即使是最先进的潜艇也无处可藏吗？

中国人民解放军海军是世界上最大的海军，但目前仅拥有 12 艘核动力潜艇，与美国海军 67 艘攻击潜艇和弹道导弹潜艇相比，这个数字相当小。与美国潜艇相比，中国船只噪音大且容易被发现。但这种情况不会持续太久。美国国防部声称中国计划实现现代化到2035年大幅扩充潜艇部队， 包括更隐身的潜艇。

澳大利亚首批几艘核潜艇一旦建成，将运行 33 年，直到 2060 年代，甚至可以延长寿命，运行时间更长。为了巩固其预期的战略优势，AUKUS 交易还寻求开发先进的反潜技术，包括传感器网络和由人工智能（人工智能）。不过，这项技术是双向的，而且海洋透明度正在增加因此。一些专家甚至认为海上捉迷藏游戏可能会在2050年结束。

与此同时，AUKUS 面临着更实际的担忧，包括潜艇燃料所需的高浓缩铀即将短缺、对该交易成本过高的反对越来越多，以及成本低得多且能够执行某些任务的竞争性潜艇设计。

那么，现在真的是各国投资数千亿美元研发潜艇隐身技术的最佳时机吗？

什么是潜艇隐身性？

在寻求隐身性的过程中，海军工程师首先必须考虑如何发现他们的船只。然后他们可以设计潜艇以实现最大程度的规避。

追踪潜艇有两个关键步骤斯科特·米尼姆，一名前指挥官第15潜艇中队在关岛，他指导了七艘核动力潜艇的指挥官。米尼姆说，第一步是检测潜在潜艇的特征。第二步是“根据已知的特征对其进行分类，以确定是否已检测到潜艇。”此类特征包括不同潜艇类别生成的独特噪声模式以及其他标识符，它们是必不可少的用于探测和跟踪潜艇。

日益复杂的隐形破坏技术让人们对继续投资先进潜艇产生了怀疑，每艘潜艇的造价都超过 40 亿美元。这里显示的是潜艇船体的各个部分。克里斯托弗·佩恩/埃斯托

噪音是最关键的特征，因此研究隐形技术的工程师专注于抑制潜艇发出的声波，使其运动几乎无声，尤其是在低速行驶时。数以千计的橡胶消声砖覆盖弗吉尼亚级潜艇船体的结构可以吸收或扭曲来自被动和主动声纳的声波，从而掩盖潜艇的行踪。相似地，减振材料一个 减少声音发动机和涡轮机将其传输到周围水域。

长期以来，潜艇一直被设计成具有一定的几何形状，以最大限度地减少雷达横截面，即雷达能够看到的、能够被探测到的区域。添加的吸波材料在潜艇的暴露部分，例如潜望镜和天线，也有帮助，让这些部分吸收而不是反射雷达波。

近年来，潜艇设计者还致力于减少与温度、磁场和尾流模式。例如，热交换器和冷却系统可以减少潜艇产生的热量，使热成像和红外探测变得商业化卫星更困难。为了消除残余磁场，退磁或“消磁”程序涉及在平行码头之间驾驶潜艇并用高压电缆包裹它。虽然这个过程听起来很复杂，但它越来越有必要：通过水下监视网络追踪磁性特征已成为一种方法。探测潜艇的新方法。

潜艇隐身方面的进一步进步或许是可能的，但它们的成本和工业基础却令人望而却步。

最后，使用泵喷推进器，弗吉尼亚级潜艇在水中产生的湍流较少，因此它们的尾流不易被察觉。尽管传统的螺旋桨更简单、更便宜，但泵喷推进器提供更高的速度和灵活性、更高的高速效率以及更低的噪音。

尽管有这些创新，布莱恩·克拉克，一位领先的海军专家哈德逊研究所，警告说，“由于物理和机械系统的挑战，进一步减少声音和其他信号的拐点已经到来。”他说，其他进步是可能的，但它们是“成本和工业-基本令人望而却步。 –

与此同时，探测技术的重大进步降低了潜艇隐身的有效性。如今，日益复杂和分布式的传感器网络跨多个域收集信息，就像SOSUS 水听器阵列冷战期间美国海军部署在大西洋和太平洋地区。这量子传感器的兴起，它可以在原子水平上检测环境中的微妙扰动，甚至有望更高的灵敏度和准确性。分析传感器数据的人工智能系统可以轻松发现海洋中的细微异常，例如由一艘经过的潜艇引起的变化，而人类分析人员可能会错过这些变化。

P.W.歌手智库高级研究员新美国以及科技惊悚片的合著者幽灵舰队“其中俄罗斯和中国联手对抗美国，拥有一种新的能力，可以通过辐射发射来探测和跟踪美国核潜艇”，这表明人工智能“有能力理解来自美国核潜艇的不同数据”。各种传感器……将能够检测到过去可能保持隐形的目标。”

其他专家，包括罗杰·布拉德伯里和斯科特·班布里奇（Scott Bainbridge）声称这场技术革命已经产生了前所未有的海洋透明度。如果最极端的预测成真，澳大利亚新型核潜艇舰队的隐身能力可能会在其使用寿命不到十年的时间内就消失在水中。

保持潜艇隐身性的先进策略

许多专家表示，他们并不关心这些对潜艇隐形的入侵。他们声称，海军操作员仍然有很多方法来保护潜艇的隐身性。这些隐身保护技术包括 1) 通过噪声对抗检测，2) 部署更多水下无人机，以及3）利用战略举措来对抗对手的目标。

第一个策略使用噪声作为特征，而不是错误。米尼姆建议，海军操作员可以尝试而不是变得更加安静 –制造更多噪音或者寻找创新方法来改变潜艇的声学特征。”例如，他说，“我们可以使潜艇的主动声纳波听起来与鲸鱼的声音相同。”

这个想法利用了人工智能系统当前的局限性以及轻松地数据的意外变化可能会欺骗他们。潜艇签名的轻微调整可能足以混淆人工智能算法，从而错误识别船只或完全错过它。Minium 表示，这种方法依赖于这样一个事实：“你需要知道你正在寻找什么”，才能利用人工智能来寻找潜艇。如果您无法对检测到的特征进行分类，则潜艇就不会被检测到。”

澳大利亚将把 AUKUS 潜艇部署在珀斯附近的 HMAS Stirling 海军基地。但美国海军更愿意将潜艇部署在关岛，因为它距离中国海南岛的海军基地更近。

除了掩盖潜艇信号之外，海军还可以更多地利用廉价的水下无人机， 或者无人水下航行器。正如克拉克所解释的，UUV 是从传统的捉迷藏游戏转向“感知和意义建构的竞赛”的一部分。民用 UUV 流量的急剧增加促进了这种转变。用于部署光纤电缆和进行科学研究。所有这些活动都会产生更多的水下噪音，并使检测个人特征变得更加困难。他说，军用无人潜航器同样会在其他地方产生“更多噪音，使潜艇信号不被发现。”

辛格在推测水下战争的未来时表示，更小、更便宜的无人系统的兴起将使这些成为可能 –一次性传感器如果武装起来，它们也会成为杀手。它们的一次性性将使各国能够更积极地使用它们，进入有争议的空间，并“扰乱传感器网络收集的数据”。“通过在该区域充斥虚假签名，”辛格说，“海军可以暴露那些追逐虚假目标的猎人，甚至可能浪费对手昂贵的武器系统。”

有趣的是，最新的弗吉尼亚级潜艇是升级后具备部署UUV的能力。根据国会研究服务处的说法，这次升级增加了一个包含四个发射管的重要中部 –用于存储和发射额外的战斧导弹或其他有效载荷。然而，克拉克和哈德逊研究所高级研究员蒂莫西·沃尔顿请注意不要将宝贵的有效载荷空间用于 UUV。相反，他们建议潜艇携带更小的一次性 UUV– 可以装在潜艇内部的外部对抗发射器或储物柜中。 –

还可以想象，随着捉迷藏游戏对每个人来说变得更加困难，海军可能会采取进攻性措施来保护其潜艇的隐身性。这可能需要在和平时期减少公开的战术，而在危机时期采取更加激进的行动。克拉克举了一个例子： – 一艘船可以沿着海床拖动它的锚毁坏传输电缆并且仍然保持貌似合理的推诿——让事情看起来像是一场意外。然后，该船可以“监视抵达进行基础设施维修的船只和无人潜航器，收集有关对手的重要情报。”

“人工智能能够理解来自各种传感器的不同数据，这将能够检测到过去可能保持隐秘的目标。”

辛格说，一个更微妙的选择是利用各国无力在各地部署海底监视网络的事实。相反，他们正在创建“覆盖和非覆盖窗口”，例如，重点关注更容易发现潜艇的浅水阻塞点。然后，其他国家就可以“通过网络攻击瞄准传感器网络中的[那些]关键节点，扰乱运行并允许秘密通道。”

辛格补充道，为了在冲突中获得进一步优势，各国可以“控制网络，同时仍使其看起来完全正常运行，并向对手传递虚假信号。”这种策略被称为欺骗，涉及伪装一个虚假网络数据源合法。GPS欺骗已成为公海面临的重大挑战。2021 年发生的一件备受瞩目的事件涉及伪造英国军舰位置由一位不知名的演员。辛格说，在其他情况下，对手可能会决定简单地“摧毁传感器和监视平台”。

用于处理和分析大量数据的人工智能系统也可能成为目标。数据中毒例如，涉及秘密污染用于训练人工智能算法的数据，这会导致错误的结果。当然，克拉克说，为了设计这样的攻击，对手可能需要物理访问才能绕过防火墙系统。数据中毒的另一种途径是“使用射频传输攻击网络并在源头插入不良数据。”

反对 AUKUS 交易

AUKUS潜艇交易代表了有针对性的策略削弱中国在印太地区的影响力并挫败任何攻击台湾的计划。邝杰美卡内基国际和平基金会研究员表示，AUKUS 潜艇将能够“让中国的核弹道导弹潜艇 (SSBN) 处于危险之中。”

就中国官员而言，多次批评AUKUS，警告安全协议将加剧地区紧张局势。中国要赶上西方还有很长的路要走潘彦良位于加利福尼亚州蒙特雷的詹姆斯·马丁防扩散研究中心的助理研究员。“但看起来他们进展顺利。”考虑到建造核能的周期很长，这并不奇怪。潜艇。潘说，根据公开报道，中国的计划包括“快速扩展其海基能力，拥有一支核动力航母舰队和一个新的原型核反应堆，该反应堆将装备在其新的[核攻击”中]和弹道导弹潜艇]。

目前的预测表明中国可能很快就会超越对手在先进潜艇总数上，在隐身性方面更接近。据军事专家称，中国新型潜艇的设计受益于俄罗斯的推动专业知识，以及会安静很多，使其成为美国海军更难发现和跟踪它们。美国海军

佛蒙特弗吉尼亚级潜艇将于 2023 年进行海试。通用动力电动船此外，中国的整体造船能力和建造速度远远超过美国，目前美国海军的两个潜艇造船厂平均每年生产1.2艘核动力艇。

为了履行 AUKUS 协议的条款，美国需要将生产速度提高到每年至少两次。

美国实施AUKUS第一支柱的能力已经悬而未决，其中包括向澳大利亚提供弗吉尼亚级核攻击潜艇。美国海军在其采购计划中只包括了一艘弗吉尼亚级潜艇的采购2025 财年预算请求，虽然后来美国众议院提出国防开支法案这使数量恢复到两个。美国总统大选结束后，国防经费政治将如何发展仍不清楚。但 AUKUS 成员似乎不太可能在核动力潜艇生产方面超越中国。

无论如何，部署更先进的潜艇是不够的。美国、英国和澳大利亚还需要预测中国可能会如何破坏他们所期望的结果。

AUKUS 成员可能决定通过投资更加不对称的反潜战手段来对抗中国的战略。想必这就是背后的原理AUKUS的第二支柱，探讨了新兴技术的深化合作，例如人工智能、量子计算、网络能力和高超音速武器。它还利用了中国在开发先进传感能力方面的延迟。

例如，使用此类技术，AUKUS 成员可以：利用中国浅海的弱点以及其海岸周围的咽喉要道。美国及其盟国还可以通过部署潜艇来对抗中国潜艇在不被发现的情况下到达更深水域的能力基于量子的传感器、干扰、UUV 检测和人工智能分析。

如果最极端的预测成真，澳大利亚新型核潜艇舰队的隐身能力可能会在其使用寿命不到十年的时间内就消失在水中。

然而，如果他们是利用新兴技术探测中国潜艇AUKUS会员甚至需要来自美国的精致先进的潜艇？

乔治·摩尔詹姆斯·马丁防扩散研究中心的常驻科学家指出，弗吉尼亚级潜艇似乎并未针对南海浅水区进行优化。澳大利亚建造更多的传统柴油潜艇可能会好得多，这些潜艇在使用电池时比核动力潜艇更安静。”

核动力潜艇可以比柴油潜艇在水下停留更长时间，因此它们被认为是更隐秘的选择，因为每次潜艇浮出水面时被发现的机会都会增加。但是，摩尔说，使用更新的非核推进装置的潜艇，称为不依赖空气的推进(AIP)，“由于其能够在水下停留长达 30 到 40 天的能力，几乎消除了这一优势。”与传统柴油潜艇不同，AIP 潜艇可以长时间依靠电池运行，不需要定期获取氧气，并且不需要频繁地浮出水面或使用通气管。

使用 AIP 潜艇而不是弗吉尼亚级核潜艇将节省开支每艘船价值数十亿美元。这可能为澳大利亚提供更可行的替代方案，以覆盖南中国海和东中国海的较短距离，而其他两个 AUKUS 成员则在更深水域跟踪中国潜艇。

摩尔对 AUKUS 协议的核威慑使命也持保留态​​度。为了执行这一任务，AUKUS潜艇需要在任何出港的中国弹道导弹潜艇陷入沉默之前对其进行跟踪。“但我们只是没有足够的数据来做到这一点，”他说。

AUKUS 划算吗？

最终，AUKUS 的未来可能取决于更多的实际问题，而不是任何感知到的潜艇隐身性的下降。短期内，澳大利亚政府必须翻新其 HMAS 斯特灵号位于西澳大利亚的潜艇基地，可轮流部署五艘美国和英国攻击核潜艇。这将花费大约80 亿澳元。但该计划可能会面临困难，因为国内怀疑论不断增长关于这笔交易及其巨额费用。

该计划也可能面临美国国内的反对。西澳海军基地距离南海比关岛更远，美国青睐其潜艇行动，摩尔说。关岛距离中国海南岛潜艇基地也更近。

此外，澳大利亚新潜艇将用作燃料的高浓缩铀（HEU）库存也在下降。摩尔说，多年来，美国核动力潜艇“一直使用从旧核武器中回收的高浓缩铀运行”。根据 AUKUS 计划，这一有限的燃料库存可能由美国、英国和澳大利亚共享。他说，建造一座新的浓缩设施可能需要长达 40 年的时间。

还有澳大利亚接受高浓缩铀用于其新型核动力潜艇舰队的问题。在 AUKUS 的领导下，澳大利亚将成为第一个使用武器级材料建造潜艇的无核武器国家。然而，卡内基国际和平基金会的邝指出，澳大利亚没有核能工业，因此“没有做好处理乏燃料的准备。”事实上，自 1998 年以来，澳大利亚联邦立法已经禁止发展核电，包括禁止核燃料相关设施。

无论 AUKUS 发生什么，人工智能的进步，无人机，传感技术正在迅速改变动态水下战争，这将迫使许多国家重新考虑其潜艇战略和投资。随着捉迷藏游戏的结束，新的战略可能更多地取决于不对称的创新，而不是潜艇的数量和隐身性——无论这些潜艇有多先进。

这篇文章是双方合作的对外政策，全球政治和思想杂志，以及IEEE 频谱。

本文出现在 2024 年 12 月印刷版中，标题为“No More Hide-and-Seek”。