張保慶

天基預(yù)警系統(tǒng)探測(cè)范圍廣、預(yù)警時(shí)間長，可為彈道導(dǎo)彈防御和實(shí)施反擊提供及時(shí)預(yù)警信息。美國最先發(fā)展天基預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，先后部署了多種型號(hào)的天基預(yù)警系統(tǒng)，包括“國防支援計(jì)劃”“天基紅外系統(tǒng)”“空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”等。當(dāng)前，美國已形成了高低軌結(jié)合，預(yù)警、跟蹤和識(shí)別功能復(fù)合的天基預(yù)警系統(tǒng)，性能先進(jìn)，可為美國提供強(qiáng)大的彈道導(dǎo)彈預(yù)警能力。

美國天基預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

天基預(yù)警系統(tǒng)是美國反導(dǎo)體系的重要組成部分，可以為國家領(lǐng)導(dǎo)、作戰(zhàn)指揮官、情報(bào)機(jī)構(gòu)以及其他關(guān)鍵決策人員提供及時(shí)、可靠、準(zhǔn)確的導(dǎo)彈預(yù)警與紅外監(jiān)測(cè)信息，使美國在全球?qū)棸l(fā)射探測(cè)、彈道導(dǎo)彈防御、技術(shù)情報(bào)搜集及戰(zhàn)時(shí)態(tài)勢(shì)感知等方面的能力極大增強(qiáng)。美國現(xiàn)役天基預(yù)警系統(tǒng)主要包括4顆“國防支援計(jì)劃”（DSP）衛(wèi)星、3個(gè)“天基紅外系統(tǒng)”大橢圓軌道衛(wèi)星載荷、2顆“天基紅外系統(tǒng)”（SBIRS）地球同步軌道衛(wèi)星和2顆“空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS）低軌衛(wèi)星。

DSP衛(wèi)星系統(tǒng) DSP衛(wèi)星系統(tǒng)是美國部署的第一種實(shí)用型預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，先后研制部署了三代，共23顆衛(wèi)星。經(jīng)過三代發(fā)展，DSP衛(wèi)星在探測(cè)戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈方面已達(dá)到相當(dāng)成熟的實(shí)戰(zhàn)水平。然而，由于技術(shù)原因，DSP衛(wèi)星系統(tǒng)存在一些問題，如無法跟蹤中段飛行的導(dǎo)彈、掃描速度過慢、對(duì)國外設(shè)站依賴性強(qiáng)、存在虛警現(xiàn)象等。而且DSP衛(wèi)星系統(tǒng)對(duì)助推段燃燒時(shí)間短、射程近的戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈的探測(cè)能力十分有限，難以留有充足預(yù)警時(shí)間。鑒于以上因素，美國決定不再繼續(xù)發(fā)展DSP衛(wèi)星系統(tǒng)，重點(diǎn)發(fā)展SBIRS衛(wèi)星系統(tǒng)和STSS衛(wèi)星系統(tǒng)，以逐步取代DSP衛(wèi)星系統(tǒng)。

當(dāng)前，僅有4顆DSP衛(wèi)星在軌服役，衛(wèi)星位于地球同步軌道，主要任務(wù)是為美國指揮機(jī)構(gòu)和作戰(zhàn)司令部提供導(dǎo)彈發(fā)射的探測(cè)和預(yù)警。

SBIRS衛(wèi)星系統(tǒng) 美國于1995年提出發(fā)展SBIRS衛(wèi)星系統(tǒng)，最初的方案是構(gòu)建一個(gè)由4顆地球同步軌道（GEO）衛(wèi)星、2個(gè)大橢圓軌道（HEO）有效載荷和24顆低地球軌道（LEO）衛(wèi)星以及地面系統(tǒng)組成的有機(jī)整體。其中，GEO衛(wèi)星和HEO有效載荷組成高軌部分（SBIRS-High），LEO衛(wèi)星組成低軌部分（SBIRS-Low）?！疤旎t外系統(tǒng)”的任務(wù)目標(biāo)主要包括：提供更快、更準(zhǔn)確的戰(zhàn)略和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈發(fā)射報(bào)告；為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)作戰(zhàn)能力提供有效支持；分析各類紅外信號(hào)的特征數(shù)據(jù)以進(jìn)行快速判別；更好地了解戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，為打擊任務(wù)規(guī)劃、作戰(zhàn)力量防護(hù)提供支持等。

美國空軍原來負(fù)責(zé)監(jiān)管SBIRS-Low項(xiàng)目，然而由于存在較大技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，2002年更名為“空間跟蹤和監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS）計(jì)劃，并移交至導(dǎo)彈防御局。高軌部分SBIRS-High計(jì)劃仍由美國空軍負(fù)責(zé)，項(xiàng)目名稱繼續(xù)沿用SBIRS。SBIRS系統(tǒng)最終將部署4顆GEO衛(wèi)星和2顆HEO衛(wèi)星，并通過一體化集成地面站為SBIRS空間段提供服務(wù)。SBIRS系統(tǒng)地球同步軌道衛(wèi)星星座主要用于探測(cè)和發(fā)現(xiàn)處于助推段的彈道導(dǎo)彈，大橢圓軌道載荷則將該系統(tǒng)的導(dǎo)彈預(yù)警覆蓋范圍擴(kuò)展到南、北兩極。

SBIRS項(xiàng)目并沒有因?yàn)镾BIRS-Low計(jì)劃的剝離而順利推進(jìn)。2顆HEO衛(wèi)星均推遲交付。HEO-1紅外傳感器于2006年6月搭載NROL-22偵察衛(wèi)星成功發(fā)射，比原計(jì)劃推遲了18個(gè)月；HEO-2紅外載荷于2008年3月搭載NROL-28偵察衛(wèi)星成功發(fā)射，比原計(jì)劃推遲了21個(gè)月。HEO-1和HEO-2載荷分別于2008年和2009年在軌運(yùn)行，在軌測(cè)試性能超過預(yù)期，目前已交付美國戰(zhàn)略司令部投入作戰(zhàn)應(yīng)用。HEO-3有效載荷于2014年搭載在美國機(jī)密衛(wèi)星上發(fā)射，現(xiàn)已成功完成在軌校驗(yàn)。2015年5月，HEO-4衛(wèi)星載荷完成制造，將被集成至一顆秘密衛(wèi)星上。

SBIRS項(xiàng)目中的4顆地球同步軌道衛(wèi)星交付更為滯后。GEO-1衛(wèi)星于2011年5月發(fā)射入軌，并于2012年11月投入作戰(zhàn)應(yīng)用；GEO-2衛(wèi)星于2013年3月發(fā)射入軌。兩顆衛(wèi)星的預(yù)警能力已經(jīng)得到驗(yàn)證。2014年6月24日，美國空軍向洛克希德·馬丁公司授出一份價(jià)值18.6億美元的修訂合同，用于生產(chǎn)GEO-5和GEO-6，兩顆衛(wèi)星將作為GEO-1和GEO-2的后繼衛(wèi)星部署。

STSS衛(wèi)星系統(tǒng) SBIRS-Low項(xiàng)目是天基紅外系統(tǒng)的核心部分，計(jì)劃由約24顆衛(wèi)星組成。這24顆衛(wèi)星將部署在約1600千米高度的地球軌道，衛(wèi)星運(yùn)行在多個(gè)軌道面上，將與SBIRS-High衛(wèi)星系統(tǒng)共同提供全球覆蓋能力。美國空軍原來負(fù)責(zé)監(jiān)管SBIRS-Low項(xiàng)目，但在20世紀(jì)90年代后期被擱置起來。2002年4月，導(dǎo)彈防御局接管了該SBIRS-Low項(xiàng)目，并重新命名為“空間跟蹤和監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS）。STSS被視為未來美軍導(dǎo)彈防御體系十分重要的組成部分，建成后將與SBIRS共同構(gòu)成全球全天時(shí)覆蓋、功能完備、實(shí)時(shí)響應(yīng)的天基預(yù)警系統(tǒng)。

在美國大幅壓縮軍費(fèi)的整體環(huán)境下，STSS項(xiàng)目目前受限于經(jīng)費(fèi)和技術(shù)原因，后續(xù)計(jì)劃尚未成為美軍正式采辦項(xiàng)目。2017財(cái)年，導(dǎo)彈防御局為STSS衛(wèi)星的運(yùn)行和維護(hù)申請(qǐng)3200萬美元。STSS衛(wèi)星將繼續(xù)參與導(dǎo)彈防御試驗(yàn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，為作戰(zhàn)人員提供作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)感知和技術(shù)情報(bào)支持。STSS衛(wèi)星星座一旦決策部署完成，美國可很快形成彈道導(dǎo)彈全程探測(cè)和跟蹤能力。

地面運(yùn)行系統(tǒng) 地面運(yùn)行系統(tǒng)是美國天基預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是接收和處理SBIRS和STSS的信息與數(shù)據(jù)，并對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制?！霸隽?”系統(tǒng)于2001年開始運(yùn)行，該系統(tǒng)允許美軍通過3種獨(dú)立的地面軟件系統(tǒng)分別控制SBIRS GEO衛(wèi)星和HEO衛(wèi)星。近年來，美國空軍致力于新型地面運(yùn)行系統(tǒng)“增量2”的研制，目前已完成“增量2”新型地面系統(tǒng)的全星座測(cè)試。新一代地面運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將SBIRS衛(wèi)星的操作控制集成至一個(gè)主要任務(wù)控制站及一個(gè)備份控制站，可大幅簡(jiǎn)化控制流程和提高效率，進(jìn)一步增強(qiáng)SBIRS系統(tǒng)性能。此外，“增量2”系統(tǒng)還將顯著提升SBIRS系統(tǒng)在4個(gè)任務(wù)領(lǐng)域（包括導(dǎo)彈預(yù)警、導(dǎo)彈防御、戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知以及技術(shù)情報(bào)獲取）中的能力。

美國天基預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

美國在其天基預(yù)警系統(tǒng)中應(yīng)用了大量先進(jìn)的技術(shù)，現(xiàn)已建立了性能最為先進(jìn)，高低軌相結(jié)合，掃描與凝視、捕獲與跟蹤手段相協(xié)作的導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)θ蛑攸c(diǎn)區(qū)域發(fā)射的彈道導(dǎo)彈提供及時(shí)預(yù)警信息，且對(duì)中段飛行的彈頭具有一定的跟蹤和識(shí)別能力。

雙探測(cè)器技術(shù) 美國天基預(yù)警系統(tǒng)主要擔(dān)負(fù)紅外監(jiān)視與跟蹤導(dǎo)彈發(fā)射全過程的任務(wù)，可同時(shí)探測(cè)來襲的戰(zhàn)略導(dǎo)彈和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，能夠提供導(dǎo)彈預(yù)警、導(dǎo)彈防御、技術(shù)情報(bào)偵察（提供描述導(dǎo)彈特征所需的數(shù)據(jù)及其他目標(biāo)數(shù)據(jù)）以及作戰(zhàn)空間特征描述等功能。

SBIRS GEO衛(wèi)星主要用于探測(cè)和發(fā)現(xiàn)處于助推段的彈道導(dǎo)彈。SBIRS衛(wèi)星最大的改進(jìn)是采用了雙探測(cè)器方案，每顆衛(wèi)星載有一臺(tái)高速掃描型（Scanning）探測(cè)器和與之互補(bǔ)的高分辨率凝視型（Staring）探測(cè)器。大橢圓軌道（HEO）有效載荷也裝有高速掃描型探測(cè)器和高分辨率凝視型探測(cè)器，其主要任務(wù)在于對(duì)北極地區(qū)圈的探測(cè)預(yù)警，將天基紅外系統(tǒng)的預(yù)警能力擴(kuò)展到兩級(jí)地區(qū)，使其偵察范圍擴(kuò)大了2～4倍。衛(wèi)星工作時(shí)，掃描型探測(cè)器先對(duì)地球的北半球和南半球進(jìn)行快速掃掠，然后將探測(cè)到的數(shù)據(jù)提供給凝視型探測(cè)器。緊接著，凝視型探測(cè)器將目標(biāo)畫面拉近放大，獲取詳細(xì)信息，進(jìn)而確定是否發(fā)生彈道導(dǎo)彈發(fā)射活動(dòng)。雙探測(cè)器協(xié)調(diào)工作，共同完成任務(wù)，有效增強(qiáng)了天基紅外系統(tǒng)探測(cè)戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈的能力。

STSS系統(tǒng)有2顆演示驗(yàn)證衛(wèi)星在軌運(yùn)行。2顆STSS衛(wèi)星均裝有一臺(tái)寬視場(chǎng)捕獲傳感器和一臺(tái)窄視場(chǎng)凝視型多波段跟蹤傳感器。STSS衛(wèi)星的寬視場(chǎng)捕獲傳感器，采用波長為0.7～3微米的短波紅外傳感器。寬視場(chǎng)捕獲傳感器以地球?yàn)楸尘?，可以捕獲助推段彈道導(dǎo)彈的尾焰。STSS衛(wèi)星的窄視場(chǎng)凝視型多波段跟蹤傳感器涉及3種波長的傳感器。其中，波長為3～8微米的中波紅外傳感器以地球?yàn)楸尘斑M(jìn)行工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)助推段末期的彈道導(dǎo)彈進(jìn)行跟蹤；波長為8～12微米的中長波紅外傳感器以及波長為12～16微米的長波紅外傳感器以空間為背景進(jìn)行工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)彈道導(dǎo)彈飛行中段的持續(xù)跟蹤。中長波紅外傳感器和長波紅外傳感器在導(dǎo)彈助推段關(guān)機(jī)后仍能繼續(xù)跟蹤導(dǎo)彈飛行，而且還能夠繼續(xù)跟蹤彈頭的分離，并具備識(shí)別誘餌的能力。

STSS項(xiàng)目將構(gòu)建由約24顆衛(wèi)星組成的低軌衛(wèi)星星座，衛(wèi)星之間可以利用星間鏈路傳遞彈道導(dǎo)彈飛行中段的跟蹤信息，衛(wèi)星間信息的接力傳遞可實(shí)現(xiàn)對(duì)彈道導(dǎo)彈在外層空間飛行全過程的持續(xù)跟蹤。

衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù) SBIRS前4顆GEO衛(wèi)星，即GEO-1、GEO-2、GEO-3、GEO-4衛(wèi)星，均采用了洛克希德·馬丁公司的A2100軍用型衛(wèi)星平臺(tái)，并針對(duì)軍事應(yīng)用對(duì)A2100衛(wèi)星平臺(tái)進(jìn)行了加固和改進(jìn)。A2100平臺(tái)開始研制于20世紀(jì)90年代，在1996年完成首次飛行驗(yàn)證。在模塊化和通用化思想的指導(dǎo)下，A2100平臺(tái)可根據(jù)載荷情況對(duì)平臺(tái)配置進(jìn)行剪裁。SBIRS衛(wèi)星采用A2100平臺(tái)，可使載荷和衛(wèi)星平臺(tái)間的相關(guān)性顯著降低，設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試等工序均可以并行進(jìn)行，在提高效率的同時(shí)還可大幅降低成本。

美國天基預(yù)警系統(tǒng)未來發(fā)展

在穩(wěn)步推進(jìn)新一代預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)建設(shè)的同時(shí)，美國空軍已著手考慮下一代導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)。美國空軍至少已提出4種不同的衛(wèi)星系統(tǒng)架構(gòu)，其中包括分解方案，即將集中在大型航天器上的能力分解到更多平臺(tái)上，以減小重要天基服務(wù)面臨的攻擊風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)役的SBIRS系統(tǒng)在同一顆衛(wèi)星上集成了戰(zhàn)略預(yù)警和戰(zhàn)術(shù)預(yù)警功能。除開展系統(tǒng)架構(gòu)研究外，美國空軍還開展了新型全尺寸導(dǎo)彈預(yù)警傳感器的研發(fā)，主要關(guān)注2個(gè)寬視場(chǎng)傳感器，其視場(chǎng)分別達(dá)到6度和9度。下一代系統(tǒng)計(jì)劃在2025-2040年運(yùn)行，首顆衛(wèi)星將在2025年運(yùn)行，研發(fā)工作將于2020年開始。

星座架構(gòu)堅(jiān)持高軌為主，有限度發(fā)展低軌衛(wèi)星。經(jīng)過20余年的研制和部署，高軌星座SBIRS一直具備作戰(zhàn)能力。盡管屢次出現(xiàn)延遲交付的情況，但美國空軍堅(jiān)持積極推進(jìn)SBIRS的構(gòu)建。目前SBIRS GEO-1和GEO-2已在軌運(yùn)行并具備作戰(zhàn)能力，GEO-3和GEO-4預(yù)計(jì)分別于2016年和2017年發(fā)射，GEO-1和GEO-2的后繼衛(wèi)星GEO-5和GEO-6也在研制中；SBIRS HEO有效載荷HEO-1、HEO-2和HEO-3已相繼發(fā)射并在軌運(yùn)行，HEO-4也已研制完成。

然而，STSS低軌星座項(xiàng)目衛(wèi)星數(shù)量需求大、星座管理復(fù)雜且成本高，而且存在難以跨越的技術(shù)障礙難題，自STSS項(xiàng)目提出以來，美軍一直維持著對(duì)STSS低軌預(yù)警系統(tǒng)的有限度發(fā)展，目前僅有2顆衛(wèi)星在軌演示驗(yàn)證。

系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)傾向于功能分解、多軌道、多作戰(zhàn)域部署。隨著空間安全環(huán)境的變化，美軍空間系統(tǒng)面臨的威脅不斷加劇，脆弱性日益增強(qiáng)，加上國防預(yù)算削減的影響，將難以繼續(xù)沿用舊有的空間體系。2013年8月，美國空軍航天司令部發(fā)布《彈性與分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)》。為了實(shí)現(xiàn)分散式空間系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，美軍在白皮書中規(guī)劃了五種途徑：結(jié)構(gòu)分離、功能分解、有效載荷搭載、多軌道部署、多作戰(zhàn)域部署。

美國空軍已著手考慮下一代天基預(yù)警系統(tǒng)體系架構(gòu)，采取了其中多種模式。功能分解方面，美國空軍希望下一代衛(wèi)星能夠?qū)?zhàn)略預(yù)警和戰(zhàn)術(shù)預(yù)警能力進(jìn)行分解，但預(yù)算的縮減迫使美國空軍將未來導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)的重點(diǎn)關(guān)注集中于戰(zhàn)略威脅任務(wù)；有效載荷搭載方面，美國空軍提出了商業(yè)搭載有效載荷方案，研究在商業(yè)衛(wèi)星上搭載軍事專用有效載荷的技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)利用商業(yè)衛(wèi)星快速、靈活的搭載軍用載荷的目標(biāo)；多軌道部署方面，美軍在高中低軌均部署有預(yù)警衛(wèi)星；多作戰(zhàn)域部署方面，美軍積極將天基預(yù)警系統(tǒng)與地基、?；t外傳感器聯(lián)合使用，提高發(fā)射探測(cè)和導(dǎo)彈跟蹤能力。

高度重視發(fā)展寬視場(chǎng)傳感器技術(shù)?？臻g導(dǎo)彈與系統(tǒng)中心對(duì)成本問題關(guān)注較少，其更重視發(fā)展下一代天基預(yù)警技術(shù)。2013年，空間導(dǎo)彈與系統(tǒng)中心要求在空間項(xiàng)目年度預(yù)算中，預(yù)留一部分資金用于升級(jí)當(dāng)前系統(tǒng)，或用于發(fā)展下一代系統(tǒng)以及后繼系統(tǒng)，并將這部分資金列為“空間現(xiàn)代化倡議”。在考慮下一代天基預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，空間導(dǎo)彈與系統(tǒng)中心將主要精力和經(jīng)費(fèi)投入均集中在有效載荷研制上，如推進(jìn)寬視場(chǎng)傳感器的研制。

美國空軍在2015和2016財(cái)年預(yù)算申請(qǐng)中，分別為研制寬視場(chǎng)傳感器申請(qǐng)了2900萬美元和5100萬美元的經(jīng)費(fèi)。預(yù)算文件顯示，美國空軍正在考慮開發(fā)6度和9度視場(chǎng)試驗(yàn)型傳感器。美國空軍尤為重視寬視場(chǎng)傳感器試驗(yàn)，認(rèn)為這些試驗(yàn)不僅有助于為空軍下一代SBIRS評(píng)估任務(wù)架構(gòu)，還有助于空軍開發(fā)算法，以處理升級(jí)版?zhèn)鞲衅鹘蛊矫婕夹g(shù)所提供的大量數(shù)據(jù)。L-3通信公司在2014年獲得一份價(jià)值1300萬美元的合同，用于研發(fā)6度視場(chǎng)傳感器。2016財(cái)年預(yù)算申請(qǐng)的5100萬美元經(jīng)費(fèi)中，其中1100萬美元用于發(fā)射、校準(zhǔn)和在軌校驗(yàn)6度視場(chǎng)試驗(yàn)型傳感器以及相關(guān)地面系統(tǒng)工作，4000萬美元用于將該有效載荷集成至衛(wèi)星。

責(zé)任編輯：彭振忠