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- 美太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)預(yù)計2012年具備實戰(zhàn)能力
- 來源：中國網(wǎng) 發(fā)表于 2010/6/30
美國航天局早在20世紀60年代就給導(dǎo)彈發(fā)射、彈道跟蹤衛(wèi)星監(jiān)視系統(tǒng)和部署陸上攔截器基陣系統(tǒng)工程提供了支持�！疤崭櫯c監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS）就是其中之一。
在20世紀50年代時，美國就已擁有導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，它們主要依靠地基與空基傳感器和攔截器，但不久后我們就想把天基設(shè)備整合入系統(tǒng)中來。由此，太空導(dǎo)彈防御不需要在國外建立基地就可覆蓋全球和跟蹤再入大氣層投射載具。
天基導(dǎo)彈防御定義包括攔截器、激光和傳感器，但實際上只有傳感器進入了部署狀態(tài)，即大家耳熟能詳?shù)摹胺绖?wù)支持計劃”（DSP）：它的首枚衛(wèi)星于1970年發(fā)射成功，已接近最后使用年限。2007年11月,此計劃的最后一枚（第23枚）進入了預(yù)定軌道。這些衛(wèi)星均可在地球同步軌道上利用紅外傳感器監(jiān)視全球?qū)棸l(fā)射和爆炸聲波情況及相關(guān)現(xiàn)象�！胺绖�(wù)支持計劃”為我們提供了業(yè)務(wù)專長、目標特征數(shù)據(jù)庫和程序更新，為天基導(dǎo)彈防御和新系統(tǒng)的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。
“防務(wù)支持計劃”衛(wèi)星可向我們提供早期導(dǎo)彈預(yù)警，但它最開始的設(shè)計目的并不是跟蹤導(dǎo)彈。從20實際80年代開始，我們在發(fā)展導(dǎo)彈跟蹤衛(wèi)星系統(tǒng)方面已擁有多個選擇。20世紀80年代中期，戰(zhàn)略防御倡議組織(SDIO)提議建立“低軌道太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”�！暗蛙壍捞崭櫯c監(jiān)視系統(tǒng)”定義經(jīng)過幾年的發(fā)展后來演化為“智慧眼系統(tǒng)”。后來，這一系統(tǒng)的發(fā)展任務(wù)轉(zhuǎn)交給了空軍�？哲妼⒔⒕C合性的早期預(yù)警和跟蹤系統(tǒng)，即“天基紅外系統(tǒng)” (SBIRS)：它不但擁有地球同步軌道（GEO）和高橢圓軌道（HEO）組件——替代“防務(wù)支持計劃”的 “高軌道天基紅外系統(tǒng)”，還將包括“低軌道天基紅外系統(tǒng)”。所以，“智慧眼系統(tǒng)”將重組“低軌道太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”。
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”主要為低軌道的彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)服務(wù)。它由“防務(wù)支持計劃”的地球同步軌道衛(wèi)星、天基紅外系統(tǒng)和頂置非成象紅外系統(tǒng)等構(gòu)成，其任務(wù)為地面系統(tǒng)提供導(dǎo)彈跟蹤支持�！疤崭櫯c監(jiān)視系統(tǒng)”被劃分為幾個階段，第一階段相關(guān)部門已經(jīng)發(fā)射了兩枚演示衛(wèi)星。美國將對演示衛(wèi)星進行性能試驗和對整個系統(tǒng)進行論證，從而為未來的設(shè)計提供必要之時儲備。
在第一個10年內(nèi)，戰(zhàn)略防御倡議組織也在轉(zhuǎn)型，如改名為導(dǎo)彈防御組織(BMDO)。而且，它的任務(wù)也發(fā)生了巨大改變。新國家倡議在2002年為今天的導(dǎo)彈防御局(MDA)奠定了基礎(chǔ)。
“智慧眼計劃”啟動了“飛行演示系統(tǒng)“（FDS），這一系統(tǒng)包含兩顆近似的演示衛(wèi)星。但就在它的主要分系統(tǒng)取得大量進展時，一個采購方法的改變使“飛行演示系統(tǒng)”被迫中止轉(zhuǎn)入硬件儲存狀態(tài)，取而代之的措施是發(fā)展新的運作系統(tǒng)。然而，相關(guān)部門對新方法進行了一年多的摸索后，才發(fā)現(xiàn)這一方法是不現(xiàn)實的，于是他們又決定采用原來的計劃把“飛行演示系統(tǒng)”從儲藏室里搬了出來。2002年，“飛行演示系統(tǒng)”重獲新生，再次被移交給導(dǎo)彈防御局，而且還有了一個新名字——“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”。
系統(tǒng)名字的一再改變意味著導(dǎo)彈防御系統(tǒng)總體任務(wù)的改變。過去幾年，導(dǎo)彈防御的主要關(guān)注點將從國家導(dǎo)彈防御轉(zhuǎn)向在全球范圍內(nèi)反對有限打擊、戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御、使有限的國土和美國目標免遭打擊。當(dāng)前的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)(BMDS)是一個多層的防御系統(tǒng)：上層由空軍預(yù)警衛(wèi)星、“防務(wù)支持計劃”、 “高軌道天基紅外系統(tǒng)”和其他非成像紅外系統(tǒng)(ONIR)組成。它將獲得“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”低軌道衛(wèi)星群的支持。最底層由各種�；c陸基雷達構(gòu)成，而且每個雷達都有自己的緯度覆蓋范圍�？傊�，彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)應(yīng)該擁有隨擴散威脅的變化進行靈活反應(yīng)的能力。
1984年，航天局建立了導(dǎo)彈防御小組，后來形成了空軍航天部以支持戰(zhàn)略防御倡議組織的活動。20實際80年代，航天局對6個以導(dǎo)彈防御為關(guān)注點的重要天基系統(tǒng)提供了支持（其中主要有4個區(qū)域或規(guī)定設(shè)計要求：導(dǎo)彈預(yù)警、戰(zhàn)場評估、技術(shù)情報和導(dǎo)彈防御）。20世紀90年代初期，航天局工程師建立了“智慧眼系統(tǒng)”開始設(shè)計時的第一個應(yīng)用基準概念。而且，航天局仍是美國天基導(dǎo)彈防御系統(tǒng)工程的主要貢獻者。
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”的作用
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”將由一系列擁有導(dǎo)彈預(yù)警能力和跟蹤能力的衛(wèi)星組成。由于此系統(tǒng)增加了早期預(yù)警時間和提高了攔截精度，使彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的效率大大提高。當(dāng)所有衛(wèi)星進入部署狀態(tài)后，“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”可為捕獲導(dǎo)彈目標信息提供立體覆蓋（2顆衛(wèi)星）。導(dǎo)彈放射出熱量的多少將直接影響系統(tǒng)的探測能力�！疤崭櫯c監(jiān)視系統(tǒng)”的傳感器能在多個波段下工作，因此可以探測來襲導(dǎo)彈每一個階段的動態(tài)。探測導(dǎo)彈位置的準確度由焦平面的特征和望遠鏡裝置的外部環(huán)境決定。
每個衛(wèi)星都將攜帶一個跟蹤傳感器并不斷地捕獲目標的數(shù)據(jù)。因此，這些跟蹤數(shù)據(jù)必須十分準確，因為陸基和�；鶖r截導(dǎo)彈將以此為基準發(fā)射。
發(fā)展戰(zhàn)略
按照設(shè)計，“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”為了應(yīng)對出現(xiàn)的威脅和滿足導(dǎo)彈防御局在彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)方面的要求，將在2012年左右具備實戰(zhàn)能力。該系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略是通過測試、試驗和分組設(shè)計的改變來逐步獲得相關(guān)知識。新的航天器將利用導(dǎo)彈防御系統(tǒng)與早期預(yù)警雷達的設(shè)計和試驗經(jīng)驗。像近場紅外試驗（NFIRE）這樣的天基試驗將為我們在設(shè)計過程中修正思路提供紅外特征數(shù)據(jù)和激光通訊節(jié)點性能數(shù)據(jù)。
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”分為幾個階段。第一階段，美國已在2008年發(fā)射了兩顆演示衛(wèi)星來進行一系列性能測試，以驗證整個系統(tǒng)是否具有可行性。第二階段，美國會對衛(wèi)星飛行與地面的軟件和硬件進行升級，使衛(wèi)星的軌道性能可以滿足整個系統(tǒng)的要求，這些措施將為“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”的衛(wèi)星陣提供設(shè)計基礎(chǔ)。據(jù)估計，新的傳感器將在2013年-2015年間發(fā)射。天基紅外低軌道系統(tǒng)使用的是20世紀90年代設(shè)計的演示衛(wèi)星的概念，它們將由空軍來進行管理。2002年，導(dǎo)彈防御局把這些成果整合到了“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”之上。
演示衛(wèi)星將用來探測導(dǎo)彈試驗，整個系統(tǒng)成功后將有能力覆蓋所有的危險地區(qū)和即時追蹤彈道導(dǎo)彈的飛行狀況。但是，快速部署“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”要求我們必須考慮到它的作戰(zhàn)效能和費用。
演示衛(wèi)星
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”的演示衛(wèi)星將以35度圓心角的姿勢被部署到地球低軌道上。電力系統(tǒng)將為衛(wèi)星提供任務(wù)支持。
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”演示衛(wèi)星共有8個目標，其中有4個基本上已經(jīng)獲得了成功，還有4個目標正在進行軌道數(shù)據(jù)試驗和方向定型。該系統(tǒng)的主要目標包括：驗證系統(tǒng)獲取、跟蹤、辨別和報告導(dǎo)彈威脅信息的能力；驗證系統(tǒng)主動將采集到的導(dǎo)彈數(shù)據(jù)傳輸給跟蹤衛(wèi)星的能力；驗證跟蹤信息傳輸能力；驗證系統(tǒng)向各個方向傳輸數(shù)據(jù)的能力�！疤崭櫯c監(jiān)視系統(tǒng)”演示衛(wèi)星的輔助目標包括：運行導(dǎo)彈防御局的直接數(shù)據(jù)和處理突發(fā)性問題；為導(dǎo)彈防御和導(dǎo)彈預(yù)警提出新的“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”概念；用數(shù)據(jù)來評估跟蹤系統(tǒng)的可行性；為導(dǎo)彈防御局的武器操作系統(tǒng)提供驗證方法和機會。
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”的兩顆演示衛(wèi)星將同時評估導(dǎo)彈的預(yù)警和跟蹤能力，為導(dǎo)彈防御提供超視距的立體覆蓋，以此來獲得導(dǎo)彈位置的信息。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和跟蹤傳感器將以來襲導(dǎo)彈散射出的熱量為基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)采集傳感器在敵方導(dǎo)彈飛行的助推階段使短紅外波段來采集其詳細信息，它們將探測導(dǎo)彈每一個飛行階段的信息。比如，數(shù)據(jù)采集傳感器監(jiān)視地面的功能和使用短紅外波采集數(shù)據(jù)的設(shè)計目的主要是跟蹤處于助推飛行階段的火箭。在火箭上升和依靠小引擎助推階段，系統(tǒng)則用中紅外波對其實施跟蹤。由于中長紅外波對溫度低的目標非常敏感，所以被用作終端跟蹤和天基監(jiān)視，而跟蹤數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)降孛婊緸閿r截目標提供引導(dǎo)。另外，還有一個可見光傳感器將為系統(tǒng)中段跟蹤和辨別導(dǎo)彈目標提供支持，所以能確保導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的監(jiān)視能力。
作為導(dǎo)彈防御綜合運營中心的一部分，位于科羅拉多施里弗空軍基地的導(dǎo)彈航天實驗中心（MDSEC）將接收和處理衛(wèi)星傳輸給地面的數(shù)據(jù)。衛(wèi)星傳輸給導(dǎo)彈航天實驗中心的跟蹤數(shù)據(jù)由2-D目標觀測信息組成。這些信息將被地基數(shù)據(jù)處理器整合到3-D跟蹤數(shù)據(jù)中去，從而進一步確定目標的特征。3-D跟蹤數(shù)據(jù)將被傳輸?shù)街笓]與控制、戰(zhàn)場管理和通訊系統(tǒng)進行評估。導(dǎo)彈航天實驗中心又把其他的跟蹤信息傳輸給天基衛(wèi)星。所以，跟蹤數(shù)據(jù)能為�；完懟鶖r截器提供準確的目標指示服務(wù)。
演示衛(wèi)星計劃共需要12個月。今年，系統(tǒng)中的兩顆衛(wèi)星將以實際威脅為基礎(chǔ)，進行一系列系統(tǒng)功能試驗和作戰(zhàn)效能試驗。
空軍衛(wèi)星控制網(wǎng)絡(luò)將使用位于軌道中的大容量存儲器為它提供實時連貫性。此外，還有一個專門的中轉(zhuǎn)站在演示衛(wèi)星之間傳輸數(shù)據(jù)和命令。有限的實時試驗活動是整個系統(tǒng)測試的一部分。
目標信息采集傳感器擁有地平線對地平線的回訪速率和觀察視角，所以它能用短紅外波段探測處于助推段的彈道導(dǎo)彈。跟蹤傳感器不但能獲得目標信息采集傳感器的信號，還能接收導(dǎo)彈航天實驗中心的命令。每個波段/高度的傳感器都有自己的回訪速率。
導(dǎo)彈航天試驗中心為傳感器在軌道空間上的試驗與運行提供了集中和協(xié)調(diào)的環(huán)境，所以“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”可以把天基傳感器的能力和數(shù)據(jù)整合到彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)中去。它不但為彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提供了管理頂置非成象紅外系統(tǒng)的能力，還為導(dǎo)彈防御奠定了形成成熟天基探測和跟蹤能力的共同基礎(chǔ)。
宇航公司已致力于導(dǎo)彈防御和預(yù)警航天器的研究與制造有近50年的時間了。從20世紀60年代起，任何一個和導(dǎo)彈防御相關(guān)的航天計劃都有宇航公司的貢獻。宇航公司對導(dǎo)彈防御計劃的支持包括：提出采購戰(zhàn)略；為其他各部門提供建議和數(shù)據(jù)。其中，有一些早期的計劃已經(jīng)被停止，但它們的技術(shù)陳國卻被沿用到了滿足新國家安全的項目中。宇航公司現(xiàn)在為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提供數(shù)字信號處理（DSP）、天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）和“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”等項目支持，其業(yè)務(wù)范圍包括提出定義、早期軌道試驗和任務(wù)運行等等，并貫穿于導(dǎo)彈防御系統(tǒng)發(fā)展的始終。
宇航公司的貢獻
宇航公司研究“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”已經(jīng)有10年的時間了，在工業(yè)使用標準、航天發(fā)展模型和模擬器上做出了卓越的貢獻。宇航公司的貢獻包括：獨立評估“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”的性能、任務(wù)確保功能和測試使用原則。評估系統(tǒng)的性能以航天開發(fā)系統(tǒng)性能評估工具為基準。測試方法包括系統(tǒng)航天器的飛行性能測試和日常工作穩(wěn)定性測試，它們主要是依靠光學(xué)系統(tǒng)測試設(shè)備來驗證飛行軟件和硬件之間的任務(wù)線程相關(guān)性。測試的范圍包括目標數(shù)據(jù)采集及其向跟蹤傳感器的傳輸。它的目標在于根據(jù)特定任務(wù)方案評估系統(tǒng)的性能，如跟蹤多個目標的能力。而且，宇航公司作為獨立的評估者，它還常常向?qū)椃烙椖款I(lǐng)導(dǎo)辦公司提供系統(tǒng)異常評估報告。
結(jié)論
彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)必須在所有階段（助推、終端和再入大氣層階段）都對對方導(dǎo)彈的位置和飛行速度了如指掌。導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的每個攔截器和傳感器都與在三個階段一一對應(yīng)�！疤崭櫯c監(jiān)視系統(tǒng)”在整個彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的發(fā)展上將占據(jù)著重要的地位，它的演示衛(wèi)星是確定攔截彈道部署位置和攔截效果獲得軌道跟蹤技術(shù)必要知識的第一步。
“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”的任務(wù)要求和定義曾幾度改變，但宇航公司一直推動著該系統(tǒng)的發(fā)展。一開始，宇航公司為了適應(yīng)航天任務(wù)和國家政策不斷改變的需求，就已高瞻遠矚地為衛(wèi)星確定了幾個固有能力，所以“太空跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”才能為今天的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)所用。而且，它的合理成分對導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的未來也擁有巨大的意義。
