美太空跟踪与监视系统预计2012年具备实战能力

　　美国航天局早在20世纪60年代就给导弹发射、弹道跟踪卫星监视系统和部署陆上拦截器基阵系统工程提供了支持。“太空跟踪与监视系统”（STSS）就是其中之一。

　　在20世纪50年代时，美国就已拥有导弹防御系统，它们主要依靠地基与空基传感器和拦截器，但不久后我们就想把天基设备整合入系统中来。由此，太空导弹防御不需要在国外建立基地就可覆盖全球和跟踪再入大气层投射载具。

　　天基导弹防御定义包括拦截器、激光和传感器，但实际上只有传感器进入了部署状态，即大家耳熟能详的“防务支持计划”（DSP）：它的首枚卫星于1970年发射成功，已接近最后使用年限。2007年11月,此计划的最后一枚（第23枚）进入了预定轨道。这些卫星均可在地球同步轨道上利用红外传感器监视全球导弹发射和爆炸声波情况及相关现象。“防务支持计划”为我们提供了业务专长、目标特征数据库和程序更新，为天基导弹防御和新系统的设计奠定了基础。

　　“防务支持计划”卫星可向我们提供早期导弹预警，但它最开始的设计目的并不是跟踪导弹。从20实际80年代开始，我们在发展导弹跟踪卫星系统方面已拥有多个选择。20世纪80年代中期，战略防御倡议组织(SDIO)提议建立“低轨道太空跟踪与监视系统”。“低轨道太空跟踪与监视系统”定义经过几年的发展后来演化为“智慧眼系统”。后来，这一系统的发展任务转交给了空军。空军将建立综合性的早期预警和跟踪系统，即“天基红外系统” (SBIRS)：它不但拥有地球同步轨道（GEO）和高椭圆轨道（HEO）组件——替代“防务支持计划”的 “高轨道天基红外系统”，还将包括“低轨道天基红外系统”。所以，“智慧眼系统”将重组“低轨道太空跟踪与监视系统”。

　　“太空跟踪与监视系统”主要为低轨道的弹道导弹系统服务。它由“防务支持计划”的地球同步轨道卫星、天基红外系统和顶置非成象红外系统等构成，其任务为地面系统提供导弹跟踪支持。“太空跟踪与监视系统”被划分为几个阶段，第一阶段相关部门已经发射了两枚演示卫星。美国将对演示卫星进行性能试验和对整个系统进行论证，从而为未来的设计提供必要之时储备。

　　在第一个10年内，战略防御倡议组织也在转型，如改名为导弹防御组织(BMDO)。而且，它的任务也发生了巨大改变。新国家倡议在2002年为今天的导弹防御局(MDA)奠定了基础。

　　“智慧眼计划”启动了“飞行演示系统“（FDS），这一系统包含两颗近似的演示卫星。但就在它的主要分系统取得大量进展时，一个采购方法的改变使“飞行演示系统”被迫中止转入硬件储存状态，取而代之的措施是发展新的运作系统。然而，相关部门对新方法进行了一年多的摸索后，才发现这一方法是不现实的，于是他们又决定采用原来的计划把“飞行演示系统”从储藏室里搬了出来。2002年，“飞行演示系统”重获新生，再次被移交给导弹防御局，而且还有了一个新名字——“太空跟踪与监视系统”。

　　系统名字的一再改变意味着导弹防御系统总体任务的改变。过去几年，导弹防御的主要关注点将从国家导弹防御转向在全球范围内反对有限打击、战区导弹防御、使有限的国土和美国目标免遭打击。当前的弹道导弹防御系统(BMDS)是一个多层的防御系统：上层由空军预警卫星、“防务支持计划”、 “高轨道天基红外系统”和其他非成像红外系统(ONIR)组成。它将获得“太空跟踪与监视系统”低轨道卫星群的支持。最底层由各种海基与陆基雷达构成，而且每个雷达都有自己的纬度覆盖范围。总之，弹道导弹防御系统应该拥有随扩散威胁的变化进行灵活反应的能力。

　　1984年，航天局建立了导弹防御小组，后来形成了空军航天部以支持战略防御倡议组织的活动。20实际80年代，航天局对6个以导弹防御为关注点的重要天基系统提供了支持（其中主要有4个区域或规定设计要求：导弹预警、战场评估、技术情报和导弹防御）。20世纪90年代初期，航天局工程师建立了“智慧眼系统”开始设计时的第一个应用基准概念。而且，航天局仍是美国天基导弹防御系统工程的主要贡献者。

　　“太空跟踪与监视系统”的作用

　　“太空跟踪与监视系统”将由一系列拥有导弹预警能力和跟踪能力的卫星组成。由于此系统增加了早期预警时间和提高了拦截精度，使弹道导弹防御系统的效率大大提高。当所有卫星进入部署状态后，“太空跟踪与监视系统”可为捕获导弹目标信息提供立体覆盖（2颗卫星）。导弹放射出热量的多少将直接影响系统的探测能力。“太空跟踪与监视系统”的传感器能在多个波段下工作，因此可以探测来袭导弹每一个阶段的动态。探测导弹位置的准确度由焦平面的特征和望远镜装置的外部环境决定。

　　每个卫星都将携带一个跟踪传感器并不断地捕获目标的数据。因此，这些跟踪数据必须十分准确，因为陆基和海基拦截导弹将以此为基准发射。

　　发展战略

　　按照设计，“太空跟踪与监视系统”为了应对出现的威胁和满足导弹防御局在弹道导弹防御系统方面的要求，将在2012年左右具备实战能力。该系统的发展战略是通过测试、试验和分组设计的改变来逐步获得相关知识。新的航天器将利用导弹防御系统与早期预警雷达的设计和试验经验。像近场红外试验（NFIRE）这样的天基试验将为我们在设计过程中修正思路提供红外特征数据和激光通讯节点性能数据。

　　“太空跟踪与监视系统”分为几个阶段。第一阶段，美国已在2008年发射了两颗演示卫星来进行一系列性能测试，以验证整个系统是否具有可行性。第二阶段，美国会对卫星飞行与地面的软件和硬件进行升级，使卫星的轨道性能可以满足整个系统的要求，这些措施将为“太空跟踪与监视系统”的卫星阵提供设计基础。据估计，新的传感器将在2013年-2015年间发射。天基红外低轨道系统使用的是20世纪90年代设计的演示卫星的概念，它们将由空军来进行管理。2002年，导弹防御局把这些成果整合到了“太空跟踪与监视系统”之上。

　　演示卫星将用来探测导弹试验，整个系统成功后将有能力覆盖所有的危险地区和即时追踪弹道导弹的飞行状况。但是，快速部署“太空跟踪与监视系统”要求我们必须考虑到它的作战效能和费用。

　　演示卫星

　　“太空跟踪与监视系统”的演示卫星将以35度圆心角的姿势被部署到地球低轨道上。电力系统将为卫星提供任务支持。

　　“太空跟踪与监视系统”演示卫星共有8个目标，其中有4个基本上已经获得了成功，还有4个目标正在进行轨道数据试验和方向定型。该系统的主要目标包括：验证系统获取、跟踪、辨别和报告导弹威胁信息的能力；验证系统主动将采集到的导弹数据传输给跟踪卫星的能力；验证跟踪信息传输能力；验证系统向各个方向传输数据的能力。“太空跟踪与监视系统”演示卫星的辅助目标包括：运行导弹防御局的直接数据和处理突发性问题；为导弹防御和导弹预警提出新的“太空跟踪与监视系统”概念；用数据来评估跟踪系统的可行性；为导弹防御局的武器操作系统提供验证方法和机会。

　　“太空跟踪与监视系统”的两颗演示卫星将同时评估导弹的预警和跟踪能力，为导弹防御提供超视距的立体覆盖，以此来获得导弹位置的信息。系统的数据采集和跟踪传感器将以来袭导弹散射出的热量为基础。数据采集传感器在敌方导弹飞行的助推阶段使短红外波段来采集其详细信息，它们将探测导弹每一个飞行阶段的信息。比如，数据采集传感器监视地面的功能和使用短红外波采集数据的设计目的主要是跟踪处于助推飞行阶段的火箭。在火箭上升和依靠小引擎助推阶段，系统则用中红外波对其实施跟踪。由于中长红外波对温度低的目标非常敏感，所以被用作终端跟踪和天基监视，而跟踪数据将被传输到地面基站为拦截目标提供引导。另外，还有一个可见光传感器将为系统中段跟踪和辨别导弹目标提供支持，所以能确保导弹防御系统的监视能力。

　　作为导弹防御综合运营中心的一部分，位于科罗拉多施里弗空军基地的导弹航天实验中心（MDSEC）将接收和处理卫星传输给地面的数据。卫星传输给导弹航天实验中心的跟踪数据由2-D目标观测信息组成。这些信息将被地基数据处理器整合到3-D跟踪数据中去，从而进一步确定目标的特征。3-D跟踪数据将被传输到指挥与控制、战场管理和通讯系统进行评估。导弹航天实验中心又把其他的跟踪信息传输给天基卫星。所以，跟踪数据能为海基和陆基拦截器提供准确的目标指示服务。

　　演示卫星计划共需要12个月。今年，系统中的两颗卫星将以实际威胁为基础，进行一系列系统功能试验和作战效能试验。

　　空军卫星控制网络将使用位于轨道中的大容量存储器为它提供实时连贯性。此外，还有一个专门的中转站在演示卫星之间传输数据和命令。有限的实时试验活动是整个系统测试的一部分。

　　目标信息采集传感器拥有地平线对地平线的回访速率和观察视角，所以它能用短红外波段探测处于助推段的弹道导弹。跟踪传感器不但能获得目标信息采集传感器的信号，还能接收导弹航天实验中心的命令。每个波段/高度的传感器都有自己的回访速率。

　　导弹航天试验中心为传感器在轨道空间上的试验与运行提供了集中和协调的环境，所以“太空跟踪与监视系统”可以把天基传感器的能力和数据整合到弹道导弹防御系统中去。它不但为弹道导弹防御系统提供了管理顶置非成象红外系统的能力，还为导弹防御奠定了形成成熟天基探测和跟踪能力的共同基础。

　　宇航公司已致力于导弹防御和预警航天器的研究与制造有近50年的时间了。从20世纪60年代起，任何一个和导弹防御相关的航天计划都有宇航公司的贡献。宇航公司对导弹防御计划的支持包括：提出采购战略；为其他各部门提供建议和数据。其中，有一些早期的计划已经被停止，但它们的技术陈国却被沿用到了满足新国家安全的项目中。宇航公司现在为导弹防御系统提供数字信号处理（DSP）、天基红外系统（SBIRS）和“太空跟踪与监视系统”等项目支持，其业务范围包括提出定义、早期轨道试验和任务运行等等，并贯穿于导弹防御系统发展的始终。

　　宇航公司的贡献

　　宇航公司研究“太空跟踪与监视系统”已经有10年的时间了，在工业使用标准、航天发展模型和模拟器上做出了卓越的贡献。宇航公司的贡献包括：独立评估“太空跟踪与监视系统”的性能、任务确保功能和测试使用原则。评估系统的性能以航天开发系统性能评估工具为基准。测试方法包括系统航天器的飞行性能测试和日常工作稳定性测试，它们主要是依靠光学系统测试设备来验证飞行软件和硬件之间的任务线程相关性。测试的范围包括目标数据采集及其向跟踪传感器的传输。它的目标在于根据特定任务方案评估系统的性能，如跟踪多个目标的能力。而且，宇航公司作为独立的评估者，它还常常向导弹防御项目领导办公司提供系统异常评估报告。

　　结论

　　弹道导弹防御系统必须在所有阶段（助推、终端和再入大气层阶段）都对对方导弹的位置和飞行速度了如指掌。导弹防御系统的每个拦截器和传感器都与在三个阶段一一对应。“太空跟踪与监视系统”在整个弹道导弹防御系统的发展上将占据着重要的地位，它的演示卫星是确定拦截弹道部署位置和拦截效果获得轨道跟踪技术必要知识的第一步。

　　“太空跟踪与监视系统”的任务要求和定义曾几度改变，但宇航公司一直推动着该系统的发展。一开始，宇航公司为了适应航天任务和国家政策不断改变的需求，就已高瞻远瞩地为卫星确定了几个固有能力，所以“太空跟踪与监视系统”才能为今天的导弹防御系统所用。而且，它的合理成分对导弹防御系统的未来也拥有巨大的意义。

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