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巨额费用却未获国会认可,看美军天基反导预警

文章作者:外国军情 上传时间:2019-06-27

  [文/观察者网 席亚洲]

  出品:科普中国

  本周,在美国空军战略司令部(SAC)司令官约翰·海登在“空间与导弹防御学会”会议上,大吹了一番“天基导弹追踪识别系统”。但有意思的是,不久前,美国参议院军委会刚刚在2019财年国防动员法案讨论中表示认为,天基反导系统没有意义,还是要加快LRDR反导雷达等系统的部署来增强美国本土的反导能力。话说,这空军和国会的嘴仗是怎么干起来的呢?美国未来的反导系统又要向何处去呢?

  作者:兰顺正

  美国反导何处去?

  监制:光明网科普事业部

  本周,美国负责核武器和战略武器系统的空军“战略司令部”指挥官约翰·海登在一次华盛顿的会议上,积极鼓吹了一番“天基导弹追踪识别系统”。虽然这套系统国会方面似乎并不买账,但至少空军方面正在积极推进。事实上,美国洛克希德·马丁公司已经表示,他们已经应空军要求,首先自筹资金一亿多美元,开始研究未来的天基导弹预警、跟踪、识别系统究竟需要什么样的新技术。

  美国空军新一代反导监控卫星项目在8月14日签约。据美国《防务新闻》报道,美国空军与洛克希德·马丁公司签署了价值29亿美元的合约,后者将负责研制和生产3枚“下一代天顶持续红外项目”(OPIR)卫星,这种卫星将逐步取代现役部署在地球同步轨道和太阳同步轨道上的SBIRS卫星系统。据称,首枚卫星将在2023年发射,这比最初计划中这套卫星星座系统2029年成型提前了6年。而仔细梳理一下会发现,近期美国对于天基反导预警系统显得格外热心,那么这类系统究竟是何来历,又有何作用呢?

  事实上,天基导弹预警系统已经不是一个新概念,美国上世纪80年代就部署了DSP“国防支援项目”卫星,通过红外监控方式来监控弹道导弹发射。而进入90年代-21世纪,美国又发展了新的SBIRS系统。

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  到2018年1月,美国新一代SBIRS系统总共有10枚卫星在轨运行。SBIRS系统分为高轨道(SBIRS high)和低轨道两套(SBIRS low)卫星监控系统(SBIRS low后来改名为STSS)。它们主要通过红外传感器,探测地面和空中火箭发动机工作的情况,来监控全球的火箭发射,并对其中看起来可能有危险的火箭进行初步跟踪,以确定其是否可能威胁美国。

  图片来自网络

  SBIRS系统目前有两种卫星构成,一种GEO卫星,另一种HEO卫星。GEO卫星是一种地球静止轨道卫星,装有高速扫描红外探测器和高分辨率凝视型红外探测器,它们在静止轨道上负责“日常值班“工作。而HEO卫星则是太阳同步轨道卫星,主要负责监视地球两极,尤其是北半球高纬度地球,如俄罗斯本土和中国北部。每颗HEO卫星可观察 北极地区的时间不小于12小时,通过2颗高轨道卫星的交替工作,实现对北半球高纬度地区的24小时连续监视。

  冷战遗产DSP

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  由于弹道导弹发射时,火箭发动机会喷出数千度的火焰喷流,在飞行轨迹上留下长数公里、直径数百米、温度几十到数百度的高温尾气。随着弹道导弹一直向上飞出大气层,这条高温尾迹会一直延伸到大气层顶端,使用红外探测器更易于发现目标。而位于太空的预警卫星不受地球曲率的限制,居高临下,覆盖范围广,能及早发现在空间运动的弹道导弹或其它飞行器,所以天基平台在反导预警方面具有天然的优势。天基反导预警早已被大国所重视,上世纪70年代冷战正酣之时,美国为防御苏联的导弹袭击就部署了DSP“国防支援项目”卫星。这种卫星载有中红外波长望远镜,碲汞镉探测器,双重辐射探测器,太空和大气爆炸报告系统等设备,能探测导弹发射时向地面喷流产生的热度。一旦捕捉到地面有新出现的热源,立刻根据热源的状况和移动情况,对其作出判断,辨别它是森林火灾、火山喷发,还是火箭发动机排出的喷焰。如果判定是导弹升空,立即根据其移动的速度、高度、方向等信息推算出导弹的种类、测算弹着点,并迅速通报有关部门。DSP卫星从1970年到2005年共计发射了23颗,目前在轨的都是大型的block14星。它们是1989年以后发射的9颗星,其中3颗是1991年前发射的。

  STSS-D卫星

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  DSP卫星

www.8029.com ,  更上一层楼的SBIRS

  与80年代开始部署的DSP系统相比,SBIRS高轨道卫星系统的探测灵敏度和扫描速度提高10倍以上,同时具备穿透云层发现目标能力,能在导弹发射后10-20秒内将预警信息传送到地面控制系统。

  早期国防支援计划卫星使用短红外和可见光探测,无法克服云层反光的虚警问题,后来虽然演进到双色红外波段,但6000单元一维线阵列的视场和分辨率都并不理想,虽然足以满足探测巨大尾焰的远程和洲际弹道导弹的需求,但对中短程战术弹道导弹则有些力有不逮。

  而在SBIRS系统当中,原本还有一个分支项目SBIRS-LOW低轨道卫星系统。这种卫星上也装载有宽视场扫描跟踪探测器和窄视场凝视探测器。其中宽视场扫描跟踪系统和高轨道卫星类似,也是用红外探测目标的尾焰,随后将信息发送到地面站和高轨道卫星,可以提高高轨道卫星发现目标的效率。同时,其窄视场探测器则包括了多光谱和可见光探测能力,能够对助推器燃尽后的母舱(MIRV BUS)弹头(WARHEAD)等目标进行探测,从而实现在导弹飞行中段和再入段的跟踪监视。由于窄视场探测器采用光学跟踪,通过高分辨率的图像,以及对目标面积、温度等特征的分析,有效分辨出弹头、弹头母舱、轻重光学和雷达诱饵的能力。

  为了弥补DSP的缺点,美国开始打造下一代天基预警系统——天基红外系统(SBIRS)。SBIRS采用双探测器体制,每颗星上装有“扫描”型 和“凝视”型两台探测器。SBIRS系统分为高轨道和低轨道两套卫星监控系统,高轨卫星主要用于探测助推段导弹,扫描速度和灵敏度比DSP卫星高10倍以上。它的扫描型探测器在导弹点火时就能探测到喷出的尾焰,然后在导弹发射后10s~20s内将警报信息传送给凝视型探测器,由凝视型探测器将目标画面拉近放大,获取详细信息。这种工作方式能有效增强探测战术弹道导弹的能力。低轨卫星主要用于跟踪在中段飞行的弹道导弹和弹头,引导拦截弹拦截目标,与现有系统相比可将防区范围扩大 2~4倍。它的宽视场扫描型短波红外探测器用于观察导弹发射时的红外辐射,发现战区战术导弹目标,以扩大搜索视场;窄视场凝视型多光谱跟踪探测器用于中段和再入段跟踪导弹,以提高目标信息获取速率。通过扫描和凝视两种方式的观测,对陆地、海上和空间导弹的发射、类型、诱饵的撒布都有一定的观测和识别能力。

  而且,与传统的天基红外预警卫星只能对导弹的相对于地面的投影位置进行探测不同,STSS卫星系统如果部署完整,那么全球任何地点升空的导弹会同时被4枚以上的卫星看到,然后就可以利用类似GPS定位的办法,推算出导弹的精确三维位置,再与SBIRS卫星配合,就可以达到对目标飞行过程全程监视。

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  这套系统理论上非常厉害,一举可以解决陆基雷达和老式天基预警卫星的多种难题,例如识别真假目标、快速精确定位“地平线以下”目标,增加预警时间,提高探测精度……

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  根据美军最初设想,SBIRS将使美国战区导弹防御(TMD)系统和国家导弹防御(NMD)系统的防御区域扩大,能力增强。但是由于技术和资金问题,整个系统部署的比较缓慢,到2018年1月美国新一代SBIRS系统总共有10枚卫星在轨运行(原计划整套系统共包含31颗卫星)。

  SBIRS-HEO卫星

  着急上马的OPIR

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  据美国战略司令部司令约翰·海腾8月7日在亚拉巴马州亨茨维尔举行的太空与导弹防御研讨会上说,在俄罗斯和中国的“导弹威胁”以及来自朝鲜和伊朗等国家的“新兴和潜在威胁”面前,保卫美国本土的关键在太空。约翰·海腾表示:“导弹防御界最重要的事情是确保你能够看到并描述这种威胁。我们必须能够看到这种威胁。”按照海腾的看法,拦截导弹实际上是“球手的接球手套”。要通过“主动抑制发射”战术来实现助推段拦截或成功摧毁导弹,美国需要一个有效的传感器层来及早发现威胁——但不能在地球上制造。他说:“世界上没有足够多的岛屿来部署雷达,以发现所有的威胁并确定威胁的特征。我们必须进入太空。”(巧合的是,就在海滕发出这一呼吁的几天前,中国成功测试了星空2乘波体高超音速飞行器)

  SBIRS-GEO卫星

  可以看出,此次着急上马的OPIR与海腾的呼吁十分契合。对于此次的“下一代天顶持续红外项目”(OPIR)卫星,美军发表的声明表示,这项合同规定,洛克希德·马丁公司将获得29亿美元,负责设计、飞行硬件采购、早期制造与降低风险工作,到通过关键设计审查为止。洛克希德公司将提供3枚地球同步轨道卫星,用于组成OPIR卫星星座系统。空军表示,第一枚OPIR卫星将在2023年发射,这比原计划开始取代SBIRS系统卫星的时间,2025年提前了两年。据称,OPIR系统与SBIRS的高轨道系统相似,都分为极地轨道卫星(太阳同步轨道卫星)和地球同步轨道卫星两种。其中太阳同步轨道卫星负责监控北极上空,主要针对中俄,地球同步轨道卫星负责监控全球。但与现役的SBIRS卫星相比,OPIR卫星的特点是加强了探测能力,同时在面对反卫星武器威胁的时候有更高的生存力。

  但是,虽然这么厉害,但STSS卫星的部署……2009年,美国发射了2枚STSS-Demo试验卫星……然后就没有了。

  原因呢?没钱呗。

  据当年的预算报告,一枚STSS卫星的成本在3.5-5亿美元之间——当然由于这是2009年的价格。到今天的话,即使没有任何改动,仅考虑汇率变动和通货膨胀因素,STSS卫星的价格上升50%很正常,那就是大约5.25-7.5亿美元。

  此前STSS-D的2枚卫星是采用DELTS-II火箭发射。同样据国会报告,2012年,其单枚成本约为6500万美元。那么到今天,其价格应该已经接近1亿美元。

  如此算来,24枚卫星只算卫星本身的成本和发射火箭的成本,应该在138亿-192亿美元之间。

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