【影评】天基动能打击与通讯劫持——从《极限特工:终极回归》说起

作者:刘啸来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-10-18

影片讲述的是一批身怀绝技的特工为了追寻一件能够毁灭世界的终极武器而互相争斗,最终携手合作与恐怖分子进行殊死斗争的故事。

极限特工

极限特工

 

    科幻动作片《极限特工:终极回归》是《极限特工》系列电影的第三部,由派拉蒙影业出品,范·迪塞尔主演,包括甄子丹、吴亦凡在内的众多各国演员加盟。影片讲述的是一批身怀绝技的特工为了追寻一件能够毁灭世界的终极武器而互相争斗,最终携手合作与恐怖分子进行殊死斗争的故事。
  片中出现的终极武器被称为“潘多拉魔盒”,任何人只要拥有它,便能控制地球轨道上的任何一颗卫星改变其轨道,并从天而降打击地球上的任何指定地点。不难看出,“潘多拉魔盒”的进攻方式类似于美国上世纪九十年代初提出的天基动能武器的概念。这种武器的构想当年虽然带有浓厚的科幻色彩,但时至今日,其依赖的各项技术已经大部分成为了现实,各发达国家都有着在秘密研制这种新式武器的传言。那么,天基动能武器究竟有什么神秘之处呢?
  天基动能打击的威力与局限
  天基打击系统是指立足于外太空进行反卫星、反导、反航天器作战以及从外太空对陆海空作战的武器系统,而天基动能武器作为其中高速度、高威力的典型,有一种暴力的美感。 它不像传统武器那样利用化学能或核能的爆炸产生杀伤力,而是直接利用了大自然中无法抗拒的力量——重力。影片中,被恐怖分子控制的卫星变轨冲入地球大气层,从低至几百 公里,高至几万公里的高空坠落,以极高速度击中地面上的目标,产生巨大的杀伤力,令各国政府高层恐慌不已。当然,真正的天基动能武器不会直接利用昂贵的卫星,而是采用 高密度金属制成重达数吨的沉重圆柱体,事先发射至外太空,需要发射时控制其坠落即可。金属圆柱通常采用钨、钛或铀制成,从高空高速坠落接近地面时的时速可接近上万千米 ,其动能相当于小型核弹,可以直接击毁地面上任何坚固的建筑,甚至地层深处的防御工事也无法幸免,其威力可见一斑。
  天基动能武器响应迅速,从发射到击中目标可以控制在十分钟内,威力巨大且没有核武器的污染,看上去完全能够顺理成章地超越洲际导弹,成为各国争相秘密研制的尖端武器, 甚至提出这一概念的美国人还替它取了个“上帝之杖”的霸气名字。然而,天基动能武器实际上也存在许多局限,最难以解决的便是攻击精度的问题。

上帝之杖

上帝之杖

 

    由于不含爆破战斗部,天基动能武器所依赖的高速打击不会产生大范围的冲击波,破坏程度虽然可以很深,但只要没引发大规模地质破坏如地震等,破坏范围便不会很广,一般在 百米之内。这种特性注定了它只能做精确战术打击,而非战略威慑。然而,从几千到上万公里的高空要准确击中地面上百米范围内的目标,这对天基打击的精确定位、制导、推进 能力都提出了极高的要求。
  用于打击的金属棒并不是纯粹的无任何附加部件的“裸棒”。一般来说,通讯与推进这两部分是动能打击武器所必不可少的。金属棒由于质量沉重,在高速坠落时即使有附加推进 器协助变轨,也很难进行较大幅度的飞行姿态改变,因此动能武器对天基打击平台的起始定位精度要求非常高,这点在一定程度上削弱了动能武器要覆盖全球范围时的的响应时间 ,除非布设多个平台增加打击的覆盖率,但这样也会导致成本成倍增长。另外,金属棒在高速进入大气层时,表面和大气层超高速摩擦形成高温等离子部分,会导致黑障,严重削 弱无线电通讯能力,从而影响持续制导。如果动能武器在降温、推进这方面加强,则又会影响其战斗形态与整体密度,甚至影响气动性能,达不到高速打击的目的。一句话,如果 没有耐高温抗干扰的通讯系统,没有小型化高推力的推进系统,天基动能武器只能是瞎猫或瘸猫,很难碰到死耗子。当然,如果外太空定位与初速度控制极其精确,整个下坠过程 完全不需要额外控制便能命中目标的话,那天基动能武器便大有用武之地了。但这种条件在现有技术的限制下很难完全满足,因此其发展趋势暂时无法进入主流领域,其发展前景 还不如洲际导弹来得实惠。
  另外,发射并长期在外太空维持一定数量的天基打击平台,这部分的成本也是相当高的,一般国家很难承担。同时这类平台也必须配备相应的防御系统,免得被敌人的地面或低轨 道激光武器轻易击毁,这样一来,势必要求建立以天基打击平台为核心的空天一体攻防体系,这类“国之重器”对于国力的要求极高,不是一两个高精尖概念就能概括得了的。
  恐怖分子真能轻易劫持卫星吗?
  影片中,环绕地球的几万颗卫星构成了一幅宏大的画面。这幅画面显示在“潘多拉魔盒”上,恐怖分子只要点击、挑选任一个目标,便能控制其飞行姿态,决定向地球上的何处坠 落。抛开大部分卫星没有装备推进系统从而无法主动变轨这个巨大的漏洞不谈,卫星的控制权,真的这么容易失去吗?

极限特工剧照

极限特工剧照

 

    一般卫星都是通过无线电波以加密的方式与地面上的控制中心通讯,要劫持卫星,关键在于破解其通讯内容。由于无线电波具有广播的特性,任何一处能接收无线电波的终端都能 监听到通讯内容,因此内容的加密与解密机制便成为了通讯链路安全的关键。
  密码学中,加密是将明文数据与特定密钥进行运算得到密文的过程,解密则是将密文与特定密钥进行运算得到明文的逆过程。在密码学里常见的对称加密的算法中,加密与解密使 用的密钥相同,一把钥匙锁上后只有用同样的钥匙才能打开。由于典型的对称加密算法如DES、AES等已广泛使用,经受了较长时间的实践考验,算法本身没有明显的数学漏洞,因 此双方约定的密钥的保密性便成了安全焦点。如果密钥被第三方知晓,那么对称加密的安全性将荡然无存。
  遗憾的是,在信道开放、随处可监听的情形下,以前要安全传递一份密钥非常困难,甚至几乎是不可能的任务,不过幸运的是,非对称加密的出现,初步解决了这个难题。
  非对称加密的原理在于加密和解密使用的密钥并非同一份。公布在外,可被第三方监听到的叫公钥,自己留着的那份叫私钥。公私钥满足一定的数学条件,并且从公钥很难推算出 私钥。实际通讯中,通讯的一方先生成一份公钥给对方,对方用公钥加密明文后将密文发过来,这边利用私钥解密,完成一次保密通讯。而第三方即使监听到了公钥与密文,也因 为没有私钥,无法立刻解出明文。保密性的要求初步达成。
  常见的非对称加密算法有RSA、ECC等,前者基于大数质因数分解,后者基于离散椭圆曲线,在现阶段计算机的运算能力的限制下均具有较高的安全性,不易被破译。无论是军用或 民用通讯,只要有保密性的要求的地方,均能见到这种非对称加密算法的身影。不过非对称加密的运算量大,效率较低,不适合传递大量数据的场合,更多的用途是用来先行传递 一份对称加密的密钥,以保证后续的高效数据传递安全进行。
  综上所述,在现有的加密体系里,只要不故意设计漏洞或留下后门,一颗卫星的通讯被劫持的可能性是非常小的,众多卫星被大规模劫持更不可能出现,除非这些算法所基于的数 学理论突然出现了新的跃进式突破,找到破译加密的捷径,或者量子计算机突然取得重大进展并大规模投入使用,依靠并行计算大大降低暴力破解的时间从而攻破安全的大门。当 然,作为科幻动作片,影片中只要夸张地表达“潘多拉魔盒”的效果即可,并不需要脚踏实地地阐述其的具体原理。这类夸张但基本合理的表现手法在科幻电影中是很常见的。

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