，而不是将它们部署到大西洋和太平洋攻击美国海军作战力量。美国海军数十个前线SSNs中的仅一小部分需要参与这次作战行动，但是他们在苏联人身上消耗了不成比例地大代价，因为苏联有不到10艘类似的潜艇。
图4：SOSUS在大西洋覆盖范围
图5：阿库拉级潜艇
但是，这种新方法也将是暂时的。当苏联最终部署大量他们自己的安静型SSNs时，他们将能够在堡垒同时保护他们SSBNs和击溃用来防御美国舰队的反潜力量。对于美国海军来说，这意味着反潜作战力量将不得不再一次适应；在这种情况下，从被动声纳转向发现潜艇的新方法。美国海军考虑的方法是低频主动声纳，该声纳于20世纪80年代后期首次进行了测试。但就像在第二次世界大战中一样，当在苏联可以部署更多的安静潜艇前冷战结束，美国反潜作战力量被“结束铃声拯救”。
尽管冷战结束，但水下平台仍在不断进行技术改善和功能扩展，这加大了对反潜作战力量的挑战。此外，当新型无核潜艇通过利用无空气推进发动机（AIP）和更优异的电池能源提升了它们的耐久性时，像美国海军的弗吉尼亚级这样的核潜艇也通过技术优化变得更安静了。这两种类型如今都能部署可击败许多常规舰载防空系统的远程超音速反舰巡航导弹（ASCM）。无人水下航行器（UUV）和遥控潜水器（ROV）也已普遍用于海上和深海中的基础设施勘测和维护。如今的传感器，处理程序，能源和通信技术日趋成熟，这些即将突破的革命可能会改变水下平台的功能。
许多技术的进步是由计算机处理技术（或“大数据”）的快速发展所推动的，这些技术将会在水下战争中激发新一轮的戏剧性变化：
发现和攻击水下平台的新反潜战能力
改进水下平台，增强其续航和隐蔽性
新的水下武器，传感器和通信系统
自冷战以来，尤其是美国那些安静型潜艇被认为在很大程度上不受反介入威胁的影响。但随着连续分贝的降噪变为指数级昂贵并且依赖除自身发出声音的现象而产生的新的探测技术的日趋成熟，潜艇通过独自静态隐蔽的能力将减少。尽管隐藏在大多数这些替代技术后的物理学几十年来一直为人所知，但经过很长时间直到最近才被开发利用，这是因为计算机处理器性能差、处理速度太慢，无法运行得出想要看到的由安静型潜艇造成环境小变化的详细模型的结果。
如今，“大数据”可以提供能够实时运行复杂的海洋学模型的能力，因此这些探测技术可以被使用。随着计算机处理器的不断小型化，其中一些将足够小到可以适用于舰船，飞机，UUVs和布放在海底的部署系统。这些系统有可能使沿海地区对载人潜艇的危害更大，可能会促使他们更多地依靠UUVs在敌方沿海地区进行战术行动。
新兴的声学技术将继续探索主动声纳的新形式以及分析海洋环境噪声的方法。大部分部署在舰船和潜艇上的主动声纳是“中频”（MF），意味着他们传播1000Hz到10000Hz的声音。“低频”（LF）声纳，低于1000Hz，比中频声纳探测范围更大，因为声音衰减更小，但这也提供了较不精确的方位和距离信息。
建模和计算机处理方面的进步将增强这种目标信息，类似于如何增强摄影图像。这可能会使低频声纳用作战术或作战级别反潜传感器。
“大数据”还可以通过对比来自生物，海浪和地震的预期环境噪声来探测潜艇，测量噪声场，很可能会识别出是潜艇反射的声音还是被潜艇船体掩盖的声音。
图6：T-AGOS紧凑型低频主动声纳监测船
图7：弗吉尼亚级潜艇
新兴的非声探测技术也显示出了巨大的可能性。探测由潜艇引起的海平面微小变化或离开水下造成的晃动的理论可能性自从冷战以来已经被广泛认可，但直到现在，处理能力和海洋学建模才提升到具备可行性操作的地步。探测潜艇发出的辐射或化学物质的方法可以追溯到冷战之前，并且可能会受益于提升敏感性的“大数据”技术。
激光和发光二极管（LED）可以通过反射潜艇壳体的光线来支撑非声反潜战，类似于主动声纳。由于材料和计算机控制的限制，这些系统的前几代只能在光能量非常容易衰减（变成热量）或被水或其他分子吸收的频率范围内操作。但是，新兴的激光和LEDs可以精确地调整到光能遭受更小损失的波长，从而将其探测范围扩大到可操作地有效距离。
新的传感器以及与鱼雷搜寻器的相关改进结合起来，可以完全实现发现和攻击潜艇的新方法。最显著的是，反潜作战力量可能会从当今的技术以及由足够精确支撑反潜作战行动的短距离探测传感器形成的作战力量密集型战略中发生转变。这个限制要求反潜舰船和飞机可以有条不紊地在广阔海域搜寻潜艇，然后进行跟踪直到潜艇进入武器范围可以进行攻击为止，新型传感器和搜寻器能力反而能使一种“即发即弃”的作战方法变为可能。
这种作战方法的含义是，当反潜作战力量在远距离探测到一艘潜艇时，利用计算机处理程序获取足够的精度，从而引导带鱼雷弹头的长射程导弹对潜艇进行攻击。这种程度的攻击可能不会击沉潜艇，但极有可能会迫使潜艇逃避，以此来破坏潜艇的主导性并使其更容易被探测到。
新的技术还将设法解决水下无核能平台的有限续航和有人潜艇日益增加的脆弱性。电池和燃料电池技术方面的进步发展将使得无核能潜艇，UUVs以及其他水下系统等平台能够在远离己方水域条件下进行长时间军事作战。例如，日本最新的Soryu级潜艇在潜航时将使用锂离子电池代替无空气能源。
此外，大型UUV有望在未来两年内组合利用燃料电池、电池和传统推进资源实现持续一到两个月的续航能力。这些航行器可以搭载传感器用于沿海监视任务和/或大型武器，如鱼雷和水雷，可以使其能够执行由当今有人潜艇进行的军事任务。
图8：ECHO旅行者大型UUV
图9：MK-18水下监视和扫雷UUV的回收
使潜艇探测变得更简单的改进同样也使新一代复杂的反探测技术和策略变为可能。
针对被动声纳，一艘潜艇或者UUV可以发出声音来淹没自己本身的辐射噪声，类似于用在降噪耳机的方法或部署诱饵创建虚假目标。
针对主动声纳，水下平台能够自行或者与UUVs和其他发射器合作进行声学干扰，类似于那种机载电子战系统对抗雷达。
无论是主动还是被动反探测系统都将从计算机处理和海洋学建模方面的持续改进中受益，这能使它们作为全部水下欺骗行动的一部分，并实时控制和适应它们的行动。随着科学技术的发展，无人平台正不断改进新型增强隐蔽性的能力，这也可能意味着有人潜艇需要变得更大以搭载和管理其他机载和可部署的系统用来应对这些无人平台的发现与处置。
大型UUV和潜艇进行指挥和协调的能力将随着新武器，传感器和通信系统的介入而不断提升改善。例如，美国海军正在研发常规超轻型鱼雷（CVLWT），这种鱼雷的尺寸不到当前舰队搭载的最小鱼雷的三分之一。尽管CVLWT射程很短，但大型UUV能够携带大量的这种鱼雷作为攻击武器并且可以利用UUV的安静性能将这些鱼雷定位到目标附近。CVLWT也可以作为主动防御武器部署在潜艇上。
同样地，例如美国海军研究实验室的XFC无人机这类小型无人机，虽然相对而言，它们续航时间短，但可以由潜艇或UUV发射以接近敌方海岸。它们可以利用正逐渐小型化的电光，红外和雷达传感器进行监视或电子战任务，可以直接通过视距为附近的潜艇或攻击战机提供目标信息。这种系统甚至可以携带弹头以此被用作可巡逻的，反辐射的制导武器攻击敌方防空雷达。
图10：常规超轻型鱼雷（CVLWT）
图11：XFC潜射无人机
新技术将重点解决水下平台在通信方面的长期弱点。在以前的竞争中，潜艇经常传输其与距离相关的数据信息，这样做很容易暴露其隐蔽性，从而承受极大的风险。借助新的反潜技术，即使水下平台在靠近水面被动接收通信信息，也会面临被探测到的风险。这些风险将来可以通过新的或改善的水下通信方式而减少，这些方式可以使水下平台在保持深度潜水状态下直接与其他水下平台、海底系统以及水面上的联合作战力量进行通信。
一般来说，水下通信得益于反潜探测方式的技术进步。
在主动声纳改善的同时，声通信也逐渐扩大通信距离和带宽以实时支撑相应距离范围内的水下行动。除了在水下感知方面的应用，可调激光和LED也可提供高带宽水下通信，尽管传输距离比声通信短。
漂动的或沉底的海底电缆和浮在水面的无线电收发机可以使潜在水下的平台与水面上的作战力量进行通信，并不会冒着被探测到的风险。
不断增强的计算能力还会使得水下系统更多地在船上进行传感器数据处理以便减少将信息传递到水下平台或战斗网络需要的通信带宽使用。
自从第二次世界大战结束以来，水下科考和开发已经成为美国一项独特的军事优势，但是对近海资源的商业和科学兴趣促使水下研究和专业知识得到快速扩展和传播。美国水下作战力量可能会变得更容易被平民和外国实体不经意探测到，而竞争对手的军队和非国家作战力量在他们的水下传感器、无人航行器和武器方面能更轻松地获取和结合新技术。
当今，许多美国领导者都认为美国的安静型潜艇能进入几乎任何一片海域，甚至包括那些被敌人反介入/区域拒止（A2/AD）系统防御的海域。但是，针对无核能水下平台的新型反潜技术和改进可能会促进对手利用水下监视和攻击系统来优化完善其水面和空中A2/AD网络。虽然这些可能还无法达到同反舰船弹道导弹技术或现代地对空导弹技术一样的成熟水平，但这些技术和改进有潜力使得潜在对手在其沿岸海底不断增加拒止区域。因此，除非美军适应并领导新的竞争，否则无与伦比的美国水下统治优势可能会戛然而止。
美军将需要为水下战争的下一篇章开发一种新方法，解决诸如上述讨论的新兴技术和开发问题，同时利用并整合旧的系统。水下战争的新方法应考虑以下因素：
传统被动声纳的效能将随着潜艇变得更安静而减少，潜艇的隐蔽性由于对抗措施而增强，并且竞争对手部署了更多辐射更少噪声的无人系统。新的探测方法需要利用除水下航行器发射噪声外的其他一些东西，并能够在更远的距离外起作用，以致于能够超出潜艇部署的武器的攻击范围。
鉴于电磁频谱是两次世界大战水下竞争的基础，并且冷战期间的水下竞争以被动声纳为中心，21世纪中期反潜战探测方法的选择可能是低频主动声纳、非声探测或者一些其他的以前无法采用而现在由于计算处理能力和材料科学发展而变为可能的技术。
新的远程传感器，如低频主动声纳或尾流探测，以及新兴的水下通信能力将使新的水下火控网络发展变为可能，如同那些在水面战中的无线电信号。例如，像有CVLWT弹头导弹一样的长射程反潜武器可以与远程传感器联网以创造出一种有效对峙潜艇的反潜能力，这种能力可以通过针对潜艇本身在速度、态势感知和自卫方面的固有局限性达到阻碍或驱离它们的目的。水下网络还能够使通过自主行动或者由有人潜艇和其他平台控制的UUV集群进行协同监视或攻击变为可能。
图12：可能的水下作战网络示意图
随着计算机处理能力的持续快速提高并变得更加便携，在水下感知、通信和网络方面将发生重大突破。在能源产生和储存方面正在进行的改善提高也大大提升了无人航行器和系统的续航、速度和性能。这些改进将对有关水下能力的作战和战术假设进行全面的重新评估，同样地，也包括水下系统的未来设计，这写都会对海军和联合作战部队架构产生广泛影响。
在世界大战和冷战期间，美国军队利用了水下平台固有的缺点，最终采用了阻止敌方潜艇产生效能的作战概念，而非击沉敌方的反潜战作战概念。在未来，美国军队极可能不得不采取相似的方式来反制对手日益增长的水下作战力量。
有人潜艇可能需要从类似于战机的前线战术平台转变为类似于航空母舰的指控和协调平台。新的反潜传感器将越来越依赖除辐射噪声之外的其他现象，因此声学安静将不足以维持潜艇的隐蔽性。作为结果，在敌方沿海地区，有人潜艇将争取减少他们暴露的风险，同时最大限度地利用不断增加的可部署的声学阵列、非声诱饵以及干扰器以阻止敌方探测。
在一些具有更大侦察可能性进行战术行动方面，如沿海情报搜集、陆地攻击或者在敌方沿海地区的反舰任务等，大型UUV和其他部署的系统将越来越成为有人潜艇的替代品。与有人潜艇相比，UUV除了具备可探测性低的性能外，还具备成本低的特点，这就会让指挥者在使用它们去执行极端高危险行动时更加大胆。
同时，有人潜艇的下一代将需要考虑比现今的弗吉尼亚级潜艇更大以适应新的反探测、通信和指控系统，以及指挥管理大量的无人航行器和武器。
海床的开发正支撑一系列新兴的商业石油、矿物开采、管道部署、通信传输电缆、能源生产装备以及声学、非声传感器。在水下资源监视和管理方面，民用系统变得越来越普遍，如鱼类种群和碳氢化合物。水下作战方法将不得不考虑这种水下“侵犯”的新形式，特别是在非军事传感器不经意的探测、友好基础设施保护以及在冲突期间对敌方水下基础设施造成损伤等方面。
在过去的一百年里，美国海军在领导和利用水下系统及作战技术变革方面拥有无与伦比的追踪记录。美国国防领导人和分析家正确地认为，海军在水下战的主导地位在未来几十年内，仍然是美国军事计划的关键要素。美国的潜在对手也意识到了这一点并在积极削弱破坏美国海军的水下优势。
新兴技术提出了一系列严峻挑战，因为他们可能会促进强大的敌对水下作战力量发展并侵蚀美国潜艇的隐蔽性。但它们也给美国提供了一个再次成为“先行者”（如被动声纳）并在水下竞争中确立主导地位的机会。美国可以利用其地理、研发基地、军事文化和作战能力的持久优势比其竞争对手更快速地开发新的指挥水下战的方式和方法。
水下竞争的新兴时代将需要对军事力量如何指挥水下战进行重大反思。为新的作战概念提供思路的技术领域正在发生巨大变化，这会对各种水下能力产生显著的影响，这些能力应该在更大的海军和联合作战力量方面发展补充完善。尤其是水下航行器及其系统对于维持美国水下优势是很有必要的。在这个水下竞争新纪元时代，未能积极挖掘这些新兴技术和先进能力将会给竞争对手创造“先发制人”的机会，这样做，会对美国安全构成重大威胁。
（全文完）
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