本文為《兵器知識》約稿，刊登在7月號上（2022.07 封面+目錄）。
今年4月21日，美國海軍第六艦隊旗艦“惠特尼山”號和一艘Saildrone公司研制的“探索者”無人帆船在紅海執行新組建的第59聯合特混編隊行動，該特混編隊的責任區域為紅海、曼德海峽和亞丁灣。
“探索者”無人帆船長7米，硬質風帆高5米，以風能為動力，并由太陽能電池板向載荷供電，平均航速3節，可在海上連續作業一年以上，航程無限。它既可以攜帶海洋、大氣、漁業方面的科研載荷，也可以安裝各種傳感器用于軍事用途。操作員通過衛星鏈路遙控設定航路點并監控狀態，無人艇根據風向和海流在控制員定義的安全走廊內自主航行。
該艇曾在2019年成功完成歷史上首次無人艇環繞南極洲航行，在196天內行駛了2.2萬公里，采集了4750組大氣層二氧化碳數據，期間經受了西風帶高達15米的巨浪、時速130公里的颶風以及冰山撞擊的考驗，顯示出頑強的生命力。
2020年10月，4艘無人帆船還進行了一次往返航程8千海里的科學試驗，從舊金山出發穿越白令海峽進入北冰洋深處，精確測量20米和50米等深線，為開發北極航道提供數據支持。
鑒于小型無人艦艇在測試中的出色表現，美國海軍作戰部長吉爾迪上將最近宣稱將重新考慮海軍無人艦隊的構成。過去的規劃是采購3類無人艦艇（UV）：大型水面無人艦（LUSV）、中型水面無人艇（MUSV）和超大型水下無人艇（XLUUV）。美國海軍在2023財年預算草案中投資5.49億美元用于水面無人艦艇研發，另外向水下無人艇的核心技術開發撥款6070萬美元，但小型水面無人艇并不在考慮之列。
美國海軍和國防部從2019年開始規劃改革艦隊模式，由過去以航母/兩棲攻擊艦為核心的打擊群編組轉向分布式艦隊架構，組建無人艦隊是其中的一個重要部分，旨在通過有人/無人艦艇的混合編組將海軍作戰能力分散配置，以避免艦隊的主要作戰力量集中于少數高價值艦艇上（不把所有雞蛋放在同一個籃子里）。
2022年4月20日發表的海軍30年造艦計劃（2023財年-2052財年）顯示未來的美國海軍將擁有27-153艘大型水面無人艦和18-51艘大型水下無人艇。
【 背景?】?
無人作戰艦艇是美國海軍和其它軍種正在開發的多種新型作戰能力之一，其它還包括定向能武器、高超音速武器、人工智能、網絡戰能力、量子技術，用于應對未來（尤其是來自中國）的軍事挑戰。
無人艦艇可以配備傳感器、武器和其它載荷，半自動遙控作業，或者在技術成熟后實現自主作戰。因為無需艦員活動空間和生活支持設施，它們的采購成本低于有人作戰艦艇。無人艦艇特別適合持續時間很長、威脅度高的“3D”任務，即枯燥（Dull）、骯臟（Dirty）和危險（Dangerous）三個英文單詞的字首。美國海軍多年來一直在開發驗證各種無人艦艇和無人機技術，但真正進入批量采購裝備階段的成果非常少，無人化發展的步伐相當慢，屢遭批評。
為此美國海軍在2019年5月成立了一支水面發展中隊，專門開發LUSV和MUSV的運作概念，最初下轄“朱姆沃爾特”號驅逐艦和一艘“海上獵手”無人艇原型艇，2020財年又增加了第2艘“海上獵手”，今后LUSV和MUSV的原型艇下水后也會加入該中隊。
【 LUSV大型水面無人艦 】
美國海軍規劃中的LUSV長度在61米到91米之間，排水量1千到2千噸，和輕型護衛艦的體量相當。它將具有低成本、高續航力、可變構型的特點，采用商業船舶規范建造，可以攜帶多樣化的載荷模塊，尤其注重反潛、反艦和對地攻擊能力，將安裝垂直發射系統，配備16-32具發射管，作為有人駕駛艦艇的補充。
LUSV是海軍分布式海上作戰體系的重要組成部分，具備越洋航渡能力，可以進行為期數周的作戰部署。無人艦既能獨立前沿部署到高威脅海區，也可以和航母打擊群、兩棲戒備大隊、水面作戰群或者單艦協同作戰，以更低的采購和運作成本提供更高的戰備率和更豐富的作戰能力。
雖然名稱叫大型無人艦，更準確地說這是種可選無人控制或只需很少人控制的艦艇。它可以自主導航、自主規劃航渡線路、自主躲避障礙，推進系統、發電系統和支持系統全部自動化操作。它的作戰系統被集成到現有的海軍作戰體系中，執行任務時操作員以“人在回路”的方式實時或者近實時監控，操作員可以在其它作戰艦艇上，也可以是在岸上控制中心遠程遙控。LUSV將不具備自主交戰能力，無法自主激活、關閉武器載荷，必須得到指揮控制鏈上控制員的遠程授權。
海軍2021年8月的報告中表示在可預見的將來，LUSV將需要一個小型的艦員分隊上艦操作一些機器無法自動完成或者尚未實現自動化的任務，例如海上補給，但不包括駕駛或操作艦艇本身。這是一種降低風險和危機管理的手段，具體的需求仍在規劃中。不過在現在的測試階段，無人艦近出港時仍然是由少數艦員以人工模式操縱的，進入大洋開放水域后將切換到自動模式。
2020年9月4日，美國海軍向奧斯塔、亨廷頓·英格爾斯、芬坎蒂尼·馬里內特、洛馬等6家造船廠各授予700萬美元的合同用于LUSV概念設計，旨在正式競標詳細設計和工程建造之前細化規格和需求，展開可靠性研究，尋求解決方案。
> 奧斯塔的雙體小水線面方案，效果圖描繪正在發射艦空導彈
> 奧斯塔的另一個單艇體方案，艦橋可有人值守，垂發單元和煙囪位于舯部，艦艉還拖曳了一架系留式無人機
從這些方案效果圖看LUSV并不會安裝相控陣雷達等先進復雜的傳感器，只配備最基本的導航和監控設備，主要依靠戰術數據鏈獲取指揮控制命令及戰場態勢。
根據海軍2023財年的五年造艦計劃，2025財年將采購第1艘LUSV，造價3.15億美元，2026財年采購2艘，單價2.61億美元，2027財年采購3艘，單價下降到2.4億美元。
2020年9月，美國海軍將兩型4艘現有的商業快速補給船改裝為USV測試船，參加“幽靈艦隊”測試，以打消國會對應該過多新技術的疑慮，同時還在多處陸上設施進行了廣泛的測試和技術驗證。
【 MUSV中型水面無人艦 】
MUSV長度在15米到58米之間，排水量大約為500噸，接近大型巡邏艇的噸位。MUSV在低成本、長航時、模塊化等方面的要求和LUSV類似，主要的載荷為ISR情報、偵察、監視傳感器和電子戰套件。在海軍2023-2027財年造艦計劃中都沒有相應的采購需求。
2020年7月，美國海軍授予L3哈里斯技術公司3500萬美元的合同開放一艘MUSV原型艇，可選擇再增購8艘。共有5家公司參與競標，但是另外4家的身份沒有被披露。
L3哈里斯表示MUSV原型艇將基于商用船舶設計進行修改，艇長59.4米，集成該公司研發的ASView艦船自動控制技術，可自主向艦隊提供ISR支持并遵循國際防撞規則。L3哈里斯是主承包商和系統集成商，負責任務自動化系統，Gibbs & Cox和Incat Crowther2家公司負責艦體設計，Swiftships公司負責建造。
但是如開篇所說，去年9月第5艦隊第59聯合特混編隊在約旦部署了Saildrone“探索者”無人艇，在巴林部署了MARTAC公司的T12無人艇，測試結果正在不斷優化海軍無人系統的概念。美國海軍高層開始轉變想法，認識到小型無人艇平臺可以通過商業網絡系統的數據融合獲取原計劃由安裝在MUSV上的傳感器搜集的精確海洋態勢信息，費效比更高。因此大、中、小三型無人艦艇的裝備比例可能會發生較大變化。
【 XLUUV超大型水下無人艇?】
XLUUV也被稱為“虎鯨”項目，直徑超過2.1米，無法通過魚雷發射管從有人潛艇上發射，因此該艇將被運輸到一個前沿港口然后從碼頭上釋放入水。海軍2021年3月表示它可攜帶種類繁多的大型載荷，初始載荷將是水雷，特指秘密布設“錘頭”水雷系統。
波音和亨廷頓·英格爾斯下屬的技術解決方案分部組成的團隊在2019年2月贏得了XLUUV的設計招標（競爭對手是以洛馬為首的工業團隊），合同價值4300萬美元，研制建造4艘XLUUV用于概念測試，3月底又追加了第5艘。正式量產從2024財年開始，當年采購1艘，單價1.14億美元；2025年1艘，2026年和2027年各2艘。海軍正在升級改建加州文圖拉海軍基地，和大型無人水面艦艇共用測試、培訓設施以節約資金。
“虎鯨”的設計源自波音的“回聲航海者”無人潛艇項目（上圖），后者長15.5米，正方形橫截面尺寸為2.6x2.6米，空重50噸，航程1.2萬公里。“虎鯨”將艇體長度增加到26米，載荷艙長10.4米，容積56立方米，可安裝3排每排4具向斜下方發射的魚雷發射管，或者靈活攜帶8噸載荷，兼容未來的新型武器裝備。這兩種深潛器都可以攜帶外部載荷。
XLUUV采用開放式架構，可以進行系統重構，模塊化設計的核心艇體提供自主控制、導航、態勢感知、通信、能源分配、推進、機動等功能，在概念階段重點開發載荷集成和布雷能力，今后還將發展掃雷、反潛、電子戰、反艦、偵察甚至對陸攻擊能力。
“虎鯨”采用柴電動力，蓄電池為鋰電池，在水下耗盡后可上浮通過通氣管啟動柴油機充電，航速2.5-8節，巡航速度3節，續航力6500海里。目前俄羅斯、中國、英國、日本都在開發類似的系統，英國的超大型無人潛航器尺寸還要更大一些。
>?最下為名聲大噪的俄羅斯“波塞冬”核動力魚雷，參見“貝爾格羅德”號 - 世界上最大的海怪
【 “錘頭”水雷系統 】
美國海軍在2021年9月向通用動力任務系統公司授予了價值9300萬美元的合同，設計、測試、交付“錘頭”封裝反潛水雷系統的原型。美軍對這型水雷的需求相當迫切，明確說明將投入南海對抗中國潛艇。
“錘頭”水雷是一個模塊化封裝系統，底部是系泊模塊，將水雷固定在海床上；第二層是能量模塊，向全系統提供能源；第三層是命令、控制、信號處理和決策模塊，通過傳感器搜集到的外部信號自主判斷決定是否發起攻擊；第四層是載荷模塊，內置一枚改進過的324毫米MK54魚雷，重276公斤，射程10公里，最大速度40節，今后也可以升級到射程更遠的新型號魚雷；最頂上分別是通信模塊和傳感器模塊，前者通過聲學調制解調器和附近的潛艇、傳感器或者其它“錘頭”水雷系統進行通信，水雷布設完畢后可以遠程激活或者停用；傳感器模塊是一套類似拖曳聲吶陣列的被動聲吶系統，也具備磁和水壓探測能力，用于探測附近海域的潛艇信號。
> 吊裝中的MK54魚雷
“錘頭”水雷和它的主要部署載具“虎鯨”XLUUV和幾乎是同步進行開發的，另外還可以由俄亥俄級巡航導彈潛艇的DDS干式換乘艙攜帶12枚，由蛙人在水下人工布放。
設置雷場后“錘頭”水雷可以在海底潛伏數月甚至數年，由于沒有明確禁止在國際水域放置非武裝水雷，只要關閉引爆裝置就可以隨時部署具有遙控能力的現代水雷，戰時再遙控激活。同時采用無人潛航器而不是飛機空投布設，外界將無法察覺雷場的位置和范圍，適用于攻勢布雷。
在非激活狀態，組成雷場的多具水雷所攜帶的傳感器可以作為水下監聽系統聯網工作，信號通過水下滑翔機無人載具或者通信浮標中繼發送給衛星或者水面艦艇，融入整個反潛網中。
單套水雷系統作戰的作戰過程如下。如果傳感器發現路過的敵方潛艇，它會向附近游弋在環形航線上的一艘無人艇發出信號，無人艇隨即主動釋放聲學信號作為誘餌。
敵方潛艇被動探測到誘餌信號后轉向開始跟蹤誘餌，無人艇轉向相同航向以便將潛艇盡量引誘入水雷的殺傷范圍內。
當潛艇進入10公里有效半徑后，水雷開始火控計算，設定最佳發射時機，形成不可逃逸區，即使潛艇發現來襲魚雷也來不及逃脫。
當滿足最佳射擊條件時水雷系統發射MK54魚雷，以40節的航速攔截潛艇。
最高效的作戰方式是由XLUUV精確定位布設多套水雷組成雷場，4套水雷可以覆蓋38x38公里的箱型區域，共用一艘誘餌無人艇，在雷場外圍還將設置多套海底水聽基陣擴大探測范圍。
作戰方式和單枚水雷相同，但是組團后可以依靠人工智能設置更多更復雜的引誘和攻擊模式，提高攔截成功率。組成雷場的水雷可能采用外部能源供電，包括大型鋰電池甚至是核動力電池。
“錘頭”水雷系統實現了網絡化和智能化水雷反潛，相比常規的航空、水面和潛艇反潛更隱蔽、待機時間更長也更致命，在特定的狹窄海區將擁有很高的作戰效率和費效比，值得警惕。
【 問題與挑戰?】
作戰平臺無人化的浪潮方興未艾，空中的無人機已經越來越普及，地面戰場無人化偵察、運輸機器人已經走上戰場（參見無人機智能化發展概況）。但海洋中的無人艦艇面對的環境和戰場情況要復雜嚴苛得多，活動范圍廣闊、遠離后勤支持和維修設施、海況變化劇烈、面臨空中、水面、水下立體探測與打擊，因此美國國會和五角大樓都對無人作戰艦艇的效能和真實運作成本抱有疑慮。
美國海軍目前的注意力都集中在無人艦艇本身的作戰能力，未來如果部署數以千計的無人艦艇，小型無人艇如何由母艦攜帶前往戰區并施放回收、大中型無人艦如何在海外前進基地補給維護、如何伴隨艦隊進行越洋部署，很多問題目前還欠缺周詳的規劃和考慮，主要的借口就是無人艦艇費用低廉且無需特別準備。
但現實并非如此。如果美國海軍希望部署數量較少的高性能情報或精確打擊型無人艦艇，這些易受攻擊的無人艦艇必須配備（昂貴的）自衛系統，否則它們就會變成易耗品。另一個方面，如果計劃大量部署“蜂群”一樣的低成本無人艇，則在使用海區附近擁有大片陸地的一方將具備較大優勢，無論是就地制造、維護還是大規模釋放、回收，數量優勢都會壓倒質量優勢。
美國海軍雖然計劃大規模裝備無人艦艇，但是艦隊結構如何改變，在無人艦艇項目上能投入多少預算，造艦工業如何轉型，能換來多大的作戰效能提高都還是未知數。
耗費15年時間和無數預算的瀕海戰斗艦項目就是一個充斥著利益集團綁架、戰略預測錯誤、嚴重超支和點錯科技樹的失敗例子。雖然它不是無人艦艇，但它的設計理念是最接近無人艦艇的，在操作層面用盡可能多的高科技替代艦員，但在區域維護中心和設備制造商層面需要投入更多資源。
最低限度的艦員配備降低了系統冗余度，艦員數量越少發現問題的機率也越低，在海上修復故障的能力也越低，因此瀕海戰斗艦出現了在近似作戰條件下無法長時間保持作戰效率的嚴重問題。在服役過程瀕海戰斗艦中嚴重依賴承包商支持，推高了制造和全壽命維護成本，導致采購建造數量下降。甚至連日常運作中的正常磨損都無法應對，美國海軍不得不決定提早退役10艘自由級和1艘獨立級，將節省下來的資金用在其它更急需的方面，于是出現了一邊退役舊艦一邊繼續建造新艦的罕見現象。剩下的現役瀕海戰斗艦也因故障不斷被迫返修，嚴重影響了在航率和戰備部署。
在無人艦艇上這些問題將變得更加突出，甚至無法像瀕海戰斗艦的艦員那樣通過岸上培訓和積累海上運作經驗等方式來提高自持能力。如果有人作戰艦艇在部署過程中發生自身無法修復的故障，在美國海軍現有的后勤保障體制下承包商的維修工程師還能搭乘直升機登艦搶修（在遠海可通過航母中轉），但無人艦艇卻無法做到，因為艦艇上沒有住宿條件和生命支持系統，只能返回后方基地維修，或者由兩棲艦艇、潛艇、遠征海上基地靠幫提供維修服務。
未來避免在無人艦艇上重蹈瀕海戰斗艦的覆轍，美國海軍總結出三點經驗：改變瀕海戰斗艦的項目管理模式、無人艦艇僅部署于威脅度較低的任務區域、海軍將采購更多有人駕駛的支援艦艇以確保無人艦艇群在海上得到支持和維護，維持足夠的數量和質量。
綜上所述，現階段美國海軍的無人作戰艦艇還在比較初級的開發試驗階段，大型無人水面艦艇主要擔負情報搜集、戰場監控和武庫艦的任務，不具備自主交戰能力，中型無人水面艦艇顯得費效比不高，大部分任務可由更大數量的低成本小型無人艇群替代，只有超大型水下無人艇具備比較現實的作戰能力。但可以預見今后無人艦艇比較得到迅猛發展，將承擔更多支援、運輸和直接打擊任務。
