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导弹速度达到10马赫时,就已经能够突防全球所有的现役防空系统。请大神科普为什么?

2020-10-16 09:31阅读(60)

导弹速度达到10马赫时,就已经能够突防全球所有的现役防空系统。请大神科普为什么?:谢邀,确切的说是14马赫以上。这件事W君记得是在《扬我国威的东风-17有多厉

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谢邀,确切的说是14马赫以上。

这件事W君记得是在《扬我国威的东风-17有多厉害?又是什么成就了我们的国之重器?》的文章里面解释过了吧?

如果是一枚传统的弹道导弹对目标进行打击,那么即便是有一定的末段机动能力。但这种末段机动能力是依靠姿态发动机进行位置调整的,实际上仅仅可以维持在一个较为狭窄的圆锥状区空域内。

因此拦截弹可以依靠对目标位置进行微调在防御范围内进行直接的拦截。

而实际上,拦截弹真正机动的时候也是一个较为狭窄的锥形空域。因此,目前所有再入速度在14马赫以下的弹道导弹都有可能被拦截弹所拦截。

但高超音速飞行器不同,虽然高超音速飞行器的速度仅仅为10马赫左右,但是高超音速飞行器本身机动更大,因此只有一个狭窄的拦截空域的拦截弹根本无法对高超音速飞行器进行拦截。

这也就是高超音速飞行器更加有威慑性的地方。而且这种威慑,实际上会导致重武器的单一化。

所谓的航母、五代机、巡航导弹等等现在看起来威力很大的武器,在高超音速武器面前都是“慢动作了”,这就是武器圈子里的奥运精神“更高、更快、更强”。我们例数世界上军事发展的各个关键阶段,其实都是围绕着更高、更快、更强”来不断迭代的。


如果切换视角到拦截弹一端的时候,我们就会看到另外的一种景象。拦截弹要高效的拦截来袭导弹,就得在导弹来袭的时候能够迅速加速升空。这就要求拦截弹需要在重量和射程、速度上都得做出取舍。

如果一枚拦截弹要取得极高的速度,那么在开始发射的时候一定得耗费更多的燃料进行推进。这样的话,燃料就得增加,整个导弹的重量也就提高了。但重量高的导弹其实机动性不行。所以——

我们能看到的类似于萨德导弹都是精简了很多设备后做得精简得不能再减的结构了。

而且拦截弹在发射后,会以最快的速度燃烧完所有的助推剂然后抛弃掉整个火箭发动机靠惯性飞行。在这个飞行的过程中导弹会依靠弹头上的姿态发动机进行方位调整。

也就是这张图大家能看到的白色白色喷管部分。


咱们再看拦截过程,如果在拦截过程中导弹的位置发生了偏移,或者被拦截的来袭导弹做出了机动,那么就得依靠这四个姿态发动机对拦截弹的方向进行调整。


但这么小的姿态喷管其实能带来的调整余地并不大。所以当来袭导弹的速度足够快的时候,拦截弹就会跟不上来袭导弹的动作了


目前能拦截14马赫的弹道导弹算是一个很有效费比的做法。毕竟中美俄之间的洲际导弹大战下,并不是几枚萨德这样的导弹就能互相拦截的住的。所以其实萨德的作战目标根本也不可能拦截中俄的导弹。它的目标主要就是像伊朗这类的国家发射的3500公里左右的导弹。


当然了,如果不计成本的去给拦截弹堆料还是可以拦截20-30马赫的导弹的,价格上升几千倍吧。这时,拦截一枚导弹要花掉的钱恐怕要比导弹直接命中目标的损失还大。也就没人这么搞了。

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目前全球范围内性能最好的几款防空、反导系统,所使用的反导导弹最大飞行速度也就在10马赫左右,如美国的THAAD末端反导导弹飞行速度约6马赫、以色列的“箭2”反导导弹速度约为7马赫、俄罗斯的A-135反导系统使用的53T6拦截弹速度约为10马赫。从上面的数据可以看出, 理论上将只要导弹飞行速度超过了拦截弹的最大飞行速度(也就是10马赫),基本上就完全占据了主动权。考虑导弹拦截弹的射程以及探测、跟踪系统的反应时间,其实作为进攻的一方,即使导弹速度只有5马赫,对于现役所有反导系统来说都是极大的挑战,任何一款反导系统都无法保证能够大概率的拦截
俄罗斯A-135反导系统采用的53T6拦截弹飞行速度可达10马赫

THAAD拦截弹的结构组成

反导之所以如此困难,最重要的原因还是应为来袭导弹的飞行速度太快,对于反导系统的探测跟踪以及拦截弹的精度都极端苛刻。以现有各国装备的洲际弹道导弹为例,其射程均在10000公里以上,末端打击速度在20马赫以上,这样的飞行速度超过任何一款拦截弹,如果以相对30马赫的速度飞行,哪怕只偏差0.01秒,那么相对位置就会偏差100米!因此,想要准确击中来袭导弹,不仅要拦截弹飞行速度足够快,还需要跟踪系统能够精确的锁定目标并指引拦截弹精准命中。虽然目前包括THAAD、标准III等拦截弹在内都已经装备自导系统,但是不论何种导引方式都需要反应时间,在“差之毫厘谬以千里”的反导过程中,些微的延迟都将会之间影响拦截结果。俄罗斯A-135反导系统试验美国海基X波段反导预警雷达

在应对速度超过10马赫的来袭目标时,现有拦截系统主要开始通过精确预测来袭导弹的飞行轨迹的方式进行“迎头拦截”,这样的拦截方式对于飞行轨迹相对单一的弹道导弹来说还有些用处(不考虑中、末端的机动),但是如果面对的是具有一定机动性能的来袭目标,就是其飞行速度低于10马赫,现有的反导系统也难以拦截。对付具有机动能力的高速来袭目标,要求拦截弹一定要用于高于来袭目标的机动能力,就像防空导弹打击飞机一样,在发现目标机动后,防空导弹必须要以更加迅速的机动能力提前导弹飞机将要抵达的位置才能保证击中,反导也是同样的道理,只不过来袭导弹的机动能力要比飞行强的多,而反导系统的拦截难度也将以量级形式增加。
不按照常规套路出牌的DF-17“水漂弹”,几乎无法拦截

“天下武功 唯快不破”,这句武侠小说中的经典台词用在现代武器装备方面也同样适用,何况还有一句“最好的方式就是进攻”,超高的速度以及处于主动地位的导弹,想要成功拦截所需要的难度可比来袭导弹高出一个层次,也就是在同样的技术背景下,10马赫的拦截导弹拦截10马赫的来袭目标,成功的可能性微乎其微!反导技术虽然难度极高,但也是世界大国的追逐的目标

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道理非常简单:

1.十马赫导弹速度就是每秒钟大约三公里,十秒钟就可以飞行三十公里。

2.十马赫导弹如果贴近地面飞向目标,敌方雷达由于地表面的曲率最远只能发现三十公里的目标,而目前所有防空导弹、反导系统从发现目标到锁定目标再到发射拦截导弹最快也需要十几秒钟,所以拦截就会彻底失败。

3.十马赫高空导弹攻击目标一般都是从太空中垂直向下打击,而且带变轨和释放诱饵的,目前的雷达和反导系统无法实现垂直顶空搜索目标、锁定目标、拦截目标,可以说垂直顶空就是一片盲区,所以无法拦截。

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导弹速度达到10马赫,就算是高超音速导弹武器了,目前世界上能够达到这个速度的导弹只有俄罗斯的先锋导弹、我国的东风17导弹、星空2导弹等,至于俄罗斯的锆石高超音速反舰导弹和匕首空射高超音速导弹、我国的凌云高超音速导弹,都无法达到10马赫的速度,最多达到7马赫。

图为东风17高超音速滑翔式导弹。

导弹速度到达10马赫左右就无法拦截,原因有3点。第一是飞行高度问题,导弹能飞10马赫,肯定不会在低空飞行,但是高超音速导弹也不会和弹道导弹那样自主在外太空飞行,他们飞行的高度大都在临近空间高度,这个高度对于防空作战系统而言非常尴尬,因为一般的防空导弹够不着这个高度,而能够得着的反导作战系统又无法对这种高速飞行的大气层内机动目标实施拦截,他们只能拦截计算好弹道和轨迹的弹道导弹。

图为我国最新展示的东风17导弹,它将会是世界上最早实现部署的滑翔式高超音速导弹。

其次第二点,高超音速导弹飞行10马赫,意味着所有的防空系统都来不及做出有效的反应。比如说,俄罗斯的S300PMU2防空导弹系统从开机到完全展开所消耗的时间是20分钟,如果导弹飞行速度为10马赫,那么在防空系统展开之前导弹就已经命中了目标,而即便是导弹系统有足够的时间展开,他也没有足够的时间去拦截,就算是拦截了,也只有1次机会,而这次机会还根本无法接战,因为这1次机会究竟是用防空导弹还是反导拦截弹都无法确定,一旦拦截不到,又是被直接命中,连尾追都来不及。

上图为美国X51A,下图为美国X43,都是美国研究中的高超音速飞行器,但是进展缓慢。

最后是第三点,有些高超音速导弹,甚至具备机动能力,比如我国的东风17滑翔式高超音速导弹,这个导弹使用滑翔式弹头,飞行速度达到了15马赫以上,在大气层边缘可以和打水漂一样改变飞行轨迹,多次再入大气层,这样的轨迹太过于灵活多变,任何导弹防御系统都不可能对其飞行轨迹进行预测,何况他飞行速度还很快,这个局面下,这种导弹根本就无法实施拦截。

上图为美国X51A高超音速飞行器,下图为我国的凌云临近空间高超音速飞行器,实际都是高超音速导弹。

所以说,高超音速导弹武器目前代表着军事科技发展的未来,也属于中美俄三大国手里最新的战略利剑,他的意义不亚于洲际导弹核武器,他使得三大国的战略打击力量再次趋于平衡,对于世界战争发展史有重要的意义。

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因为被拦截物与拦截物的速度差要大,最简单的例子就是战斗机与空空导弹,战斗机最快能飞3马赫而空空导弹最快6马赫。

现在拦截弹道导弹的作战过程是发现→测算→计算→发射拦截弹→拦截成功,这个过程是首先侦查设备侦查到弹道导弹发射,然后通过战略预警雷达对它的弹道进行追踪,弹道计算机计算出弹道之后进行拦截点计算,这个过程完成之后就能发射拦截弹拦截弹道导弹,整个过程是基于弹道导弹助推段结束之后无动力下降,整个过程是可以计算出来的。

那么拦截弹速度太慢的话导弹可能都落地了,中段飞行的洲际弹道导弹速度在10马赫以上,那么助推段结束之后它在地球引力的重力加速度之下会越来越快,类似于东风41这种导弹落地速度可达到接近30马赫,如果你拦截弹太慢东风41就落地了。

再者就是现在的导弹都可以机动变轨,如果弹道导弹中程变轨的话你拦截物被被拦截物速度一样的话你觉得你追的上吗?一般来说拦截物的速度至少大于被拦截物50%-100%,否则的话类似于抖音里面那句台词送你。

追不上我吧!啦啦啦啦啦啦。


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这个说法是不太确切的,只有速度的话,并不能保证“完全突防”,不然目前各主要国家也不会发展弹道导弹的机动变轨技术以及“水漂式”弹道了。

单一的速度10马赫,并不是一个很突出的数字。对于一般的弹道导弹来说,中近程的就可以达到6-12马赫,中远程的可以达到18马赫左右。

而目前的反导系统,无论是美国的萨D系统、标准3系统,俄罗斯的S-400/500系统,以色列的“箭3”系统,我国的红旗19/26系统,都可以对非变轨的中近程的弹道导弹进行有效拦截——当然,拦截率是另外一个问题。其中,美国即将服役的标准3导弹的改进型,可以对最大射程3500-6000,最大速度18-20马赫的中远程弹道导弹进行拦截;现役的GBD陆基中段导弹防御系统(使用GBI拦截弹,目前部署近40枚),甚至可以对最大速度24马赫以上的洲际导弹进行拦截——当然,可靠性和拦截率更是一个问题。

GBI拦截弹的弹体本身就是以洲际导弹为基础的

因此,目前正在发展的高超音速武器,并不只是速度大,而且许多能够机动变轨,比如我们最新亮相的东风17高超音速导弹,其采用的应该就是“水漂式”弹道了。即使是常规的弹道导弹,目前比较先进的型号,也会采用机动变轨技术,以求更大的突防能力。

而实际上,先进的弹道导弹,甚至洲际导弹,为了保证突防能力,不仅会使用机动变轨技术,还会使用假目标、电子对抗等手段,可见,只是单一的速度,是不能满足需求的,更谈不上“突防全球所有的现役防空系统”。毕竟,目前现役的防空系统,是可以拦截洲际导弹的。

在未来,激光反导系统会逐渐服役(美国ABL空基激光反导系统早在2010年左右就进行了实际拦截测试),后续导弹在考虑突防时,还会增加应对激光拦截的考虑(增加反激光镀膜等)。

总之,随着反导能力的不断增强,导弹突防技术也会不断进化,这就是盾与矛的关系。

作者:寻梦

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只说明一点,拦截导弹一定要比来袭导弹快是一个不动脑子的结论。实际上弹道导弹防御系统的拦截弹基本都慢于来袭弹头,只要有充足的预警时间,把kkv、mkv之类的战斗部“摆”在对方的弹道上,等对方撞过来就好了。

举个极端的例子,光速宇宙最快,然而我速度为零的眼皮就能拦截。

因此,业界如果有10马赫导弹无法拦截的说法,应该基于以下因素考虑。

首先是系统预警和响应时间不足。比较先进的防空导弹响应时间小于10秒,期间来袭导弹能飞行30km。如果来袭导弹走低空弹道,发现距离可能只有十几公里,肯定防不住。

其次是可拦截范围小。大部分防空系统弹头速度5马赫以下,速度决定只能迎头攻击,不能尾随攻击,大大提高了发射条件,压缩了不可逃逸区。

第三,雷达和控制算法的限制。火控雷达的制导波束是很窄的,雷达需要预判目标位置,对准目标方向。如果来袭导弹速度太快,超过了软件设定的搜索范围,或者超过了多普勒雷达的频移门限,或者导弹的控制算法没有考虑拦截如此高速的目标,当然无法进行拦截。

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反导拦截的核心就是:拦截弹的飞行速度要比拦截目标快,其次高速飞行目标大大压缩反导拦截系统的反应时间,想要拦截目标首先反导系统的“眼睛”要看得到、盯得住。

先来看看10马赫的飞行速度有多快,即一秒钟可以飞行3.4公里,一分钟则可飞行204公里;以AN/TPY-2 X波段固体有源多功能相控阵雷达为例,其最大探测距离为2000公里时,假设雷达部署高度为1000米,则目标探测最低高度为200公里左右,也就是说10马赫的飞行目标留给萨德反导拦截系统的反应时间不到10分钟,这是实现反导拦截的先决条件。

再来看看第二个限定目标,那就是拦截弹的飞行速度。当前国际上主流的几种反导拦截弹的飞行速度,美国的萨德拦截弹飞行速度约为6马赫,最快的俄制A-135型拦截弹的最大飞行速度也不过10马赫。举个形象的例子,两台行驶速度一样的A、B汽车,A型汽车想要追上B型汽车两台车距离相差10米,那么理论上A车永远也追不上B车,就是这么个道理。

其实,国际上发展四代机时强调战机的超音速巡航能力,也是出于考量战机面临的追尾格斗,理论上当战机的速度超过1.4马赫,通常可以规避现役防空导弹的追尾打击;最佳的实战例子就是,前苏联的米格-25截击机在与美制F-16交手的时候,在F-16发射AIM-120的情况下,米格-25一个加力便一骑绝尘消失在F-16的视野中,给西方国家带来巨大轰动效应。

另外,美国曾研发出一款双三指标的有人侦察机,凭借其三倍音速的飞行速度和三万米的升限,直接导致现役的远程防空导弹无论是从射高、射程两个指标上都达不到要求。虽然该计划最终落马了,现在美国也正在研制双五指标的新型飞行器,这也是其“一小时打遍全球”计划的重要组成部分之一。

由此可见,当导弹的飞行速度达到10马赫,对于现役的防空反导拦截系统来说就是一个巨大挑战;这也就出现了雷达眼睛看得到、不一定盯得住,系统反应时间不一定也能满足要求;最主要的是就算上述条件具备后,拦截弹的速度也追不上飞行目标,就别提实现拦截了。

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先说结论,在证过程;

1、包括弹道导弹在内的航天器,即使不飞10马赫现代反导拦截系统本身也很难拦截。

2、现有反导技术很难在特定阶段、特定高度拦截高机动飞行器。

以目前全世界部署最全面、测试验证最多、最完善的弹道导弹防御系统-美国的“国家导弹防御系统”为例,它实际包含“国家导弹防御系统”和“战区导弹防御系统”两部分组成,也就是咱们通常所说的NMD和TMD,这两部分都是由“美国国防部弹道导弹防御局”具体负责和领导。

而在这两大防御系统下面,又根据来袭导弹的高度和作战环境的不同,细分了很多子项目,比如TMD就包括低层防御系统、扩大中程防御系统、陆军战区防空区域防御系统、海军区域防御系统、海军战区防御体系、空军助推段防御等几大方面组成。

而这些子系统又包括大量的预警卫星、海基预警雷达、陆基相控阵雷达、通信中继站、指挥中心和各种拦截弹组成。

简单点说,就是美国的“国家导弹防御系统”已经极其全面了,几乎(注意:是几乎)覆盖了现有技术条件下能够实现的所有空域和环境,对各型弹道导弹的动力飞行段及无动力飞行段都有比较强的拦截能力。
▲美国国家导弹防御系统的拦截范围,基本包含了所有弹道导弹的射界。

但就是这么个一看就牛B哄哄的的玩应儿,它的实际拦截洲际弹道导弹成功率是多少呢?(我们这里只按实验次数统计,所以不谈概率)连50%都不到。

美国本土国家导弹防御系统的主力,是陆基中段拦截系统GMD,从1999年首次拦截实验算起,一直到今天近20次左右的拦截实验中,有效成功率还不到50%,而就这50%实际使用的目标靶弹还不是真正的弹道导弹,只是以前民兵Ⅱ的上面级而已。

▲过去美国常用的目标靶弹,由于不是真正的弹道导弹所以再入速度很慢,只有2200米/秒。

正是因为过去GMD的拦截实验成果真的是太垃圾,所以在2017年美国导弹防御局不得已给GMD换了新拦截弹,这才有17年5月和今年3月进行的全速靶弹拦截测试。

▲过去GMD的拦截弹主要采用波音的COSTS火箭,后来在17年更改了助推器换了新一代拦截弹。

所以只有17年5月和今年3月的进行的两次拦截实验,用的才是真正的全速目标靶弹。

▲美国导弹防御局从17年开始使用的新一代目标靶弹,有可能是采用美国上世纪研发下马后的MGM-134A“侏儒”固体弹道导弹改的。

但即使如此,美国17年和今年的两次全速测试,也是在提前预警的情况下完成的,说白了就是一切都设计好了,就是测试一下看能不能有效拦截而已。

▲美国的这两次全速测试,靶弹都是在马绍尔群岛附近的夸贾林环礁里根导弹实验场发射的,拦截弹也都是从加利福尼亚范登堡空军基地发射的,两者的拦截路线完全一致,不同的是今年3月的拦截测试是采用双发齐射的方式,而更重要的是,这两次测试中,美国导弹防御局都提前在距夸贾林环礁1200公里的威克岛上部署了一部TPY-2雷达进行提前预警,靶弹弹道信息有海军海基SBX相控阵实时跟踪提供。

所以实际上,即使没有10马赫的速度,现在的反导拦截系统,也很难拦截弹道导弹尤其是洲际弹道导弹。

那为什么现在世界各国还忙着研发高超声速武器系统,甚至是高高超声速武器系统?

主要的原因并不是为提高速度,而是机动能力,以洲际弹道导弹为例,其在火箭关机后的自由飞行阶段速度可以达到近7000米/S,20马赫的速度,跨洲际飞行也就只需要四十多分钟而已。
▲洲际弹道导弹即使在大气层再入之前,在大气层外的无动力阶段速度也是极快的。

以目前我们最为熟知的火箭助推滑翔式武器来说,它最大的作用并不是提高速度,而是增强机动能力,改变传统弹道导弹的弹道特性,让敌方的导弹防御系统更加难以拦截。

▲这里强调一个很多人不太熟知的情况,那就是助推滑翔式武器,除了特殊的“打水漂”弹道和横向机动能力外,最关键的是它在“自由飞行阶段”大多是在30-100千米的临近空间飞行,这个高度对现有反导拦截技术来说,拦截难度非常大。

因为在这一高度,反导拦截弹不仅要具备大气层外拦截的高速能力、还要具备大气层内拦截的高机动性、同时还要避免高速飞行时大气摩擦产生热量对红外导引头的扰动,所以拦截难度非常大。

全世界目前具备在这一高度拦截能力的只有美国的THAAD,而即使是THAAD它的拦截下限也只有40千米,再低的话就错过“能量管理控制机动”界面了。

▲由于THAAD要具备“大气层内外拦截能力”,所以在拦截下限目标时要先进5-7s左右的螺旋上升机动,避免在大气层内速度过快,空气摩擦加热干扰红外中波导引头,所以即使是THAAD也只能“望低兴叹”了。

所以10马赫速度的飞行器难以拦截,本身就是个伪命题,

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古往今来,一直有“天下武功唯快不破”这个说法,即使是目前先进的国之重器弹道导弹,也离不开这个亘古不变的原理!只要速度够快,导弹就可以突破全球现役所有的防空系统!

天下武功唯快不破

所以目前世界主要军事大国,在两个方面做文章:第一就是追求导弹的速度,威力大不大没有关系,速度一定要快,并且没有止境,这里面研究最靠前的国家当属俄罗斯!

俄罗斯深知自己的常规力量无法和美国相比,所以就在战略级别的武器上面做文章,起到和美国抗衡的目的。俄罗斯知道,一旦和美国开战,基本确定就是大规模核战争,战略性质的武器是主角,所以俄罗斯即使经费紧张,但还是不遗余力的的发展战略武器,这里面的代表就是洲际弹道导弹。

之前的“白杨-M”导弹,已经是闻名世界,号称可以突破全球任何的导弹防御系统,现在俄罗斯的新一代的洲际弹道导弹RS-28萨尔玛特,速度更快,可以超过20倍音速,并且可以携带10枚以上的分导弹头,从俄罗斯发射到美国本土,只需要不到二十分钟的时间!

速度快就给拦截系统带来了两个问题:第一是就是拦截的准备时间不够,第二就是速度快,拦截的难度增加,再加上末端弹头进行规避机动,更是难上加难!

反导技术慢于弹道导弹技术

除了前面说的追求导弹速度,另一方面,目前世界主要军事大国追求的另一个重点就是反导系统,反导系统技术和弹道导弹技术又不一样,并不是速度快就行,还需要极高的精度和机动性!

在这一点上面,同样是俄罗斯做的最好,俄罗斯不光弹道导弹速度快,反导系统也是世界第一,矛与盾都被发挥到了极致!俄罗斯近些年也试射了最新的反导系统,不过俄罗斯一反常态的对该反导系统进行了保密,只是放出了发射准备阶段和试射的视频画面,从画面当中可以看出,它的速度的确很快!

反导拦截弹目前靠追击方式是无法拦截弹道导弹,因为根本追不上,最好的方式来说迎面撞击,或是动能撞击,或是在一定的范围内引爆,利用破片击毁目标导弹。虽然原理简单,但是难度很大,不光是因为被拦截导弹的速度快,而且它的运动轨迹是不定的,拦截弹很难计算出它的下一步运动轨迹。所以无法计算出拦截弹和被拦截导弹的交汇点,并且一旦最佳拦截时间错过了,就无法拦截了!

总体来看,作为“矛”的弹道导弹技术是领先作为“盾”的反导系统,目前最强的导弹,可以突破任何一个防御系统!