歷盡艱難終現(xiàn)曙光——從新聞報道看美國天基紅外系統(tǒng)的發(fā)展歷程

SBIRS衛(wèi)星的紅外傳感器拍攝到的靶彈發(fā)射時的紅外軌跡

美國當(dāng)?shù)貢r間2011年5月7日下午2點10分，美國空軍第45太空聯(lián)隊從卡納維拉爾角的第41發(fā)射臺成功發(fā)射一枚“宇宙神5”型運載火箭，將“天基紅外系統(tǒng)”（SBIRS）“靜地軌道”1（GEO-1）衛(wèi)星送入軌道。

美國的天基紅外系統(tǒng)是新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，與原有的國防支持計劃（DSP）預(yù)警衛(wèi)星相比，SBIRS預(yù)警衛(wèi)星不僅能比DSP衛(wèi)星更出色地完成戰(zhàn)略導(dǎo)彈預(yù)警任務(wù)，而且還能對戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈的攻擊實施有效的預(yù)警與跟蹤，從而能滿足21世紀(jì)美軍對戰(zhàn)略和戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈預(yù)警的需求。

該系統(tǒng)的研制工作從上世紀(jì)九十年代初期即已啟動，然而其發(fā)展過程并不順利，其間經(jīng)歷了技術(shù)不成熟、需求不確定、投資不穩(wěn)定、監(jiān)管不力以及許多其他問題。這些問題已經(jīng)導(dǎo)致該系統(tǒng)研發(fā)成本超支數(shù)十億美元，項目拖期數(shù)年。我們收集了近年來有關(guān)天基紅外系統(tǒng)的新聞報道，從這些報道中，細心的讀者將能體會到，作為一個能夠影響國家前途和發(fā)展戰(zhàn)略的大項目，其發(fā)展道路將是何等艱辛。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2004年11月16日報道】由洛克希德·馬丁公司領(lǐng)導(dǎo)的“天基紅外系統(tǒng)高軌道”計劃16日成功完成了系統(tǒng)的信號處理裝置(SPA)軟件關(guān)鍵設(shè)計評審。

分析：SPA是美國下一代導(dǎo)彈預(yù)警系統(tǒng)——“天基紅外系統(tǒng)高軌道”計劃的關(guān)鍵載荷組件。對紅外載荷的按期交付和后續(xù)的“天基紅外系統(tǒng)高軌道”計劃的首顆地球同步軌道衛(wèi)星的發(fā)射都十分關(guān)鍵。

此次關(guān)鍵設(shè)計評審演示了SPA飛行軟件可滿足全部關(guān)鍵設(shè)計需求，而且已經(jīng)準(zhǔn)備好設(shè)計應(yīng)用。SPA將與“天基紅外系統(tǒng)高軌道”計劃的首顆地球同步軌道衛(wèi)星共同交付，這顆衛(wèi)星定于2007年發(fā)射。發(fā)揮重要作用。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2005年3月3日報道】洛克希德·馬丁公司已經(jīng)完成并交付了一個復(fù)雜的、高性能通信子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)是天基紅外系統(tǒng)高軌道計劃首顆地球同步軌道衛(wèi)星紅外載荷的組成部分，這標(biāo)志著該公司在該項目上達到重大里程碑。

分析：洛馬公司交付的這個通信子系統(tǒng)能夠從紅外載荷向作戰(zhàn)人員提供抗干擾、生存力強的通信，提供覆蓋全球的導(dǎo)彈發(fā)射探測和防御數(shù)據(jù)。還能通過與地面站的持續(xù)交互通信對衛(wèi)星提供安全的指揮與控制，將在天基紅外系統(tǒng)中

新聞：【洛克希德·馬丁公司2008年12月15日報道】美國天基紅外系統(tǒng)首個高橢圓軌道（HEO-1）有效載荷及地面系統(tǒng)已經(jīng)通過了美國戰(zhàn)略司令部的運行鑒定。

分析： 此次正式鑒定證實了SBIRSHEO傳感器及相關(guān)地面系統(tǒng)能為國家指揮機構(gòu)提供及時、準(zhǔn)確的預(yù)警數(shù)據(jù)，為美國戰(zhàn)略司令部任務(wù)提供支持。有關(guān)官員表示，HEO-1系統(tǒng)具有卓越的數(shù)據(jù)質(zhì)量。HEO有效載荷所提供的前所未有的戰(zhàn)場空間紅外圖像，標(biāo)志著朝日益增強的戰(zhàn)場空間態(tài)勢感知能力邁出的第一步，HEO有效載荷同時還可提供關(guān)于導(dǎo)彈、飛行器和其他事件的實時數(shù)據(jù)。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2009年1月13日報道】美國天基紅外系統(tǒng)首顆地球同步軌道（GEO-1）衛(wèi)星已經(jīng)步入重要試驗階段，開始試驗最新版本的飛行軟件，新版軟件能提供高可靠性的衛(wèi)星指揮與控制。

sbirs系統(tǒng)工作原理圖

分析： SBIRS飛行軟件體系使得GEO衛(wèi)星系統(tǒng)具備穩(wěn)健的指揮與數(shù)據(jù)處理能力、故障管理能力與安全保持能力。此次試驗應(yīng)用的飛行軟件包括衛(wèi)星電力、溫度、姿態(tài)與導(dǎo)航的控制軟件。軟件還具備穩(wěn)健的故障管理系統(tǒng)，衛(wèi)星在軌運行期間被檢測到異常時，故障管理系統(tǒng)將把衛(wèi)星調(diào)整到安全狀態(tài)，同時地面人員分析衛(wèi)星狀況并采取修正措施。飛行軟件最終版本預(yù)計將在2月份交付，衛(wèi)星預(yù)計將在2010財年初交付美國空軍由“宇宙神”5火箭發(fā)射。

新聞：【美國諾斯洛普·格魯曼公司2009年3月3日報道】美國天基紅外系統(tǒng)第二個地球同步軌道（GEO-2）有效載荷已經(jīng)成功完成了熱真空試驗。2009年春季，GEO-2有效載荷將被運往洛克希德·馬丁公司，安裝到GEO-2衛(wèi)星上。

分析：GEO-2有效載荷由掃描傳感器和凝視傳感器組成。掃描傳感器能持續(xù)觀察和監(jiān)視傳統(tǒng)的洲際彈道導(dǎo)彈威脅。凝視傳感器設(shè)計用于探測信號特征非常低、燃燒周期短的戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈及其他感興趣的瞬時事件。

GEO有效載荷的一個主要分系統(tǒng)是定位與控制組件（PCA）。PCA使用高度靈活的精確定位的反射鏡，使衛(wèi)星的光學(xué)望遠鏡能掃描并凝視特定區(qū)域，運行人員可根據(jù)國家的優(yōu)先權(quán)調(diào)整監(jiān)視地區(qū)。

新聞：【美國防務(wù)新聞網(wǎng)2009年7月12日報道】美國天基紅外系統(tǒng)高軌計劃在困難中發(fā)展：該項目一直存在大幅成本超支、技術(shù)難題，以及尚不確定的性能。盡管存在這些困難，甚至已經(jīng)審查了候補計劃，但是美國空軍仍在推進該計劃。

分析：根據(jù)美國政府問責(zé)署（GAO）的評估，SBIRS項目存在許多問題，包括：不成熟技術(shù)、不確定的需求、不穩(wěn)定的投資、低估了軟件復(fù)雜性、監(jiān)管不力以及其他問題。這些問題已經(jīng)導(dǎo)致成本超支數(shù)十億美元，項目拖期數(shù)年。項目成本從最初的40億美元膨脹至120多億美元。

因為SBIRS計劃一直存在問題，美國國防部2006年開始實施一套并行計劃，即“替代性紅外衛(wèi)星系統(tǒng)”（AIRSS）。這個計劃旨在確保即使SBIRS-高軌計劃失敗，美國的導(dǎo)彈預(yù)警與防御能力仍能持續(xù)，也可能作為廉價的SBIRS-高軌衛(wèi)星系統(tǒng)的替代品。

新聞：【據(jù)美國空軍網(wǎng)站2009年9月15日報道】13日，美國空軍的首顆地球同步軌道天基紅外系統(tǒng)衛(wèi)星GEO-1在加州研發(fā)地完成了開放式空間飛行器的熱真空測試。本次測試設(shè)立了一個環(huán)境基線，驗證了測試控制臺的界面。完成飛行器結(jié)構(gòu)的開放式測試后，將開始封閉式熱真空測試，驗證衛(wèi)星在模擬太空環(huán)境中的生存與運行情況。

分析：成功完成開放式熱真空測試為SBIRS團隊樹立了重要的信心，此后他們將要面對封閉式熱真空測試中更為嚴(yán)格的測試。

新聞：【美國防務(wù)新聞網(wǎng)2009年11月3日報道】美國國防與工業(yè)界官員稱，美國空軍麻煩纏身的天基紅外系統(tǒng)項目面臨又一次推延，時間為12個月到18個月。該系統(tǒng)的技術(shù)問題已經(jīng)使洛馬公司不得不改變原定向空軍交付首顆天基紅外導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的時間。

發(fā)射臺上的宇宙神5運載火箭

分析：新計劃為洛·馬公司將在2010第四季度交付首顆衛(wèi)星，比上一次預(yù)定的交付日期晚了大約1年。SBIRS項目官員為求謹(jǐn)慎，過去的一年中在計劃表中增加了更多試驗，一些試驗比預(yù)計耗時更長。項目官員還將繼續(xù)進行“生命周期”試驗，試驗過程中他們將模擬操作人員如何使用各種平臺。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2009年12月1日報道】美國空軍與洛馬公司領(lǐng)導(dǎo)的團隊在12月1日宣布，成功完成了天基紅外系統(tǒng)第一顆靜地軌道衛(wèi)星（GEO-1）的熱真空試驗。

分析：熱真空試驗是最后幾個關(guān)鍵環(huán)境測試階段的最后一步。

新聞：【據(jù)美通社2010年1月13日報道】天基紅外系統(tǒng)測試顯示，用于支持首顆靜地軌道衛(wèi)星（GEO-1）發(fā)射的地面系統(tǒng)已經(jīng)步入正軌；地面系統(tǒng)已經(jīng)成熟到進入下一個級別的整合。

分析：這兩個關(guān)鍵里程碑的抵達，終于使美國空軍看到了SBIRS的希望

新聞：【據(jù)美國空間新聞網(wǎng)2010年1月22日報道】一位美軍高層官員透露，美國空軍在它2011年的預(yù)算請求中，將公布第三代紅外監(jiān)視（TGIRS）導(dǎo)彈預(yù)警技術(shù)開發(fā)項目的重要改變。

分析：TGIRS起初被當(dāng)作長期麻煩纏身的天基紅外系統(tǒng)的潛在備用系統(tǒng)，SBIRS的第一顆專用衛(wèi)星已經(jīng)落后于預(yù)定計劃將近十年。但是由于美國空軍開始確信SBIRS最終將進入正軌，TGIRS變?yōu)橐粋€技術(shù)演示項目。

新聞：【據(jù)美國空軍太空司令部網(wǎng)站2010年10月20日報道】2010年10月6日，美國空軍的第二顆地球同步天基紅外系統(tǒng)衛(wèi)星GEO-2，在桑尼維爾的開發(fā)場所成功完成了兩個儀器板向航天器核心模塊上的集成。

分析：從2010年9月至10月，GEO-2團隊進行了完成儀器板集成所必需的精確行動。團隊利用從GEO-1的集成中獲取的知識，比計劃提前9天完成了GEO-2的集成。GEO-2計劃于2012年發(fā)射。

新聞：【據(jù)美國全球安全網(wǎng)2011年2月16日報道】由美國空軍和洛克希德·馬丁公司領(lǐng)導(dǎo)的天基紅外系統(tǒng)團隊已經(jīng)完成了首顆靜地軌道衛(wèi)星（GEO-1）的最后安裝工作，為運送至發(fā)射場做好準(zhǔn)備。

分析：最后安裝工作包括安裝衛(wèi)星的展開式遮光板、太陽電池板、隔熱層和飛行電池。組裝好的衛(wèi)星隨后通過了最后工廠置信度試驗，這是衛(wèi)星在運往卡納維拉爾角空軍基地之前最后一項工作。

新聞：【據(jù)美國空軍太空司令部2011年3月28日報道】天基紅外系統(tǒng)計劃完成了首顆靜地軌道衛(wèi)星（GEO-1）的最終主要發(fā)射前試驗。這個試驗驗證了航天器與飛行控制設(shè)施間傳輸數(shù)據(jù)的能力，并運行了GEO-1的綜合地面與太空系統(tǒng)的關(guān)鍵操作功能。

分析：此次試驗的完成確保了地面與飛行軟件產(chǎn)品為5月初的發(fā)射準(zhǔn)備就緒。

新聞：【據(jù)2011年5月8日綜合報道】美國當(dāng)?shù)貢r間2011年5月7日下午2點10分，一枚“宇宙神5”型運載火箭成功將“天基紅外系統(tǒng)”“靜地軌道”1（GEO-1）衛(wèi)星送入軌道。

發(fā)射43分鐘后，星箭分離。衛(wèi)星距地約185千米，目標(biāo)是遠地點高度約為3.58萬千米的軌道位置。美國空軍SBIRS項目官員厄姆斯塔德中校表示：由6個液體遠地點發(fā)動機組成的發(fā)動機組計劃點火9天多，將衛(wèi)星送至距地約3.54萬千米的靜地軌道上，并進行初始檢測與運行。在該軌道上，衛(wèi)星將打開其防光設(shè)備（設(shè)計用于保護傳感器有效載荷）、天線以及有效載荷艙門。預(yù)計發(fā)射后35天，紅外有效載荷（通過 “視達地面”能力在短波、中波紅外波段收集信息）將被開啟，并開始傳送來自衛(wèi)星的原始數(shù)據(jù)。發(fā)射后18個月內(nèi)會實現(xiàn)全面綜合戰(zhàn)術(shù)預(yù)警與攻擊評估確認(rèn)能力，以使衛(wèi)星能夠正式參與導(dǎo)彈防御。

分析：此顆衛(wèi)星的發(fā)射，開啟了天基紅外系統(tǒng)替換國防支持計劃（DSP）星座工作的序幕。

GEO衛(wèi)星

進行熱真空實驗的GEO-1衛(wèi)星