前線戰力吃緊?從「雷達原理」看東引空防的滲透危機【觀點】

(圖/作者製圖)
大年初五,一架不明機飛越國之北彊東引上空,並透過社群媒體「東引大小事」的群組炸鍋,事後國防部判斷不明機為運-12運輸機。而受限於雷達限制、事發氣候條件與人員操作問題等,東引空防的滲透危機不得不慎。

(※ 文:呂禮詩,海軍官校軍事學科部前教官、東吳大學政治學系博士生)

大年初五,家家戶戶扶老攜幼忙著走春、迎財神之際,一架不明機悄悄的飛越國之北彊東引的上空。此一空中威脅不是因為防區的空襲警報或防護射擊而為人所知,而是透過社群媒體「東引大小事」的群組炸鍋,才讓「飛彈刺蝟島」的國人驚覺前方吃緊。

事發至今,有學者梳理中國海監運-12運輸機過去侵入釣魚台的歷史,或將焦點集中於「誤刪」雷達訊號,以致模糊了雷達限制與事發時的氣候條件下,雷達使用及人員操作問題,將雷達原理及系統模式選用的STEM(Science, Technology, Engineering, Mathematics)跨領域問題,以社會科學的「歸納法」進行分析,再演繹推理成因,混淆了問題的本質,以致無法面對與解決問題。本文試以媒體披露的內容探討可能的成因,呈現東引空防的滲透危機。

東引長程預警雷達的「遠視眼」問題

空軍在東引所部署的預警雷達並不是阿薩布魯的「歹銅舊錫」,而是與鎮守台灣南北兩端海拔千餘公尺的嵩山雷達站、大漢山雷達站相同的AN/FPS-117三維長程防空雷達。此一雷達廣泛的為南韓、泰國及新加坡等國所採用,甚至從大西洋的加拿大、紐芬蘭暨拉布拉多省(Newfoundland and Labrador),到白令海的美國阿拉斯加州的「北方預警系統」(North Warning System, NWS)主要雷達系統,為「北美防空司令部」(North American Aerospace Defense Command, NORAD)提供北美極地地區的空中威脅預警。

雷達的搜索距離和脈波寬度(Pulse Width)息息相關,如此才能確保發射機所發射的電磁波,在接觸目標後所產生的反射波返抵雷達天線時,能高於接收機靈敏度(Receiver Sensitivity)。簡單來說,也就是偵蒐距離越長、脈波寬度必須越寬,反之亦然。

然而脈波寬度的決定因素是發射機功率,發射機功率與載台所能供應的電力有關,進而決定了偵蒐距離。偵蒐距離則又取決於發射機工作週期(Duty Cycle)中一個發射脈波的起點,至下一個脈波發射的起點的「脈波複現時間」(Pulse Repetition Time, PRT)。脈波寬度與脈波複現時間成正比,所以脈波寬度越長,脈波複現時間越長,偵蒐距離也就越長,其公式如下:

但長距離偵蒐有個很嚴重的缺點:近距離的目標看不到,這個「遠視眼」的問題肇因於較長的脈波寬度。

因為發射機發射訊號時,為避免接收機接收的訊號過強而致燒壞,故接收機暫時不接收訊號;由於發射脈波時接收機暫時不接收訊號,而形成盲區。此一無法偵測的距離稱之為「最小測量距離」(minimal measuring range)或「盲距」(blind range),最小測量距離一般的概算是雷達1微秒(µs)的脈波寬度,雷達即有150公尺的訊號接受不到,所以無法偵測150公尺內的目標。

回到東引的現場,依據美國智庫 Global Security的資料顯示,全長15.05公尺、翼展9.96公尺、高度4.88公尺的傳統構型 F-16A雷達截面積(radar cross section, RCS)為5平方公尺;國防部判斷不明機為運-12運輸機,以其長度14.86公尺、翼展17.235公尺、高度5.575公尺的諸元且完全無匿蹤設計的外型,雷達截面積絕對是F-16A的倍數以上。

根據洛克希德馬丁公司(Lockheed Martin Corp)的公開資料,AN/FPS-117雷達對於330公里內雷達截面積1平方公尺的目標,有80%以上的偵獲能力;而且隨著距離的不斷接近,東引的AN/FPS-117雷達不可能完全無視於運-12的接近甚至臨空,問題究竟何在?

其實問題的癥結在於前述的脈波寬度。AN/FPS-117雷達有短距離及長距離兩種偵蒐模式,脈波寬度分別為100微秒及800微秒,其最小測量距離分別為15公里及120公里;如果雷達操作手持續保持長距離偵蒐,自然難以獲得清晰的運-12回跡。

偏偏東引當面解放軍軍用的水門機場、義序機場及龍田機場,距離分別僅有76公里、126公里及137公里,距離民用的福州長樂國際機場也只有98公里;運-12可在起飛後採低空飛行,進入AN/FPS-117雷達長距離模式的120公里最小測量距離後,低飛接近東引就會形成媒體所述「雷達幕上忽明忽滅」,以致產生誤判。

天候因素也致目標對象判定不易

天候因素是另一個目標不易判別的因素。由東引鄉鄉長所提供的畫面不難發現東引當天雲霧瀰漫,這不但造成了目視識別上的困難,雲霧的小水滴或冰晶形成雲或霧,亦將對雷達波反射或折射,這是「雷達幕上忽明忽滅」的另一個可能原因。

然而一位訓練有素的操作手有兩種選擇,一是啟動AN/FPS-117雷達的「活動目標指示」(Moving Target Indication, MTI)模式,即可將懸浮於空中的小水滴或冰晶所產生的雜訊濾除,顯示活動的目標。另一個選擇是調整「固定誤警率」(Constant False Alarm Rate, CFAR),不過調整固定誤警率風險在於,回跡較小的目標也會隨著雜訊一併消失在雷達幕上。

平面媒體所披露的報導中「遭戰管人員誤認為雜波而手動加以刪除」情節,研判是操作手調整固定誤警率所致,而使運-12的「忽明忽滅」回跡被濾除而消失在雷達幕上。如果目標根本未經由「偵察」(detection)而建立「監視」(surveillance)與「識別」(identification),自然沒有被寰網系統「命名」(assignment)與「追蹤」(tracking),就與空軍參謀長所言「沒有手動刪除」相似。假如真是如此,代表了當天的操作手、攔管官及指管長的裝備訓練或是指揮決策間存有嚴重的隙罅。

曾下令東南沙「與島共存亡」的國防部長,與「東引囝仔」的參謀總長,在事發的24小時內噤聲不語,竟然是由「黨政人士」發表看法。年後召開例行記者會時,列席的空軍參謀長及國防部作計室聯合作戰處長對於東引的空防問題,不得不做先鋒的重彈「軍事機密、掌握敵情、適切應處」老調,只差沒說出「飛彈追監」的罐頭回應。

外島的戰力空窗,長官們在發生的第一時間怯於面對,且前後說法不一還推諉於「錯誤訊息」。這樣的國軍,派遣再多兵力參與的「加強戰備媒體邀訪活動」,立法院通過金額再高的「海空戰力提升計畫採購特別預算案」,都無法讓國人真正的安心。

(本文為作者觀點,不代表本站立場)

大年初五東引上方有不明機掠過,事後國防部判斷為運-12運輸機。(圖/維基共享)

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