林肯实验室演义第11回   八人团科学假设提问题，委员会头脑发热建防线

乔治-瓦雷领导的防空系统工程委员会（ADSEC）成立后立即投入到工作中。但是面对这一迫切而棘手的工作该从哪儿下手呢？这个“8人团”几经碰头，最后确定先从一系列假设开始。这一点儿需要表扬一下美国佬，他们做事还是很务实的，遇到问题不只坐而论道，而能够先划定边界条件，缩小研究范围，找到工作抓手。这是我们需要学习的地方。

 首先，“8人团”做到“知彼”，即对苏联能够对美国成功实施长距离攻击的条件进行假设，他们认为：

（1）苏联的飞行器必须飞行在较高的高度上才能尽可能的增大他们的飞行距离。这是为了减少空气阻力损耗的原因。

（2）苏联的一次攻击应该至少会携带够足够摧毁美国两个城市的核炸弹。这就是作战经验了。

（3）飞行器是亚音速的。这是因为美国也是在当年（1949年）刚刚研制出了成功了世界上第一架实用超音速飞机F—100战斗机，而且有情报显示苏联人还没有。

（4）飞行中需要空中加油。距离太远，当时世界没有一架飞机具有这么远的航程。

然后，“8人团”做了“知己”，即对自己的防空能力也进行了再确认。他们认同了前期瓦雷调研考察的结果，即地面指挥截击防空系统由于地球的曲率、分布太散、以及受山地地杂波的影响等的原因而不能发现低飞的突防飞机。而这些正是苏联人可以利用的。

 于是，基于这些假设，“8人团”对苏联核攻击做了一次场景建模，并决定只针对这一场景进行分析处理。在这个场景中，苏联飞机将在很高的高度上飞越北极地区，然后找时机下降到突防高度来接近轰炸目标。

 进一步，由于飞的高，所以苏联飞机能够被地面发现到之前先探测到地面雷达，从而通过利用飞行路线调整实施雷达规避。而在突防高度，苏联飞机可以将自己隐藏在地杂波中而实施突防。

“8人团”之一、美空军科学咨询委员会成员、空气动力学家、康奈尔航空实验室副主任Allen Donovan对上述场景进行了估算，认为：如果苏联要攻击一个美国北部的城市，那么苏联轰炸机只需要在整个航程的10%距离内实施低空突防，因此低空突防带来的航程损失是不大的，且如果在北极圈附近实施空中加油的话，那么整个美国都在苏联的攻击范围以内。而现有地面指挥截击雷达的分布的稀疏现状，一架低飞的飞机很容易从雷达之间覆盖间隙中找到一条“通道”去往美国的任何一个城市。

图1 低空突防

（说起低空突防，就不能不提到非常有名的一个历史事件：B-52 Flyby of USS Ranger，如上图，1990年，波斯湾，美军在一次例行的联合演习中，驾驶的B52的巴德.霍兰德在突击者号航母面前装了一个B——原本轰炸机要做一个通场飞行，航母上的人等了半天什么都没看到，问曰兄弟你在哪？答曰你们脚下，结果真的在甲板下面发现B52一只……）

根据这个场景模型，“8人团”明确了美国防空系统的最脆弱环节，就是能够检测低空突防飞机的雷达。而这弱点是在苏联人的核攻击中肯定要利用的。

于是，经过“8人团”的假设、计算、分析，那个令美国全国惶惶不可终日的威胁竟然逐渐明晰起来，关键问题找到了。

爱因斯坦曾说：“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要，因为解决一个问题也许只是一个数学上或实验上的技巧问题。而提出新的问题、新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要创造性的想像力，而且标志着科学的真正进步。”瓦雷率领的“8人团”在从核攻击防空的恐惧中提取低空突防检测这一关键问题，是对爱氏名言的一个初步的实践，而在后面如何创造新思路来如何解决这一问题，则更好地诠释了这句爱氏名言。

既然找到了问题，那么接下来就是要解决如何避免飞机利用地杂波和地球曲率带来低空盲区来突防的问题。不过，这个问题本质并不是什么新问题，因为在地杂波自从雷达出现就一直是雷达的“眼中钉，肉中刺”，且二战期间就已经发展出了动目标指示（Moving Target Indicator，MTI）技术来通过测量多普勒频移来去除地杂波，其依据的基本原理是，飞行中飞机的雷达回波包含了多普勒频率调制信息，而地表是固定的，不含这一信息。

在当时，实现MTI并不容易。如在山区，飞行在500英尺（约152米）高度的飞机的雷达回波比地杂波弱100万倍。但，并不是不能克服的问题。

麻烦的是地球曲率。由于微波频段电磁波的直射传播和地球的球形事实，不可避免的将在雷达波束下存在一定高度的“安全空域”。在20世纪50年代，机载警戒雷达和空基监视雷达尚未出现的情况下，唯一能够避免飞机利用这样的雷达探测盲区的方法就是把地面雷达站部署的更密集一些，交叉覆盖以避免盲区。

出于美国防空真心的担心，“8人团”希望一劳永逸解决地球曲率问题，于是在头脑发热、血往上涌的冲动下，竟然提出要沿着美国北方边境、每隔10英里（16公里）部署一个雷达站。这个计划是大体这样的：

利用成熟的雷达技术建立完整的远程预警线，保证苏联轰炸机无论采取什么入侵路线都无所遁形，

首先，沿北纬69度线从阿拉斯加的巴特岛直到格陵兰的图勒，绵延长达3000多英里，也称北极防线。然后，在参与北美防空的加拿大，在远程预警线以南约1000英里处建立了一条“松树防线”。最后在拉布拉多到赫德森湾之间沿北纬55度线建立一条中加拿大线。其中后者证实轰炸机来袭并命令截击机出动，而远程预警线和松树防线则为截击机提供引导。

这个雄心勃勃的计划的实现是需要时日的，而且并不是“8人团”的责任，他们的责任是继续分析计划中的关键技术问题，并考虑如何解决它。而他们的下一步的想法是建造大量较小的雷达站来覆盖国土，由通讯线将它们连接起来，将信息集中交由自动系统来处理。

图2 北极防线遗址

图3 建设中的北极防线