編譯 高斯寒

2010年，弗吉尼亞級(jí)核潛艇“弗吉尼亞”號(hào)巡弋經(jīng)過地中海。那時(shí)，弗吉尼亞號(hào)光靠下潛就能有效地消失不見

潛艇的價(jià)值主要在于它們的隱身能力。我們確信潛艇很可能會(huì)在核戰(zhàn)爭(zhēng)中挺過第一輪導(dǎo)彈打擊，從而能在第二輪打擊中發(fā)射導(dǎo)彈作為響應(yīng)，這點(diǎn)對(duì)于被稱為“相互保證殲滅”的威懾戰(zhàn)略來說是至關(guān)重要的。任何一種可能致使海洋在實(shí)質(zhì)上變得一目了然的新技術(shù)，都會(huì)使得確定潛艇位置變得不再重要，從而可能侵蝕世界和平。近一個(gè)世紀(jì)以來，海軍工程師一直在努力研發(fā)出速度更快、更為安靜的潛艇。但在另一方面，他們同樣努力推進(jìn)雷達(dá)、聲吶和其他旨在偵測(cè)、瞄準(zhǔn)和消滅敵方潛艇的技術(shù)。

隨著核動(dòng)力潛艇在20世紀(jì)60年代初的出現(xiàn)，兩者的平衡似乎傾向一邊。在戰(zhàn)略與預(yù)算評(píng)估中心2015年的一項(xiàng)研究中，一位如今在哈德遜研究院任職的海軍專家布萊恩·克拉克（Bryan Clark）指出，這些核潛艇能夠長(zhǎng)時(shí)間在水下潛伏的能力使得“用雷達(dá)和主動(dòng)聲吶幾乎不可能發(fā)現(xiàn)它們”。但就算是這些擅長(zhǎng)隱身的核潛艇，也會(huì)發(fā)出細(xì)微的低頻噪聲，通過布置在海床上的水下收音器陣列網(wǎng)絡(luò)，就能捕獲到遠(yuǎn)處傳來的這類噪聲。

現(xiàn)在，捉迷藏游戲也許接近轉(zhuǎn)折點(diǎn)，潛艇再也無法規(guī)避探測(cè)，徑直消失。根據(jù)澳大利亞國立大學(xué)國家安全學(xué)院近期發(fā)布的一項(xiàng)研究，變數(shù)可能在2050年出現(xiàn)。這個(gè)時(shí)間點(diǎn)的意義特別重大，因?yàn)樵O(shè)計(jì)和建造一艘潛艇需要龐大的開支，意味著潛艇得要能用上至少60年才劃算?，F(xiàn)在入役的潛艇應(yīng)該到2082年依然在役。根據(jù)美國國會(huì)預(yù)算辦公室的數(shù)據(jù)，弗吉尼亞級(jí)快速攻擊潛艇之類的核動(dòng)力潛艇每一艘耗費(fèi)大約28億美元。而那僅僅是購買價(jià)，據(jù)估計(jì)，最新的哥倫比亞級(jí)彈道導(dǎo)彈潛艇的總生產(chǎn)周期成本超過3 950億美元。

偵測(cè)對(duì)手國家的潛艇，保護(hù)本國潛艇免被探測(cè)到，這是兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的難題，相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)是嚴(yán)格保守的機(jī)密。許多海軍專家構(gòu)想，傳感技術(shù)結(jié)合現(xiàn)代AI方法，就能讓潛艇的隱身能力變得無效。前北約副秘書長(zhǎng)羅絲·戈特莫勒（Rose Gottemoeller）發(fā)出警告，“隨著各種各樣的多光譜傳感設(shè)備在水體內(nèi)外變得更加無所不在，潛艇的隱身能力將會(huì)難以維持”。這些新技術(shù)勢(shì)必推翻平衡，目前進(jìn)行中的這場(chǎng)隱身能力和探測(cè)能力之間的競(jìng)賽正變得越來越反復(fù)無常。

找出潛艇的新辦法

目前偵測(cè)潛艇的傳感技術(shù)在不斷發(fā)展，不再是僅僅監(jiān)聽潛艇的動(dòng)靜，而是通過許多非聲學(xué)技術(shù)來確定潛艇的位置。如今，可以依靠潛艇排放的微量輻射和化學(xué)物質(zhì)、地球磁場(chǎng)的微小擾動(dòng)、來自激光或LED脈沖的反射光來偵測(cè)潛艇。所有這些方法都是試圖探測(cè)到自然環(huán)境中的異常，而自然環(huán)境由最近十年內(nèi)探索出的基線情況復(fù)雜模型來代表。

根據(jù)戰(zhàn)略與國際研究中心專家的說法，目前有兩種方法希望最大：激光雷達(dá)傳感器可以發(fā)射激光脈沖，穿過水體，生成非常精確的物體三維掃描圖像；磁異常探測(cè)（MAD）儀器則是通過監(jiān)測(cè)地球磁場(chǎng)，探測(cè)到水下潛艇的金屬殼體引起的微小擾動(dòng)。

這兩種傳感器各有缺點(diǎn)。磁異常探測(cè)僅能在低海拔或水下發(fā)揮作用，常常不夠靈敏，難以在海洋下電磁場(chǎng)及許多其他細(xì)微擾動(dòng)中分辨出潛艇引起的擾動(dòng)。

激光雷達(dá)的偵測(cè)范圍更佳，分辨率更強(qiáng)，能夠安裝在衛(wèi)星上，但耗能也較大——一個(gè)有效距離為數(shù)百米的標(biāo)準(zhǔn)汽車激光雷達(dá)單元功率達(dá)到25瓦。激光雷達(dá)的花費(fèi)也較昂貴，尤其是在太空中工作時(shí)。2018年，美國宇航局（NASA）發(fā)射了一顆衛(wèi)星，用激光成像技術(shù)來監(jiān)視地表的變化，尤其是海洋表面的模式變化，這顆衛(wèi)星的花費(fèi)超過10億美元。

當(dāng)然，將傳感器布置在什么地方至關(guān)重要。單單憑借水下傳感器陣列，不會(huì)終結(jié)潛艇的隱身能力。退役海軍少將約翰·高爾（John Gower）擔(dān)任過英國皇家海軍潛艇指揮官，他指出傳感器“需要布置在不會(huì)有曳繩釣魚、捕魚，沒有地震活動(dòng)的海域，周圍要有合適地點(diǎn)來監(jiān)視傳感器，收集到的數(shù)據(jù)也要能傳送到那兒。這些要求大大限制了可供選擇的地點(diǎn)數(shù)量”。

一種回避精確布置這一需求的方法是讓傳感器變得可移動(dòng)。水下無人機(jī)集群能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，所以一些專家已經(jīng)提出，水下無人機(jī)是終極的反潛艇手段。

譬如，克拉克指出，這些水下無人機(jī)已經(jīng)提升了計(jì)算能力和電池性能，在兩次充電之間能持續(xù)工作兩周。美國海軍正在研究一種能持續(xù)運(yùn)行90天的水下無人機(jī)?，F(xiàn)在的無人機(jī)也配備了前文提到過的化學(xué)、光學(xué)和地磁傳感器。網(wǎng)絡(luò)化的水下無人機(jī)——或許與空中無人機(jī)協(xié)作——不僅可以探測(cè)潛艇，還能摧毀潛艇。為此，多國軍方都在投入大量資源研究無人機(jī)。

譬如，美國海軍正在研發(fā)低成本無人飛行載具集群技術(shù)，用于執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)。每一架配備MAD傳感器的“蝗蟲”無人機(jī)重約6千克，成本為1.5萬美元。它能夠低空掠過洋面，探測(cè)水下信號(hào)。各國軍方積極研究無人機(jī)技術(shù)，是因?yàn)樗赡苷娴那袑?shí)有效。但話要說回來，結(jié)果很可能并非如此。

高爾認(rèn)為，水下無人機(jī)這個(gè)創(chuàng)新最不可能在潛艇隱身能力的衰落中發(fā)揮重要影響。一支海軍會(huì)需要大量無人機(jī)，數(shù)據(jù)傳輸速率非常慢，而且無人機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸距離很短。無人機(jī)的噪聲不小，十分容易被探測(cè)到?！案挥谜f，控制數(shù)千個(gè)水下無人機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前的技術(shù)能力。”高爾補(bǔ)充道。

高爾說，可行的做法是“在咽喉點(diǎn)同時(shí)使用無人機(jī)和聲吶網(wǎng)絡(luò)，探測(cè)潛艇巡航行為”。在具有重要戰(zhàn)略意義的潛艇巡航咽喉點(diǎn)之中，對(duì)于英國潛艇來說，愛爾蘭兩側(cè)的撤離路線至關(guān)重要；對(duì)于俄羅斯?jié)撏碚f，巴倫支海和庫里爾群島島鏈至關(guān)重要；對(duì)于美國太平洋艦隊(duì)的潛艇來說，胡安·德·富卡海峽十分重要。高爾指出，另一方面，“因?yàn)樵谘屎睃c(diǎn)部署的設(shè)備靠近各國主權(quán)領(lǐng)土，可能會(huì)遭到監(jiān)視和拆除。就其本身而論，這種做法帶來的挑戰(zhàn)很可能超過獲益?！?/p>

高爾相信，更具威力的潛艇探測(cè)方法存在于“通過商業(yè)衛(wèi)星持續(xù)覆蓋監(jiān)視地球表面”，他說這“代表我們探測(cè)能力相較于過去的最大轉(zhuǎn)變”。早已有2 800多顆這類衛(wèi)星在繞地球運(yùn)作的軌道上運(yùn)行。因?yàn)榻ㄔ旌桶l(fā)射衛(wèi)星的開支十分龐大，各國政府一度主導(dǎo)太空。近年來，有了不少低廉的衛(wèi)星技術(shù)可供使用，私營公司正在發(fā)射由數(shù)十顆到數(shù)千顆衛(wèi)星構(gòu)成的衛(wèi)星星座，它們一起協(xié)作，能夠?yàn)榈乇砻恳惶幍胤匠上?。這些衛(wèi)星裝備了各種不同傳感技術(shù)，其中包括合成孔徑雷達(dá)（SAR）。這些衛(wèi)星每天多次掠過同樣的地點(diǎn)，所以它們能捕捉到海洋活動(dòng)的微小變化。

過去數(shù)十年里，專家們?cè)缫阎?，基于潛艇穿過海洋時(shí)形成的尾跡模式，可以用SAR來探測(cè)潛艇。為了探測(cè)這些被稱為伯努利水丘和開爾文尾跡的模式，美國海軍已經(jīng)投資了雷神公司研發(fā)的AN/APS-154先進(jìn)機(jī)載傳感器。按照設(shè)計(jì)，這種裝于飛機(jī)上的雷達(dá)可在低海拔條件下運(yùn)行，還配備了高分辨率SAR和激光雷達(dá)傳感器。

目前，配備SAR和其他成像儀器的商業(yè)衛(wèi)星達(dá)到的分辨率能夠與政府衛(wèi)星的分辨率競(jìng)爭(zhēng)，并且以極其合理的價(jià)格向顧客提供使用權(quán)。換言之，可獲取許多相關(guān)的、非保密的數(shù)據(jù)用于追蹤潛艇，而且數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

總有一天，這個(gè)趨勢(shì)會(huì)變得很重要。但現(xiàn)在還未到時(shí)候。

詹姆斯·馬丁防擴(kuò)散研究中心的東亞防止核武器擴(kuò)散項(xiàng)目主管杰弗里·劉易斯（Jeffrey Lewis）在工作中經(jīng)常使用衛(wèi)星影像來追蹤核武器擴(kuò)張狀況。但追蹤潛艇是另一回事，“盡管這是商業(yè)上可獲取的技術(shù)，我們目前仍然不能夠?qū)崟r(shí)看見潛艇?！眲⒁姿拐f。

高爾說，商業(yè)衛(wèi)星影像削弱潛艇的隱身能力的一天可能會(huì)到來，但我們尚未到達(dá)那個(gè)階段。就算你實(shí)時(shí)確定一艘潛艇的位置，十分鐘后，就極難再度找出它。

機(jī)載激光傳感器能探測(cè)到潛藏于洋面附近的潛艇

美國海軍最近在印太地區(qū)部署了諾斯洛普·格魯曼公司MQ-8C無人直升機(jī)用于監(jiān)視。未來，這款無人直升機(jī)也會(huì)被用于反潛作戰(zhàn)

人工智能結(jié)合其他探測(cè)潛艇的科技手段

盡管這些新的傳感方法有潛力讓潛艇進(jìn)一步現(xiàn)形，但沒有一種方法能獨(dú)自實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。有一種手段可以讓那些方法聯(lián)合發(fā)揮作用，那便是我們時(shí)代的最重要技術(shù)：人工智能。

“當(dāng)我們看到現(xiàn)今無所不在的傳感能力與大數(shù)據(jù)分析的威力相結(jié)合后的潛力，”戈特莫勒說，“自然而然會(huì)提出一個(gè)問題：是否最終可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)？”戈特莫勒在20世紀(jì)70年代開始軍旅生涯，那時(shí)美國海軍已經(jīng)在擔(dān)心蘇聯(lián)的探測(cè)潛艇技術(shù)。

和必須預(yù)先編程的傳統(tǒng)軟件不一樣，這里使用的機(jī)器學(xué)習(xí)策略（稱為深度學(xué)習(xí)）無需外界幫助就能尋找到數(shù)據(jù)中的模式。2021年，人工智能公司DeepMind的阿爾法折疊（AlphaFold）程序在預(yù)測(cè)氨基酸如何折疊成蛋白質(zhì)上實(shí)現(xiàn)突破，使得科學(xué)家可以識(shí)別98.5%人類蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。棋弈方面的更早期工作（特別是圍棋和國際象棋）顯示出，深度學(xué)習(xí)能戰(zhàn)勝最出色的舊軟件技術(shù)，甚至在并不快的硬件上運(yùn)行時(shí)也是如此。

人工智能要用于探測(cè)潛艇，必須先克服幾個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)。第一個(gè)挑戰(zhàn)是訓(xùn)練算法。要從持續(xù)覆蓋海洋表面的衛(wèi)星、戰(zhàn)略性地點(diǎn)的定期水下數(shù)據(jù)收集中采集大量、多種多樣的傳感器數(shù)據(jù)。人工智能使用這些數(shù)據(jù)，就能建立基線情況的詳細(xì)模型，再向模型饋送新數(shù)據(jù)，找出細(xì)微的異常。這樣的自動(dòng)化偵察最有可能在海洋中任何一個(gè)角落探測(cè)到潛艇的存在，并基于過去的通行模式來預(yù)測(cè)地點(diǎn)。

第二個(gè)挑戰(zhàn)是實(shí)時(shí)收集、傳輸和處理海量數(shù)據(jù)。這個(gè)任務(wù)需要強(qiáng)大的計(jì)算能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我們目前在固定平臺(tái)和移動(dòng)收集平臺(tái)上擁有的計(jì)算能力。但就算憑借目前的技術(shù)，也能開始將技術(shù)難題的不同碎片拼合起來。

核威懾依賴于潛艇的藏匿能力

在未來的許多年里，廣闊的海洋會(huì)繼續(xù)保護(hù)潛艇的隱身能力。但海洋變得一目了然的前景對(duì)于全球安全有隱含意義。攜帶彈道導(dǎo)彈的潛艇隱匿在深海里，提供了對(duì)抗第一輪核打擊的報(bào)復(fù)威脅。假如這種情況有所改變呢？

“我們有很大一部分軍力存在于一個(gè)基本上無懈可擊的位置，我們?cè)诤艽蟪潭壬涎鲑囉谶@種安排，認(rèn)為這是理所當(dāng)然的。”劉易斯說。就算新技術(shù)發(fā)展沒有大幅降低潛艇的隱身能力，單單對(duì)于這種認(rèn)知的降低就可能破壞戰(zhàn)略穩(wěn)定。

戈特莫勒警告說：“裝備核武器的潛艇已經(jīng)變得更加容易被盯上，這點(diǎn)認(rèn)知會(huì)導(dǎo)致大家質(zhì)疑二次核打擊力量的生存能力。所以，各國會(huì)竭盡全力來對(duì)抗這些脆弱性?！?/p>

專家不同意海洋變得一目了然這一過程是不可逆轉(zhuǎn)的。因?yàn)槿魏渭夹g(shù)突破都不會(huì)在一夜之間得到施行，“各國應(yīng)該有充足的時(shí)間來發(fā)展反制措施，從而抵消在探測(cè)能力方面的任何改進(jìn)?！泵绹茖W(xué)家聯(lián)盟的高級(jí)研究院馬特·科達(dá)（Matt Korda）說道。然而，羅杰·布拉德伯利（Roger Bradbury）和他在澳大利亞國立大學(xué)國家安全學(xué)院的8名同事不同意上述觀點(diǎn)，宣稱任何反制探測(cè)技術(shù)的技能到2050年就會(huì)開始走下坡路。

羅得島州紐波特市納拉甘西特灣的艦船下水儀式上展示了美國海軍的“蛇頭魚”潛航器，按照設(shè)計(jì)，這種大型水下無人機(jī)會(huì)由核動(dòng)力潛艇發(fā)射和回收

科達(dá)也指出，在海洋變得“透明”發(fā)生之時(shí)，“對(duì)各國的影響不一樣，那就引出一些有趣的問題”。譬如，美國的核動(dòng)力潛艇是世界上最安靜的潛艇，幾乎無法探測(cè)到。就算潛艇大體上變得更加無所遁形，這對(duì)美國潛艇生存力的實(shí)質(zhì)影響可能為零。

以倫敦為大本營的智庫“歐洲領(lǐng)導(dǎo)力網(wǎng)絡(luò)”的新科技核武器研究員西爾維婭·米什拉（Sylvia Mishra）說，她“更關(guān)心海洋底下總體的模棱兩可的問題” 。直到近期，海洋下面的動(dòng)向還在各國政府的權(quán)限范圍內(nèi)。然而，現(xiàn)在海洋下面有越來越多的產(chǎn)業(yè)存在。比如，各家公司鋪設(shè)許多水下光纖通信電纜。米什拉說：“這可能導(dǎo)致水下檢查載具的嚴(yán)重堵塞，造成混亂?！?/p>

混亂可能源自這個(gè)事實(shí)：無人機(jī)和水面艦艇不一樣，并不掛上國旗，因而它們歸誰所有可能不清楚。這種不確定性——加上無人機(jī)也能攜帶致命武器的可能性——增加了海軍部隊(duì)將無害的商業(yè)無人機(jī)視為敵對(duì)力量的風(fēng)險(xiǎn)?！叭魏我环N將對(duì)手的戰(zhàn)略資產(chǎn)置于危險(xiǎn)下的行動(dòng)都可能產(chǎn)生新的沖突，加劇戰(zhàn)爭(zhēng)風(fēng)險(xiǎn)?！泵资怖f道。

高爾問道，鑒于潛艇隱身能力的戰(zhàn)略重要性，為何會(huì)有國家想要偵測(cè)和追蹤潛艇？這是你想要讓核武器大國緊張時(shí)才會(huì)做的事。即便在冷戰(zhàn)時(shí)期，美國和英國例行追蹤蘇聯(lián)的彈道導(dǎo)彈潛艇，它們會(huì)那么做，也僅僅是因?yàn)樗鼈冎雷陨淼男袆?dòng)不會(huì)被人發(fā)現(xiàn)——也就是說，風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)升級(jí)。高爾主張，這種做法傲慢又危險(xiǎn)：“積極追蹤二次核打擊力量差不多與你想象中一樣，會(huì)讓戰(zhàn)事風(fēng)險(xiǎn)升級(jí)?！?/p>

“所有核武器國家都重視二次打擊力量?！备晏啬照f。她說，假如海洋變得更加透明，更加一目了然，給核潛艇的生存力帶來新的風(fēng)險(xiǎn)，不管是真實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)還是感知上的風(fēng)險(xiǎn)，各國都可以用兩種方式來應(yīng)對(duì)：繼續(xù)打造核力量，采取新措施來保護(hù)和防衛(wèi)核力量，開啟新的軍備競(jìng)賽；要不然就保持有限數(shù)量的核武器，尋找其他方法來支撐它們的生存能力。

2022年4月，加州亨廷頓海灘，美國海軍旗下的最大型水下無人機(jī)“殺人鯨”舉辦下水儀式，它的多種用途包括用于反潛作戰(zhàn)

最后，這些考量并未打消某些國家政府獲取潛艇的熱忱。2021年9月，澳大利亞政府宣布加強(qiáng)與美國、英國的三邊伙伴關(guān)系。這個(gè)名叫AUKUS的伙伴關(guān)系會(huì)給澳大利亞提供最多高達(dá)八艘核動(dòng)力潛艇，那些潛艇會(huì)擁有全球最受覬覦的技術(shù)。然而，可能要到至少20年后，澳大利亞皇家海軍才能部署第一艘新潛艇。

作為核武器現(xiàn)代化計(jì)劃的一部分，美國已經(jīng)開始用哥倫比亞級(jí)潛艇替換總共14艘的俄亥俄級(jí)彈道導(dǎo)彈潛艇。這個(gè)替換項(xiàng)目預(yù)計(jì)將花費(fèi)1 280多億美元來購買潛艇，整個(gè)生產(chǎn)周期的花費(fèi)將達(dá)到2 670億美元。美國政府官員和專家用潛艇在支持核威懾上發(fā)揮的關(guān)鍵作用，來為這些潛艇的高昂開支辯護(hù)。

米什拉說，為了保護(hù)潛艇的隱身能力，“需要用上創(chuàng)造性的思考。一種可能性是探索用一套行為準(zhǔn)則來規(guī)范新興技術(shù)在監(jiān)視任務(wù)上的運(yùn)用?！?/p>

這樣的合作有先例可循。冷戰(zhàn)時(shí)期，美國和蘇聯(lián)建立一個(gè)可靠的通信系統(tǒng)——一條熱線——來幫助避免一次誤解像雪球一樣，越滾越大，最后變成一場(chǎng)災(zāi)難。美蘇兩國也制定了一套規(guī)則和程序，譬如永遠(yuǎn)不沿著具有潛在威脅性的彈道發(fā)射導(dǎo)彈。有核國家可能同意在探測(cè)潛艇上執(zhí)行類似的限制措施。神秘鬼祟的潛艇沒有消失，它依然有許多年可以發(fā)光發(fā)熱。這給予我們充足的時(shí)間去尋找維持和平的新辦法。

資料來源 IEEE Spectrum