太空战术指南（3）：猎杀潜航

昏暗的灯光下，只能勉强看清周遭环境。只有显示屏上的点点荧光补充了些许流明。温热的新鲜空气从换气口缓慢地排出，尽力把氧气送到战位上的每一个人身边。韦恩漂浮在CIC¹中央的战术图前，目光轮流聚焦在形态各异，色彩斑斓的战术图标上。“雷鸣”号处于失重状态，因为推进器关闭了。战舰关闭了推进器，关闭了武器系统，关闭了厨房，关闭了洗衣间，关闭了娱乐设施，调暗了灯光，减慢了空气循环，环境控制也调到了最低的水平。一切不必要的耗能设备都停止了运行。整条战舰只留下了眼睛、耳朵、心脏和头脑还在工作。当然，唯一不得不运行的，还有热管理系统。战舰的表面必须保持着很低的温度。温度要低到哪怕最灵敏的探测器都只会把它当作一抹深空远处的冰冷的尘埃。这正是韦恩所希望的。他的成败就取决于此……

在美国独立战争之前，人类的作战基本局限在2维空间里——陆战在平坦或者起伏的陆地上，海战在波涛汹涌的海面上。虽然高山和深谷为局限在平面上的军队提供了些许的第三维。但是，人类一直无法自由地在第三个维度上行动。直到潜艇的出现。

1775年，美国人David Bushnell（大卫·布希奈尔）设计并制造了第一艘可用于作战的潜艇“海龟”号²。这只铁王八虽然只能在水面以下几米的深度，靠着手摇螺旋桨缓慢蠕动，但是终究让人类海军获得了第三个维度的使用权。从一战开始，潜艇真正成为能够威胁到主力战舰的力量。二战，游猎于大西洋和太平洋的狼群，对战争的进程产生了巨大的影响。冷战，铁幕之下，巨大的核潜艇装载着足以毁灭一个国家的恐怖武力，深藏在波涛之下。

潜艇的威力来源于第三维。这第三维帮助潜艇藏匿在人类所习惯的空间之外。潜艇的天敌依旧是潜艇。当两艘潜艇在厚重的海水之下隐匿行动的时候，它们已经无法像海面上那些远亲那样张扬嚣张。它们不得不竭力隐藏自己，发现对方。海水，阻隔了几乎所有的电磁波，特别是可见光。但是，它能很好地传播声音。所以，声纳就成了潜艇的眼睛。大多数的时候，潜艇张开极其灵敏的“耳朵”，倾听着海面下任何细微的声响，捕捉丁点不同寻常的模式。深海中的声音向着四面八方扩散，没有阻碍，没有遮蔽。虽然不同温度、密度、盐度的海水会改变声音传播的路径和特征，但总的来说，深海的信息传播和感知都是三维的。显然，潜艇的运动也是三维的。所以，潜艇在海水中更像是在飞翔。它可以上下前后左右地移动（通常左右移动很少见，往往是被动地左右横移），也可以俯仰、偏航、滚转（俯仰和滚转只能非常有限地进行，绝对不能让潜艇倒过来，这很像客机）。三个维度，六个自由度，任其运动。

太空，相当接近潜艇的环境。太空战舰也是在三个维度，六个自由度中运动。太空宽广稀疏，电磁波自由穿行其间。太空战舰也同潜艇一样，必须在这无遮无拦，宽广无边的空间中竭尽全力藏匿自己，同时发现对手。作为附带的相似性，太空战舰和潜艇都必须有一个密不透风的外壳。潜艇为了防止压力巨大的海水涌入内部，而太空战舰需要防止宝贵的空气逃逸到空无一物的外部空间。不论是潜艇还是太空战舰，舰上成员经年累月地密闭在这个狭小的空间中，日复一日地重复着单调危险的工作，面临着相同的风险，同样的压力。潜艇面对攻击异常脆弱，在巨大的水压的助力之下，鱼雷或者深水炸弹的近距离爆炸都能轻易撕破厚重的艇壳。艇员在这种环境下没有逃生的机会。太空战舰在这方面反倒没有那么脆弱。尽管舰壳远不如潜艇那样强悍，但是没有水或者空气传导冲击波，舰外的爆炸只有很少部分能量通过破片给战舰带来杀伤。如果是核弹，那么近距离上高能辐射有能力蒸发战舰外壳。但是，只要战舰的气密隔间设计恰当，破坏是可以局限在比较小的范围内，整条战舰不会因为局部的破坏而完全毁灭。除非弹药库或者反应堆被直接命中。

那么，兴起于20世纪的另一种运行于三维空间的军种——空军呢？空军的作战空间跟太空一样，也是三维、六自由度。但是，飞机和太空战舰面临着完全不同的物理环境。飞机在空中飞行，受到空气的阻力，利用空气提供升力，方向的变化依靠空气动力。飞机关闭发动机，就会迅速坠落。飞机无法就地转向，或者后退着飞行。而太空战舰（或者太空战机），没有阻力，不需要升力，可以无忧无虑地无动力漂浮。可以随时随地调转机头的指向，丝毫不用顾及飞行的方向。所以，在太空，你绝不会看到“狗斗”（dog fight，即空战格斗），只需要RCS³或者GMC⁴的轻轻推动，便可将机头指向任何方向；在太空，你无法做出一个漂亮的破-S⁵、英戈尔曼⁶，或者摇摇⁷机动。所能做的，只有依靠精密的动力学计算，将机体转向合适的角度，然后点燃主推进器。你所感受到的强烈过载⁸，不再是来自上下前后左右，你只会感受到来自后方推进器的强烈“推背”。如果硬要寻找大气层内，与太空战舰精神上类似的飞行器，那只有笨拙迟钝的飞艇了。

在极其通透太空当中，只要能放射出电磁辐射的东西，都必然无法隐藏。如果两群战舰一出港就能远远地相互检视，进入作战距离之后也没法突袭，没法侧击。能做的，只能像古代战场那样，“列堂堂之阵”，击鼓而进，撞在一起群殴。最先进的战术也不过“排队枪毙”⁹而已。连日德兰大海战那种笨拙的列阵机动都做不了¹⁰。

这种“战术”在太空作战早期战场上属于标准作业。双方拼的是技能、纪律和运气。当然，在太空战舰这种铁棺材里，维持纪律是相对比较简单的。反正太空里连跳海逃命都不可能(挤在救生舱，或者裹在宇航服里3、5天，然后被路过的飞船救起的情节，都是编剧们杜撰的，千万别当真)。但是，军事需求和技术发展决定了这种形态不可能存在很久。作战的某一方，或者双方，会开始寻求更智慧更高效的做法。战术家们试图模仿先辈，利用战场的环境特点，获得出奇制胜的机会。

你的房间飞进了一只蚊子。你得打死它。不过你先得找到它，定位它。起先，这蚊子在一面白墙前飞，你能一路追踪它。直到它飞到了花布窗帘前。微小的蚊子，在繁复的花纹前瞬间就失去了踪迹。因为花窗帘干扰了我们的视觉，让我们无法从背景中分别出目标。蚊子只做了两件事：尽可能减弱自己散发（或者反射）的信号；尽可能让自己融入背景。蚊子的技巧，就是太空战舰所需要的技巧。

一条大型战舰，一、两百米长，二、三十米宽。很大。但是，从太空战场的空间环境来看其实很小。之前的文章分析过，太空作战的典型交战距离在几千到一万公里上下。那么，探测和发现对手的距离必须比交战距离远得多。假设需要在2万公里发现对方，那么战舰的视觉特征是远小于房间里的蚊子的¹¹。

但是，探测战舰的装置不是人眼，它们比人眼强大很多个数量级。人眼看不见的，它们都能看见。人眼不该看见的，它们还能看见。人眼能够看见可见光，波长大约在 之间。这只是探测器探测范围的很小一部分。探测器可以覆盖从收音机用的中短波无线电一直到杀灭细菌的紫外线，某些场合还需要用到X射线探测¹²。

探测器（包括人眼）能够覆盖的电磁波频谱范围越大，对于外界事物的辨识能力就越强。一个生活中的案例就是，色盲看不清检测图片上的数字。一个物体，不管是蚊子还是战舰，都在无时不刻地辐射和反射电磁波。不同的物体有不同的辐射特征。同一个物体在不同的状态下也有不同的辐射特征。太空中最常见的辐射特征是热辐射。只要温度高于绝对零度的物体，就会产生电磁辐射。不同的温度电磁辐射频率不一样。在我们地球上，周遭环境常见的温度的辐射，基本上集中在红外线波段。这也就是为什么红外夜视仪那么有用的道理。到了太空，各种物体的温度差异就非常大了，从什么都变成固体的冥王星，到炽热翻腾的太阳表面。还有聚变推进器几百上千万度的核心。所以，辐射可以覆盖射频无线电波到X射线广大的频谱范围。

探测器会在这个广阔的频谱范围内探测各种信号。首先得发现可疑目标。这属于区域警戒。在广阔的太空范围内探测到各种产生电磁波的事件，分析出可能是威胁的目标。在找出各种嫌疑犯之后，再用更聚焦的窄视场探测器逐个判定目标的性质，然后对确认的威胁进行长期追踪。太空中物体的温度，不管是自然的物体还是人造的物体，大多都集中在300摄氏度以下。产生的辐射也都在射频到红外线的范围内。所以，广域的搜索性探测会将波段集中在这个范围内。所以，战舰想要不被探测到，首先就得改变辐射特征。恰当的做法就是把舰体表面的温度降低。温度越低辐射功率越小¹³。

辐射功率小并不能解决所有问题。在低温下，战舰的辐射频谱移向了更低频的射频段。这些频段的探测手段更加丰富，灵敏度也更高。还需要另一种手段的配合——融入背景。

在没有任何遮蔽阻挡的环境下，如何让对手看不见你（确切地说，是不让对手分辨出你）？动物们进化出的办法就是融入环境。只要对手没法把你从背景中分离出来，就看不到，也找不多你。动物界的顶级伪装大师，在陆地上有变色龙，在海洋里有章鱼。他们的伪装逻辑很简单：背景里是石头，我就显示出石头的花纹；背景里是树叶，我就显示出树叶的纹理。完全拟态成某一个别的物体，实现起来很难。更容易做到的是模拟环境的特征，颜色、质地、纹理、深浅等等。然而，归根结底，都是光（确切地说，是电磁波）。

太空中，能够传播的只有电磁波¹⁴。太空中也充满了电磁波。所以，战舰要用太空中的电磁波伪装自己。太空中的电磁波，有这些：

1. 宇宙背景辐射
2. 银河尘埃
3. 黄道光
4. 满天星星
5. 到处乱窜的各式太空船

其实，能提供掩护的并不多。宇宙背景辐射（Cosmic Microwave Background，CMB）¹⁵的频谱相当于2.73K温度的黑体辐射。对应的辐射频率范围30～600GHz，波长10-0.5mm。要命的是它功率极小，相当于每平方米$3.13\mu W$。银河尘埃的频谱范围在353—3000GHz左右，相当于20K的黑体辐射。辐射功率$0.126\mu W$。这个水平，无论是频谱还是辐射功率，完全不足以帮助掩盖战舰的踪迹。

黄道光是太阳系中各种小天体、尘埃反射太阳光形成的辐射背景，主要集中在红外波段。在地球附近接收到的功率密度大约在几十$\mu W$。这个就比较有价值了。

宇宙当中的各类天体，也就是满天星斗，可以在一定程度上提供掩护，前提条件就是战舰能够维持在某个明亮的天体和对方探测器的视线上。这个通常做不到。当然，太阳可以提供很好的掩护。这在靠近太阳的内行星（通常指火星以内的大行星）轨道范围内，某些情况下能起到作用。但是这些星斗也有负面作用。当战舰从某个天体和探测器之间通过，就有可能遮挡星光，造成天体在探测器上的亮度发生变化。这种现象被成为“掩星”。

真正有效的，反而是人类自己的活动。人类在太空中的活动频繁。各类商业活动、各种运输、科学考察、竞赛、普通的军事活动等等，都会在太空中留下各种信号。这些活动信号会严重干扰对方的探测器。需要潜航的战舰可以很好地利用这些活动掩藏自己的踪迹。甚至，作战的一方可以通过一些演习和舰船调度，人为制造复杂的辐射背景，掩护执行潜入和偷袭任务的战舰。

具体到一艘战舰，她又该如何进行匿踪潜航呢？这一点，跟潜艇还有很多相似之处。潜艇匿踪，会降低主机的功率，以很低的潜航速度航行。通常都在10节以下。在这个速度下，主机产生的噪音减小，在降噪技术的支持下，只有很少的一点震动会被传递到水中。螺旋桨转速很慢，水流的噪音被压到最低的程度。归根结底，就是减少一切声波的辐射。

在太空战舰上，也是相同的原理。努力减少的，是电磁波的辐射。战舰的辐射取决于表面温度。那么，把表面温度降低到一个与各种背景辐射相当的温度水平¹⁶，就能很好地掩藏自己。但是，战舰表面温度降低了，所抽取出来的热量还是要有地方去。能量必须守恒。太阳光的照射会将热量积聚到战舰表面。战舰自身的各种系统运行时会产生热量。甚至人的体温，都会是一个热量的来源。

舰员们只能做两件事：减少热量的产生，以及减少热量的释放。减少热量产生，毋庸置疑，推进器、反应堆等等，任何大功率的能源设备都会产生大量的废热。所以，在潜航状态下，所有动力装置必须关闭。战舰只能依靠储能装置储存的能量运行。还要尽量减少各种设施的运行。不管那种设备，只要消耗能量工作的设备，都不可能100%转换能量，一定会产生废热。最终，这些废热就需要有去处。比如灯光，哪怕效率能达到99%的照明灯，也还会产生1%的热能。其实，不光是废热。只要是在设备中消耗的能量，最终都会转化成废热。还是灯光为例。的确是有99%的输入能量转换成了光子，照亮了舱室。但是，这些光子最终也还是会被舱壁所吸收，变成舱壁上的热。这些热，会被环境控制系统吸收，集中，成为废热。甚至环境控制系统本身，为了控制温度，也会产生额外的废热。所以，战舰在匿踪状态下，不得不运行在极低的能耗状态：没有人造重力（推进器没有启动）¹⁷；调暗灯光；关闭所有不必要的设施；所有机构都尽可能的少动作；舰员减少非必要活动；调高舱室温度¹⁸；餐饮只供应高能冷食；天天穿着脏衣服……。匿踪航行是件非常艰苦的差事。

不管把热能的产生减少到什么程度，终究还是会产生，终究还是需要给它找个去处。在不同的环境下，会有不同的处理方法。在威胁方向明确的情况下，战舰可以朝着相反的方向排出热量。太空里只有通过电磁辐射的方式排走热量。电磁辐射是可以有方向的。如果对手在左前方，那么就朝着右后方排热。意思就是，让战舰的一个方向低特征的，而相反的方向上，尽力排放掉接收到的和内部产生的能量。

但是，如果是深入敌境的情况呢？所有方向都是威胁方向，没有哪个方向可以排放热量呢？这时候，只能把热量储存起来。所以，每条战舰都有规模不小的储热池。舰体产生的所有热量都被输送到储热池。储热池内部的高热容物质可以吸收废热。而且，还可以通过储热物质的相变（融化）吸收更多的热能。储热池最终还是会储满的，到那时候，就不得不排放热量。储热池的存在只是减少了排热的次数，降低被发现的概率而已。

到目前为止，所讨论的都是应对被动传感器。那么还有那些主动传感器呢？主动传感器会发射电磁波——射频或者激光，通过物体反射的电磁波来发现目标。对付这类探测器，无外乎将能量吸收和反射到别处两种办法。吸收，取决于材料。通常是吸收掉电磁波能量变成热量，然后被冷却系统抽走。对于那些没有被吸收的电磁波，只能把它反射到别处。但是，如果对手的探测器分布在一个宽广的范围内，那么这个“别处”很可能正巧就是一台探测器。面对这种情况，最有效的方法，就是让反射波不是固定地指向一个方向。让舰体以某个计算好的速度旋转，就能在一定程度上起到这样的作用。需要注意的是，旋转带来的周期性的电磁波反射，同样会引起探测器信号分析算法的注意。电磁波的反射最好不要有规律。所以，战舰的表面应该是各种形状和方向不规则的平面组成。所以，战舰最终的外形是一个不规则凸多面体¹⁹。

很多具备拟态本领的生物会模仿周遭的其他物体。比如，长得像树枝的螳螂，看上去像一片树叶的蝴蝶，被误当成树枝的蜥蜴等等。其中，模仿大师属于章鱼。它们能够改变自己的形状、颜色、纹理、质感，来模仿身边几乎所有的物体。战舰当然也可以。它可以让自己的辐射特征调整地像是一颗小行星。一两百米尺度的小行星基本上就是一颗太空石子儿，通常不会被编录在册。探测器突然发现一颗这样的小行星，往往会把它添加到名录里去而已。当然，模仿一颗小行星也不是那么容易的事。小行星的辐射来源于它收到的太阳辐射。小行星本身是不会产生热量的。但是，一艘战舰既要受到太阳的辐射，内部还会产生热量。这就需要比较特殊的处理，比如调整反射光谱，让自己看上去像一颗反射率比较高的小行星。然后把热辐射掩藏在某个不那么惹眼的波段释放出去。所以，战舰的外壳材料都是些具备调制反射电磁波能力的物质。

最极端的模仿，就是真的模仿。用安装在战舰表面的伪装壳模拟出一个小行星的信号特征。这种特洛伊木马式的伪装，更加适合深入敌境的侦查行动。

那么，既然战舰内部产生了这么多热量，是不是可以拿它来发电呢？这个想法存在两个问题。第一，用热能来发电的装置叫做热机。热机发电的一个必要的条件就是得有温差²⁰，需要有个高温端和一个低温端。热机让热能从高温端流向低温端，在这个过程中设法提取一部分热能转换成电力。战舰内部产生热量，那么自然就是充当高温端。那低温端呢？战舰里四处都在产生热量。为了匿踪舰壳也不能辐射热量。这样是找不到低温端的。战舰上唯一充当低温端的，只有散热器。换句话说，用舰上的废热发电，必须在散热器工作的情况下才能进行。

第二，即使废热发电可以进行，发出的电去哪里呢？当然是去储能装置咯。能量进了储能装置，又会去哪里？当然去用电的设备。电能到了用电设备那里之后又去了哪里？又会变成废热。所以，从能量守恒的角度来讲，废热发电只是将一部分无序化之后的能量重新转换成有序的能量，只是减少了某一时刻的热能排放量。但是，这份回收的能量终究还是在战舰内部，经历了各种循环之后，又会回到散热器排走。发电的确减少了对可用能量的消耗。但是为了形成发电条件，通常都必须投入一定量的有序能量。这部分能量也会变成废热。这种永动机式的循环，是无法运行下去的。

战舰用尽一切方法避免被发现，为的是获取战术上的优势。你永远无法与一个看不见的对手对抗。最基本的匿踪战术，就是跟潜艇一样，悄悄潜入到目标的附近，然后展开鱼雷攻击。只不过，太空战舰的鱼雷，都有着至少1万公里的射程²¹。如果战舰能够潜入到2万公里以内的距离，便可以用鱼雷出其不意地发动攻击。

当然，匿踪潜入2万公里的距离并不容易。再加上长距离匿踪状态下，战舰内部的状况会变得越来越恶劣。所以，另一种更有价值的战术就是高速潜入。战舰在远离战场的地方全力加速，达到一个很高的速度后，进入匿踪状态。高速度压缩了对方发现战舰之后的迎敌时间，也缩短了匿踪航行的时间。由于战舰发起攻击时有着很高的速度优势，往往在飞掠攻击之后，不容易遭受到对方的反击。这种战术还可以借助一些小型天体作为遮挡，在对方的视野盲区加速，以增加突然性。如果运气好，甚至还可以借助天体做一些引力弹弓机动，增加一些速度优势。

匿踪战术当然也可以用于伏击。战舰可以潜伏在一个区域，等待或者搜索目标。这就更像是二战时期的潜艇战术了。另外一个有趣的相似之处是，二战时期，潜艇在战区会长时间在水下潜航，一段时间后需要浮出水面启动发动机为电池充电。太空战舰则需要在匿踪一段时间之后，朝着低威胁方向排放热量。

更有趣的场景是，当两艘匿踪的太空战舰相互搜索时，就如同两个盲人空旷的广场上战斗。双方拼尽全力减少自身的特征，发现对方的信号，而且谁也不敢开灯。两条（或者两队）战舰在方圆几十万公里的范围内小心翼翼低潜行，最大限度地打开所有的探测器，试图寻找到哪怕一丁点的蛛丝马迹，来确定对方的位置。战斗的胜者，基本上就是先发现对手，并且展开攻击那一方。

这篇我们简单了解了最基本的太空战术——匿踪。下一篇，我们将会具体深入到匿踪作战双方的具体手段里去，在技术上仔细了解这种战术的基础。