模組化水面攻擊艇(MASC)

──By Captain Picard


 

前身:LUSV與MUSV

在2010年代,美國國防部與海軍陸續推動發展較大型的遠洋無人水面載具(USV)技術,能自主在大洋水域航行,搭載任務籌載執行各種作戰或支援任務,並與有人水面船艦平台一同運用。這些努力包括2010年初美國國防先進研究計畫局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)資助立項的連續追蹤反潛無人載具(ASW Continuous Trail Unmanned Vessel,ACTUV,成果是海獵人系列中型無人載具)。 ,以及2017年國防部戰略能力辦公室(Strategic Capabilities Office,SCO)啟動的大君主幽靈艦隊(Project Ghost Fleet Overlord)。 「大君主幽靈艦隊」獲得成果後,美國海軍在2020財年預算中首度編列大排水量無人水面載具(Large Displacement Unmanned Surface Vessel,LDUSV)或大型無人水面載具(Large Unmanned Surface Vessel,LUSV);而ACTUV完成並由美國海軍接收後,將之定義為中等排水量無人水面載具(Medium Displacement Unmanned Surface Vehicle,MDUSV)或中型無人水面載具(Medium Unmanned Surface Vehicle,MUSV)。

依照美國海軍的定義,LUSVLUSV長度約200至300英尺(60.96~91.44m),排水量約1000~2000噸級,考慮的武裝籌載包括16至32管垂直發射系統(VLS);而MUSV長度介於45至190英尺(13.7~57.9m),排水量約500噸級。

然而,經過數年發展,LUSV與MUSV的發展趨於牛步;這些項目以 類似美國海軍發展武器系統與船艦的常規程序(例如從頭設計 船艦平台),有許多相關新技術是同時開發(concurrency),時程緩慢;尤其是裝備垂直發射系統的LUSV,複雜度已經直追一般的載人巡防艦。 另外,歷經先前DDG-1000與LCS等造艦項目面臨的各種挫折,美國國會非常關注 用於無人載具平台的關鍵技術是否發展成熟;例如2021財年國防預算授權法記載,除非無人載具的船體/機械/電機系統(Hull, Mechanical and Electrical Systems,HM&E)發展成熟到能持續在海上運作數週或數月,期間完全不需要人員進行定期維護或緊急維修,否則沒有興趣進一步投資。

而2022年俄烏戰爭爆發以來,無人系統獲得巨大的發展與應用,例如烏克蘭成功 發展出一系列相對簡易廉價但十分有效的一次性無人水面載具,搭載大規模戰鬥部, 多次在克里米亞半島等水域擊傷甚至擊沉俄羅斯黑海艦隊船艦。再加上2020年代以來 中國在西太平洋的軍事存在急速擴張,並積極準備在2027年左右具備武力佔領台灣的軍事能力。此時,中國在船艦建造等軍事生產力遠勝過美國,同時期美國海軍各主要造艦計畫都面臨嚴重的延誤跟超支,因此根本不能在建造大型複雜海上平台的路線上與中國競爭。因此,美國軍方亟思能在短時間內能應對可能在西太平洋與中國進行戰爭的有效方式;其中,快速大量部署廉價、易於製造、可消耗的無人系統,成為備受矚目的選項。基於這種趨勢,LUSV與MUSV這類思維近似傳統水面船艦、從頭設計專用平台、價格昂貴且時程緩不濟急的無人水面載具,優先度逐漸降低。

美國海軍發展小型致命USV

在2024年2月14日USNI與AFCEA聯合舉辦的WEST 2024會議上,美國太平洋艦隊指揮官山姆.帕帕羅上將(Adm. Sam Paparo)透露,美國海軍準備在今年5月內建立美國海軍第二個無人船中隊(USVDIV-2);不同於操作大型與中型無人水面載具的USVDIV-1,USVDIV-2會著眼於小型USV,而且這會完全由美國海軍負責維持與操作的單位,而不是仰賴承包商操作維持。USVDIV-2的目標是快速部署小型USV的原型,並將之整合到艦隊作業中。

在2024年1月,國防部防衛創新單位(Defense Innovation Unit,DIU)已經發佈招攬事項(solicitation),邀請業界提出小型致命性水面無人載具設計;這會是回應2023年8月美國國防部提出的「複製器倡議」(Replicator Initiative)的項目,「複製器倡議」是以18至24個月的時間,尋找一種成熟武器系統,能有效因應在太平洋戰區與中國對抗的議題。

2025年:美國海軍合併LUSV與MUSV

在2025年1月14日,美國海軍水面作戰分部(N96)主管威廉.達利少將(Rear Adm. William Daly)在美國海軍水面艦協會年會(SNA 2025)論壇上透露,美國海軍正調整無人水面載具項目,打算優先專注於盡快引進大量較簡單便宜的無人水面載具並裝備任務模組(例如集裝箱化籌載),而不是從頭設計平台、耗時冗長且價格昂貴的LUSV與MUSV。威廉.達利少將強調,海軍需要一個單一的USV方案來滿足非昂貴(inexpensive)、非精巧(non-exquisite)的無人水面載具方案,能同時在多條生產線上大量生產,裝備原本為LUSV、MUSV開發的集裝箱化任務模組,如情報/監視/偵察模組(ISR)與MK-70遠征發射器模組。依照威廉.達利少將提出的一種構想,其航程長於MUSV,長度約200英尺(MUSV為190英尺),至多可裝載四個40英尺集裝箱模組(MUSV設定是40英尺集裝箱與20英尺集裝箱各一),每艘價格在500萬美元左右。威廉.達利強調,N96正聚焦於盡快推進這些USV項目並使之流暢,讓選擇性有人載具(optionally crewed)的時代儘速來到;而一個混合有人/無人艦隊不需要大型或者精巧製造的平台。

依照2025年6月GAO公布的報告,美國海軍正在將LUSV與MUSV這兩個無人水面載具項目合併,打算發展一種單船體設計USV,此項目在2027財年之前以主要能力採辦路徑(major capability acquisition pathway)進行。在2026財年預算中,美國國防部對水面無人系統申請17億美元,對水下無人能力申請7億3000萬美元。

模組化水面攻擊艇(MASC)(2025年)

在2025年6月底公布的美國海軍2026財年海軍預算文件,出現模組化水面攻擊艇(Modular Attack Surface Craft,MASC)的項目。MASC能建造足夠的數量並提供情報監視偵察目標標定(Intelligence, Surveillance, Reconnaissance and Targeting,ISR&T)/反情報監視偵察目標標定(Counter ISR&T)/信息作戰(Information Operations,IO)等能力,並改進海上責任區域(Areas of Responsibility,AORs)的分佈式環境意識(Distributed Situational Awareness)。這些USV能持續操作數星期,具備大洋渡航能力,能與航母打擊群(Carrier Strike Group,CSGs)與水面作戰群(Surface Action Groups,SAGs)協同作業,也可單獨部署。這些USV是海軍達成分佈式海上作戰(Distributed Maritime Operations,DMO)的重要關鍵。在2026財年,MASC項目會與業界合作進行原型發展階段,以發展和成熟化無人自主技術,並展示無人作業能力,為將來的MASC項目執行來減低風險。海上系統司令部(NAVSEA)的無人海事系統辦公室(PMS-406)會發佈其他交易授權(Other Transaction Authority,OTA)合約(註),並與國防部創新單位(DIU)一同合作,聚焦於MASC以及廣泛的USV系統家族(Family of Systems,FoS)的迭代發展。

在2025年7月28日,美國海軍公布模組化水面攻擊艇(MASC)的招攬(solicitation),尋求一種快速、高容量、搭載任務模組的無人水面載具,廠商回覆截止在8月11日。這項招攬中提到,海軍部希望能在合約頒佈後的18個月內快速完成開發(含指揮控制系統、自主作業軟體與其他相關子系統)並建成1至2艘能搭載任務模組的MASC原型,能無縫地與海軍其他水面船艦一同操作或者單獨運用。海軍強調MASC是一種「非精巧船隻設計」(non-exquisite vessel design),船隻平台與系統、操作與維護必須與現有商用標準共通(而非專門為此發展的特殊規格),能同時在多個船廠建造並能大量生產。

為了加速設計、發展到進行展示的時程,海軍會使用其他交易授權(OTA)管道(註)來辦理並進行快速原型開發。 本次招標會授予原型專案,可能涵蓋包括商業或戰略投資推動的現成商用可行(commercially-available)技術,還包括概念展示(demonstrations)、試點(pilots)計畫、現有政府擁有能力或國防應用概念,以及能滿足逐步改進(incrementally improve)商業技術的敏捷開發活動(agile development)。

依照這份通知中的興趣領域(Area of Interest,AOI)附件,美國海軍主管海上無人系統的PMS 406辦公室 提出三種MASC的作業情境,要求有興趣的廠商針對其中至少一種作業情境提出非精巧(non-exquisite)方案,三種情境分別如下:

方案1(Vessel Solution 1):模組化水面攻擊艇(MASC)

模組化水面攻擊艇(Modular Attack Surface Craft,MACS)是基本方案,要求能攜帶至少2個 40英尺集裝箱化模組(FEU)籌載,每個模組重量36.3公噸、供電需求在75KW以內。 當甲板上攜帶25公噸任務籌載時,續航力至少需達到2500海里,全程維持至少25節航速,海象情況是依照北約標準的4級海象(風速17至21節、浪高4至8英尺)。

方案2(Vessel Solution 2):高容量(High-Capacity)MASC

海軍正在制訂關於高續航力、高容量、裝在任務籌載的平台,搭載ISO標準集裝箱化任務籌載。此方案要求能攜帶至少四個40英尺集裝箱(FEU)模組,每個模組重量36.3公噸、供電需求在50KW以內。此方案必須盡可能提高速度與續航力。

方案3(Vessel Solution 3):單一籌載(Single Payload)MASC:

海軍正在制訂關於高續航力、高容量、裝在任務籌載的平台,搭載ISO標準集裝箱化任務籌載。此方案要求攜帶至少1個20英尺集裝箱(TEU)任務模組,重量24公噸、功率需求不超過75KW,任務籌載安裝到甲板後,籌載後方到船尾不得有障礙物。此方案必須盡可能提高速度與續航力。

廠商完成的原型需包括自主控制軟體(autonomy software)、精準定位導航系統、指揮管制(command and control,C2)系統、船體/機械/電機(Hull Machinery and Electrical,HM&E)系統以及外部通信系統等,需在簽約後18個月內完成原型載具並提交相關資訊與文件。

這份AOI文件將需求分為三個等級:主要需求(高度需要)(Primary (highly desired))、次要需求(強烈需要)Secondary (strongly desired)、第三要求(其他)(Tertiary (other desired)):

1.主要需求(高度需要):

交互操作能力(Interoperability):指揮管制與自主控制系統需符合已有文件記載的介面控制文件(Interface Control Documentation,ICDs)。

自主運動能力(Autonomous maneuver):能自主並安全地在海上航行,在視線不良(low visibility)以及禁止輻射無線電信號(意即不能使用雷達、通信或GPS等詢答信號)的情況下,自主避開海上危險並免於與其他船隻碰撞,所有航行操作需符合國際海上避碰準則(Convention on the International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGS)規範。此外,在岸上控制站台以及通信系統失效的情況下,仍能繼續安全地執行任務。

籌載(Payload):任務籌載需以集裝箱化(containerized)形式安裝在船隻上層甲板,如左右兩舷、船尾或頂部甲板。

軟體架構(Software architecture):自主控制、精準導航、指揮控制軟體需符合已有文件記載的開放式架構(open architecture)標準。

2.次要需求(強烈需要):

船隻平台需依照美國驗船協會(American Bureau of Shipping,ABS)標準建造。

無線電射頻(Radiofrequency,RF)輻射控制是依照任務需求,由外部控制站發送指令到載具上。

船隻的內部籌載包括密閉、安全、有控制大氣條件的空間來安裝未來所需的電子裝備。

船隻在開闊洋面的操作需能在北約定義5級海象下(風速22 至27節,浪高13英尺)滿足一系列航速與航向需求

航速與續航力滿足跨洋航行且越高越好;相關資訊會基於4級海象(北約標準)與最大籌載的情況下來報告。

可靠度與維護工程(Reliability & maintainability engineering)方面,船隻平台必須能快速維修,維護作業必須是可預期,長時間運作而不需要預防性維護( preventative maintenance)、腐蝕維護( corrective maintenance)、緊急修護(emergent repair)等任何維護需求,

軟體架構方面,船隻使用的自主航行控制方案應依照無專有(nonproprietary)、機器可讀(machine-readable)的介面,以允許第三方開發整合工作、模組升級,元件層級的互通性(component-level interoperability)不依賴專有標準。

船隻指揮控制(C2):C2需提供一系列符合邏輯的使用者介面,能由單一控制站同時控制多艘USV。

3.第三需求(其他需要)

能透過海外軍售管道(Foreign Military Sales,FMS)以及國際軍火出口規範(International Traffic in Arms Regulations)提供給盟邦與伙伴。

船隻平台符合美國船級社(ABS)要求,且該公司要準備為任何建造的船舶提供初始的ABS船級認證,不過對無人/自主作業性質的部分則另作例外處理。

籌載要求:對船隻上任務籌載需能提供125KW的功率。

居住性方面,船上需容納8名人員並滿足在海上航行14天所需(但前述方案3不需要滿足這項需求)。 

除了這項MACS招攬之外,2025年7月稍早美國海軍也提出一項關於未來USV的信息徵詢(RFI),其中記載的新概念能透過更換不同的集裝箱化模組來支持多種任務,包括情報/監視/偵察/目標標定(Intelligence, Surveillance, Reconnaissance, and Targeting ,ISR&T)、信息作戰(Information Operations,IO),或者作為附屬於有人水面船艦的附加彈艙(adjunct magazine)、增加可運用的飛彈數量。

:其他授權交易(OTA)

其他交易授權(Other Transaction Authority,OTA)是一種特殊的合法授權,讓美國政府不需要透過常規的聯邦採辦規範(Federal Acquisition Regulation,FAR),就直接與乙方簽署協議。OTA協議並非傳統的合約(contract)、授權書(grant)或合作協議(cooperative agreement),且不需明確定易交易實質內容為何,更接近一般私人企業間的商業合約。OTA管道是在美蘇冷戰期間創立,主要用於讓聯邦政府部門與民間私有企業機構合作、取得尖端技術的研發成果和原型時,能繞過冗長的傳統政府法規,大幅加快速度。OTA協議主要用於研究與發展(Research and Development,R&D)、原型開發(prototyping)與其他創新項目,特別是與新出現的技術領域(emerging technologies)相關時。

OTA管道為美國政府與私有企業合作提供極大的法律彈性,簡化了政府採購的時程與限制,非常迅速。平均而言,從政府機構發佈徵求(solicitation)到完成選商,經常只需要兩個月時間。對新創企業或尖端技術持有者而言,與政府合作時的最大障礙就是法規彈性與時效,OTA就可以解決此一問題。

由於不同領域的R&D都有其特殊性,難以一體適用於FAR;因此,OTA的運作模式盡可能兼顧持有尖端技術的公司重視速度和營業秘密的特質,以及政府機關採購所需的公平性。OTA其運作模式通常是,聯邦政府針對某種技術領域組織OT聯盟(consortium),符合資格的潛在簽約廠商可以申請加入,繳交會費並同意該聯盟的條款。而擁有OTA許可的聯邦政府機關,可根據需求向特定領域的OT聯盟成員徵求產品或服務,發佈招攬後從中挑選優秀者進一步繳交更詳細的產品資料或服務計畫書,最終經由聯盟管理機構(consortium management organization)挑選出最適者獲勝。OT聯盟的約定條款通常比常規政府採購合約更有彈性,例如知識財產權歸屬是以個案個別來約定。

然而相對地,大幅簡化流程的OTA,執行時也存在諸多挑戰,例如成效難以評估認定、較不透明導致監督問責困難,且知識產權歸屬比較容易發生爭議。由於OTA減少了問責可能性和透明度。因此,目前只有美國國會授予OTA權限的聯邦政府機構得以使用這種交易管道,包括美國國防部(Department of Defense,DoD)、國家航空太空總署(National Aeronautics and Space Administration,NASA)、聯邦航空總署(Federal Aviation Administration, FAA)、運輸部(Department of Transportation,D)、國土安全部(Department of Homeland Security,DHS)、運輸安全管理局(Transportation Security Administration,TSA)、衛生與公共服務部(Department of Health and Human Services,HHS)、能源部(Department of Energy,DoE)獲得國會授予OTA,其餘未獲許可的政府部門僅得以在獲得聯邦預算管理局(Office of Management and Budget,OMB)授權下,有條件地使用OT。

 

 

 

 

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