□ 喬 風(fēng)

GEO-1衛(wèi)星發(fā)射升空

天基紅外系統(tǒng)簡(jiǎn)介

美國(guó)天基紅外系統(tǒng)（space-based infrared system， 簡(jiǎn)寫為SBIRS）是一種未來新式導(dǎo)彈預(yù)警和跟蹤系統(tǒng)，它將取代已過時(shí)的國(guó)防支援計(jì)劃（DSP）衛(wèi)星，用于探測(cè)全世界的導(dǎo)彈發(fā)射，跟蹤飛行中的敵方導(dǎo)彈，并指引反導(dǎo)武器加以摧毀。早在1991年1月，在當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)老布什重新審定戰(zhàn)略防御啟動(dòng)（SDI）計(jì)劃后，天基全球防御系統(tǒng)便更名為天基紅外系統(tǒng)，其主要功能是導(dǎo)彈預(yù)警。在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)使用DSP衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)彈預(yù)警。DSP衛(wèi)星系統(tǒng)是以洲際導(dǎo)彈入侵預(yù)警為主要對(duì)象，而在這次戰(zhàn)爭(zhēng)中，伊拉克使用的飛毛腿導(dǎo)彈是短程戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，DSP衛(wèi)星系統(tǒng)預(yù)警效果不理想。此后，雖然美空軍進(jìn)行過多項(xiàng)技術(shù)改進(jìn)，但由于DSP衛(wèi)星位于地球靜止軌道，要使其地面分辨率大幅度提高是不現(xiàn)實(shí)的。天基紅外系統(tǒng)計(jì)劃是新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，也是國(guó)防支援計(jì)劃的換代計(jì)劃，采用不同軌道高度的多顆衛(wèi)星組成，預(yù)警能力大為提高。

天基紅外系統(tǒng)于1992年8月獲得批準(zhǔn)，1995年開始列入財(cái)政年度開支，預(yù)計(jì)執(zhí)行到2008年完成，但目前該計(jì)劃的實(shí)施進(jìn)度已經(jīng)大大拖延。天基紅外系統(tǒng)由空間衛(wèi)星系統(tǒng)和地面控制站兩部分組成，空間衛(wèi)星系統(tǒng)由3種軌道高度的衛(wèi)星系統(tǒng)組成，即低軌衛(wèi)星系統(tǒng)（SBIRS—LEO）、高軌衛(wèi)星系統(tǒng)（SBIRS—HEO）和靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)（SBIRS—GEO）。低軌衛(wèi)星系統(tǒng)由“空間和導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)”計(jì)劃支持，高軌衛(wèi)星系統(tǒng)由“戰(zhàn)區(qū)高空區(qū)域防御”計(jì)劃支持。天基系統(tǒng)的工作原理是：借助GEO衛(wèi)星對(duì)發(fā)射的導(dǎo)彈進(jìn)行粗查，由HEO衛(wèi)星和LEO衛(wèi)星作定點(diǎn)詳查，對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行跟蹤，并測(cè)出導(dǎo)彈的彈道軌跡參數(shù)，進(jìn)行威脅評(píng)估，最終摧毀之。為了天基紅外系統(tǒng)的建成，美國(guó)還制定了ALERT計(jì)劃、CB計(jì)劃和JTAGS（聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)級(jí)地面站）計(jì)劃。ALERT計(jì)劃是為提高GEO衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理速度服務(wù)的；CB計(jì)劃是為研制高水平紅外探測(cè)器而設(shè)置的；JTAGS計(jì)劃則是一項(xiàng)為天基紅外系統(tǒng)的衛(wèi)星建造移動(dòng)式地面站而制定的計(jì)劃。這樣，美國(guó)天基紅外系統(tǒng)發(fā)展計(jì)劃中至少包括六個(gè)計(jì)劃：低軌衛(wèi)星計(jì)劃（SBIRS—LEO）、高軌衛(wèi)星計(jì)劃（SBIRS—HEO）、靜止軌道衛(wèi)星計(jì)劃（SBIRS—GEO）、ALERT計(jì)劃、CB計(jì)劃和JTAGS計(jì)劃，從而成為國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的核心。

組裝中的GEO衛(wèi)星

SBIRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

天基紅外系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)

天基紅外系統(tǒng)將是一個(gè)包括多個(gè)空間衛(wèi)星系統(tǒng)和地面設(shè)施的綜合系統(tǒng)，它由高軌道衛(wèi)星、低軌道衛(wèi)星和地面設(shè)施組成。

天基紅外系統(tǒng)的高軌道衛(wèi)星：

高軌道衛(wèi)星包括4顆地球同步軌道衛(wèi)星（GEO）、2顆大橢圓軌道衛(wèi)星（HEO）。地球同步軌道衛(wèi)星（GEO）主要用于探測(cè)、發(fā)現(xiàn)和跟蹤助推上升段的導(dǎo)彈，衛(wèi)星上帶有凝視型和掃描型兩種紅外探測(cè)器。掃描型探測(cè)器采用一種小型陣列掃描整個(gè)地區(qū)以建立整個(gè)地區(qū)的完整圖像，它用于提供快速的全球覆蓋。在凝視型探測(cè)器中，一個(gè)正方形或長(zhǎng)方形焦平面陣列連續(xù)地觀測(cè)一個(gè)特定的區(qū)域以及紅外輻射的變化。它用于精確的戰(zhàn)區(qū)探測(cè)和跟蹤。掃描型探測(cè)器對(duì)導(dǎo)彈在發(fā)射時(shí)所噴出的尾焰進(jìn)行初始探測(cè)，然后將探測(cè)信息提供給凝視型探測(cè)器，后者進(jìn)行精確跟蹤。它不僅能夠確定彈道的方位角還能提供導(dǎo)彈進(jìn)入其彈道時(shí)的速度和高度。大橢圓軌道衛(wèi)星（HEO）在與赤道平面成大傾角的軌道上運(yùn)行，它的遠(yuǎn)地點(diǎn)處于北半球上空，可長(zhǎng)期觀測(cè)北半球的情況，能夠探測(cè)從北極區(qū)域的潛艇上發(fā)射的彈道導(dǎo)彈。

天基紅外系統(tǒng)的高軌道衛(wèi)星掃描速度和靈敏度比DSP衛(wèi)星高得多，而且，它能夠穿透大氣層和在導(dǎo)彈剛一點(diǎn)火就能探測(cè)到其發(fā)射，因此對(duì)短程導(dǎo)彈發(fā)射的探測(cè)能力和定位精度比DSP衛(wèi)星強(qiáng)得多，它可在導(dǎo)彈發(fā)射后10~20秒內(nèi)將警報(bào)信息傳送給地面部隊(duì)，定位精度小于1千米，而DSP衛(wèi)星的精度約3千米。

天基紅外系統(tǒng)的低軌道衛(wèi)星：

天基紅外系統(tǒng)的低軌道衛(wèi)星是該系統(tǒng)的核心部分，是美國(guó)“亮眼”系統(tǒng)的后續(xù)計(jì)劃，1994財(cái)年“亮眼”系統(tǒng)由美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御局移交給空軍。低軌道衛(wèi)星的任務(wù)主要是提供已發(fā)射的導(dǎo)彈彈道中段的精確跟蹤和識(shí)別，它將在世界范圍內(nèi)跟蹤從發(fā)射到再入的彈道導(dǎo)彈，并能將引導(dǎo)數(shù)據(jù)提供給導(dǎo)彈攔截彈。低軌道衛(wèi)星將與高軌道衛(wèi)星共同提供全球覆蓋能力。

天基紅外系統(tǒng)的低軌道部分將由約24顆小型、低軌道、大傾角衛(wèi)星組成。飛行在多個(gè)軌道面上的低軌道衛(wèi)星將對(duì)地工作，以提供立體觀測(cè)。每對(duì)衛(wèi)星通過60GHz的衛(wèi)星間鏈路進(jìn)行相互通信。每一顆衛(wèi)星將包括兩種探測(cè)器，一種是捕獲探測(cè)器，它是一種寬視野掃描短波紅外探測(cè)器，用來觀測(cè)助推階段的導(dǎo)彈尾焰。一旦搜索探測(cè)器鎖定了一個(gè)目標(biāo)，信息將傳送給另一種探測(cè)器——跟蹤探測(cè)器，后者是一種窄視野、高精度凝視型多色（中波、中長(zhǎng)波、長(zhǎng)波紅外及可見光）探測(cè)器，它能鎖定一個(gè)目標(biāo)并對(duì)整個(gè)彈道中段和再入階段的目標(biāo)進(jìn)行跟蹤。這些探測(cè)器將按從地平線以下到地平線以上的順序工作，一旦捕獲和跟蹤目標(biāo)導(dǎo)彈的尾焰、發(fā)熱彈體以及再入大氣層彈頭，衛(wèi)星上的處理系統(tǒng)將預(yù)測(cè)出最終的導(dǎo)彈彈道以及彈頭的落點(diǎn)，將數(shù)據(jù)傳輸給地面反導(dǎo)系統(tǒng)，用于攔截來襲的導(dǎo)彈或彈頭。

整個(gè)低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)將利用衛(wèi)星內(nèi)部的數(shù)據(jù)鏈連接在一起，這樣，每一個(gè)衛(wèi)星都能與系統(tǒng)中的其它衛(wèi)星通信。當(dāng)一個(gè)衛(wèi)星所跟蹤的導(dǎo)彈離開它的視線，它可以將目標(biāo)的位置告知第二個(gè)衛(wèi)星，第二顆衛(wèi)星將繼續(xù)跟蹤目標(biāo)并將有關(guān)引導(dǎo)信息提供給地面防御系統(tǒng)，在必要的情況下，這種傳遞可以在整個(gè)天基系統(tǒng)的所有衛(wèi)星中接連進(jìn)行，直到目標(biāo)被摧毀或無法再探測(cè)到目標(biāo)。

低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的特點(diǎn)是：

（1）由于軌道低，低軌道衛(wèi)星更接近戰(zhàn)場(chǎng)，具有更高的分辨率。

（2）能精確、及時(shí)地測(cè)定敵方導(dǎo)彈發(fā)射裝置的所在位置，使得地面部隊(duì)能夠在更多的導(dǎo)彈發(fā)射前摧毀其發(fā)射裝置。

（3）能夠?yàn)榉磳?dǎo)攔截彈提供超視距制導(dǎo)，使攔截彈能夠攔截射程在雷達(dá)作用范圍之外的導(dǎo)彈，并在遠(yuǎn)離友軍和人口中心的地方擊落來襲導(dǎo)彈。這樣就能夠?qū)硪u導(dǎo)彈進(jìn)行多次攔截，提高攔截的成功率。

（4）能夠精確地引導(dǎo)地面雷達(dá)捕獲來襲導(dǎo)彈和彈頭，使地面雷達(dá)在敵方導(dǎo)彈進(jìn)入其作用范圍時(shí)才開始工作。這就減少了現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)常常使用的武器——反輻射導(dǎo)彈的威脅。

（5）在和平時(shí)期，低軌道衛(wèi)星通過搜集導(dǎo)彈的研制、部署、特征和彈道數(shù)據(jù)等信息來監(jiān)控全世界的彈道導(dǎo)彈試驗(yàn)。此外，它還可用于監(jiān)視空間的物體，幫助避免衛(wèi)星、飛船和空間碎片之間發(fā)生碰撞。

低軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的部分參數(shù)如下：

該衛(wèi)星系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星組成，每顆衛(wèi)星重量要求不超過680千克，發(fā)射使用德爾它火箭，每次可發(fā)射4顆低軌道衛(wèi)星。衛(wèi)星上載有寬視野捕獲探測(cè)器（SWIR）和窄視野跟蹤探測(cè)器（MWIR、MLWIR、LWIR和可見光部分），分別用于彈道導(dǎo)彈的探測(cè)和跟蹤，衛(wèi)星之間的通訊頻率為60Ghz，衛(wèi)星與地面之間為44/20Ghz，衛(wèi)星到衛(wèi)星控制網(wǎng)絡(luò)為S波段；衛(wèi)星上裝有容量為40安時(shí)的鎳氫電池，并使用功率為1.5千瓦的太陽(yáng)能電池板充電。衛(wèi)星的整體使用壽命大于10年。

GEO衛(wèi)星效果圖

LEO衛(wèi)星效果圖

與火箭頭錐進(jìn)行組合的GEO-1衛(wèi)星

地面設(shè)施：

地面設(shè)施包括：美國(guó)本土的任務(wù)控制站（M C S）、備用地面控制站（BMCS）、防摧毀控制站（SMCS）；海外中繼地面站（RGS）、一個(gè)應(yīng)急RGS；多任務(wù)移動(dòng)處理系統(tǒng)（M3P）和相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)；培訓(xùn)、發(fā)射和支持性基礎(chǔ)設(shè)施。地面設(shè)施通過三個(gè)階段來完成，第一階段將把DSP和對(duì)戰(zhàn)區(qū)的攻擊和發(fā)射早期報(bào)告地面站聯(lián)合成一個(gè)美國(guó)本土任務(wù)控制站，并使用DSP的衛(wèi)星數(shù)據(jù)；第二階段改進(jìn)第一階段的軟件和硬件，以滿足高軌道衛(wèi)星以及保留的DSP衛(wèi)星的所要求的功能。此外，多任務(wù)移動(dòng)處理系統(tǒng)將取代戰(zhàn)區(qū)內(nèi)陸軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)地面站并滿足天基紅外系統(tǒng)戰(zhàn)略處理的要求。第三階段將為天基紅外系統(tǒng)的低軌道衛(wèi)星提供所需的功能。目前已建成DSP統(tǒng)一地面站，在此基礎(chǔ)上將擴(kuò)建成MCS地面站，具有接收、處理、控制、通信功能。此外還有外國(guó)站，目前有意向國(guó)家及地區(qū)的有加拿大、日本、韓國(guó)、以色列和西歐等。此外，目前已建成DSP聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)移動(dòng)地面站，在此基礎(chǔ)上將升級(jí)接收天基紅外系統(tǒng)衛(wèi)星，從而成為天基紅外系統(tǒng)移動(dòng)地面站。

天基紅外系統(tǒng)的作用和意義

據(jù)新聞界報(bào)道，美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間2011年5月7日下午2點(diǎn)，首枚天基紅外系統(tǒng)靜地軌道衛(wèi)星（SBIRS-GEO-1）成功發(fā)射升空。發(fā)射任務(wù)在佛羅里達(dá)州卡納維拉爾角空軍基地進(jìn)行，原計(jì)劃在前一天升空，由于天氣原因，發(fā)射被推遲。這顆衛(wèi)星是一顆地球同步衛(wèi)星，配備有高精度掃描和定位傳感器，將提供導(dǎo)彈發(fā)射和整個(gè)地球的廣域監(jiān)視，由一枚“宇宙神-5”型運(yùn)載火箭送入太空。這顆衛(wèi)星將增強(qiáng)美國(guó)的導(dǎo)彈預(yù)警能力，同時(shí)大大提高美國(guó)的情報(bào)收集能力。

在冷戰(zhàn)時(shí)期，美國(guó)為了對(duì)蘇聯(lián)第一次核打擊的進(jìn)攻提供預(yù)警，建立了一個(gè)由監(jiān)視站、雷達(dá)站和衛(wèi)星系統(tǒng)組成的巨大監(jiān)視網(wǎng)。其中一個(gè)計(jì)劃便是國(guó)防支援計(jì)劃（DSP）。這個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)是由地球同步軌道上的紅外衛(wèi)星星座組成，主要任務(wù)是探測(cè)助推階段的火箭，并向國(guó)家最高指揮當(dāng)局報(bào)告。但是冷戰(zhàn)結(jié)束后，導(dǎo)彈威脅也發(fā)生了很多新的變化。美國(guó)認(rèn)為，雖然來自俄羅斯，或者說來自中國(guó)的洲際彈道導(dǎo)彈攻擊的可能性仍然存在，但是這些已不是主要的威脅，取而代之的是來自所謂“無賴國(guó)家”或者恐怖組織的帶有核生化彈頭的戰(zhàn)區(qū)彈道導(dǎo)彈的攻擊。因此，需要改進(jìn)現(xiàn)有的預(yù)警系統(tǒng)。美國(guó)的“天基紅外系統(tǒng)”就是為這個(gè)而研制的。它將取代現(xiàn)有的國(guó)防支援計(jì)劃，為美國(guó)部隊(duì)提供更準(zhǔn)確、更及時(shí)的彈道導(dǎo)彈預(yù)警。

“天基紅外系統(tǒng)”有四大功能：一是導(dǎo)彈預(yù)警，它可以為指揮人員提供更及時(shí)、更準(zhǔn)確的導(dǎo)彈預(yù)警信息；二是導(dǎo)彈防御，它可以跟蹤從初始助推階段一直到飛行中段的導(dǎo)彈目標(biāo)，有關(guān)數(shù)據(jù)還可以被傳送到攔截帶；三是技術(shù)情報(bào)偵察，它可以提供描述導(dǎo)彈特征所需的數(shù)據(jù)以及其它目標(biāo)數(shù)據(jù)；四是作戰(zhàn)空間特征的描述，它可以幫助指揮人員評(píng)估戰(zhàn)斗損傷，并跟蹤紅外輻射強(qiáng)烈的射線，從而增強(qiáng)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知?！疤旎t外系統(tǒng)”將是一個(gè)包括多個(gè)空間星座和地面設(shè)施的綜合系統(tǒng)，它是由高軌道衛(wèi)星、低軌道衛(wèi)星、地面設(shè)施三大部分組成的。高軌道部分將為美國(guó)最高指揮當(dāng)局和作戰(zhàn)部門提供全球戰(zhàn)區(qū)的有關(guān)戰(zhàn)略和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈發(fā)射，以及導(dǎo)彈助推飛行階段和落點(diǎn)區(qū)域的紅外數(shù)據(jù)。

與DSP衛(wèi)星系統(tǒng)相比，天基紅外系統(tǒng)的優(yōu)越性是非常明顯的。它能夠精確地引導(dǎo)地面雷達(dá)，捕獲來襲導(dǎo)彈和彈頭，使地面雷達(dá)在敵方導(dǎo)彈進(jìn)入其作用范圍時(shí)就開始工作。這樣，在相當(dāng)程度上減少了來自反輻射導(dǎo)彈的威脅。而且這個(gè)系統(tǒng)也是美國(guó)整個(gè)國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的一個(gè)核心部分。美國(guó)要在21世紀(jì)建立全球主導(dǎo)地位，保證軍事上的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這種絕對(duì)優(yōu)勢(shì)在相當(dāng)程度上反映了美國(guó)在空間系統(tǒng)的完善。這個(gè)系統(tǒng)其實(shí)是個(gè)大系統(tǒng)。前兩年，美國(guó)發(fā)射了X—37B空天飛機(jī)，今年年初又發(fā)射了X—47B，從航母起飛、無尾翼的噴氣式無人戰(zhàn)斗機(jī)，這次衛(wèi)星發(fā)射也是個(gè)標(biāo)志性的成果。美國(guó)在發(fā)展進(jìn)攻的“矛”的同時(shí)，也在打造越來越堅(jiān)固的“盾”。而導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，尤其是發(fā)射天基紅外系統(tǒng)衛(wèi)星，就是打造越來越堅(jiān)固“盾”的一個(gè)核心部件。從這個(gè)意義上講，“天基紅外系統(tǒng)”為未來21世紀(jì)美國(guó)在軍事上保持絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位，提供了技術(shù)支撐。

準(zhǔn)備發(fā)射的宇宙神-5火箭