美俄導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀

□ 于 昕

蘇聯(lián)/俄羅斯導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

在美蘇激烈對(duì)抗的冷戰(zhàn)時(shí)期，蘇聯(lián)軍方時(shí)刻關(guān)注這樣一個(gè)問題：如何保持對(duì)美強(qiáng)大的核威懾能力？為了達(dá)成上述目標(biāo)，必須研制和部署性能先進(jìn)、工作效率高的集信息指控和情報(bào)偵察等功能為一身的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，為此蘇聯(lián)共發(fā)展了兩代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星。

蘇聯(lián)第一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星——“眼睛”

“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星是蘇聯(lián)第一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，主要用于監(jiān)測(cè)洲際彈道導(dǎo)彈的發(fā)射情況。

1965年，根據(jù)蘇聯(lián)防空軍司令部的建議，蘇聯(lián)國(guó)防部授命第1設(shè)計(jì)局?jǐn)M定一份導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星研制可能性的評(píng)估方案。國(guó)防部對(duì)導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星提出的要求是：具有連續(xù)監(jiān)測(cè)／探測(cè)洲際彈道導(dǎo)彈發(fā)射的能力，使用壽命長(zhǎng)，情報(bào)可靠性高，數(shù)據(jù)特別是導(dǎo)彈的發(fā)射時(shí)間、坐標(biāo)、彈道軌跡、發(fā)射數(shù)量等參數(shù)詳實(shí)準(zhǔn)確。

1972年9月，蘇聯(lián)從普列謝茨克航天發(fā)射場(chǎng)成功發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，星上裝載了兩種型號(hào)的探測(cè)設(shè)備——ТП和TB。衛(wèi)星被發(fā)射到地球高橢圓軌道的遠(yuǎn)地點(diǎn)處，通過三軸姿態(tài)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)定區(qū)域不間斷的監(jiān)測(cè)。在試驗(yàn)過程中，TB型星載探測(cè)設(shè)備準(zhǔn)確地記錄下了靶彈發(fā)射時(shí)尾焰輻射出的紅外信號(hào)。這枚靶彈是8K78型洲際彈道導(dǎo)彈，由普列謝茨克航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。

1973年11月，蘇聯(lián)發(fā)射了第二顆導(dǎo)彈預(yù)警試驗(yàn)衛(wèi)星。在地球高橢圓軌道上，該星用ТП和TB兩種探測(cè)設(shè)備同時(shí)記錄下了多枚靶彈和運(yùn)載火箭的發(fā)射信號(hào)。

1976年10月，第一顆實(shí)用化的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星發(fā)射升空，進(jìn)入地球高橢圓軌道。其主要任務(wù)是：驗(yàn)證其戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能是否符合技術(shù)任務(wù)書的要求；測(cè)試星載指控軟件和星載數(shù)據(jù)處理軟件的工作狀態(tài)。結(jié)果表明，星載指控軟件工作正常，而星載數(shù)據(jù)處理軟件還存在一些問題，需要進(jìn)行改進(jìn)。

1977~1978年，蘇聯(lián)在太空中部署的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星達(dá)到了全盛時(shí)期，可對(duì)北半球9個(gè)主要的導(dǎo)彈基地實(shí)施不間斷的監(jiān)測(cè)。1978年底，蘇聯(lián)國(guó)家委員會(huì)正式簽署文件，同意第一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星“眼睛”列裝部隊(duì)。1979年，蘇聯(lián)政府簽發(fā)命令，批準(zhǔn)“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星進(jìn)入試運(yùn)行階段。1982年12月31日，蘇聯(lián)國(guó)防部長(zhǎng)簽發(fā)命令，正式將“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星列為導(dǎo)彈襲擊預(yù)警系統(tǒng)的成員，并開始執(zhí)行戰(zhàn)斗值班任務(wù)。

總的來說，“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)

前蘇聯(lián)“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

俄羅斯“預(yù)報(bào)”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

星不管是在設(shè)計(jì)上還是在技術(shù)執(zhí)行情況上，都是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的太空系統(tǒng)之一。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，蘇聯(lián)的科技工作者又開始了研制下一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的工作

蘇聯(lián)/俄羅斯第二代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星——“眼睛”1

隨著導(dǎo)彈技術(shù)的發(fā)展，洲際彈道導(dǎo)彈的種類也變得多種多樣，除了最早的陸基井式洲際彈道導(dǎo)彈外，還出現(xiàn)了潛射洲際彈道導(dǎo)彈。這就為蘇聯(lián)的導(dǎo)彈襲擊預(yù)警系統(tǒng)提出了新的難題：“眼睛”導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星只能實(shí)現(xiàn)對(duì)陸地的監(jiān)測(cè)，對(duì)海洋中的潛艇是一點(diǎn)辦法也沒有。為了彌補(bǔ)這一缺陷，蘇聯(lián)決定研制一種新型的導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，并將其命名為“眼睛”1”。1979年，蘇聯(lián)國(guó)防部正式批準(zhǔn)了“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)任務(wù)書。

“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)在星載設(shè)備和地面設(shè)備的設(shè)計(jì)上充分體現(xiàn)了功能與實(shí)際運(yùn)用的完美結(jié)合。“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)的啟用過程分為三個(gè)階段：第一階段，西部指揮所投入運(yùn)行，向地球靜止軌道發(fā)射試驗(yàn)性“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，用于飛行試驗(yàn)和執(zhí)行監(jiān)測(cè)西半球的任務(wù)；第二階段，東部指揮所投入使用，向地球靜止軌道發(fā)射試驗(yàn)性“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，執(zhí)行監(jiān)測(cè)東半球的任務(wù)；第三階段，發(fā)射高橢圓軌道“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，逐漸充實(shí)太空中預(yù)警衛(wèi)星的數(shù)量。

1991年2月14日，蘇聯(lián)按照預(yù)定計(jì)劃向地球靜止軌道發(fā)射了第一顆安裝有ТП型星載探測(cè)設(shè)備的“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星。星載探測(cè)設(shè)備與地面連接設(shè)備接通后，站在地面顯示器屏幕面前的科研人員、專家和政府官員都驚呆了，他們看到的不再是黑白圖像，而是一幅壯美秀麗的全彩地球外觀圖，哪里是陸地哪里是海洋一目了然。數(shù)據(jù)表明，星載探測(cè)設(shè)備工作正常，一切符合國(guó)防部所提出的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求。這顆“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星在太空中進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的飛行，提供了大量珍貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與資料，對(duì)星載探測(cè)設(shè)備的進(jìn)一步完善和發(fā)展起到了非常重要的作用，尤其是科研人員據(jù)此修正了星載探測(cè)設(shè)備的光譜光學(xué)濾波器的最佳范圍參數(shù)。

1992年12月，俄羅斯發(fā)射了第二顆“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星，不但為科研人員提供了更為詳實(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)參數(shù)，而且還進(jìn)行了以本國(guó)靶彈和運(yùn)載火箭為目標(biāo)的探測(cè)試驗(yàn)。1994年7月，俄羅斯發(fā)射了第三顆“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星。經(jīng)過對(duì)這3顆衛(wèi)星的測(cè)試，科研人員結(jié)束了對(duì)“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)的性能評(píng)估工作。飛行設(shè)計(jì)試驗(yàn)正式結(jié)束，開始轉(zhuǎn)入到國(guó)家試驗(yàn)階段。

地面測(cè)試中的DSP預(yù)警衛(wèi)星

“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)通過國(guó)家試驗(yàn)后不久，1996年12月25日，俄聯(lián)邦總統(tǒng)發(fā)布命令：“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)的第一階段正式啟用。1998年，東部指揮所建設(shè)完成，“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)第二階段的試驗(yàn)項(xiàng)目全部結(jié)束，東部指揮所開始投入試運(yùn)行。2002年，東部指揮所作為“眼睛”1導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)的一部分正式投入使用。

美國(guó)導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

為了對(duì)付彈道導(dǎo)彈的威脅，美國(guó)一直在研制和使用導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，從20世紀(jì)50年代末至1995年，先后開展了“導(dǎo)彈防御警報(bào)系統(tǒng)”、“國(guó)防支援計(jì)劃（DSP）”、“后繼預(yù)警系統(tǒng)（FEWS）”，“導(dǎo)彈警報(bào)、定位和報(bào)告（ALARM）”系統(tǒng)的研究。1995年，美國(guó)決定研制“天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）”預(yù)警衛(wèi)星，以彌補(bǔ)目前使用的DSP導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星性能上的不足。

DSP導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

測(cè)試中的GEO-1衛(wèi)星

DSP導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星又被稱為“國(guó)防支援計(jì)劃衛(wèi)星”，是目前世界上技術(shù)最先進(jìn)，導(dǎo)彈探測(cè)能力最強(qiáng)的衛(wèi)星。DSP預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)是冷戰(zhàn)時(shí)期建造的，目的是對(duì)來襲的洲際導(dǎo)彈進(jìn)行預(yù)警。其首要任務(wù)是實(shí)時(shí)地探測(cè)和報(bào)告導(dǎo)彈和航天器的發(fā)射，同時(shí)還承擔(dān)監(jiān)視核爆炸、監(jiān)督核試驗(yàn)條約的執(zhí)行情況和收集其它感興趣的紅外輻射數(shù)據(jù)的任務(wù)。首顆DSP衛(wèi)星于1970年11月6日發(fā)射，20世紀(jì)80年代系統(tǒng)正式投入使用。迄今為止，DSP衛(wèi)星發(fā)展了三代(DSP1、DSP2和DSP3)，已發(fā)射了23顆衛(wèi)星。衛(wèi)星部署在地球靜止軌道上，在軌的衛(wèi)星一般保持5顆，其中4顆為工作星，1顆為備份星。4顆工作星的典型定點(diǎn)位置是：西經(jīng)37度(大西洋)、東經(jīng)10度(歐洲)、東經(jīng)69度(東半球及印度洋)和西經(jīng)152度(太平洋)。備份星定點(diǎn)于東經(jīng)152度(印度洋東部)。

DSP衛(wèi)星經(jīng)過三代發(fā)展，在戰(zhàn)略導(dǎo)彈探測(cè)方面已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)成熟的實(shí)戰(zhàn)水平。該衛(wèi)星上裝有雙色短波紅外、可見光探測(cè)器以及核爆炸探測(cè)裝置。其工作流程是：隨著衛(wèi)星的自旋，紅外探測(cè)器線陣列對(duì)地球表面每分鐘掃描6次。探測(cè)到的目標(biāo)信息，通過衛(wèi)星傳遞到美空軍地面站和空間指揮部的導(dǎo)彈預(yù)警中心，地面站和導(dǎo)彈預(yù)警中心的計(jì)算機(jī)立即對(duì)這些信息進(jìn)行處理、分類、目標(biāo)識(shí)別和落區(qū)判斷等，然后立即通過通信衛(wèi)星送到戰(zhàn)區(qū)的反擊部隊(duì)發(fā)出告警信息。

冷戰(zhàn)時(shí)期，該衛(wèi)星系統(tǒng)表現(xiàn)出色。據(jù)統(tǒng)計(jì)，30年來，第三代DSP衛(wèi)星已探測(cè)到前蘇聯(lián)、法、中、印、朝等國(guó)導(dǎo)彈發(fā)射信息1000余次。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國(guó)運(yùn)用了2顆DSP衛(wèi)星，1顆調(diào)整軌道向西移動(dòng)到印度洋上空；另一顆是根據(jù)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)需要于1990年11月13日發(fā)射，主要任務(wù)是監(jiān)視“飛毛腿”導(dǎo)彈的發(fā)射。從導(dǎo)彈發(fā)射到判明彈著區(qū)需要120秒，將這些情報(bào)傳送到海灣部隊(duì)還需要180秒，可給愛國(guó)者導(dǎo)彈提供90～120秒的預(yù)警時(shí)間。

美國(guó)綜合導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

DSP衛(wèi)星畢竟是上世紀(jì)70年代初的產(chǎn)物，原本是作為一種戰(zhàn)略導(dǎo)彈預(yù)警手段提出的，本身存在許多固有的缺點(diǎn)：如不能跟蹤中段飛行的導(dǎo)彈，對(duì)國(guó)外設(shè)站的依賴性大以及虛警問題始終未得到根本解決等，特別是衛(wèi)星掃描速度慢，對(duì)“飛毛腿”之類燃燒時(shí)間短、射程近的戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈的探測(cè)能力十分有限，難以給出更為充足的預(yù)警時(shí)間。因此必須尋求一種能力更強(qiáng)的新型預(yù)警系統(tǒng)來取代日益老化的DSP衛(wèi)星系統(tǒng)。

DSP衛(wèi)星的后續(xù)計(jì)劃

為了解決DSP系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中所暴露出的致命缺點(diǎn)，美國(guó)國(guó)防部和空軍在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)后又制訂了多項(xiàng)后續(xù)計(jì)劃。

（1）“戰(zhàn)區(qū)空襲和發(fā)射預(yù)報(bào)（ALERT）”計(jì)劃。為了提高DSP衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理速度，ALERT計(jì)劃在導(dǎo)彈發(fā)射后幾分鐘內(nèi)預(yù)警并攔截來襲目標(biāo)，以適應(yīng)高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的要求。為此，ALERT系統(tǒng)采用多CPU的計(jì)算機(jī)對(duì)DSP衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，計(jì)算速度為15億次／秒。

（2）“眼鏡蛇響聲（CB）”計(jì)劃。為了提高DSP衛(wèi)星探測(cè)能力，CB計(jì)劃要求研制一種新型的紅外遙感器，以代替DSP衛(wèi)星上使用的雙波段設(shè)備。主要改進(jìn)之處有以下4個(gè)方面：采用3個(gè)焦平面，通過濾光片旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)波段快速切換；采用快速掃描成幀技術(shù)；提高儀器的靈敏度；采用高速星上存貯器，可存貯100秒（速率為192Mbit/秒）的DSP衛(wèi)星數(shù)據(jù)。該計(jì)劃于1995年與SBIRS計(jì)劃結(jié)合，CB紅外傳感器將應(yīng)用到SBIRS的高軌衛(wèi)星上。

（3）FEWS計(jì)劃。這項(xiàng)計(jì)劃的內(nèi)容是研制新一代DSP衛(wèi)星。它要求新衛(wèi)星比DSP衛(wèi)星重量輕、價(jià)格低和功能強(qiáng)。功能強(qiáng)主要體現(xiàn)在對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的星上處理方面。該計(jì)劃擬投資117億美元，預(yù)計(jì)于2019年完成實(shí)施，后因國(guó)會(huì)的反對(duì)，該計(jì)劃未能繼續(xù)。

（4）ALARM計(jì)劃。在FEWS計(jì)劃制定的同時(shí)，美國(guó)國(guó)防部于1995年提出了ALARM計(jì)劃。這是一項(xiàng)FEWS的改進(jìn)計(jì)劃，計(jì)劃于2019年完成實(shí)施，現(xiàn)因國(guó)會(huì)的反對(duì)而擱淺。

軌道上的DSP導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星

美國(guó)早期米達(dá)斯導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的探測(cè)器

（5）其他研制計(jì)劃。如“綠色森林（Forest Green）”計(jì)劃，它是一項(xiàng)探測(cè)導(dǎo)彈技術(shù)性能和核能試驗(yàn)的計(jì)劃，采用的是電子光學(xué)探測(cè)器，而不是通常的紅外探測(cè)器。還有“紅鼻鳧（Teal Ruby）”計(jì)劃，這是一項(xiàng)試驗(yàn)計(jì)劃，于1985年立項(xiàng)，進(jìn)行了 1次發(fā)射，壽命為1年。星上遙感器是1臺(tái)有13個(gè)窄波段（2.5微米~15.5微米）的紅外裝置，每個(gè)紅外焦平面陣列上有1024個(gè)像元。

天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）

面對(duì)二十一世紀(jì)的彈道導(dǎo)彈防御,美國(guó)一直在設(shè)計(jì)新一代預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng),曾先后考慮過多種方案,最終選定了“天基紅外系統(tǒng)”（SBIRS），它可用于全球和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈預(yù)警、國(guó)家和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈的防御、技術(shù)情報(bào)的提供和戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)的分析等。SBIRS包括天基紅外系統(tǒng)高軌道計(jì)劃和天基紅外系統(tǒng)低軌道計(jì)劃兩部分。低軌道衛(wèi)星將與高軌道衛(wèi)星共同提供全球覆蓋能力。高軌道系統(tǒng)由4顆地球同步軌道衛(wèi)星和2顆大橢圓軌道衛(wèi)星組成。首顆衛(wèi)星已經(jīng)于2011年5月7日發(fā)射，用于為美國(guó)最高指揮當(dāng)局和作戰(zhàn)部門提供全球和戰(zhàn)區(qū)的有關(guān)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈或其他紅外事件的發(fā)射、助推飛行段和落點(diǎn)區(qū)域的紅外數(shù)據(jù)。低軌道系統(tǒng)將由約24顆部署在1600千米左右高度的小型、低軌道、大傾角衛(wèi)星組成，飛行在多個(gè)軌道面上。其主要任務(wù)是提供彈道中段的精確跟蹤和識(shí)別，將跟蹤世界范圍內(nèi)從發(fā)射到再入的彈道導(dǎo)彈，并將引導(dǎo)數(shù)據(jù)提供給攔截導(dǎo)彈，區(qū)分大氣層再入飛行器與誘餌，為地基和天基防御及對(duì)抗系統(tǒng)提供線索。SBIRS系統(tǒng)的地面設(shè)施包括美國(guó)本土的任務(wù)控制站、一個(gè)備份任務(wù)控制站和一個(gè)抗毀任務(wù)控制站，海外的中繼地面站和一個(gè)抗毀中繼地面站，以及多任務(wù)移動(dòng)處理系統(tǒng)和相關(guān)的通信鏈路。