技术湃︱萨德雷达能看多远

美国和韩国决定在韩国部署反导系统，引起中国安全专家的担心。担心的一个技术原因是，在韩国的萨德雷达探测距离太远，可以窥视中国洲际导弹弹头的飞行数据。美国和韩国政府并未在公开场合正式回应这一技术问题，只是说“这个系统不针对其他国家”。

在非官方场合，学者们对萨德雷达的探测距离有不同看法，我们不妨将他们分为长距离派和短距离派。他们之间的争论看似玄妙，其实不难理解。

通常，我们将雷达的最大探测距离简称为雷达的探测距离，推算雷达的探测距离需要大致了解雷达的工作原理。雷达利用其天线向外投射雷达波（一种电磁波），雷达波遇到目标就可会被目标反射回来一部分，称为雷达回波。雷达回波返回雷达后被天线接收到一部分，在雷达中形成一个信号。如果信号明显高于雷达的噪声，那么，雷达就可以识别这个信号，这时，我们就认为雷达能够探测到这个目标。如果一个目标在雷达中产生的信号刚刚好能从噪声中识别出来，这时，这个目标就恰好位于雷达的最大探测距离上。如果目标太远，回波信号就会淹没在噪声中。

在韩国部署萨德系统，其宣称的目的是拦截朝鲜的导弹。因此，萨德雷达对朝鲜来袭弹头的探测距离应该能够覆盖朝鲜全境，这个距离大概需要四、五百公里，设为500公里。短距离派的学者就认为，萨德雷达的探测距离仅为800公里，其中大约500公里用于探测朝鲜导弹的轨道，剩下的300公里冗余的探测距离的确会延伸进中国，但是，对中国领土覆盖范围极为有限，探测到中国洲际导弹弹头轨道的机会极小，中国不应感到担心。长距离派认为，萨德雷达的探测距离能够达到2000公里。其中仅不到四分之一的距离用于探测朝鲜导弹，其他大部分探测范围可用于探测途经中国东北的中国洲际导弹弹头的轨道。双方争论的焦点是：萨德雷达的探测距离到底超出了朝鲜领土范围多少；争论的起因是公开资料中获取的一些技术参数有些不确定。

实际上，我们可以换个角度来看这个问题，完全按照美韩宣称的部署萨德系统的目的来推测其探测距离，这样争议也许会小一些。

在韩国的萨德雷达的视线范围应该是个扇面形状，扇面的中心线指向北略偏西，这样才能覆盖朝鲜全境。沿着这个视线范围的扇面延伸，就会覆盖中国的东北地区和俄罗斯的远东地区。如果中国发动核反击，从中国中东部地区发射的洲际导弹的一部分轨道恰好在这个视线范围内。这是萨德雷达在水平方向视线的覆盖范围。在竖直方向，如果萨德雷达对中国核反击弹头的探测距离为两、三千公里以下，中国洲际导弹轨道的高度足以抵消地球的弯曲，使得这些轨道暴露在萨德雷达的视线中。如果探测距离更远，萨德雷达视线会被地平线所遮挡。在下面的计算中，我们并不假定萨德雷达可以大幅度改变监视方向，我们只考虑飞经东北的中国核反击洲际导弹弹头。

朝鲜如果用导弹攻击韩国，其导弹是向南飞行的，因此，萨德雷达看到的是朝鲜来袭弹头的前端。中国核反击弹头在东北地区是向北飞的，因此，萨德雷达看到的是中国核反击弹头的侧后方。由于弹头不同方向雷达截面差异巨大，上述两种视角带来的探测距离结果差别极大。

这里我们就得到了一个简化的物理题：在雷达参数不变的情况下，雷达的探测距离与目标的雷达截面之间的关系是怎样的？下面我们按照雷达的工作原理，首先一步步推导出这个关系式。

雷达向外投射雷达波，雷达波会以锥形向前传播，因此，单位面积上的雷达波功率密度与探测距离R的平方成反比。雷达波到达目标后，会被目标反射一部分雷达波，反射的这部分雷达回波的功率与雷达截面RCS成正比。雷达回波从目标返回到雷达还需要走探测距离R，因此，被雷达探测到的雷达回波的功率与R的平方也成反比。因此，雷达接收到的目标信号强度与目标的雷达截面RCS成正比，与探测距离R的四次方成反比。将目标信号强度与雷达噪声强度进行比较，就能得到一个等式，用于确定雷达的探测距离。在这个等式中，除了目标的雷达截面，其他参数都是雷达的技术参数。如果我们假定萨德雷达在侦测朝鲜来袭弹头和侦测中国核反击弹头时所使用的参数是一样的，那么，萨德雷达的探测距离R的四次方就与目标的雷达截面RCS成正比，或者说，探测距离R与目标雷达截面RCS的四次方根成正比。

有了上述关系式，我们就可以代入数据，估算萨德雷达的探测距离。按照O’Donnell博士的授课讲义，弹头侧后方的雷达截面为：0.75平方米；弹头前向的雷达截面为：0.001平方米。二者的比例为：750，二者比例的四次方根为：5.2。也就是说，雷达对一个弹头侧后方的探测距离是对其前部探测距离的五倍。

如果萨德雷达对朝鲜来袭弹头前部的探测距离是500公里，那么，对途经东北地区的中国核反击弹头侧后方的探测距离就可能达到2500公里。这里并没有考虑萨德雷达为侦测朝鲜来袭弹头所留下的探测距离的冗余。如果加上300公里的冗余，那么，萨德对朝鲜来袭弹头的探测距离达到800公里，这时，萨德雷达对途经东北的中国核反击弹头的拦截距离理论上可以达到4000公里，也就是说，途经东北的中国核反击弹头在隐没在地平线以下之前，其侧后方都可能在萨德雷达的探测距离以内。

上述推算的定量结论是：即使萨德雷达在探测距离上留下的冗余量不大，其对途经东北的中国核反击弹头的探测距离也非常大，达到数千公里。我们按照短距离派给出的雷达参数，考虑了弹头不同方向雷达截面的不同，得到了长距离派的结论。

如果我们回顾一下上面的分析，最核心的问题还不在萨德雷达对其探测距离留下的冗余量太大，而在于韩国的地理位置极为特殊，刚好位于中国腹部的外侧。这使得部署在韩国的萨德雷达能够看到中国途经东北的核反击弹头的侧后方。韩国的这种特殊地理位置对于韩国与中国的经贸和文化关系非常有利；但是，从军事安全角度来看，韩国必须极为谨慎。