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澎湃防务

高边疆之谋⑦|美或将发射新导弹预警卫星:监视高超声速武器

澎湃新闻记者 谢瑞强

2018-07-01 08:15  来源:澎湃新闻

美国“天基红外系统”(SBIRS)全球监视星座已经完成组建,具备监视全球弹道导弹发射的能力。
今年1月19日,美国空军成功发射第四颗红外导弹预警卫星。按计划,美国还将于2020年和2021年发射第五颗和第六颗红外导弹预警卫星。美国空军主管这个项目的官员在发射成功后向外界称,这颗导弹预警卫星的成功发射是美国政府与国防工业多年共同努力的结晶,它将初期的“天基红外系统”(SBIRS)星座发展到一个高峰,并使美国及其盟国在未来若干年拥有强大的全球监视能力。
导弹预警卫星兴起于冷战时期,是美苏激烈博弈的重要技术支撑。这种卫星可为弹道导弹防御和实施反击提供及时预警信息,是美军弹道导弹防御系统的重要组成部分。
“天基红外系统”是美国国家导弹防御系统的核心组成之一,也是美国争取军事上绝对优势的技术装备。虽然美国目前拥有世界上首屈一指的天基预警体系,但并不满足,还正在研制新一代导弹预警卫星,实现监视高超声速武器的目标。
美国拥有世界第一的预警卫星系统
导弹预警卫星之所以具备预警能力,是因为携带了能够探测导弹发射时火焰红外辐射的红外探测器。其最大的特点是监视区域大,预警卫星采用高轨道运行,如果沿着赤道120°间隔部署3颗地球同步轨道卫星,那么地球绝大部分区域都在其监视之下。
在海湾战争、科索沃战争和伊拉克战争中,美国都调动了预警卫星支援作战行动。以海外战争为例,美国至少动用了4颗导弹预警卫星,用于监视伊拉克“飞毛腿”系列弹道导弹的发射,能够给防空留下2分钟左右的预警时间,提升“爱国者”导弹的拦截概率。
从上世纪50年代中期起,美国先后研制了四代导弹预警卫星。目前现役的导弹预警卫星体系由第三代的“国防支援计划”DSP和第四代的“天基红外系统”SBIRS组成。
长期研究天基预警体系的中国航天科工二院高级工程师张保庆告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),目前美国天基导弹预警系统主要包括:4颗“国防支援计划”(DSP)卫星、“天基红外系统”(SBIRS)的4颗地球同步轨道卫星(4个大椭圆轨道卫星载荷)和2颗低轨“空间跟踪与监视系统”(STSS)验证卫星。
“国防支援计划”卫星(DSP)是美国部署的第一种具有实战水平的导弹预警卫星。但由于这个卫星系统研制较早,存在无法跟踪中段飞行的弹道导弹、扫描速度慢、虚警现象等问题,在性能上难以满足弹道导弹防御需求,未来将全部被“天基红外系统”取代。
美国航天飞机释放DSP预警卫星瞬间,可见该卫星配备了大口径红外探测器。
根据相关资料,为探测发现弹道导弹,“天基红外系统”的地球同步轨道卫星采用两种探测器,一台是高速扫描型探测器,另外一台是高分辨率凝视型探测器。扫描型探测器用于快速扫描,通过探测导弹发射时喷出的尾焰对发射情况进行监视;凝视型探测器用于将导弹的发射画面拉近放大,并紧盯可疑目标,获取详细的目标信息。
张保庆介绍说,“天基红外系统”扫描速度和灵敏度相比“国防支援计划”系统提高了10倍以上,覆盖范围扩大了2~4倍,能在导弹发射10~20秒内将预警信息发送至地面运行控制系统,而“国防支援计划”卫星系统需要60~90秒,大幅延长了预警时间,为反导系统预留了更充分的作战准备时间,从而提高了拦截成功率。
“虽然‘天基红外系统’性能先进,但造价也非常高昂,平均每颗卫星耗资达17亿美元,远超美军预期。”张保庆指出。
DSP预警卫星将在未来几年陆续退役。
积极谋划下一代导弹预警卫星系统
据美国太空新闻网此前报道,美国将在2020年和2021年发射第五、第六颗“天基红外系统”卫星,以替最早发射的两颗卫星。在推进现有系统全面运行和任务拓展的同时,为了保持与竞争对手在空间作战上的优势,美国空军于2017年底发布“天基红外系统后继”(SBIRS-Follow on)系统信息征询书,积极谋划开发抗毁性更强的下一代天基预警卫星系统和新型地面控制系统。
该计划确立了一个较为激进的目标,即提前了当前采购流程4年,支持开发商以相应速度研发新能力。美国空军部长希瑟威尔逊称,在开发新导弹预警系统时,速度是很重要的。下一代导弹预警卫星将是领跑者。
美空军已正式表示现有“天基红外系统”不再有后续发展计划,并表示将取消“天基红外系统”第七、第八颗卫星。当前,美空军正在加速构建“天基红外系统后继”(SBIRS-Follow on)系统,美空军希望在“天基红外系统后继”系统体系架构设计中纳入分散式体系结构理念,即利用“结构分离、功能分解、有效载荷搭载、多轨道部署、多作战域部署”的方式,实现弹性与分散式空间系统体系结构。
“下一代预警系统的主要目标是提高系统的可靠性、抗毁性与弹性。”张保庆向澎湃新闻表示,“这是因为美国军方认为,随着潜在对手军力的发展,空间系统面临的威胁在加剧,需要提高可靠性和抗毁性。”
一位航天研究机构的卫星研究人员告诉澎湃新闻,“天基红外系统”的第五、第六颗采用了性能更好的改进型卫星平台,预计下一代导弹预警卫星会采用新的卫星平台,以满足提高可靠性和抗毁性的要求。
按计划,“天基红外系统后继”系统将包括5颗地球同步轨道卫星和2颗极轨卫星,提供对所有类型弹道导弹发射助推段预警能力。后继系统将分阶段部署,第一阶段系统包括3颗地球同步轨道卫星和2颗极轨卫星,计划从2025年开始执行首次发射,2029年实现系统运行,满足各种非战略导弹预警需求;第二阶段系统包括两颗地球同步轨道卫星,计划于2020年启动竞标,2030年执行首次发射,最终完成“天基红外系统后继”系统星座组建。
“天基红外系统后继”系统可靠性和抗毁性更好。
新预警系统或能监视高超声速武器
目前,美国现役的导弹预警卫星主要用于弹道导弹发射的预警,研制之初没有考虑高超声速武器。而目前,高超声速武器正处于火热发展之中,有些型号即将投入使用。2018年3月,俄罗斯总统发表的2018年年度国情咨文中首次公开了“先锋”和“匕首”两种高超声速武器系统,引发外界的高度关注。
据俄罗斯卫星网6月8日报道,普京在接受媒体采访时表示,“先锋”高超声速武器已开始批量生产,2019年将装备俄军部队。他强调,“先锋”是先进的“杀手锏”武器,其速度高达20多马赫,并且在未来几年内其他国家也不太可能研发出这样的武器。
美国军方认为,俄罗斯等国高超声速武器的发展给美国导弹防御系统构成挑战,应升级包括导弹预警系统在内的整个反导体系,提高对抗这种武器的能力。据美国《C4ISR与网络》今年4月12日报道,美国导弹防御局局长在参议院国防拨款分委会发表证词,希望国防部对现有传感器进行改进,以应对不断发展的高超声速武器。长期以来,导弹防御局一直主张在太空建立一个新的监视系统,以填补当前传感器的能力空白。
目前,正在研制的高超声速武器根据动力系统的不同可分为吸气式和助推-滑翔两种。“助推-滑翔高超声速武器是当下高超武器家族中发展最快,成熟度也最高,美俄等大国都有相应的在研型号。”长期跟踪研究国外高超声速武器技术发展的中国航空工业发展研究中心副研究员廖孟豪告诉澎湃新闻。
美国军方认为,俄罗斯等国高超声速武器的发展给美国导弹防御系统构成挑战,现役的“天基红外系统”无法满足未来作战需求。
廖孟豪解释说,这是因为助推-滑翔高超声速武器使用现役的火箭或弹道导进行运载即可,就相当于一个助推器,研制的精力可集中在滑翔式飞行器,难度比吸气式高超声速武器相对较小。
在助推器工作飞行阶段,高超声速武器与弹道导弹区别很小,现有的导弹预警卫星仍然能发现和跟踪,但是滑翔式飞行器与助推器分离后,如果飞行器机动能力很强,卫星就很难对其继续监视。因此,美国军事专家认为,应改进现有的导弹预警卫星体系,尤其是下一代预警卫星的研制必须将监视高超声速纳入考虑范围。
美国国际战略研究中心高级研究员Tom Karako认为,相对于陆地传感器,部署在太空的传感器在探测高超声速武器有更大的优势。五角大楼没有更多的时间研究如何建立立体的防御系统,因为威胁迫在眉睫,最好是调整2019财年预算,给监视高超声速武器更多的预算,而不是2020年才开始调整。
“建立由低轨道全球覆盖卫星星座和高轨道卫星组成的导弹预警体系,对高超声速武器具有很强的监视能力。” 航天研究机构的卫星研究人员认为。
“天基红外系统”原先由低轨道(SBIRS-Low)和高轨道(SBIRS-High)组成,后来美国空军的正式采办项目移交给美国导弹防御局后,改名为“太空跟踪与监视系统”(STSS)。图为STSS卫星模拟参与反导作战示意图。
其实,美国现役的“天基红外系统”计划曾规划了低轨道卫星星座和高轨道卫星的模式,系统计划由24颗运行在1600千米轨道高度的卫星组成,目标是构建具有对弹道导弹全程跟踪和探测能力的卫星星座。但由于经费的限制,发射的两颗试验卫星后来移交给导弹防御局,未被列为美国空军的正式采办项目。
航天研究机构的卫星研究人员指出,随着低成本小卫星技术的发展,美国有可能建立由小卫星组成的低轨道导弹预警卫星系统,用于高超声速武器的监视,全方位增强美国的天基预警能力。
责任编辑:汪伦宇 澎湃新闻,未经授权不得转载。新闻报料:4009-20-4009
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