最近，熱播影片《流浪地球2》中的近防炮攔截隕石碎塊引起了觀眾的熱議。近防炮能否識別和攻擊隕石？又能起到什么樣的效果？引起了很多觀眾的好奇。進而引發近防炮在大仰角下對高速來襲目標的攔截這樣一個熱門話題。
早期近防系統發展
(相關資料圖)
在第二次世界大戰末期，新技術源源不斷的發展，艦載雷達輔助的高射火炮和無線電/有線制導的空射反艦導彈也投入了戰場，噴氣式飛機和火箭武器的實用一定程度上改變了戰爭的形態，提高了海軍防空的壓力。在這一時期，同盟國的海軍力量通過對空雷達和無線電近炸引信獲得了較好的防空能力，可以成功攔截一部分速度更高的來襲飛行物，在對抗日本海軍航空兵的自殺式攻擊機時起到了不錯的效果。
（圖為二戰期間的Hs-293反艦武器）
隨著科技的發展，反艦導彈武器也越來越先進。在1950年代，美蘇雙方的導彈和火箭武器發展得越來越快。蘇聯海軍在1950年代末獲得了第一款超音速超視距反艦導彈P-6/35導彈系統。由于其相對較低的飛行高度和較快的飛行速度，已經不太可能通過艦載戰斗機進行攔截。而此時的主要攔截手段來自于早期防空導彈和裝備近炸引信的中口徑高射炮，前者的準備時間較長，且技術并不非常可靠；后者的精度和射速都不太能滿足攔截巡航導彈的需求。美國海軍需要一種高射速，較高精度和更快反應速度的武器替代傳統艦炮作為反導攔截的“最后防線”。于是，美國海軍最終把目光放在了“三軍通用”的20毫米M61加特林火炮上。
冷戰時期近防系統發展
相比于此前裝備的中口徑高炮，M61的重量相對較輕，可以用更小功率的電機驅動整個火炮轉塔的指向，也可以實現更高的轉向速度以快速對正目標。基于M61的近防武器系統從1969年開始研發，采取了火控雷達、搜索雷達和火炮同架部署的方案，最終在1973年原型成果交付美國海軍測試，這就是日后人們所熟知的“密集陣”。作為現代CIWS（近防武器系統）的起源，“密集陣”的設計非常具有開創性。由于早期的電子技術限制和適配多種艦艇的需求，“密集陣”非常強調獨立工作能力，僅僅需要保障60V交流供電和冷卻水供應即可滿足工作需求，不需要在甲板下方安裝體積龐大的控制和保障系統，降低了改造安裝的難度。“密集陣”采用了讓火控雷達、搜索雷達同火炮一起俯仰，旋轉的設計，在非常有限的空間內整合了全部的獨立作戰能力，可以在艦艇主要系統嚴重損傷的情況下只獲得電力和冷卻水供應堅持作戰。
（圖為美國海軍的“密集陣”CIWS）
但是伴隨著導彈技術的不斷升級和電子技術的發展，設計與1950年代的M61火炮，其毀傷性能和有效射程都逐步被更新的武器系統超越，早期的“密集陣”系統也不再是海軍近距離反導攔截的最佳方案。在1970年代末期，蘇聯海軍同樣裝備了加特林原理的AK-630轉管近防炮，并且在1980年代開發出了整合導彈和兩套加特林火炮的“卡什坦”近防武器系統。卡什坦采用了搜索雷達獨立布置，火控雷達一體部署的方式，通過結合近防攔截導彈獲得了更好的近距離攔截能力，擴展了近防系統的射程遠界，和其他獨立部署的防空導彈形成重合，提高了末端對導彈的攔截殺傷能力。“密集陣”系統的打擊目標往往是進入2公里范圍的反艦導彈，而卡什坦雖然重量更大，但是同時具備了2-4公里和2公里內的目標攔截能力，可以更好的銜接其他的近程防空導彈系統，在一定范圍內可以進行多次多系統的攔截。
新時代近防系統發展
在冷戰結束后，得益于電子技術的進步，小口徑的近防火炮也有了裝備無線電近炸引信或其他智能引信的可能。德國在2000年代開發出了使用智能引信的近防火炮和彈藥系統，使用“先進撞擊效率與摧毀炮彈”，也被稱為AHEAD。相比于傳統近炸引信，AHEAD對于火炮系統的要求更高，不僅要求能自動為彈藥裝訂標尺、設置引爆距離，還要能“預判”導彈的飛行路徑，根據預期彈道交匯點而不是當前距離設定起爆。更高的要求帶來的是更好的效果，相比于傳統近炸引信和撞擊引信，AHEAD彈藥不僅可以更有效的對抗隱身彈藥和隱形戰機，即便沒有準確命中的彈藥也可以在目標附近引爆，依靠破片完成對來襲導彈的破壞，極大的提高了容錯率。
（圖為萊茵金屬“千禧年”GDM-008機炮）
而對于傳統高射速近防火炮的改進也在持續，一些國家推出了擁有AHEAD彈藥的30毫米口徑等其他小口徑CIWS系統。這些系統不僅擁有加特林系統極高發射速度，還擁有AHEAD彈藥的極高殺傷性能，可以更好的攔截來襲彈藥。更先進的AHEAD彈藥也讓一些更復雜的攔截和殺傷任務成為可能，只要修改軟件，就可以從非命中起爆，變成命中后穿透特定距離起爆，實現一些不同尋常的攔截任務，甚至破壞來襲的純動能殺傷手段。
《流浪地球2》中展現的近防炮攔截隕石，很可能就是基于這一原理。得益于加特林火炮的極高射速，其爆炸物投送量其實相當可觀。隕石并沒有現代反艦導彈的規避彈道設計，很有可能通過人工智能實現對隕石的快速分析，確定最佳命中點和彈藥引爆深度，更有效率的瓦解隕石，使之成為傷害較小的碎片。
作者簡介：黃天，媒體工作者，主要從事軍事、科普相關媒體工作，長期研究冷戰軍事科技發展歷程
出品：科普中國
監制：光明網科普事業部
作者：黃? 天（矛隼工作室）
審核專家：費伯禹 （中國軍網）
策劃：金 ?赫
【征稿令】
為在全社會普及科技知識、弘揚科學精神、傳播科學思想、倡導科學方法，光明網科普頻道面向創作者征集各類原創優秀科普、科幻作品，鼓勵廣大科技工作者、各領域專業人士、在職教師與在校學生等積極參與，首次投稿作者請提供個人簡介。投稿郵箱：gmkepu2023@163.com。
免責聲明：市場有風險，選擇需謹慎！此文僅供參考，不作買賣依據。
