国外无人海事系统应用现状
21 世纪迄今为止最重大的军事变革之一是无人(也称无机组人员)系统的发展。这项技术发展迅速--从玩具遥控汽车到国家兵力改造和采用的资产。随着技术的改进,无人驾驶系统不仅出现在地面上,还出现在空中、水上和水下。无人驾驶飞行器的种类之多令人震惊,既越来越小,也越来越大。现在,它们的大小从大黄蜂到潜艇不等。
尽管技术仍在不断发展,但无人资产发展的一个重要阶段是将其融入行动。现有的系统现在已经足够有用,可以为战场上的作战人员提供支持,它们正越来越多地接受测试并编入作战部队。例如,2022 年 10 月初,荷兰皇家陆军宣布,它已与机器人和自主系统(RAS)部队一起向立陶宛部署了四辆武装履带式混合模块化步兵系统(或 THeMIS)无人地面车辆(UGV),这被军方官员称为西方首次涉及武装 UGV 的作战试验。这些系统可以装备机枪、榴弹发射器和反坦克导弹,因此可以为其他兵力提供支援。即使没有装备武器,这些 UGV 也很有用,因为它们可以通过运输补给品(包括重型武器、水和弹药)减轻士兵的体力负担。爱沙尼亚国防军已经在马里部署了非武装型 UGV,与爱沙尼亚士兵一起提供后勤支持,这是法国领导的反叛乱行动 "巴尔卡内行动 "的一部分。在乌克兰,非武装 UGV 也被用于伤员后送。照片显示,俄罗斯军方已经部署了全副武装的 Uran-9 机器人坦克,以支援乌克兰卢甘斯克地区的部队。
无人机(UAV)、无人水面飞行器/船(USV)和无人水下飞行器/船(UUV)的发展为海军提供了一系列新的能力。随着技术的进步,无人系统的能力会越来越强,而且在大多数情况下会更加自主。在开发用于进攻的系统的同时,也需要开发用于防御的系统。随着系统和行为体的扩散,防御敌方兵力将变得更加复杂。
本文将简要讨论海事领域无人系统的实例,并指出使用这些系统所固有的挑战和问题。变化发生得如此之快,以至于本文只能提供这些系统的开发和使用情况的一个缩影。需要注意的是,本文总体上侧重于大西洋/西方舞台。
无人驾驶飞行器
在过去的 20-25 年里,无人驾驶飞行器 (UAV) 被开发、改造并用于军事用途。无人驾驶飞行器/系统(UAV/UAS)--有些人称之为无人机--曾经是简单的侦察工具,现在已被用于一系列复杂的军事用途。美国武装系统,如 "捕食者 "和 "收割者 "无人机,在阿富汗和伊拉克(以及巴基斯坦和索马里)的使用表明,军事技术和无人系统的使用发生了真正的转变。
鉴于西方国家/北约最近卷入的冲突--即阿富汗、伊拉克和叙利亚--很少强调海上问题,因此大部分注意力都放在地面部队和空军使用无人机上也就不足为奇了。
利用无人机进行反潜战也成为可能。在反潜战中,水面舰艇试图在不伤害舰艇和船员的情况下探测和跟踪潜艇。除了增加监视范围、扩大战舰航程和承担与反潜战有关的任务外,无人机还能为海军带来其他好处。无人机能力可以广泛分散到整个舰队。不再是只有大型舰艇才能具备航空能力--小型舰艇可以携带轻型无人机,大型舰艇可以携带大型无人机(或许多小型系统)。
迄今为止,尚未讨论过使用无人机作为武器的问题。虽然加拿大皇家海军/加拿大没有使用武装无人机,但其他国家却在使用。无人机正在成为冲突中的有力资产,未来将变得更加有力。本文仅探讨具有海上因素的用途,但即便如此,还是可以很容易地找到最近在这种环境中使用无人机的例子。例如,在乌克兰冲突中,无人机被用于破坏俄罗斯黑海舰队总部和克里米亚的一个海军基地。
无人水面航行器器/无人舰艇
与航空飞行器一样,无人水面舰艇(USV)的相关技术也在迅速发展。与无人机一样,无人水面舰艇也能为海军舰队带来各种益处。它们已被用于水雷和反水雷行动、兵力和港口保护以及反恐/禁毒行动。USV 还可用于跟踪和攻击潜艇、进行监视以支持海上行动、绘制特定区域的 "生活模式图"(以确定异常行为)以及进行两栖攻击。
USV 越来越多地用于防御攻击的训练演习。海军舰艇,尤其是在港口或靠近海岸时,很容易受到小型快速爆炸艇(越来越多的无人驾驶船只)的攻击。在这种情况下,识别威胁并做出反应的时间非常有限。为了解决这一问题,包括加拿大在内的许多国家的海军都使用了模仿小型快速攻击艇设计的 USV 来模拟攻击并进行应对训练。
关于 USV 的早期研究大多集中在排雷方面,因为排雷活动会给船只和人员带来危险。USV 的另一个用途是巡逻。USV 可以持续巡逻和监测海洋入口,收集沿岸地区的活动数据。澳大利亚奥斯特公司获得了一艘退役的阿米代尔级巡逻艇,以开始自主和遥控系统的规划、改装、测试和评估。
从也门和乌克兰最近发生的事件中,可以看到 USV 正在如何加入战斗序列。在也门内战期间,携带炸药的遥控船被广泛用于攻击沙特(或阿拉伯联合酋长国)船只。
在乌克兰战争中,USV 也曾亮相。2022 年 4 月,美国称将向乌克兰提供数量不明的 "无人驾驶海岸防御舰"。2022 年 9 月,国际媒体报道称,克里米亚塞瓦斯托波尔俄罗斯海军基地外的海岸线上冲出了一艘(可能是两艘)简易 USV,大小与皮划艇差不多。船的照片显示,这是一架由商用水上船只部件制成的水面无人机,可能装有炸药。
目前尚不清楚 9 月份发现的第一艘无人潜航器的去向,也不清楚它为什么会出现在岸上,但这是俄罗斯和乌克兰战争中在黑海使用这种船只的第一个已知例子。正如第二起事件所示,该 USV 很可能被用于瞄准和/或攻击(因为它很可能装有炸药)。
为了对抗伊朗的影响,美国海军(USN)第五舰队于 2021 年 9 月成立了一个无人系统和人工智能兵力特遣部队,将新技术整合到美国海军在中东地区的行动中。59特遣部队与地区合作伙伴合作,以巴林和约旦亚喀巴的行动中心为基地,将新的无人系统和人工智能(AI)整合到海上行动中。
随着各国纷纷开发新系统,这就提出了一个问题:海军兵力如何能够共同行动,最大限度地发挥系统的效能。因此,最近举行了一些海军演习,以演练与其他海军系统的合作。在 2022 年 10 月 7 日为期一天的演习中,美国海军(以及美国海岸警卫队的一艘舰艇)和英国皇家海军(RN)的舰艇在阿拉伯湾进行了一次名为 "幻影范围 "的双边演习。2022 年 9 月,美国海军和以色列还进行了另一次双边演习("数字盾牌"),重点是利用无人系统提高海上感知等。北约于 2018 年 10 月启动了海上无人系统倡议,以促进在联盟海军行动中使用无人系统。北约也一直在为此进行演习。2022 年 9 月,北约举行了两次演习--"2022 年使用海上无人系统的机器人实验和原型验证演习"(REPMUS22)和 "2022 年动态信使演习"(DYMS22)。
来自 16 个北约成员国的 18 艘舰船、48 台无人机和 1,500 多名人员参加了演习。北约的两个海军常备小组以及私营部门和学术界的代表都参与了这项活动。
美国启动了一个非常有趣的 USV 项目。在 "无需人员操作的船舶"(NOMARS)计划中,美国国防部高级研究计划局(DARPA)与工业界合作,正在研究一种全新的船舶设计,即 "洁净表方法"。他们在设计船舶时假定船上永远不会有人类。这意味着所有与人类相关的设计要求都可以取消,这在历史上还是第一次。然而,随之而来的是维护问题。
无人驾驶水下航行器/无人潜艇
无人潜航器(UUV)是最新开发的无人系统--不过需要指出的是,一些民用机构多年来一直在使用遥控无人潜航器。这些系统的技术难度很大,特别是有效的通信具有挑战性,但又必不可少。需要注意的是,由于各国都在寻求开发既能在水面又能在水下运行的系统,因此可能与 USV 技术有一些重叠。例如,英国皇家海军/皇家海军陆战队正在为海上突击行动寻找一种无装甲水面和水下航行器(USSV)原型。据称,他们需要的是一种能在部署时从水面转换到水下的船只,以便将货物/补给运送到前沿基地、偏远岛屿或危险环境中,从而减少对载人运输的威胁。
尽管存在技术上的困难,UUV 的发展和应用仍然十分迅速。它们开始用于执行各种任务。美国海军的 "无人潜航器(UUV)总体规划 "确定了以下任务:
情报、监视和侦察
反水雷
反潜战
检查/识别;
海洋学;
通信/导航网络节点;
有效载荷投送;
信息战;以及
时间紧迫的打击。
除这些任务外,UUV 在最近几个月还发挥了一个新的作用--监测和保护水下基础设施,以保护国家安全。2022 年 9 月,波罗的海海底的 "北溪 "管道遭到破坏,中断了从俄罗斯到西欧的天然气输送(此前已因政治原因中断)。虽然谁干的、怎么干的等问题还没有公开答案,但这一事件加剧了人们对海底基础设施易受攻击的担忧。法国海军于 2022 年 10 月首次使用 UUV("HUGIN Superior "深海水下无人机)开展行动。
目前已开始采用可定位、跟踪、识别、瞄准和摧毁敌方潜艇或水雷的 UUV。一些无人潜航器已研制成功,可从潜艇上发射。
与航空和水面系统一样,随着技术的发展,正在生产多种类型和尺寸的 UUV。美国海军 UUV 总体规划将其分为四个级别:
1.便携式:排水量 25-100 磅;续航时间 10-20 小时;由小型水上船只手动发射(如 Mk 18 Mod 1 剑鱼 UUV);
2.轻型:排水量 500 磅以下;续航时间 20-40 小时;从使用发射-回转系统的 RHIB 上发射,或从水面舰艇上用起重机发射(例如,Mk 18 Mod 2 Kingfish UUV);
3.重量级:排水量最大 3,000 磅;续航时间 40-80 小时;从潜艇发射;
4.大型:排水量达 10 长吨;由水面舰艇和潜艇发射。
为了说明目前正在开发的 UUV 的尺寸,俄罗斯开发了一种重约 100 公吨的 UUV,称为 "海神状态 6 "或 "末日鱼雷",这是一种自主的核动力 UUV,能够投送常规和核有效载荷。其他国家也在迅速开发和采用各种规模的 UUV。虽然出现过延期和成本增加的情况,但所有这些 XLUUV 都计划于 2024 年完成。
有关无人驾驶系统的考虑因素
在开发和采用大多数新的军事用途系统的过程中,有许多固有的考虑因素和挑战,无人驾驶技术也是如此。
首先,也许最重要的考虑因素是,在不久的将来,这些系统将从简单的无人驾驶变为自主系统,事实上,正如前面提到的几个例子所表明的,一些自主系统已经投入使用。与增强自主性相关的是对错误或故障责任的法律和道德担忧。
其次,西方国家的海军都面临人员短缺的问题,而使用无人舰艇有可能解决这一问题。
第三,话虽如此,但必须指出的是,"无人/无船员 "技术并不意味着没有人员参与。
或者,这些系统可以而且通常由制造这些系统的公司进行维护。
第四,根据系统的不同,使用无人驾驶系统可能会节省成本。
第五,虽然降低成本在理论上听起来不错,但也有不利之处。
第六,根据部署船只的不同,在为大型无人系统寻找存储空间时可能会遇到困难。
第七,将这些系统生成的数据与舰艇作战管理系统和其他来源的数据进行整合可能会遇到困难。
第八,随着各国海军开发自己的系统,盟国和/或友邦在确保其系统的兼容性和互操作性方面将面临越来越多的挑战。
第九,随着越来越多的无人技术被海军--甚至所有军种--采用,各国将需要就如何使用、在何处使用以及为何使用制定政策方针。
第十,随着这些系统的扩散,其使用将使现有民用和军用能力的运作复杂化。
结论
本文仅简要介绍了无人驾驶系统的发展情况。在空中、水面和水下等所有环境中,变化都在迅速发生。几乎每天都有新的发展。这里重要的不是无人资产的具体细节,而是它们如何影响海军兵力的结构和使用。在结构方面,这些系统已经导致了海军兵力的一些组织变化。变化还不止于此。这些系统不仅会影响舰队资产和海军的组织结构,还会影响采购、人员和培训。它们将影响预算。在使用方面,这些系统正在迅速进入海军的战斗序列,这将影响战斗的方式。海军兵力面临的一系列威胁有所增加。对手的战舰、导弹、鱼雷、海盗和犯罪分子依然存在,但现在又多了一个大杂烩,不友好的行为者可以利用这些系统来威胁海军兵力。