美軍空間態(tài)勢(shì)感知裝備發(fā)展重要?jiǎng)酉蚣坝绊?/h1>

2015-12-26 03:27:18劉海印,桐慧

國(guó)際太空訂閱 2015年7期 收藏

關(guān)鍵詞：天基態(tài)勢(shì)太空

空間態(tài)勢(shì)感知的主要任務(wù)是為太空攻防提供基礎(chǔ)和保障，它包括探測(cè)跟蹤和識(shí)別太空目標(biāo)、監(jiān)測(cè)太空環(huán)境、進(jìn)行太空威脅告警和為太空攻擊提供目標(biāo)信息。為了強(qiáng)化太空控制能力，美國(guó)近期高度重視空間態(tài)勢(shì)感知的能力建設(shè)，不但將空間態(tài)勢(shì)感知提升為獨(dú)立的太空任務(wù)領(lǐng)域，而且加快裝備建設(shè)，提升指揮與控制能力，強(qiáng)化國(guó)際合作，多條腿走路，快速提升能力。2014年，美軍多顆高軌空間態(tài)勢(shì)感知衛(wèi)星入軌，并繼續(xù)研發(fā)立方體衛(wèi)星與通用傳感器技術(shù)，發(fā)展一體化指揮與控制能力，普遍加強(qiáng)與盟國(guó)的空間態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)共享與能力共建，新型地基太空監(jiān)視系統(tǒng)建造工作取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

1 重要進(jìn)展

天基空間態(tài)勢(shì)感知裝備取得突破性進(jìn)展

（1）發(fā)射3顆地球同步軌道目標(biāo)抵近詳細(xì)偵察衛(wèi)星

美軍“地球同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃” 衛(wèi)星示意圖

2014年7月，美軍向地球同步軌道一次性發(fā)射了2顆“地球同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃”（GSSAP）衛(wèi)星和1顆“局部空間自主導(dǎo)航與制導(dǎo)試驗(yàn)”（ANGELS）衛(wèi)星。這3顆衛(wèi)星的共同特點(diǎn)是具備較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)變軌能力，可按需抵近地球同步軌道目標(biāo)，繞目標(biāo)飛行，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的光學(xué)和電子偵察，甚至具備實(shí)戰(zhàn)打擊能力。

采用3U結(jié)構(gòu)的“星歷可精調(diào)的天基望遠(yuǎn)鏡”

（2）繼續(xù)發(fā)展太空監(jiān)視立方體衛(wèi)星

2014年1月，美國(guó)國(guó)家偵察局“星歷可精調(diào)的天基望遠(yuǎn)鏡”（STARE）項(xiàng)目對(duì)在研有效載荷進(jìn)行了地面太空目標(biāo)定位測(cè)試。該項(xiàng)目分為技術(shù)驗(yàn)證、任務(wù)驗(yàn)證和業(yè)務(wù)化運(yùn)行3個(gè)階段。在技術(shù)驗(yàn)證階段，美國(guó)已發(fā)射2顆“星歷可精調(diào)的天基望遠(yuǎn)鏡”技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星；目前處于任務(wù)驗(yàn)證階段，計(jì)劃發(fā)射5顆衛(wèi)星；業(yè)務(wù)化運(yùn)行階段計(jì)劃構(gòu)建由18顆太陽同步軌道納衛(wèi)星組成的業(yè)務(wù)化星座，執(zhí)行空間監(jiān)視任務(wù)。業(yè)務(wù)化星座建成后，可對(duì)相對(duì)距離小于300km、相對(duì)速度不大于3km/s的空間碎片成像，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行在軌預(yù)處理。

（3）繼續(xù)研發(fā)模塊化標(biāo)準(zhǔn)化空間態(tài)勢(shì)感知傳感器

2014年，美軍繼續(xù)研制自感知空間態(tài)勢(shì)感知系列傳感器。這些傳感器覆蓋可見光與射頻譜段，采用模塊化設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)接口，可升級(jí)，能與一系列衛(wèi)星平臺(tái)和有效載荷設(shè)計(jì)兼容，將用于人為威脅與環(huán)境威脅探測(cè)、預(yù)警、定位和報(bào)告。美軍計(jì)劃利用作戰(zhàn)響應(yīng)空間—5（ORS—5）衛(wèi)星驗(yàn)證自感知空間態(tài)勢(shì)感知系列傳感器，如能驗(yàn)證成功，美國(guó)未來許多衛(wèi)星都可搭載通用星載空間態(tài)勢(shì)感知傳感器。

S波段“空間籬笆”雷達(dá)掃描示意圖

繼續(xù)推進(jìn)新型地基空間態(tài)勢(shì)感知裝備的研制與部署

（1）繼續(xù)研制新型地基太空監(jiān)視系統(tǒng)

2014年6月，美軍簽署S波段“太空籬笆”地基雷達(dá)樣機(jī)研制合同。該雷達(dá)為大型單基地相控陣?yán)走_(dá)，采用調(diào)頻脈沖信號(hào)朝東西方向掃描，最大探測(cè)高度40000km，發(fā)射波束寬度為東西120°×南北0.2°。預(yù)計(jì)部署后，該雷達(dá)每天可進(jìn)行150萬次探測(cè)，跟蹤數(shù)量達(dá)20萬個(gè)，重點(diǎn)對(duì)中低地球軌道上尺寸大于5cm的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。

2014年第3季度，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)“低傾角低軌目標(biāo)無提示探測(cè)”（LILO）項(xiàng)目研發(fā)工作，擬用兩年時(shí)間快速研制部署新型基礎(chǔ)設(shè)施，可采用雷達(dá)、光學(xué)、射頻等手段，探測(cè)跟蹤低傾角低軌目標(biāo)，彌補(bǔ)現(xiàn)有空間態(tài)勢(shì)感知能力的不足。“低傾角低軌目標(biāo)無提示探測(cè)”系統(tǒng)可探測(cè)1000km遠(yuǎn)、直徑10cm的目標(biāo)，天體測(cè)量精度優(yōu)于6″，時(shí)間精度優(yōu)于10ms，10min內(nèi)可對(duì)任一目標(biāo)進(jìn)行3次以上獨(dú)立探測(cè)，能精確測(cè)定軌道參數(shù)。

（2）推進(jìn)地基監(jiān)視裝備向澳大利亞的遷移

美軍地基“太空監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡”

美加合作的“藍(lán)寶石”衛(wèi)星

為縮小太空監(jiān)視網(wǎng)在南半球和東半球的覆蓋盲區(qū)，美軍2014年啟動(dòng)在澳大利亞西部建設(shè)光學(xué)跟蹤站的工作，并計(jì)劃2014年完成在澳部署C波段雷達(dá)的任務(wù)。將遷移的“太空監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡”（SST,已在新墨西哥州部署試運(yùn)行）采用曲面焦平面陣列技術(shù)，與傳統(tǒng)地基監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡相比，這個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡探測(cè)靈敏度和覆蓋率提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，數(shù)據(jù)采集速度提高10倍以上。C波段雷達(dá)AN/FPQ-14（原部署在太平洋東岸安提瓜島）是單脈沖碟形機(jī)械跟蹤雷達(dá)，工作頻段5.4～5.9GHz, 探測(cè)距離達(dá)11000km，可準(zhǔn)確跟蹤大約200個(gè)目標(biāo)/天。該雷達(dá)的主要任務(wù)是對(duì)近地軌道目標(biāo)進(jìn)行編目，還可跟蹤新目標(biāo)和航天發(fā)射活動(dòng)。此外，美軍還將在澳大利亞部署第二個(gè)S波段“太空籬笆”地基雷達(dá)。

強(qiáng)化一體化指揮與控制能力

美軍一體化指揮與控制工作重點(diǎn)是建構(gòu)以網(wǎng)絡(luò)為中心的、面向服務(wù)的一體化指揮與控制體系架構(gòu)，同時(shí)注重非傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的預(yù)處理。2014年，空軍推進(jìn)“聯(lián)合太空運(yùn)行中心任務(wù)系統(tǒng)”（JMS）項(xiàng)目，目的是集成各類信息源，快速探測(cè)跟蹤目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)跨太空監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的有效分發(fā)，最終為航天司令部提供現(xiàn)代化的空間態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)處理能力。“網(wǎng)中心傳感器與數(shù)據(jù)源”（N-CSDS）項(xiàng)目是通過實(shí)體機(jī)構(gòu)（主要是聯(lián)合太空運(yùn)行中心）將太空監(jiān)視網(wǎng)、非傳統(tǒng)空間態(tài)勢(shì)感知傳感器及數(shù)據(jù)源，遷移進(jìn)入以網(wǎng)絡(luò)為中心的業(yè)務(wù)體系中，并快速分發(fā)數(shù)據(jù)?！耙惑w化指揮與控制” (ISC2) 項(xiàng)目可使美軍新用戶基于網(wǎng)絡(luò)共享預(yù)警等信息，無需部署新設(shè)備。

加強(qiáng)與盟國(guó)的空間態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)共享與能力共建

截至2014年11月，美國(guó)與包括澳大利亞、意大利、加拿大、法國(guó)、日本、英國(guó)、韓國(guó)、歐洲航天局、歐盟氣象衛(wèi)星組織，以及44家公司簽署了50多份數(shù)據(jù)共享協(xié)議，簡(jiǎn)化對(duì)方向美軍申請(qǐng)空間態(tài)勢(shì)感知數(shù)據(jù)的流程，作為交換，美國(guó)也獲得相應(yīng)的信息共享權(quán)利。例如,韓國(guó)將向美國(guó)戰(zhàn)略司令部提供衛(wèi)星位置和無線電頻率信息。值得關(guān)注的是，美國(guó)與日本以空間態(tài)勢(shì)感知為突破口，將合作上升到太空安全層面。日本現(xiàn)已開始組建專業(yè)部隊(duì)執(zhí)行衛(wèi)星監(jiān)視等任務(wù)，所獲數(shù)據(jù)將向美軍提供。

2 影響分析

填補(bǔ)監(jiān)視覆蓋缺口，空間態(tài)勢(shì)對(duì)美更加單向透明

“星歷可精調(diào)的天基望遠(yuǎn)鏡”運(yùn)行示意圖

隨著天基地球同步軌道目標(biāo)巡視衛(wèi)星升空，未來通用空間態(tài)勢(shì)感知傳感器、功能強(qiáng)大的地基太空監(jiān)視裝備陸續(xù)部署與遷移，美軍地基廣域探測(cè)與天基廣域探測(cè)/局域偵察相結(jié)合，太空監(jiān)視網(wǎng)覆蓋盲區(qū)大幅縮小，探測(cè)精度顯著提高，一體化指控能力得到提升，空間態(tài)勢(shì)對(duì)美軍更加單向透明。

美軍遍布全球的地基光電、雷達(dá)探測(cè)、跟蹤系統(tǒng)組成的地基太空監(jiān)視網(wǎng)已具備對(duì)絕大多數(shù)在軌衛(wèi)星的認(rèn)知能力，天地一體化監(jiān)視裝備的不斷完善，極大提高了其空間態(tài)勢(shì)感知整體水平。2010年美軍發(fā)射了首顆“天基太空監(jiān)視系統(tǒng)”（SBSS）衛(wèi)星；2013年發(fā)射了“星歷可精調(diào)的天基望遠(yuǎn)鏡”技術(shù)驗(yàn)證星、美加合作的“藍(lán)寶石”（Sapphire）小衛(wèi)星；2014年發(fā)射3顆高軌巡視探測(cè)衛(wèi)星。“天基太空監(jiān)視系統(tǒng)”衛(wèi)星從低軌對(duì)地球同步軌道目標(biāo)實(shí)施精確跟蹤，還可探測(cè)大于10cm的空間碎片；“藍(lán)寶石”可對(duì)深空目標(biāo)進(jìn)行成像?！暗厍蛲杰壍揽臻g態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃”雙星機(jī)動(dòng)變軌能力強(qiáng)，能按需近距離對(duì)高軌目標(biāo)實(shí)施光學(xué)或電子偵察，既可保護(hù)美國(guó)在地球同步軌道上的資產(chǎn)，又可監(jiān)視別國(guó)試圖部署在地球同步軌道上的能力?！熬植靠臻g自主導(dǎo)航與制導(dǎo)試驗(yàn)”衛(wèi)星可在地球同步軌道局域空間對(duì)目標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)偵察。正在進(jìn)行地面測(cè)試的“天基望遠(yuǎn)鏡”星座建成之后將極大提高美國(guó)太空目標(biāo)的定位精度。

S波段“太空籬笆”在2017年具備初始作戰(zhàn)能力后，能在沒有預(yù)先提示或指派任務(wù)的情況下，隨機(jī)發(fā)現(xiàn)、鎖定和測(cè)量2/5的低/中軌道太空物體?！暗蛢A角低軌目標(biāo)無提示探測(cè)”系統(tǒng)可以填補(bǔ)美國(guó)在低傾角近地目標(biāo)監(jiān)視方面存在的缺口，并提高隨機(jī)跟蹤能力。C波段雷達(dá)和“太空監(jiān)視望遠(yuǎn)鏡”在澳大利亞部署后，不但可提供對(duì)東半球和南半球的覆蓋，極大擴(kuò)展態(tài)勢(shì)感知的覆蓋范圍，還能加強(qiáng)對(duì)近地及深空微小目標(biāo)的監(jiān)測(cè)，獲取精確的衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和特征描述數(shù)據(jù)。

“天基太空監(jiān)視系統(tǒng)”衛(wèi)星在軌飛行示意圖

預(yù)計(jì)2020年前后，美國(guó)在全球的覆蓋盲區(qū)將顯著縮小，太空監(jiān)視能力大幅提升。太空監(jiān)視網(wǎng)可探測(cè)低軌直徑1cm的目標(biāo)，地球同步軌道直徑10cm的目標(biāo)；低軌目標(biāo)定位精度提高到10m，地球同步軌道目標(biāo)定位精度有望優(yōu)于100m。

美國(guó)主導(dǎo)建立空間態(tài)勢(shì)感知聯(lián)盟，孤立約束對(duì)手以提高自身威懾力

奧巴馬上臺(tái)以來，美國(guó)摒棄小布什單邊主義的強(qiáng)硬姿態(tài)和主要依靠軍事硬實(shí)力謀求太空霸權(quán)的做法，采取靈活務(wù)實(shí)的方式，運(yùn)用國(guó)家權(quán)力的所有要素應(yīng)對(duì)太空日益擁擠、對(duì)抗性和競(jìng)爭(zhēng)性不斷增強(qiáng)帶來的挑戰(zhàn)。美國(guó)主導(dǎo)建立空間態(tài)勢(shì)感知聯(lián)盟是其重塑領(lǐng)導(dǎo)地位、建立太空新秩序和太空聯(lián)盟的重要舉措。

從合作對(duì)象看，北約國(guó)家一直是美國(guó)開展合作的首選。除北約外，日、韓、澳等亞太盟國(guó)也成為美軍太空合作伙伴。美國(guó)通過簽署互惠的空間態(tài)勢(shì)感知協(xié)議，提高各盟國(guó)之間空間態(tài)勢(shì)感知能力的兼容性和一體化程度，支持信息共享與集體行動(dòng)，保證在危機(jī)與沖突中共享太空能力。美國(guó)利用聯(lián)盟之力，孤立、約束潛在對(duì)手，提高對(duì)手與其對(duì)抗的風(fēng)險(xiǎn)與代價(jià),迫使?jié)撛跀橙俗晕铱酥?，最終懾止敵對(duì)太空攻擊行為，實(shí)現(xiàn)不戰(zhàn)而屈人之兵。

美軍利用攻察兼?zhèn)涞男l(wèi)星平臺(tái)，獲取反高軌衛(wèi)星的實(shí)戰(zhàn)能力

“地球同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃”衛(wèi)星和“局部空間自主導(dǎo)航與制導(dǎo)試驗(yàn)”衛(wèi)星發(fā)射之后，美軍不但獲得地球同步軌道抵近偵察能力，同時(shí)也獲得了地球同步軌道目標(biāo)的打擊能力。

近10多年來，美國(guó)太空目標(biāo)打擊能力已從地基向天基擴(kuò)展，從反低軌衛(wèi)星向反中高軌衛(wèi)星擴(kuò)展。2003—2009年，美國(guó)曾利用近地軌道小衛(wèi)星驗(yàn)證了低軌太空目標(biāo)自主交會(huì)與接近操作、繞飛、近距離機(jī)動(dòng)和拍照的能力；利用地球同步軌道衛(wèi)星驗(yàn)證了向故障衛(wèi)星逼近，并通過故障星輻射信號(hào)診斷故障原因的能力。作為后續(xù)發(fā)展型號(hào)，“地球同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃”、“局部空間自主導(dǎo)航與制導(dǎo)試驗(yàn)”衛(wèi)星可以按任務(wù)需求機(jī)動(dòng)變軌，逼近目標(biāo)，并利用射頻、激光、電子干擾等手段對(duì)目標(biāo)實(shí)施“軟殺傷”，也可通過碰撞等多種手段實(shí)現(xiàn)“硬殺傷”，具有更大的作戰(zhàn)靈活性和隱蔽性，對(duì)部署在高軌道的軍事通信、導(dǎo)航、導(dǎo)彈預(yù)警等高價(jià)值戰(zhàn)略衛(wèi)星構(gòu)成威脅。

美軍不對(duì)稱打擊優(yōu)勢(shì)使別國(guó)地球同步軌道高價(jià)值衛(wèi)星面臨嚴(yán)重威脅

目前，地球同步軌道運(yùn)行著大量重要的戰(zhàn)略衛(wèi)星，其中包括通信廣播衛(wèi)星、數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星、電子偵察衛(wèi)星、導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星和氣象衛(wèi)星。據(jù)美國(guó)憂思科學(xué)家網(wǎng)站統(tǒng)計(jì)，截至2014年8月1日，地球同步軌道運(yùn)行著457顆衛(wèi)星，約占全部在軌衛(wèi)星的37%。其中，在非美國(guó)的273顆衛(wèi)星中，包括俄羅斯通信衛(wèi)星22顆；歐洲（不包括個(gè)別國(guó)家）通信衛(wèi)星32顆；中國(guó)通信衛(wèi)星20顆，導(dǎo)航衛(wèi)星10顆。這些衛(wèi)星如果用于軍事，屬于高價(jià)值的太空資產(chǎn)，構(gòu)成所有國(guó)軍事信息網(wǎng)絡(luò)的重要節(jié)點(diǎn)，具有重要的戰(zhàn)略意義。“地球同步軌道空間態(tài)勢(shì)感知計(jì)劃”衛(wèi)星和“局部太空自主導(dǎo)航與制導(dǎo)試驗(yàn)”衛(wèi)星使美軍獲得按需訪問地球同步軌道目標(biāo)的能力，空間態(tài)勢(shì)感知能力與打擊能力大幅提升，將對(duì)其他國(guó)家地球同步軌道內(nèi)的戰(zhàn)略資產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅，進(jìn)而獲得戰(zhàn)略上的不對(duì)稱優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)束語

2014年，美軍空間態(tài)勢(shì)感知取得重要突破，實(shí)戰(zhàn)部署秘密地球同步軌道目標(biāo)抵近偵察衛(wèi)星，繼續(xù)驗(yàn)證太空監(jiān)視小衛(wèi)星技術(shù)，開始研制新型地基監(jiān)視系統(tǒng)，推進(jìn)地基監(jiān)視裝備向澳大利亞的遷移；強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)化指揮與控制能力建設(shè)，大幅提升實(shí)戰(zhàn)能力；進(jìn)一步加強(qiáng)與盟國(guó)的空間態(tài)勢(shì)感知能力共享共建，太空戰(zhàn)場(chǎng)進(jìn)一步對(duì)美單向透明，將對(duì)其他國(guó)家爭(zhēng)取有限制天權(quán)帶來新的挑戰(zhàn)。

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