近日,中央电视台新闻节目介绍我国反导试验专家陈德明事迹。报道中首次出现我国首次陆基中段反导试验中拦截弹发射升空画面。

这引起了对中国反导技术能力的又一轮新的热议。尤其是最近美国在韩国部署萨德反导系统,让大家谈论反导系统的热情更加高涨。

但是由于反导系统高度保密的特性,大部分读者对于“反导”这个话题,包括陈德明大校究竟做出了什么贡献这些问题都是处于“不明觉厉”状态。

反导试验靶场技术难在何处-青年力

夸贾林靶场的日常——多弹头导弹弹着景象

笔者下面根据美国反导试验和我国反导试验的一些情况,试图稍稍回答这个问题。以下内容皆根据公开资料进行分析。

美国反导系统的摇篮:夸贾林靶场

目前美国陆基中段反导系统主要有两种,一是导弹防御局主持研制的GMD国土反导系统,另一种则是海军主导的“陆基宙斯盾”。但其试验都是在美国陆军夸贾林环礁导弹试验靶场进行,该基地一方面进行反导试验,另一方面也是美国空军的洲际弹道导弹试验的弹着区之一。这是西方国家唯一能适应洲际弹道导弹按照战术配置方式进行发射的靶场。其任务是对进攻性导弹和防御性反导武器进行测试和鉴定。

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夸贾林靶场很早就已经成为早期反导试验的主要基地,图为测试“冲刺”反导导弹景象

夸贾林环礁导弹试验靶场位于太平洋中部,距离美国西海岸的西靶场(范登堡空军基地)约8000公里,是该靶场洲际弹道导弹和潜射导弹试验的主要弹着区。

该基地是马绍尔群岛的一部分,整个环礁由100多个小岛组成,陆地面积14.5平方公里。夸贾林岛是其中主岛,长约4公里,宽不到1公里,面积2.5平方公里。整个靶场占用环礁中的15个岛屿,其中11个岛屿上设有重要设备。

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STARTS靶弹试射,这是美国GMD系统经常用来进行测试用的靶弹,该弹可以模拟东风-3、东风-21之类的中程导弹

夸贾林环礁基地为美国提供了一个完美的洲际导弹试验和反导拦截试验的环境,这里距离美国西海岸的发射场距离够远,可以模拟洲际导弹全程飞行,沿途也没有密集居民区,基本没有风险。进行试验的时候都不必发出NOTAM禁航通告,可以秘密地密集进行试验。

美国反导试验现状

1984年,美国首次使用红外自主寻的导弹(HOE)在大气层外击落了“民兵”靶弹,验证了以动能碰撞方式拦截来袭导弹的可能。此后,他们就开始研制真正具备实战能力的,可在大气层外拦截来袭导弹的外大气层动能杀伤器,即EKV,今天它也被叫做KKV。上世纪90年代开始,随着NMD反导系统,后来改名GMD系统的研制,美国开始使用PLV运载火箭作为将EKV送到大气层外,拦截来袭靶弹的一系列实验。

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美国1984年首次拦截洲际导弹试验成功使用的HOE拦截器,可见其相当庞大臃肿,并不具备实战能力

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HOE被装在“民兵”导弹上发射升空

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HOE拦截器,其弹体的大部分空间用来容纳冷却红外探测器的氦气

实际上美国GMD系统和GBI拦截弹是冷战时期“星球大战”计划中“智能卵石”方案的衍生品。“星球大战”计划时原计划在太空轨道上部署携带EKV的卫星,在战时直接实施太空拦截,而现在则改成由导弹携带EKV升空。因此GBI拦截导弹不像早先那些拦截弹那样十分重视加速性,而是用了相对廉价,加速性能较慢的的商业运载火箭来将杀伤器送入轨道。

不论如何,GMD系统在上世纪90年代开始进行密集的测试。

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美国“星球大战”计划中打算在近地轨道上部署“智能卵石”反导卫星,可以随时迎击来袭的导弹,这比太空激光卫星计划看起来就合理的多——1994年该计划被叫停,改为从地面上发射的拦截导弹,但拦截器本身的研究仍然继续了下去

当时美国实验用的靶弹代号STARTS,即在退役“北极星”潜射弹道导弹为基础的助推器上增加第三级固体火箭发动机,用于模拟中程弹道导弹。该靶弹还能够模拟来袭的多弹头目标。本来美国还计划研制速度更快的STARTS2靶弹,但由于当时PLV火箭速度较低,被怀疑能否拦截模拟中远程导弹的STARTS2,因此这个项目暂时推后。(后来,以STARTS靶弹为基础,美国陆军又将其用作高超音速滑翔器试验的运载工具,该火箭去年在发射试验中爆炸,导致试验场严重损坏)

以STARTS导弹为靶弹进行了多次成功拦截试验后,美国在2004年宣布GMD系统正式服役,此时已经改用了新型的“金牛座”运载火箭作为运载工具。

但是此间有大量的批评声音认为STARTS靶弹不过是中程导弹水平,顶多接近中远程导弹,其飞行速度等特性远不能和真正的洲际弹道导弹相比。但是由于政治因素,美国还是坚持用STARTS靶弹继续进行改用“金牛座”火箭的GBI导弹的后续试验。

美国2004年开始部署的GBI拦截弹是使用轨道科学公司“金牛座”火箭作为助推器,有意思的是,美国在STARTS之后研制的IFT系列靶弹也是使用“金牛座”火箭为基础。而“金牛座”系列运载火箭是利用“民兵3”和“和平保卫者”洲际导弹技术为基础改造的。可以说,GMD导弹试射都是用同一种火箭家族互相进行拦截。

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早期使用PLV火箭的GBI拦截导弹,由于升空速度不够快,后来被“金牛座”火箭取代

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部署在阿拉斯加的现役GBI反导拦截弹

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GBI导弹基地航空照片

GMD导弹对STARTS和IFT系列靶弹的拦截成功率较高,不过这也是因为其拦截速度一直没有达到计划中的10000米/秒以上。因此媒体普遍怀疑GMD系统是否真的具有实战拦截真正洲际导弹的能力,但美国政府仍投巨资在阿拉斯加等地部署了多套GMD反导拦截系统。

2008年,美国海军“标准3”导弹拦截了报废后即将落入大气层的USA193号侦察卫星,由于这枚卫星当时的再入条件已经类似于洲际导弹再入。这次“异军突起”的试验被认为是美国反导系统初具拦截洲际导弹能力的象征。这次试验有一点“废物利用”的意思,这样的理想靶弹和靶场环境不是随时都能有的,很难重复。要真正实现能拦截洲际导弹的反导拦截系统的列装,美军还是需要在夸贾林靶场进行更多“正经”试验。

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GBI导弹所用的KKV杀伤器,与上世纪80年代的“智能卵石”设计上一脉相承

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“标准3”导弹的KKV,比GBI的要紧凑得多,不过性能上其实是不如前者的,但毕竟是21世纪的全新设计,迄今为止在试验和演习中表现似乎更加出色

从21世纪以后,美国为测试反导系统,又推出了新型靶弹,使用“三叉戟”C4潜射导弹技术研制的LV-2“灵活靶弹”开始入役,这种导弹用于模拟3000-5500公里射程的中远程弹道导弹。但GMD导弹拦截这种新型靶弹的试验却连续多次失败,直到2014年GMD才首次击落LV-2导弹。倒是“标准3”导弹在前几年就成功拦截了这种导弹。这也是为什么美国现在比较重视“陆基宙斯盾”系统,并将它部署到欧洲的重要原因。

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此前美国曾表示愿意放弃SM-3 Block II系列的发展,但现在已经食言而肥了

导弹防御局原计划研制更先进的LV-3靶弹,用于模拟洲际导弹,这种导弹为了在较短的射程内模拟射程上万公里的导弹,做了特殊设计,具有很高的轨道飞行速度,但却已不符合运载火箭的设计要求,是一枚真正的专业靶弹。该弹原计划2015或2016年开始进行试验,由于经费方面原因,该型靶弹的试验已经推迟到2017年以后。可以说,如果GMD在未来几年能够真正有效拦截LV-3靶弹,才能证明这套导弹防御系统真正的有效性,如果这个试验能够实现,GMD系统对其他大国的威慑效果将大大增加。此外,美国还计划研制“多弹头拦截器”,即利用GMD系统发射带有多个EKV的导弹,以抗击大规模来袭的弹道导弹,这对于未来潜在的大国间核冲突而言显然将会有更大的作用。

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雷西昂公司提出的多弹头KKV拦截弹方案,一度因为技术难度过大终止研制,但从今年开始,美国决定继续研制这种真正可能危及大国战略稳定的武器

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多弹头KKV飞行器缩比模型试验

综合上述,目前美国GMD系统的试验,能基本保证成功的,是拦截速度低于洲际导弹的STARTS1型靶弹,而性能接近“民兵2”的TLV靶弹,也有一定成功率。但自从性能和现代中远程导弹接近的LV-2靶弹以来,GMD系统试验又遇到瓶颈,至今未能证实确实具有拦截的能力。

换句话来说,迄今为止,美国在陆基中段反导拦截洲际导弹这个课题上,距离真正形成战斗力还有很远距离。美国的大部分反导拦截试验都是针对中远程和中短程导弹,并取得了较高的成功率。

美国的THAAD导弹系统、爱国者3导弹系统,也都是在夸贾林群岛基地进行拦截试验,其中THAAD作为陆军从1984年开始研制的专业反导拦截弹表现相当亮眼,美国目前也对其寄予厚望,甚至希望它能有效拦截东风-21D反舰弹道导弹。

不过,东风-21D导弹本身具有一定的突防设计,例如弹体降温等,可以显著降低THAAD的杀伤效果。

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上为“爱国者3MSE”导弹模型,该导弹采用主动雷达制导,下方为THAAD导弹模型,注意其弹体是经过气动修型和有防热能力的KKV,可以在大气层内外工作

可以说,目前美国的反导系统中,GMD是被提及最少的一个,该系统一直处于“一旦完全成功就可以大杀四方”的状态,但是一直都没有完全成功——某种程度上,它的状态也有点当初“星球大战”一脉相承的意思,大家都觉得它非常先进,但希望总是在未来。

近几年来美国军方更愿意投资的是THAAD和“标准3”导弹。2014年,美俄在新限制战略进攻性武器条约谈判中提出,愿意停止发展具有更强拦截洲际导弹能力的“标准3”BLOCK2导弹,以交换俄国同意美国在欧洲部署这种导弹。当然,最后没谈成,美国单方面决定在欧洲部署“标准3”,引发俄国的强烈抗议,使双方关系进一步恶化。这表明“标准3”在拦截洲际导弹方面确实有着不可小觑的能力,毕竟在2008年,美国要向世界展示自己拥有拦截洲际导弹技术能力的时候,就是用“标准3”导弹作为演示工具。

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计划中的增程型萨德导弹,采用两级火箭,拦截能力可以赶上“标准3”,达到拦截洲际导弹要求的下限

此外,美国还计划研制“增程型THAAD”导弹,这种导弹在现有THAAD的基础上增加固体助推器,提高拦截能力。尤其是因为它的KKV杀伤器并非如“标准3”或GMD那样只能在大气层外工作,因此它具备了拦截在大气高层“滑翔”的高超音速导弹的能力。美国计划到2018年开始研制“增程THAAD”。

我国的反导试验的靶场和靶弹推测

相比美国,目前中国的反导拦截系统研制最初起步并不晚。上世纪70年代我们几乎和美苏同步开始进行防御洲际弹道导弹的研究。当初的反导工程就是今天大家耳熟能详的640工程,其中包括超级反导大炮“先锋大炮”和反导拦截弹“640-1”导弹。

当时我们曾经计划在西部地区核武器试验靶场附近进行反导拦截试验,靶弹确定为东风-3中程导弹。

但后来由于拦截弹和大炮的研制遇到很大困难,640工程最后未能修成正果。

到了21世纪后,随着美国装备GMD、宙斯盾、萨德、爱国者PAC-3等反导系统,为了确保我国核威慑的有效性,确保国家安全,拥有自己的反导系统成为了摆在我国面前的重要课题。

但与美国相比,我国的反导试验靶场很难找,尤其是要模拟中段拦截洲际导弹就更难了。

迄今为止我国唯一一次洲际导弹全程试验是向南太平洋发射的,除了这一次之外,我们的洲际导弹试验均系高弹道试验。一般是从我国中部某卫星发射基地向西部地区的靶场发射,两地地面距离2000公里左右或者更短,通过提高弹道,来模拟实际8000-14000公里的射程。

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2013年,我国第二次中段反导试验成功时出现的“异常天象”

据美媒的报道,我国于1999年首次进行大气层外动能杀伤器(KKV)的试飞,而红旗-19导弹则在2000年首次进行测试,2003年首次进行拦截试验。

上述几次试验详情我们在国内的公开报道中暂未看到。

2007年,我国外交部首次公开承认进行了一次反卫星试验,这次试验中,拦截弹在800公里的轨道上击落了报废的“风云1号”卫星,拦截弹迎头直接命中卫星,相对速度达到8000米/秒。

这次试验虽然确实是一次反卫星试验,相比之下,美国80年代用F-15E发射ASM-135反卫星导弹攻击卫星试验时,拦截高度为555公里,相对速度6700米/秒。

相比之下,2008年,美国海军喊着“你们(中国人)能做到的,我们能比你们做的更好”的口号,进行的那次标准3拦截试验中,拦截的目标是即将坠入大气的卫星,高度240公里,相对速度达到了10185米/秒。

这里你就可以理解美国海军的这个口号是怎么来的了。

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2015年11月,新疆库尔勒“异常天象”

说白了,中美在2007-08年连续进行的试验名为反卫星试验,实际上都是验证中段拦截洲际导弹能力的试验。与此相似,美国GBI拦截弹拦截洲际导弹时,交会时的相对速度也是10000米/秒左右,这已经远超过反卫星的需要。美国之所以用标准3而不是GBI进行这次拦截,原因也是当时GBI几次拦截模拟来袭洲际导弹失败,我们前面说过了,它在2014年才首次成功。

单纯从拦截的效果来看,美国海军这次标准3击落USA193确实比我们击落风云1号C更接近实战拦截洲际导弹。但我国的这次试验首次验证了我们具备对洲际导弹进行中段拦截的技术能力。

只不过,和击落USA-193卫星一样,这只是一次利用废旧卫星进行的验证试验,要想真正部署反导拦截系统,不可能仅仅通过一次这样的试验就完成拦截弹的定型。这就需要建设一个反导拦截靶场,并设计真正模拟来袭弹道导弹的靶弹。

从央视、军报等媒体对陈德明事迹的报道来看,我国的反导靶场建设,靶弹研制也基本就是在这一时期进行的。

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2013年反导试验后,根据民航禁航通告绘制的简图,可以看出我国反导试验靶场大致位置

到2010年,我国首次进行反导试验后,我国的反导试验就已经形成了惯例。尤其是因为我国受到条件限制,每次反导试验都要公布NOTAM民航禁航通告,只要看到几条特定的航线的禁航通告,外界媒体就会开始猜测要进行反导试验了。这是我国反导靶场地理位置的现状决定的,没有办法。

从报道中,我们可以看到,陈德明作为我国弹道导弹靶场专家,参加过多种导弹的试射工作。文中提到了东风-11、东风-31等型导弹研制中的许多不为人知的轶事,可以说我国弹道导弹研制工作早期确实是筚路蓝缕。

从2010到现在,我国进行的4次反导试验中,我们可以通过NOTAM通告分析出靶弹发射地点、拦截弹升空地点、以及相关的靶弹、拦截弹助推器落区,拦截失败时的可能落区等信息。由此可以推断我国的试验靶场位于新疆自治区境内某地。这个靶场的问题在于,距离靶弹发射地点太近。从此后我国导弹试验的消息来看,陈德明主任和他的团队主要就是制定了通过高轨道拦截模拟正常拦截高速来袭弹道导弹的靶场试验方案。

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新疆某地的大型反导雷达天线

我国目前使用的靶弹信息不明,有美媒称使用的是东风-11导弹,这显然是不科学的说法。从目前几次测试的飞行方向和距离来看,更可能是使用了类似东风-21,甚至东风-31导弹的技术研制的专门靶弹,可能类似美国目前尚未研制出来的LV-3靶弹,在第二级、第三级增加更多发动机,使靶弹在短短的距离内尽快提高速度,以模拟洲际导弹。从央视、军报队陈德明主任的报道来看,作为靶场技术专家,他在靶弹的研制过程中,对于靶弹技术指标的论证显然也有重大作用。

事实上,只有有了合适的靶弹,才能让反导系统得到验证,而真正使之具备作战能力。

推测我国反导导弹系统发展方向

从2010年至今的几次试验看,我国目前的反导导弹主要就是红旗-19导弹。该型导弹的性能类似美国正计划研制的“增程型THAAD”导弹。其主要特点是同时兼顾末段拦截和中段拦截,既能对付中远程,乃至洲际导弹,也可以拦截已经处于再入阶段的来袭弹头。美国防部在2010年的测试后称拦截弹为“动能1”,这实际上就是指红旗-19导弹。红旗-19成为我国目前研制的重点并不奇怪。

考虑我国面对的弹道导弹威胁情况,就可以发现,我们主要担心的是从西南方飞来的中程、短程和中远程导弹。在我国西南方向已经部署了红旗-9导弹,可对短程乃至部分中程导弹进行拦截,而红旗-19则可以对其可能搭载核弹头,威胁我京畿地区的中远程和远程导弹实施拦截。

同时,在于核大国的大规模冲突中,红旗-19也可以像美国现在的“标准3”一样,面对敌人洲际导弹拼死一搏,进行两次拦截,一次中段拦截导弹、一次末段拦截弹头。

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此前网上出现的红旗-19导弹照片

红旗-19导弹的性能远优于美国THAAD,在2013、2014年的拦截试验中,它成功再现当年美国标准3拦截USA-193的情况,在200公里以上高度以接近10000米/秒的相对速度拦截模拟来袭洲际导弹的目标。此外,红旗-19导弹也有着“下海”的可能,如果将其装备到我国新一代的055型大型驱逐舰上,我国就可以拥有海基反导、反卫能力。目前外媒报道过的红旗-19导弹成功试验应该已经有四次或五次。

应该说,红旗-19导弹技术水平说起来像“增程THAAD”,而在我军中的地位却相当于已经因为新限制进攻性战略武器协议已经停止研制的“标准3”Block2。随着红旗-19未来研制成功,在美国GBI导弹继续完善、增程THAAD导弹研制成功之前,它将成为世界上技术性能最强的反导拦截弹。

同时,近年来我国还进行了美国防部赋予代号“动能2”和“动能3”的导弹试验。据认为这两种导弹是基于东风-26、东风-21乃至东风-31、东风-41等型号导弹的部分技术研制。其中动能-2是一种可以直接攻击高轨道卫星的导弹,要达到这个性能,其助推器可能是借助现有洲际导弹技术研制,上面级则可能需要安装液体火箭发动机。而“动能3”则可能是类似GBI的远程中段拦截弹,更加强调大气层外拦截来袭导弹的能力,可能使用中远程导弹的技术进行研制。

动能2和动能3导弹的基本构型,可能与我国近年来研制的多种固体燃料小型运载火箭相似。从这两种导弹的试验情况来看,前后多次试验中,它们都被打到了远超过弹道导弹正常轨道的高度,这一方面是验证反卫能力,同时也能验证拦截高速的洲际导弹的能力。从这个角度说,我国地理环境导致的靶场设计的限制因素反而给在一次试验中验证导弹的多种能力提供了客观条件,这一点在央视和军报报道陈德明大校先进事迹中也有提到。

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2010年,1月11日,红旗-19导弹首次进行中段拦截试验

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有了红旗-19,为什么我们还要研制更大的反导拦截弹呢?

看看美国和俄罗斯,目前他们所装备的反导系统都采用了多层拦截的设计,即一种主要强调远程中段拦截的导弹和一种具备末段拦截能力的拦截弹。我国的红旗-19和“动能3”可能也是同样的设计思路下的产物。“动能3”的主要任务,应该是针对飞越北极而来的敌方洲际导弹实施拦截,其性能将肯定比红旗-19要再上一个台阶,几乎可以肯定,它的设计指标会高于美国的GBI拦截弹。

中俄合作反导

从目前世界范围内来看,中国、美国和俄罗斯是世界上仅有的三个在拦截洲际导弹领域有所建树的国家。

俄罗斯由于没有研制成功动能杀伤器(KKV)相对处于落后地位,俄罗斯目前还只能利用其研制多年,精度极高的测控系统来控制指令制导的反导拦截弹实施拦截,在对付大量来袭目标方面这种设计存在先天不足,未来俄肯定要下大力气研发KKV系统。在KKV这样的尖端技术方面,俄会不会考虑向中国求助,中国又是否会答应援助?这恐怕是个耐人寻味的问题。

尽管缺乏KKV系统,但莫斯科周边的A-35\A-135反导系统已经运行多年,也成功进行过多次试验。应该说技术成熟性还是很好的。

苏联时代所研制的反导、反卫用途的测控、监视系统至今也具有一定的先进性,尤其是它能够直接引导拦截弹实施攻击,其测控精度之高可以说是令人咋舌。其中当然也会有一些中国需要的技术诀窍,双方还是存在交流的可能的。

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俄A-135导弹试射

随着今年早些时候中国高级军官赴俄进行联合计算机模拟反导演习,并可能近距离接触了A-135反导系统,两国展开合作的可能性日益增加。

从我国的反导靶场设计面临的难题就可以看出,我国的地理因素对建设反导拦截系统是有相当不利影响的。目前,我国在进行了多次成功的反导试验后,应该已经开始考虑实际部署反导系统的问题,那么反导系统部署在哪里,预警、测控系统如何布局……这些问题都应该已经进行了大量的考虑。

由于我国的地理环境限制,我军缺少对北极上空轨道的监控能力,这大大压缩了我们的拦截反应时间。如果能与俄罗斯合作,直接通过俄罗斯设在西伯利亚的雷达系统获得目标信息,那可以大大提高我国反导系统拦截效率。当然,要实现这样的合作,基础条件就是俄罗斯和中国要建立互通的信息系统。而今年的莫斯科联合计算机反导演习表明,在这方面,中俄两军的合作步伐可能已经比大部分人想象的走的还要快了。

中国的反导系统,不是一个为了打赢世界大战而设计的“秘密武器”,相反,恰恰是美国部署反导系统,让我们被迫要部署实际有效的反导系统,并且由于中国面临的实际威胁情况,又必须具备拦截洲际导弹的能力,这才催生了我国目前可居世界领先地位的反导\反卫武器系统。只不过,美国当年财大气粗,已经摊开部署了他们那套成熟度尚有问题的GMD系统,从而成为了理论上具有拦截洲际导弹能力的超级大国。在这种情况下,一方面加强洲际导弹的突防技术研究,另一方面,加紧研制部署我们自己的反导系统,这是我国必然的战略选择。作为一个大国,中国是不会允许自己再次成为“核讹诈”或者“反导讹诈”的受害者的。