国外导弹防御预警探测系统发展近况

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国外导弹防御预警 探测系统发展近况

• 导读
  • 弹道导弹技术的扩散使得越来越多的国家开始发展导弹防御技术，而高超声速导弹技术的应用则使原本生涩的反导技术更显得捉襟见肘。在这一背景下，一些国家开始加紧研制具有新型探测预警能力的反导系统，另一些国家则开始补齐反导预警探测的短板，不断完善自身建设。本文介绍2020年以来国外导弹防御预警探测系统发展近况。
• 美国
  • 现状
    • 美国正在致力于继续扩大导弹防御系统部署规模，发展应对新型威胁的先进导弹防御技术。
    • 天基预警系统方面，美国在原有国防支援计划(Defense Support Program，DSP)星座的基础上，正在建设天基红外系统(Space Based Infrared System，SBIRS)和空间跟踪与监视系统(Space Tracking And Surveillance System，STSS)。
    • SBIRS天基红外系统卫星
  • 未来
    • 美国弹道导弹防御系统2.0版本在预警探测系统方面，将发展“下一代过顶持续红外系统”(Overhead Persistent Infrared，OPIR)、“高超声速与弹道跟踪传感器”(Hypersonic and Ballistic Tracking Space Sensor，HBTSS)等新系统，强化对弹道导弹及高超威胁目标的预警监视、全程跟踪、探测识别与杀伤评估能力
  • “下一代过顶持续红外系统”(OPIR)
    • 2019年10月11日，美国空军宣布新型导弹预警防御卫星“下一代过顶持续红外系统”(OPIR)通过了初步设计评审。美国太空与导弹系统中心已授出5颗下一代OPIR卫星的合同，其中洛克希德·马丁将建造3颗地球同步轨道卫星(NGG)，诺斯罗普·格鲁曼公司将建造2颗极地轨道卫星。
    • 3颗NGG卫星将使用洛马的增强型LM 2100通用卫星总线，去除过时的设备并在多个子系统里插入现代电子设备，并增强弹性功能以适用于下一代OPIR任务。
    • NGG有效载荷计划采用竞争性的并行开发方式，同时开发两个红外有效载荷，以迎合2025年首次发射NGG卫星这一期限。美国太空与导弹系统中心在2020年5月21日宣布NGG的两个候选任务有效载荷的初步设计审查(PDR)已经完成。
    • 下一代“过顶持续红外系统”采办策略
    • 作为有效载荷供应商竞争方，雷神技术公司空间和机载系统部(RSAS)和诺斯罗普·格鲁曼公司航天系统部(NGAS)将分别设计、制造、组装、集成和交付一个任务有效载荷，用于三颗NGG卫星的前两颗。项目总承包商洛马公司还将从RSAS和NGAS两者中选择一家，为第三颗卫星制造有效载荷。
    • 随着PDR的成功完成，竞争团队双方将继续完善下一代OPIR有效载荷的设计，预计将于2021年5月完成有效载荷的关键设计审查。
  • “高超声速与弹道跟踪天基传感器”(HBTSS)
    • 2021年1月14日和1月22日，美国导弹防御局(MDA)先后授予L3哈里斯公司和诺斯罗普·格鲁曼公司1.21亿美元和1.55亿美元合同，为“高超声速与弹道跟踪天基传感器”(HBTSS)项目研制原型卫星。
    • 此次MDA收到L3哈里斯公司、莱多斯(Leidos)公司、诺格公司和雷声公司的四份提案，四家公司在2019年10月都各自收到MDA价值2000万美元的前期合同金。此次筛选出的两家获胜者必须在2023年7月前交付原型卫星。
    • 太空中的高超声速攻防概念图
    • HBTSS卫星将是更大的导弹预警网络的一部分，该网络还包括由五角大楼太空发展局(SDA)获得的宽视场(WFOV)导弹跟踪卫星。L3Harris和SpaceX都各自在为太空发展局的跟踪层建造四颗宽视场卫星。
    • 这个庞大的新导弹预警网络目的是开发监测和跟踪高超声速导弹系统的低轨卫星星座，最终可能将由数百颗近地轨道卫星组成。由于卫星离地球更近，视野有限，所以当武器穿越地球时，系统必须能够在传感器之间传递信息。在这些项目中，导弹防御局将开发实际的传感器，而太空发展局将负责实际部署卫星。
    • 美国太空发展局重视导弹防御计划
    • HBTSS和跟踪层(Tracking Layer)计划都是美国天军(U.S.Space Force)所谓的“过顶持续红外”架构的一部分，这些架构提供导弹发射的早期预警，检测来袭导弹的位置。WFOV卫星将提供对武器的初始检测和跟踪，当这一威胁进入或离开单个卫星的“视野”时，监视系统会将信息传递从一个卫星传递到另一个卫星。然后，WFOV卫星将托管给中等视场HBTSS卫星，HBTSS卫星可以用其更精确的传感器提供瞄准解决方案。通过跨传感器和轨道体制的数据融合，交付给用户适当的战术数据产品。最终依靠检测到的位置创建摧毁威胁所需的数据。
    • WFOV卫星计划最早于2022年9月发射。HBTSS原型合同的工作将于2023年7月完成。
• 法国
  • 现状
    • 2020年，法国航空空间研究局(ONERA)宣布和泰利斯公司(Thales)共同研发了超视距反导预警雷达(TLP)验证机。该演示雷达将主要用于在600至3000公里范围内研究探测和跟踪弹道导弹发射情况，并预测弹着点。另外，该雷达还将研究对卫星的探测和跟踪功能。TLP为有源相控阵雷达，高20米，采用模块化设计技术,该雷达被称为欧洲第一款专用型远程导弹预警雷达。
    • 超视距雷达领域是法国航空空间研究局(ONERA)的一个卓越领域，该局现状正在对“预言家”(Nostradamus)天波超视距雷达(空中目标探测和跟踪距离超过4000公里)进行重大改进，并正在开发一个远程海洋监测雷达(海上超视距雷达)，目的是扩大该系统的覆盖面。
  • 未来
    • 空中优势通常是通过探测雷达发射装置并随后使其失效而取得的，无源技术的出现则打破了常规。ONERA是无源雷达的先驱之一，它对第一代模拟波形探测(FM无线电)和数字波形探测(TNT)做出了贡献，现状仍在继续努力提高性能，同时也在迎合当前的作战需求研究避免无源雷达探测的对抗技术。
    • ONERA的“预言家”超视距雷达天线
• 日本
  • 现状
    • 日本现状正通过引进和自研的方式加紧建设反导系统，为了进一步完善这一系统，日本正寻求发射导弹预警卫星，打造自己的天基预警系统，减少对美国导弹预警的依赖。
  • 未来
    • 日本将在2021年内将发射一颗名为ALOS-3的民用对地观测卫星。根据日本媒体报道，该卫星将搭载由日本防卫省研发的“双波长红外线传感器”的试验载荷。它可以使用中红外线以及远红外线两个领域的波长来提高探测识别能力。同时，“双波长红外线传感器”还可以将两个波长的图像相融合，从而清晰地捕捉燃烧后产生的一氧化碳和二氧化碳等碳酸气体，能够明确地判断导弹实体的形状和排放出的气体。
    • ALOS-3卫星概念图
• 俄罗斯
  • 现状
    • 俄罗斯拥有名为“穹顶”(Купол)的太空反导预警系统，与美国同类系统“天基红外系统”的作用相当，用于从太空探测弹道导弹的发射，并一路跟踪其轨迹。
    • 俄罗斯预警系统指挥所
    • 2015年11月，俄罗斯将隶属“穹顶”系统的首颗“苔原”预警卫星发射入轨。截止2021年1月1日，俄罗斯共发射了4颗“苔原”卫星进入轨道服役，形成了“穹顶”系统的最低配置。“苔原”卫星上装有战斗控制系统，也就是说，可以通过航天器发出反击信号。
    • 俄罗斯国防部展示的2017年远东地区军事演习的防空雷达屏幕
    • 据俄媒2019年10月报道，俄罗斯正协助中国建造导弹袭击预警系统。导弹袭击预警系统结合了陆基雷达和卫星，用于探测弹道导弹的发射，并计算其轨迹。然后，数据将被传输到指挥中心，再决定如何对抗袭击并作出反应。2020年8月，俄方再次证实了协作的存在。目前，中-俄导弹袭击预警系统已经取得了一定进展，但是受疫情影响，发展与计划相比略有滞后。
    • 中-俄导弹袭击预警系统很可能是在俄罗斯“苔原”(Tundra)预警卫星和在中国领土上建立的“沃罗涅日”远程导弹预警高频雷达站的基础上形成的预警系统。预警雷达提供来袭导弹轨迹、速度、击中目标前的飞行时间以及其他拦截所必需的数据。早期预警方面的合作也让俄罗斯受益。
    • 俄罗斯也能从同中国雷达交换空间数据中获益，使俄罗斯的东部安全得到更好的保证。同样，信息共享也将使中国能够利用俄罗斯的高纬度优势，更好地应对从北极弹道袭来的洲际导弹以及从大西洋核潜艇发射过来的潜射弹道导弹，避免成为第一次核打击的受害方。
    • 俄罗斯沃罗涅日雷达
  • 未来
    • 地面站方面，据俄媒2020年7月报道，俄罗斯空天军总司令谢尔盖∙苏罗维金上将表示，俄罗斯多款导弹防御预警系统已经投入战斗值班。
    • 包括：导弹攻击预警系统高度工厂预制化的雷达站(据查此处描述的应为沃罗涅日雷达)已经在奥尔斯克、巴尔瑙尔、叶尼塞斯克投入运行并开始战斗值班，“瞄准器”太空监视光电系统、第一个“集装箱-3M”超视距探测站也已经运行并开始战斗值班。苏罗维金还表示，俄罗斯将在2022年完成导弹攻击预警系统新一代雷达站的换装工作。在2030年之前，俄罗斯计划升级克拉斯诺达尔边疆区、伊尔库茨克州战斗值班的一批高度工厂预制化雷达站，在列宁格勒州和远东联邦区部署新的高性能、抗干扰性设备，以促进导弹攻击预警系统的发展。
    • 俄罗斯太空监视系统
• 小结
  • 针对新时期面临的空天威胁，为提升预警探测和一体化防空反导作战能力，各国对防空反导预警装备建设的重视程度不断提升。目前技术发达国家如美国已初步构建起高低轨相结合、预警探测跟踪与杀伤评估结合的天基预警系统。国外在太空军事探测传感领域始终走在我国前列，其技术发展动态值得关注。
  • 参考资料
    • [1] Northrop Grumman Completes Preliminary Design Review for Next-Generation Overhead Persistent Infrared Subsystem. Northrop Grumman Newsroom. 2020
    • [2] BREAKING: Space Development Agency Awards First Contracts. National Defense. 2020
    • [3] 俄罗斯太空战力究竟几何. 中国国防报. 2018