未来导弹在联合赛博空间行动中的能力探究
杨会林,张邦楚,欧 军
(航空工业洪都,南昌 330024)
摘 要 : 简要介绍了赛博空间及赛博空间作战的概念内涵、发展情况及赛博空间对抗技术和作战装备。 针对未来联合赛博空间行动的目标,描述了导弹在联合作战行动中的作用,对导弹需具备的能力进行了分析。 最后,为应对赛博空间作战需要提出了导弹技术发展的建议。
关键词 : 赛博空间； 赛博空间行动； 毁伤能力； 防御能力； 智能化； 导弹
0 引 言
随着信息网络技术在军事领域的不断发展和应用,赛博空间已与传统的陆、海、空、天四维作战空间构成了五维作战空间。 赛博空间的发展必然催生相应的战争模式,世界各军事强国广泛关注新概念赛博武器的开发、应用和赛博空间作战的研究,美国对赛博空间的研究走在世界的前列,并第一个建立了“赛博空间司令部”,经过多年的建设,美国在赛博空间的军事应用不断深化,初步形成了相对完备的作战力量。
从赛博空间作战发展态势和对国家战略安全的重要性来看,预示着未来战争的取胜主要取决于对赛博空间能力的应用。 为应对来自赛博空间的威胁,除了不断加强我国赛博力量建设外,还迫切需要在赛博空间中寻求可行的对抗措施。 在新的战争模式中,传统导弹将如何继续发挥其作用及效果,加强导弹在赛博空间作战模式下的能力研究,使导弹的发展与赛博空间发展要求相协调,对保障我国赛博空间的利用,维护赛博空间安全以及在赛博空间与敌方有效对抗具有重要的意义。
1 联合赛博空间和赛博空间作战
1.1 赛博空间概念及特征
赛博空间(Cyberspace)[1-3]是20世纪80年代加拿大作家威廉·吉布森在科幻小说中创造的一个词汇。 20世纪90年代,随着网络技术的发展与应用,学术界对赛博空间概念不断探讨后认为,赛博空间基本与互联网同义。 2000年以后,美国政府和军方开始重视赛博空间,赛博空间的内涵在军事领域有了新的注解。 经历了2003年、2006年、2008年多次修改后,2010年2月22日,美国陆军在《美国陆军赛博空间行动概念能力规划(2016-2028)》中首次完整地阐述了赛博空间的相关理论,给出了目前被大众广泛接受的赛博空间的定义,即：“赛博空间是信息环境中全球范围内的一个域,由一些相互依赖的信息基础设施网络以及承载的数据组成,包括因特网、电信网、计算机系统以及嵌入式处理器和控制器”。
从赛博空间概念及内涵的变化和发展来看,赛博空间具有以下特征[4]：
慢性支气管炎是常见的呼吸系统病变，临床症状以咳嗽、咳痰为主，起病缓慢，病程长，病情反复性明显，晨起或夜间休息时症状加重，严重时可出现肺动脉高压甚至是肺源性心脏病，对患者身心健康与生活质量构成极大影响[1] 。为进一步探讨治疗慢性支气管炎的有效手段，我院对收治的部分患者予以阿奇霉素联合左氧氟沙星疗法，具体研究情况如下。
(1) 赛博空间处于动态变化之中。 赛博空间基础设施能够动态配置,网络设施、计算机等更新速度较快,可以局部随时更换,也可随时实施节点的加入和退出,这都会引起赛博空间结构的变化。 此外,由于赛博空间中运行的信息有明确的时效性,信息内容也在不断的变化中。
(2) 赛博空间没有明确界限。 电磁频谱是赛博空间中进行接入、交互的连接纽带。 由于电磁频谱在任何空间都能传播,使得赛博空间作战能在任何时间、任何地方发生,使得作战边界延伸到世界的每个角落。
(3) 赛博空间中信息内容扩散快。 赛博空间内的信息内容以接近光速传播。 同时,赛博空间连接大量的军用、民用及工业设施,同一信息可在短时间内大量扩散。 充分利用此特点,可传播积极或消极信息,影响决策人员或扩大社会影响。
1.2 赛博空间作战
赛博空间作战是人类活动在赛博空间发展的必然。 由于赛博空间对于国家安全和利益的重要性,在未来充满复杂性和不确定性的安全环境中,不可避免地出现赛博空间控制权的争夺。
与在海、陆、空、天等物理实体空间中的作战行动相比,赛博空间作战是赛博空间能力的应用,作战行动的直接作用对象是信息运行活动,作战行动目的是为了实现对敌方赛博空间的控制和破坏,或者通过对赛博空间信息及信息运行活动施加影响,达到对信息系统、武器装备等物理实体的间接控制以及对敌方作战人员的认知产生一定的影响。 其作战行动基本分为以下几种类型[5]：
(1) 直接破坏物理实体:直接攻击计算机、信息网络等物理实体,破坏信息运行的环境。 如电磁干扰、电子压制、动能打击、化学能武器攻击等。
(2) 间接控制敌方装备:如远程入侵敌方武器或大型工业设施控制系统,通过使用病毒、木马等手段破坏敌方信息系统,获取其控制权限,达到控制敌方装备的目的。
缺陷检测系统总体结构如图1所示。该系统总体结构包括光照单元、运动控制单元、图像采集单元、图像处理单元。光照单元用于提供合适的照明光线以保障金属餐具图像的清晰度；运动控制单元通过移动工作台，使采集的图像包含整个待测金属餐具；图像采集单元实现待测金属餐具的图像采集；图像处理单元是整个系统的核心，主要包括数字图像处理和人工神经网络，其中数字图像处理部分主要对待测金属餐具图像进行预处理，并提取出缺陷特征量。人工神经网络的功能是对大量不同样本的特征量进行学习训练，检测出存在缺陷的目标对象[7]。
世界各国在不断研发赛博攻击武器的同时,也更加重视赛博空间的对抗与防护,赛博空间防护技术主要有主动防护技术、协同防护技术、系统自愈技术等[2]。
1.3 赛博空间作战装备
基于赛博空间作战的不同作战样式,当前各国研究发展的主要赛博武器有[6]：
(1) 侦察预警类:主要对赛博空间内的各种信息进行搜集、分析,对威胁进行告警。 典型的有美军赛博飞机项目、“爱因斯坦计划”[7]等。
(2) 攻击类:主要执行攻击任务,达到利用、阻止或破坏敌方信息及信息基础设施的目的。 有软攻击和硬攻击两类:“软攻击”类主要是利用窃听、欺骗、控制等手段攻击赛博空间中运行的信息； “硬攻击”类主要是采用定向能、化学能等有效载荷的武器,利用高热、高压、辐射等效应及化学能,实现干扰、毁伤敌方信息设施的作战目的。
(2) 低特征能力
(4) 作战支援保障类:主要执行支持和保障任务,为赛博空间对抗提供试验和演习能力和手段,为赛博武器的研究提供测试、评估等方面支持。 典型的有DARPA提出建设的“国家赛博靶场(NCR)”[8]。
2 导弹在联合赛博空间行动中的作用
在传统的物理空间联合作战中,导弹作为主要精确打击武器,在现代战争中执行近距空中支援、战场空中遮断、纵深打击、压制防空作战、空袭、反舰等多种作战任务。 在未来五维一体的联合赛博空间行动中,特别是遂行赛博攻击时,导弹可执行以下几种作战任务。
(1) 充分利用其精确打击能力,遂行赛博基础设施的打击。 赛博空间是由一系列相互依存的信息基础设施网络等物理域的链路和节点构成其信息运行的载体。 在赛博空间行动中,为了阻绝敌方建立、运行和使用赛博空间,最直接的方式就是对构成赛博空间的链路和节点以及设备所在的建筑进行毁灭性打击。
(3) 扰乱敌方决策:在敌方赛博系统中注入各种虚假或干扰信息,使其决策人员获取虚假、错误信息,或阻断其获取必要的有效信息,使其无法做出正确决策,甚至诱导其做出错误决策。
(2) 携带高能战斗部,遂行赛博空间信息致盲。 导弹通过携带高能微波战斗部,能够有效摧毁敌方的信息网络和电子系统等,同时又不对基础设施造成严重的破坏,降低战争的政治风险。 如美国空军实验室联合波音公司、雷神公司研制的高功率微波导弹。
(3) 携带病毒、窃密载荷等,注入与外界隔离的赛博空间,控制敌方赛博空间。 为了防御通过有线或无线网络的连接对赛博空间的攻击,未来越来越多的关键赛博设施将实行物理隔离,以确保赛博空间的安全。 在未来联合赛博空间对抗中,携带有诸如病毒或窃密载荷等特种载荷的导弹在执行侦察、巡逻压制过程中,适时地释放载荷,悄无声息地侵入到敌方隔离的赛博空间,窃取、破坏空间内的信息,生成错误信息等一系列的攻击行动,达到对敌方赛博空间的控制和限制。
3 导弹在联合赛博空间行动中的能力探究
导弹要在赛博空间行动中发挥出相应的作用,需具备攻击和生存两方面的能力,同时应具备一定的智能化能力以适应赛博空间对抗的复杂性。 在联合赛博空间行动中导弹有三方面的能力需求。
3.1 毁伤能力
毁伤能力是指导弹能够使所攻击的目标受损或被破坏,失去运行的能力,包括硬杀伤能力和软杀伤能力。 导弹也可同时搭载不同的有效载荷对目标进行软硬结合的毁伤。
3.1.1 硬杀伤能力
硬杀伤能力指充分利用导弹精确打击的特点对敌方赛博空间基础设施实施攻击,要求导弹一方面能够采用传统的杀伤爆破战斗部、侵彻战斗部等化学能战斗部对敌方赛博空间中的计算机网络、通讯设施等所在的建筑物以及信息技术基础设施实施硬摧毁,进而使其赛博空间停止或中断运行。 另一方面能够装载激光发射器、射频发射器、高功率微波武器等定向能载荷,实现干扰或破坏敌方电子信息系统。
3.2.1 电磁防护能力
3.1.2 软杀伤能力
2.尝试验证。不断的尝试就是用多种方法“试误”的过程。学生之间存在个体差异，老师应尊重学生间存在的差异，引导学生尝试使用多中方法进行验证解决问题，从不同的结果中获得最合适的答案。
图11给出了质量流率=3g/s时，热流密度和微通道分支数n 对最大形变γ的影响。从图11中可知，n相同的情况下，γ随着-的增大近似呈线性增长。n 分别为3、4、6、8时，=55W/cm2时的最大形变分别为=5W/cm2时最大形变的5.94倍、5.93倍、5.79倍、5.80倍，增大了2.13、2.04、1.85、1.81μm。即当热流密度增大11倍时，各热沉的最大形变增大5.79倍以上，增大显著。
软杀伤能力指导弹能够携带病毒、木马等程序,飞抵敌方与外界物理隔离的信息系统目标上方,通过辐射或无线传输等方式向封闭网络进行无线渗透,或击中信息系统关键位置直接与信息系统连接等方式将病毒或木马程序注入敌方信息系统,进而对敌方信息网实施节点瘫痪、系统扰乱和综合攻击。
3.2 防御能力
防御能力主要指在复杂战场环境中,尤其是在受到赛博攻击时导弹自身的生存能力,主要包括电磁防护能力、安全通讯能力和性能恢复能力。
可以看出，将分接开关进行充分旋转测试数据有了明显变化。该变压器分接开关指示位置分别为：1、2、3、4、5。 该变压器长期运行在“3”分接开关位置，在运行中，开关接触部分触头可能磨损，未用部分触头长期浸在油中可能因氧化而产生一层氧化膜，使分接头接触不良，所以在调节分接开关后测得的高压绕组直流电阻值存在问题。因对变压器分接头方面考略出现了疏忽所以耽误了一些时间，后来意识到这一点并跟电科院和厂家进行商讨研究后，将分接开关正反方向转动5周以上然后用20A的大电流进行冲击处理，再次进行测量，数据全部符合预试规程规定，变压器试验合格。
(4)安全性原则。在现在网络信息高速发展的时代，信息安全是所有企业和单位最关注的问题之一。电力系统信息的泄露，会给整个电网企业发展运营和电网稳定运行造成极大的损失。在设计运营在线监测系统的时候，结合系统业务应用的特点，采用安全机制和技术手段保障系统的应用安全、数据安全、主机安全、网络安全、物理安全。
3.2.3 性能恢复能力
屏蔽可分为两个层次进行。 第一是导弹表面的空缝经过适当防护后形成的外层近似法拉第笼结构； 第二是采用高导电率和高导磁率的金属材料,将弹上电子设备屏蔽起来,并进行滤波、防浪涌及接地处理形成类似的法拉第笼结构,同时在所有穿过屏蔽的导线等处施加防护措施。
高功率微波限幅指通过对导弹上电缆信号和敏感性分析,确定对导弹上电缆采用限幅器设计,对电缆和传感器耦合进来的高能量进行抑制,大大减小通过前门耦合进入导弹电子系统内部的电磁能力,从而有效保护内部敏感单元和器件的安全,更有效地应对来自高功率微波的威胁。
安装保护设备指在具备短时关键电子设备暂停工作能力的导弹上安装高灵敏度的探测器和传感器,同时导弹实时监测战场电磁环境变化情况,在高强度电磁脉冲或微波攻击到来之前,及时断开关键电路,使电子设备暂停工作(几毫秒至几秒),以避开强电磁脉冲攻击。
3.2.2 安全通讯能力
《中国人工智能2.0发展战略研究》重大咨询研究项目启动不久，即得到党和国家领导人的高度重视。2017年7月，《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》对外发布，提出从“构建科技创新体系”“把握技术属性和社会属性高度融合”“坚持研发攻关、产品应用和产业培育三位一体推进”“全面支撑科技、经济、社会发展和国家安全”四个方面来推进人工智能发展。
研究者指出，有许多潜在变量能够预测工作场所侵犯行为，包括社会的、组织的、身体的、认知的、人格的、态度的等因素。Neuman、Baron等(1998)[9]研究提出了一个工作场所侵犯行为的模型，该模型后来被称为侵犯行为通用情感模型(The General Affective Aggression Model，GAAM)，认为工作场所侵犯行为的主要预测变量来源于个人因素和组织因素两方面。个人因素方面，核心预测变量是人格特征(如A型人格)、情绪状态(如被激怒、受挫等)和侵犯经验(如敌意归因倾向)等。组织方面的核心变量是组织公平、组织气氛或文化等。
安全通讯能力指导弹在复杂战场环境中能够与周边己方导弹、飞机及指控中心进行安全通讯,同时能够防止敌方与导弹进行通讯以免导弹被敌方利用。 要求导弹具备信息侦察与识别能力、高精度定向通讯能力、高加密数据传输技术、自适应高速和变速跳频通讯等能力。
在复杂战场环境中飞行的导弹,弹上射频设备及电子元器件易遭受电磁打击和干扰,导弹应采用屏蔽、高功率微波限幅、安装保护设备[9-10]等多种方式使导弹具备电磁防护能力。
②薛国凤、余咏梅:《依附论中的关怀——阿特巴赫比较高等教育思想评析》，《比较教育研究》2009年第8期。
导弹性能恢复能力指导弹在受到电磁攻击,使部分设备受损,或为避免攻击,关键电子设备暂停工作后,导弹能够快速恢复到受攻击前或电子设备暂停工作前的状态的能力。 要求导弹进行一定的冗余设计,在受到攻击时核心任务功能能够持续运行； 导弹采用一定的容错设计,具备在部分数据或参数丢失、部分设备受损时能够完成主要作战任务的能力。
3.3 智能化综合作战能力
智能化综合作战能力指在传统导弹中加入人工智能技术,使导弹具有较强适应性和自主性,同时与整个武器系统也能智能配合,达到最优作战效果的目的。 具体应包含但不限于以下能力：
第四，协调平台建设。印度成立全印医疗旅游协会，为医疗旅游机构提供咨询沟通协调等服务；泰国卫生部、商务部和泰旅游理事会等也建立协同工作机制。
(1) 全局态势信息智能感知能力
胆囊炎包括急慢性两种，其中，急性胆囊炎属于较为常见的一种外科急腹症[1-2]。近年来，伴随着微创技术的提出，经皮肝胆囊穿刺置管引流术得到广泛应用[3]，其结合腹腔镜胆囊切除术，能产生良好的疗效，创伤小，安全性高。本研究旨在探讨经皮肝胆囊穿刺引流术联合腹腔镜胆囊切除术在急性胆囊炎中的应用价值。现报道如下。
导弹将通过对覆盖自身周边整个战场威胁的探测,及多源信息融合,获得整个战场的态势信息,并与己方作战单元共享,为后续对抗打下基础。 同时能够实时感知导弹自身的飞行状态、受到的威胁情况,以及在整个武器系统中的地位等,全方位、立体式把握战场态势和对抗情况。
(3) 防御类:主要执行赛博空间防御任务,利用物理隔离、信息安全、电子防护、网络防御等相关技术,对敌方赛博攻击进行探测和防御,达到己方赛博空间安全的目的。
导弹将采用先进的隐身外形设计、隐身涂料以及主动式隐身措施实现导弹全方位、全频谱隐身； 采用低红外辐射、低噪声动力系统、表面温度控制技术等实现红外及声隐身； 采用电磁静默、定向辐射等电磁管理技术实现电磁隐身,真正具备“悄无声息”出没于战场的能力。
(3) 自适应飞行能力
导弹将具有能够根据需要进行自适应快速爬升、低速或高速飞行、快速突防、大机动飞行等的飞行能力,如导弹在飞行过程中暴露时能够采用高速或大机动飞行； 在需要对某一区域持续监视时能够低速巡逻飞行； 在需要对目标攻击时能够快速突防抵近目标等。 因此,导弹将采用更先进的动力系统,能够根据导弹飞行速度需要提供相应的动力和电力； 采用智能变形技术,根据飞行速度等需求进行外形变化； 采用自适应控制技术,对导弹变形、速度、姿态等进行控制,满足飞行要求。
(4) 综合对抗及协同作战能力
导弹将采用智能信息处理系统和多传感器系统,对目标进行智能识别,能够识别敌我目标、目标类型、薄弱位置等,并根据识别情况选择所需的攻击方式,若导弹自身不具备毁伤能力,将向周边导弹或指控系统发出攻击请求,必要时继续监控攻击情况； 同时,导弹将采用智能化突防技术,根据目标防御不同,选择低空抵近、高速突防、干扰对抗突防、大机动突防等突防能力； 此外,导弹还将具备[4]智能通讯、决策、智能协同作战、智能精确打击、智能效果评估等能力。
4 应对赛博作战的建议
通过分析可知,世界各国对赛博空间的研究和应用日趋密集,美国对赛博空间的研究走在世界的前列,并不断加强其在赛博空间的国家战略和军事战略的研究和部署。 未来战争与赛博空间密不可分,导弹也将在赛博空间中使用,并为联合赛博空间作战提供核心作战能力。 面对日益复杂和严峻的国际环境,为应对未来来自赛博空间的威胁并为在联合赛博空间行动中提供必要的能力,应加强以下几个导弹技术方面的能力建设。
4.1 加强核心器件和软件的国产化
随着导弹信息化的提升,弹上芯片等核心器件及软件数量急剧增加,这些核心器件的制造商应用“硬件后门”[7]等技术在必要的时候采取一定的手段对其进行激活,或利用现有软件的漏洞进行攻击,对导弹武器产生致命的威胁。 因此,必须研制自主可控的高性能核心器件和关键软件,同时有效地控制核心器件和软件的供应链,确保供应链上的每一个环节都没有引入赛博威胁的机会,实现核心器件和软件的自主可控。
4.2 加强新型载荷的应用研究
加强导弹可搭载的、针对敌方赛博空间进行攻击的软杀伤手段如病毒、木马程序等,及其注入技术的研究； 加强电磁脉冲载荷、高功率微波载荷等电磁攻击载荷的研究及弹上应用技术研究,丰富导弹的作战手段,使导弹能够采用灵活的作战手段完善对敌赛博空间的打击； 同时加强高安全弹载通讯技术、高精度抗干扰导航技术等方面的研究,确保导弹在赛博空间的安全。
本文针对绝热加速量热仪在测试样品反应过程中存在热电偶动态特性和炉体加热系统动态响应滞后等问题,提出了一种对其进行动态补偿的方法,通过仿真进行了绝热反应过程中影响因素分析,并利用PSO算法搜索优化出动态补偿器参数,最后,通过标准样品实验对该方法进行了验证,实验补偿效果与仿真结果相吻合,表明对绝热加速量热仪中的热电偶动态特性和炉体加热系统动态响应进行补偿能有效提高绝热性能,减小在动力学参数求取过程中所产生的误差,研究成果对化学反应机理研究和化学品热安全评估具体重要意义。
4.3 加强人工智能在导弹上的应用
人工智能在很多应用领域取得了突破性进展,加强其在导弹武器领域的应用,使导弹武器装备实现从“数据优势”、“信息优势”、“知识优势”到“决策优势”的飞跃,具备战场态势感知能力、自主决策能力、高动态战场环境适应与决策能力、协同作战能力等,开发集探测、识别、决策、打击、评估等于一体的作战能力,最大限度地减少导弹武器对人为因素的依赖,实现导弹装备能力的跨代提升。
综上所述，针对理论界探讨和实践中已有体现的处理机制，每一种都具有自身的局限性，都难以作为执行依据不明确的处理方式统一适用。
4.4 加强赛博环境下导弹的能力考核
在接近真实作战条件下,加强导弹在赛博环境中的能力考核。 一方面可对传统导弹武器装备的赛博适应性和安全性进行考核与评估,另一方面可加速赛博空间作战装备技术的发展。
对导弹武器装备的赛博能力考核可分为两步:第一步考核导弹在赛博环境中的易损性即导弹的赛博防御能力,找到导弹重要的易遭赛博攻击的弱点,以及被攻击后所导致的风险,对导弹做出适应性的改进设计,确保导弹武器装备的赛博安全； 第二步考核导弹的赛博对抗能力,主要考核导弹的软/硬毁伤能力、自身防御能力、智能化综合对抗能力,提升导弹的联合赛博空间作战能力。
5 结 束 语
赛博空间作为一个新兴的作战领域已经受到许多国家的高度重视与关注,各军事强国也不断提升与强化其在赛博空间作战的能力。 赛博空间作战的实质是利用多领域多技术手段获取信息优势,赛博空间对抗随着技术的不断发展也将不断融入更多新的技术模式与应用。 随着赛博攻击技术的发展,作为传统作战领域的武器——导弹,将在赛博对抗中面临严重的威胁,但通过自身防护能力及软杀伤和硬摧毁能力的提升,导弹必将在赛博空间对抗中发挥重要的作用。
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Analysis of Missile Capability in the Future Joint Cyberspace Operations
Yang Huilin,Zhang Bangchu,Ou Jun
(AVIC Hongdu Aviation Industry Group,Nanchang 330024,China)
Abstract : This paper briefly introduces the concept,connotation and development of cyberspace and cyberspace warfare,as well as cyberspace countermeasure technology and combat equipment.Aiming at the target of future joint cyberspace operations,the role of missiles in joint operations is described,the capabilities of missile are analyzed.Finally,some suggestions on missile technology development are put forward to meet the needs of cyberspace warfare.
Key words : cyberspace； cyberspace operation； damage capability； defense capability； intelligentization； missile
中图分类号 : TJ760； E927
文献标识码: A
文章编号: 1673-5048(2019)01-0053-05
DOI ：10.12132/ISSN.1673-5048.2017.0001
收稿日期 :2018-09-18
作者简介 :杨会林(1983-),男,陕西神木人,高级工程师,研究方向为导弹总体设计。
引用格式: 杨会林,张邦楚,欧军.未来导弹在联合赛博空间行动中的能力探究[J].航空兵器,2019,26(1):53-57.
Yang Huilin,Zhang Bangchu,Ou Jun.Analysis of Missile Capability in the Future Joint Cyberspace Operations[J].Aero Weaponry,2019,26(1):53-57.(in Chinese)