天基空間目標(biāo)探測系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展

+ 王曉海 (空間電子信息技術(shù)研究院、空間微波技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

天基空間目標(biāo)探測系統(tǒng)技術(shù)研究進(jìn)展

+ 王曉海 (空間電子信息技術(shù)研究院、空間微波技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

空間目標(biāo)探測具有重要的軍事價(jià)值，不僅可以幫助確定潛在敵人的空間能力，還可預(yù)測空間目標(biāo)的軌道，對可能發(fā)生的碰撞和對己方空間系統(tǒng)的攻擊進(jìn)行告警。天基空間目標(biāo)探測是利用位于天基平臺的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行探測的方法。本文首先簡單介紹了天基遙感監(jiān)測、天基直接監(jiān)測、航天器表面采樣分析三種空間目標(biāo)天基探測方式，其次重點(diǎn)闡述了天基空間監(jiān)視系統(tǒng)（SBSS）、軌道深空成像系統(tǒng)（ODSI）、天基紅外預(yù)警系統(tǒng)（SBIRS）、空間 跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)（STSS）、試驗(yàn)衛(wèi)星系列計(jì)劃（XSS）、星歷表精調(diào)天基望遠(yuǎn)鏡（STARE）、聯(lián)合毫弧秒探路者勘察計(jì)劃（J-MAPS）以及俄羅斯的空間監(jiān)視系統(tǒng)（SSS）八個(gè)國外空間目標(biāo)探測典型系統(tǒng)以及美、歐、加三個(gè)國家/組織的未來發(fā)展規(guī)劃，最后分別從宏觀總體和具體技術(shù)兩個(gè)層面探討了空間目標(biāo)探測系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢。

空間目標(biāo) 空間監(jiān)視 天基探測 成像觀測

1 引言

衡量一個(gè)國家的空間作戰(zhàn)能力主要有三大指標(biāo)：空間監(jiān)視和預(yù)警能力、空間部署能力和空間攻防能力。在新的軍事斗爭形式中，空間監(jiān)視是空間部署、攻防的基礎(chǔ)，其主要任務(wù)是：探測和跟蹤重要空間目標(biāo)，確定可能對航天系統(tǒng)構(gòu)成威脅的航天器的任務(wù)、尺寸、形狀、軌道參數(shù)等重要目標(biāo)特性；對目標(biāo)特性數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類和分發(fā)?？臻g目標(biāo)監(jiān)視具有重要的軍事價(jià)值，不僅可以幫助確定潛在敵人的空間能力，還可以預(yù)測空間目標(biāo)的軌道，對可能發(fā)生的碰撞和對己方空間系統(tǒng)的攻擊進(jìn)行告警等。

2 空間目標(biāo)探測

空間目標(biāo)探測實(shí)現(xiàn)的基本途徑主要有地基探測與天基探測。本文主要研究討論天基探測。天基空間目標(biāo)探測是利用位于天基平臺的監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行探測的方法。由于探測位置與空間目標(biāo)的距離更近，并且沒有大氣對信號的干擾（例如消光和吸收），天基探測方法的分辨率更高。

空間目標(biāo)的天基測量從測量形式上可以分為天基遙感監(jiān)測、天基直接監(jiān)測、航天器表面采樣分析等3種主要手段，其中天基遙感監(jiān)測屬于主動式監(jiān)測方式，而后兩種則為被動式的空間目標(biāo)監(jiān)測。

2.1 天基遙感監(jiān)測

天基遙感監(jiān)測設(shè)備包括光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、微波雷達(dá)、激光雷達(dá)、太赫茲雷達(dá)等，其監(jiān)測平臺包括衛(wèi)星、飛船和空間站。

光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是搭載于天基平臺上的電子望遠(yuǎn)鏡，具有很高的監(jiān)測分辨率，但監(jiān)測過程受到監(jiān)測平臺位置和監(jiān)測時(shí)間段的限制，監(jiān)測效率低，在實(shí)際應(yīng)用中有其局限性。

雷達(dá)技術(shù)由于發(fā)展時(shí)間長，理論完備、技術(shù)成熟、手段多樣，因此成為探測中、小尺度危險(xiǎn)碎片的主要手段之一，更是空間目標(biāo)天基探測的未來發(fā)展方向。隨著毫米波雷達(dá)技術(shù)的突破，為天基雷達(dá)的小型化、高精度、高效率提供了技術(shù)支持。

微波雷達(dá)利用無線電波測定目標(biāo)位置及其相關(guān)參數(shù)的電子設(shè)備。微波雷達(dá)在太空中工作，采用較小天線孔徑和發(fā)射功率，就能監(jiān)測到距離較遠(yuǎn)、尺度較小的空間目標(biāo)。

激光雷達(dá)以激光作為輻射源，將雷達(dá)的工作波段擴(kuò)展到光波范圍，具有定位精度高、監(jiān)測分辨率高、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)在太空中監(jiān)測具有較小的損耗，因而成為太空中用于空間目標(biāo)監(jiān)測的有效手段。但目前激光技術(shù)還不成熟，僅在天基監(jiān)測中用于近距離空間目標(biāo)的監(jiān)測。

太赫茲雷達(dá)可以實(shí)現(xiàn)對空間目標(biāo)的遠(yuǎn)距主動探測、精確測距測速測角、高分辨率成像、精細(xì)結(jié)構(gòu)特征反演，而且可以利用材料在太赫茲頻段豐富的特征譜線提取目標(biāo)的“指紋特征”，可彌補(bǔ)現(xiàn)有微波和紅外探測系統(tǒng)的不足，是空間態(tài)勢感知系統(tǒng)的有力補(bǔ)充。太赫茲雷達(dá)在航天器自身防御探測與空間防御和反導(dǎo)預(yù)警體系建設(shè)等方面顯示出良好應(yīng)用前景。

2.2 天基直接監(jiān)測

天基直接監(jiān)測是利用在空間航天器上搭載由一定材料構(gòu)成的監(jiān)測儀器，通過這些儀器記錄空間目標(biāo)及星際塵埃的撞擊效果，從而收集空間目標(biāo)信息的監(jiān)測方法。天基空間目標(biāo)監(jiān) 測儀器的總體趨勢是功能越來越強(qiáng)、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、監(jiān)測范圍從近地空間逐漸延伸至外太空。儀器有很強(qiáng)的綜合化趨勢，國際合作也逐漸增多。

通過天基直接監(jiān)測，能準(zhǔn)確記錄空間目標(biāo)的碰撞事件，計(jì)算出空間目標(biāo)的質(zhì)量、速度、通量和運(yùn)行軌跡等信息，是了解小尺度空間目標(biāo)的重要方法，對航天器的防護(hù)和航天材料的研究也有參考價(jià)值。國際上很早就開展空間目標(biāo)直接監(jiān)測的研究。1996年，歐空局將碎片和塵埃監(jiān)測器送入靜止軌道；法國空間研究中心也于1999年將有源和無源監(jiān)測器送上“和平號”空間站，用于空間目標(biāo)的研究。

2.3 航天器表面采樣分析

航天器表面采樣分析通過對已返回的長期暴露于空間環(huán)境中的航天器表面材料的分析來獲取空間目標(biāo)信息。暴露在空間環(huán)境中的航天器表面布滿了微流星體和微小空間目標(biāo)的撞擊坑，撞擊坑的尺寸從微米級到毫米級不等。通過對這些撞擊坑的發(fā)生時(shí)間和尺寸的分析，能夠有效獲得亞毫米尺寸空間目標(biāo)的信息，統(tǒng)計(jì)出航天器運(yùn)行軌道層面上空間目標(biāo)的流量，并能直接分析得出小空間目標(biāo)對航天飛行任務(wù)的影響。

航天器表面采樣分析可直接立足于現(xiàn)有返回式航天器的后期研究以及在軌空間站的觀察分析，不需額外增加研究費(fèi)用，因而是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的監(jiān)測方式。

3 國外空間目標(biāo)探測典型系統(tǒng)及發(fā)展規(guī)劃

3.1 典型系統(tǒng)

國外已經(jīng)發(fā)射數(shù)顆專用或兼用的微小型空間目標(biāo)監(jiān)視平臺，還有部分衛(wèi)星正在研制或計(jì)劃之中?，F(xiàn)有的天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)一般應(yīng)用在兩種場合下，即用于遠(yuǎn)距離探測跟蹤或近距離成像監(jiān)視。通過查閱公開文獻(xiàn)，統(tǒng)計(jì)得到國外已發(fā)射或在研的天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)情況(如表1所示)。

表1中，專用是指空間目標(biāo)監(jiān)視為系統(tǒng)的核心任務(wù)；兼用是指空間目標(biāo)監(jiān)視是系統(tǒng)的部分任務(wù)；可用是指系統(tǒng)具備空間目標(biāo)監(jiān)視能力，但未納入日常工作任務(wù)之內(nèi)。

3.1.1 天基空間監(jiān)視系統(tǒng)（Space Based Surveillance System，SBSS）

SBSS計(jì)劃是美國近期發(fā)展天基空間監(jiān)視能力的重要計(jì)劃。旨在研制新一代光學(xué)空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)，增強(qiáng)對空間戰(zhàn)場態(tài)勢的實(shí)時(shí)感知能力。SBSS系統(tǒng)是由4顆或更多極軌衛(wèi)星組成，每天繞地球數(shù)周，能使低地球軌道和靜地軌道監(jiān)視分辨率提高一個(gè)數(shù)量級并且收集40萬條衛(wèi)星信息。

表1 部分天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)

圖1 美國空間目標(biāo)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)

圖2 SBSS任務(wù)主題

圖3 SBSS工作流程

SBSS系統(tǒng)將能搜索整個(gè)空間，主要用于搜索深空目標(biāo)， 也可以執(zhí)行近地目標(biāo)搜索任務(wù)。它具有高軌道觀測能力強(qiáng)、重復(fù)觀測周期短、可全天候觀測的特點(diǎn)， 可大幅度提高美國深空物體的探測能力。據(jù)稱，SBSS系統(tǒng)將使美國對地球同步軌道衛(wèi)星的跟蹤能力提高50%，使美國空間目標(biāo)編目信息的更新周期由現(xiàn)在的5天左右縮短到2天。

2010年9月26日，首顆“天基太空監(jiān)視系統(tǒng)”衛(wèi)星發(fā)射升空，這標(biāo)志著太空態(tài)勢感知革命的開始。

3.1.2 軌道深空成像系統(tǒng)（Orbit Deep Space Imager，ODSI）

ODSI是美國開展的一項(xiàng)用于空間目標(biāo)監(jiān)視的全新項(xiàng)目，由運(yùn)行在地球同步軌道上的成像衛(wèi)星組成，衛(wèi)星成像系統(tǒng)采用望遠(yuǎn)鏡并可在空間機(jī)動。ODSI不僅能探測和跟蹤目標(biāo)，其更主要的任務(wù)是對目標(biāo)進(jìn)行描述和分析，提供目標(biāo)的高分辨率圖像，并實(shí)時(shí)或定期提供相關(guān)信息以支持整個(gè)戰(zhàn)場空間感知和防御空間對抗作戰(zhàn)。

ODSI系統(tǒng)是美國發(fā)展和完善空間監(jiān)視系統(tǒng)的中期計(jì)劃。ODSI系統(tǒng)可對地球同步軌道衛(wèi)星進(jìn)行高分辨率成像，它是一個(gè)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，將持續(xù)不斷地沿著地球外圍飛行并且拍攝一些無論是美國還是其他國家都感興趣的物體圖片。比運(yùn)行在較低軌道的SBSS更適合跟蹤和監(jiān)測高軌道的目標(biāo)，并可提供空間目標(biāo)的詳細(xì)特征。

ODSI系統(tǒng)的主要作用是提供空間物體特性的圖像和軌道位置數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)ODSI將由三顆或更多衛(wèi)星組成，不僅增加了空間目標(biāo)識別范圍和空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的性能，而且支持衛(wèi)星編目和空間態(tài)勢感知能力。

3.1.3 天基紅外預(yù)警系統(tǒng)（Space Based Infra-Red System，SBIRS）

圖4 SBIRS衛(wèi)星

SBIRS系統(tǒng)是美國為滿足未來對空間目標(biāo)進(jìn)行紅外監(jiān)視而設(shè)計(jì)研制的，其主要任務(wù)是進(jìn)行戰(zhàn)略和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈預(yù)警，跟蹤從初始助推階段到飛行中段的導(dǎo)彈目標(biāo)，為導(dǎo)彈防御指示目標(biāo)，提供技術(shù)情報(bào)。系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有技術(shù)和方法，提供全譜監(jiān)測手段，能滿足作戰(zhàn)部隊(duì)對導(dǎo)彈預(yù)警、導(dǎo)彈防御、技術(shù)偵察和戰(zhàn)場態(tài)勢描述等要求，最終將取代現(xiàn)役DSP系統(tǒng)。

3.1.4 空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)（Space Tracking and Surveillance System，STSS）

SBIRS包括高軌道部分（SBIRS-High）和低軌道部分（SBIRS-Low）。其中：SBIRS-High的主要功能是探測彈道導(dǎo)彈發(fā)射的助推段信號，提供導(dǎo)彈的早期預(yù)警信息；SBIRS-Low具有探測助推段信號的功能，并能跟蹤和監(jiān)視中段飛行的彈頭。2002年，SBIRS-Low被命名為空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)（STSS）。STSS系統(tǒng)由搭載著紅外敏感器的若干低地球軌道衛(wèi)星構(gòu)成，經(jīng)地面站連接到“彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)”，將數(shù)據(jù)發(fā)回到地面指揮中心，支持快速、有效的攔截器發(fā)射，提供全球范圍的、可持續(xù)的導(dǎo)彈探測和跟蹤能力。

圖5 STSS演示驗(yàn)證示意

3.1.5 試驗(yàn)衛(wèi)星系列計(jì)劃（eXperiment Satellite Series，XSS）

XSS系列衛(wèi)星是一項(xiàng)空軍研究項(xiàng)目，該項(xiàng)目利用多顆小衛(wèi)星執(zhí)行近距離軍事行動，即圍繞其他衛(wèi)星機(jī)動，以便執(zhí)行監(jiān)視、服務(wù)或攻擊等任務(wù)。美國空軍的XSS微衛(wèi)星已經(jīng)進(jìn)行了一系列的飛行試驗(yàn)，演示了對空間目標(biāo)的監(jiān)視能力。

XSS-11是美國空間研究實(shí)驗(yàn)室研制的新一代XSS系列衛(wèi)星，主要試驗(yàn)對空間目標(biāo)的監(jiān)視能力及演示先進(jìn)的軌道機(jī)動與位置保持能力。2005年，XSS-11微衛(wèi)星成功進(jìn)行了針對國防支援計(jì)劃導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的逼近、繞飛等試驗(yàn)。

3.1.6 星歷表精調(diào)天基望遠(yuǎn)鏡（Space-based Telescopes for Actionable Ref i nement of Ephemeris，STARE）

STARE是美國國家偵察局（NRO）的空間態(tài)勢感知納衛(wèi)星項(xiàng)目，目的是構(gòu)建空間碎片監(jiān)視納衛(wèi)星星座，提高預(yù)測空間碰撞的準(zhǔn)確率。STARE項(xiàng)目2010年5月啟動，計(jì)劃分三個(gè)階段實(shí)施：第一階段為技術(shù)驗(yàn)證階段，旨在驗(yàn)證利用納衛(wèi)星星座對空間碎片的軌道進(jìn)行精確觀測、并對空間碰撞進(jìn)行預(yù)警的技術(shù)。該階段將發(fā)射3顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星，利用光學(xué)有效載荷對空間目標(biāo)進(jìn)行成像；第二階段為任務(wù)驗(yàn)證階段，計(jì)劃發(fā)射5顆衛(wèi)星；第三階段是業(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)化運(yùn)行星座，執(zhí)行空間碎片觀測任務(wù)，對空間碰撞進(jìn)行預(yù)警。

圖6 XSS-11衛(wèi)星

圖7 STARE任務(wù)運(yùn)行概念示意圖

3.1.7 聯(lián)合毫弧秒探路者勘察計(jì)劃（Joint Milli-Arcsecond Pathf i nder Survey，J-MAPS）

J-MAPS任務(wù)是美國海軍天文臺（USNO）正在研制的一項(xiàng)天基天文觀測望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃，主要用于提高恒星空間定位精度，可滿足現(xiàn)有及未來恒星庫的高精度定位需求，為星敏感器服務(wù)。盡管該任務(wù)的首要設(shè)計(jì)目標(biāo)不是用于地球軌道附近空間目標(biāo)的探測，但是基于系統(tǒng)的能力，也可對GEO目標(biāo)進(jìn)高精度測量。該衛(wèi)星計(jì)劃將任務(wù)周期90%以上的時(shí)間用于天文觀測，5%以上的時(shí)間用于空間態(tài)勢感知（SSA）任務(wù)（包括高精度軌道確定及成像觀測）。

圖8 J-MAPS衛(wèi)星在軌示意

3.1.8 俄羅斯的空間監(jiān)視系統(tǒng)（Space Surveillance System，SSS）

俄羅斯是除美國之外唯一擁有專用空間目標(biāo)探測監(jiān)視系統(tǒng)的國家，其“空間監(jiān)視系統(tǒng)”是世界上第二大空間目標(biāo)探測監(jiān)視系統(tǒng)，主要由預(yù)警雷達(dá)探測網(wǎng)和分布在14個(gè)地區(qū)的20多部光電設(shè)備組成。最重要的光學(xué)探測系統(tǒng)——“窗口”（Okno）系統(tǒng)為有源光電空間目標(biāo)監(jiān)視與跟蹤設(shè)施。2015年7月，俄羅斯首套“窗口-M” 地基光電空間監(jiān)視系統(tǒng)具備完全運(yùn)行能力，用于跟蹤2000~40000公里高度的空間目標(biāo)，與地基雷達(dá)配合，能使俄軍空間監(jiān)視能力覆蓋目前所有航天器的運(yùn)行軌道，空間目標(biāo)監(jiān)視能力增強(qiáng)4倍。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析測算，SSS每天能執(zhí)行50000次觀測，能夠維持將近5000個(gè)目標(biāo)的編目，其中大部分為低軌目標(biāo)。

3.2 發(fā)展規(guī)劃

3.2.1 美國

值得關(guān)注的是，美國除研制SBSS和ODSI這樣具有全面覆蓋空間能力的天基態(tài)勢感知監(jiān)視系統(tǒng)外，還在尋求對空間小區(qū)域范圍、某一特定空間目標(biāo)，或?qū)Ρ緡臻g資產(chǎn)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視的能力，為此，美國正積極研制可用于空間監(jiān)視的微小衛(wèi)星。

圖9 ANGELS衛(wèi)星

2005年11月，美國空軍研究實(shí)驗(yàn)室提出ANGELS研制計(jì)劃。該方案是利用質(zhì)量小于15kg的納衛(wèi)星對在軌空間資產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)視，作為其他空間監(jiān)視手段的有力補(bǔ)充。ANGELS衛(wèi)星計(jì)劃于2011年和主衛(wèi)星一起發(fā)射，被送人地球靜止軌道，而后與主衛(wèi)星分離并在主衛(wèi)星附近做貼近飛行，監(jiān)視主衛(wèi)星周圍的空間環(huán)境。這顆小衛(wèi)星將驗(yàn)證監(jiān)視地球靜止軌道較大衛(wèi)星的能力。ANGELS將攜帶12kg的望遠(yuǎn)鏡監(jiān)視其他衛(wèi)星，主要執(zhí)行監(jiān)視空間天氣情況，探測反衛(wèi)星武器和診斷主衛(wèi)星技術(shù)問題等操作。ANGELS計(jì)劃中的空間態(tài)勢感知系統(tǒng)能對地球靜止軌道上衛(wèi)星附近區(qū)域提供連續(xù)的監(jiān)視，并詳細(xì)探測進(jìn)人這一區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)及確定該目標(biāo)的特征，這是其它地基和天基空間監(jiān)視系統(tǒng)難以做到的。

3.2.2 歐空局

歐空局早在2006年就宣布要建立自己的太空目標(biāo)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，提出建設(shè)未來的空間監(jiān)視系統(tǒng)（ESSS），并最終構(gòu)建一個(gè)“空間態(tài)勢感知系統(tǒng)”（SASS）。

ESSS方案從地基LEO目標(biāo)、GEO目標(biāo)、MEO目標(biāo)探測監(jiān)視方案以及天基敏感器監(jiān)視方案等角度規(guī)劃了歐洲未來的空間監(jiān)視系統(tǒng)，其目標(biāo)是定義一個(gè)模塊化的歐洲空間監(jiān)視系統(tǒng)，并且將由已經(jīng)驗(yàn)證過的、低風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)的各分系統(tǒng)組成。

歐洲各國認(rèn)為應(yīng)將現(xiàn)有的獨(dú)立系統(tǒng)通過組網(wǎng)的方式建立起較為完善的空間監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這樣能夠充分利用現(xiàn)有的空間監(jiān)視資源，迅速組建歐洲相對獨(dú)立的空間系統(tǒng)。除此之外，歐洲還將該系統(tǒng)定義為一個(gè)雙重目的的系統(tǒng)，即一個(gè)不僅能夠觀測軌道碎片，而且同時(shí)能夠監(jiān)視通過歐洲領(lǐng)土上空的衛(wèi)星的雙重功能系統(tǒng)。

2012年3月，歐洲防務(wù)局指導(dǎo)委員會批準(zhǔn)了一項(xiàng)新一代歐洲軍用地球觀測衛(wèi)星項(xiàng)目——多國天基成像系統(tǒng)（MUSIS），旨在對空間目標(biāo)進(jìn)行探測、監(jiān)視和偵察，以確保目前的法國“太陽神-II”系統(tǒng)、德國SAR-LUPE系統(tǒng)、意大利Cosmo-Sky med系統(tǒng)和“昴宿”星系統(tǒng)的服務(wù)延續(xù)到2015年～2017年以后。該項(xiàng)目由比利時(shí)、德國、希臘、法國、意大利和西班牙六個(gè)歐盟成員國共同發(fā)起。

3.2.3 加拿大

加拿大軍方也積極開展空間目標(biāo)探測技術(shù)研究。加拿大宇航局（Canadian Space Agency，CSA）和Dynacom公司等正在開展用于實(shí)現(xiàn)對近地小行星的搜索和跟蹤，以及對地球軌道衛(wèi)星的跟蹤近地目標(biāo)探測衛(wèi)星（Near Earth Space Surveillance，NESS）研制計(jì)劃。加拿大國防部也啟動了空間目標(biāo)監(jiān)視（Surveillance of Space，SoS）計(jì)劃，主要用于跟蹤地球同步軌道上通信衛(wèi)星和其他高軌衛(wèi)星。

“恒星微振動觀測”（MOST）是加拿大研制的世界上最小的太空望遠(yuǎn)鏡，主要用于天文觀測，但在天文任務(wù)的間隙，MOST還被用來進(jìn)行空間目標(biāo)探測試驗(yàn)，進(jìn)行天基空間目標(biāo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)。目前，加拿大正在研制“高低軌觀測衛(wèi)星”（NEOS SAT）項(xiàng)目，也是天文觀測項(xiàng)目，該任務(wù)期望使用一個(gè)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡載荷，完成兩類在軌觀察任務(wù)：近地空間監(jiān)視和高軌空間監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)并觀察近地小行星和彗星并確定其運(yùn)行軌跡。利用科學(xué)項(xiàng)目積累的技術(shù)成果，加拿大國防部加快了空間監(jiān)視系統(tǒng)（CSSS） 的研發(fā)工作，該系統(tǒng)是加拿大的空間監(jiān)視計(jì)劃( SOFS) 中的核心部分。Sapphire衛(wèi)星就是該系統(tǒng)的重要組成部分，它是一個(gè)攜帶光電有效載荷的小衛(wèi)星，其主要觀測目標(biāo)是太空中活動的衛(wèi)星及失效衛(wèi)星、空間碎片等。

由上可知，以美國為代表的國家對空間目標(biāo)探測系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)的重視程度進(jìn)一步加大，資金投入將進(jìn)一步加大，系統(tǒng)規(guī)模進(jìn)一步合理化，軍事意義增強(qiáng),特別重視對空間戰(zhàn)場態(tài)勢的實(shí)時(shí)感知能力。

4 空間目標(biāo)探測系統(tǒng)發(fā)展趨勢

未來的空間目標(biāo)探測必然從目前的以地基監(jiān)視為主向天地基聯(lián)合監(jiān)視過渡，并可能最終發(fā)展到以天基探測為主。在對上述國家天基空間目標(biāo)監(jiān)視特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,可以看出國外天基空間目標(biāo)監(jiān)視研究呈現(xiàn)如下趨勢:

4.1 宏觀總體趨勢

①既發(fā)展大型或超大型天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)，也發(fā)展小衛(wèi)星天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)（星座組網(wǎng)），同時(shí)加強(qiáng)對地球同步軌道目標(biāo)的抵近偵察能力；

②監(jiān)視手段以可見光、紅外為主，但重視監(jiān)視載荷的小型化、功能的互補(bǔ)性、全面性；

③監(jiān)視功能更為全面。被監(jiān)視的目標(biāo)包括所有級別的導(dǎo)彈,低、中、高軌的衛(wèi)星,空間碎片,太空粒子,氣體污染,太空中、電離層及大氣層的物理狀況,太陽黑子活動情況,磁場改變情況等。監(jiān)測到的目標(biāo)特征信息更加全面詳細(xì),空間目標(biāo)識別能力將進(jìn)一步增強(qiáng)；

④監(jiān)視性能的要求進(jìn)一步提高,滿足實(shí)時(shí)性、廣空域、寬時(shí)域、闊頻譜的要求。

4.2 具體技術(shù)趨勢

4.2.1 成像目標(biāo)探測

隨著光學(xué)系統(tǒng)、高速大尺寸焦面探測器、高速信號處理技術(shù)的提高，完全有可能使目標(biāo)在較遠(yuǎn)的距離時(shí)成面像，于是就可以利用目標(biāo)外形及表面紋理的特性去對目標(biāo)探測、識別，這樣可以大大的提高探測概率。因而這方面的研究將變得極有價(jià)值。

4.2.2 反隱身探測

伴隨著空間目標(biāo)探測技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的反隱身技術(shù)也得到了大大地提高。目前，美國、俄羅斯、法國等都已經(jīng)開展并應(yīng)用了這方面的研究。因此要求能對經(jīng)過隱身處理的空間目標(biāo)也能夠探測、識別和跟蹤。這可以說是未來研究和發(fā)展的必然方向。

4.2.3 相對位置探測

目前，空間目標(biāo)的種類多樣，有衛(wèi)星、空間碎片、彈道導(dǎo)彈等。對于不同的目標(biāo)和不同的任務(wù)，所感興趣的點(diǎn)有很大的差異，而這些點(diǎn)就要通過目標(biāo)與探測器的相對位置來進(jìn)行判斷。隨著任務(wù)的要求越來越高，對這中探測的要求也就越迫切。

5 結(jié)語

在全球太空資源開發(fā)熱潮進(jìn)一步高漲和未來太空作戰(zhàn)趨勢不斷加劇的軍事斗爭形式中，空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)起著重要而關(guān)鍵的作用。為了更有效地利用空間、更深入地探索空間，并為未來空間作戰(zhàn)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的空間目標(biāo)信息，世界各軍事強(qiáng)國都在積極拓展對空間目標(biāo)的監(jiān)視范圍，不斷提高空間目標(biāo)的觀測精度。

天基空間目標(biāo)探測技術(shù)是當(dāng)前空間技術(shù)研究的最前沿，是未來進(jìn)行空間目標(biāo)探測和識別的重要發(fā)展方向，特別是近年來，隨著我國航天事業(yè)的發(fā)展，對空間目標(biāo)進(jìn)行探測的需求越來越迫切。并且無論從保護(hù)空間環(huán)境，安全持續(xù)地開發(fā)和利用空間資源，維護(hù)我國空間權(quán)益，還是從提高我國空間航天器在軌運(yùn)行壽命，保障載人航天安全出發(fā)，以及軍事斗爭，都需要加強(qiáng)對空間目標(biāo)探測技術(shù)的研究。

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