金沙4166官网登录天基红外预警卫星 永不疲惫的太空“哨兵”_武器装备

2019-10-23 作者:外国军情   |   浏览(106)

金沙4166官网登录 1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。

  导弹预警卫星是反导系统最重要的组成之一,没有它,对弹道导弹拦截就无从谈起。近日,美国空军成功发射天基红外系统(SBIRS)的第四颗红外导弹预警卫星。美国空军强调,这颗侦察卫星的成功发射将初期的天基红外侦察星座发展到一个高峰,其发展与更新将大大强化美军应对洲际弹道导弹袭击的信心与能力。

  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。

  天基红外系统主要任务是为美军提供全球范围内的战略和战术弹道导弹预警,对弹道导弹从助推段开始进行可靠稳定的跟踪,为反导系统提供关键的目标指示功能,主要用于为美国政府与军方提供导弹预警、导弹防御、技术情报侦察与作战空间特征描述。

  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。

  军事研究员兰顺正介绍:“美国空军的天基红外系统提供了更为强大、可靠和灵活的弹道导弹预警信息,不仅可以更早地探测到远程和洲际弹道导弹的发射,增加了对飞行中段弹道导弹的探测跟踪能力,还在设计之初就考虑到对中短程战术弹道导弹的探测跟踪能力。”

  “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。

   红外技术在导弹预警上具有天然优势

  美国拥有世界第一的预警卫星系统

  随着隐身技术的发展,导弹和各类作战飞机平台的雷达反射截面积越来越小,增大了无线电探测的困难。然而,此类目标运动时与空气的摩擦和其发动机的尾焰均会产生强烈的红外辐射,有利于红外系统对目标的探测。不论是战术还是战略层次,红外预警系统都体现了无可替代的技术优势。

  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。

   “弹道导弹发射时,火箭发动机会喷出数千度的火焰喷流,在飞行轨迹上留下长数公里、直径数百米、温度几十到数百度的高温尾气。由于弹道导弹会一直向上飞出大气层,所以这条高温尾迹会一直延伸到大气层顶端,使用红外探测器更易于发现目标。”兰顺正说。

  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。

  红外导弹预警卫星就是利用卫星上的红外探测器探测导弹在飞出大气层后发动机尾焰的红外辐射,并配合使用电视摄像机跟踪导弹,及时准确判明导弹并发出警报。

  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。

  资料显示,最初人们选择用雷达对来袭弹道导弹发布预警信息。由于地球是圆的,因此雷达只能发现高空目标。再者,雷达不能连续开机,而天基红外导弹预警系统以被动方式工作,则不用考虑这方面的因素,也因此被称为不疲惫的“哨兵”。位于太空的预警卫星不受地球曲率的限制,居高临下,覆盖范围广,能尽早发现弹道导弹或其它飞行器。从导弹发射到发动机关机,红外预警卫星都可以进行持续跟踪。

  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宝庆告诉澎湃新闻(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。

  天基红外系统是美国冷战时期国防支援计划(DSP)红外预警卫星系统的后继,是20世纪80年代计划用于取代DSP系统的先进预警系统、助推段情报与跟踪系统和稍后的早期预警系统等方案的自然延伸。

  “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。

   “早期DSP卫星使用短红外和可见光探测,无法克服云层反光的虚警问题,后来虽然演进到双色红外波段,但其视场和分辨率都并不理想,同时对中短程战术弹道导弹力不从心。”兰顺正介绍,“而天基红外系统卫星的红外平面阵列视场视野宽广,有利于发现中短程战区弹道导弹目标,大面积凝视阵进一步提高了对战术目标的探测跟踪能力。扫描平面阵红外探测器和凝视平面阵红外探测器的结合使用,使天基红外系统静止轨道卫星的探测跟踪能力比国防支援计划卫星有了巨大的提高。”

金沙4166官网登录 2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。

   将有助于提升应对洲际导弹能力

  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。

  在海湾战争美国“爱国者”反导系统大战伊拉克“飞毛腿”弹道导弹的战役中,美国的国防支援计划导弹预警卫星发挥了不可替代的作用。也因此,它的后继者SBIRS更是受到广泛关注。

  张宝庆介绍说,“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。

  去年美军首次进行了洲际弹道导弹拦截测试。此次成功发射第四颗红外导弹预警卫星后,美国空军强调,天基红外侦察星座的发展与更新将大大强化美军应对洲际弹道导弹袭击的信心与能力。

  “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。”张宝庆指出。

  兰顺正介绍,SBIRS采用双探测器体制,每颗星上装有扫描型和凝视型两台探测器。高轨卫星主要用于探测助推段导弹,扫描速度和灵敏度比DSP卫星高10倍以上。它的扫描型探测器在导弹点火时就能探测到喷出的尾焰,然后在导弹发射后10—20秒内将警报信息传送给凝视型探测器,由凝视型探测器将目标画面拉近放大,获取详细信息。这种工作方式能有效增强探测战术弹道导弹的能力。低轨卫星主要用于跟踪在中段飞行的弹道导弹和弹头,引导拦截弹拦截目标,与现有系统相比可将防区范围扩大2—4倍。通过扫描和凝视两种方式的观测,对陆地、海上和空间导弹的发射、类型、诱饵的撒布都有一定的观测和识别能力。

金沙4166官网登录 3DSP预警卫星将在未来几年陆续退役。

   “这些探测器将按从地平线以下到地平线以上的顺序工作,捕获和跟踪目标导弹的尾焰及其发热弹体、助推级之后的尾焰和弹体以及最后的冷再入弹头,实现对导弹发射全过程的跟踪。”兰顺正指出,“其探测距离可达1万千米左右,分辨率为几十甚至几米。通过对导弹和弹头弹道的跟踪,可以获得导弹弹头的空间位置、飞行速度、加速度,从而根据数据库数据进行识别判断真假目标和导弹碎片,卫星上的处理系统将预测出最终的导弹弹道以及弹头的落点,并及时通知地面雷达系统和反导系统,使其防御区域扩大、能力增强。”

  积极谋划下一代导弹预警卫星系统

   “随着美国天基红外侦察星座的不断发展,其应对洲际弹道导弹袭击的能力必然会相应提高。”兰顺正说。

  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。

   红外导弹预警卫星或已呈现三足鼎立

  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。

  国防承包商洛克希德·马丁公司在发射成功后表示,他们正在研制第五和第六颗红外导弹预警卫星,以不断提升美国天基红外侦察星座的能力。

  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。

   “SBIRS前三颗卫星GEO-1、GEO-2、GEO-3分别在2012年、2013年、2017年发射。GEO-5和GEO-6预计在2020年和2021年交付空军,发射日期预计为2021年和2022年。”兰顺正表示,“美空军还于2017年底发布了一份信息征询书,为GEO-6后的下一代SBIRS卫星征集方案。目前的计划是在2025—2029财年发射五颗下一代SBIRS卫星。”

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