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高边疆之谋⑥|美军正编织太空监视网,加强监控别国卫星

时间:2018-06-27 09:45:42 来源:本站 阅读:3395859次

原标题:高边疆之谋⑥|美军正编织太空监视网,加强监控别国卫星

“太空态势感知就是太空作战管理。今天,太空比以往任何时候都更加拥挤、更加具有竞争性,对美国能力的威胁也与日俱增。美军应加强太空态势感知的能力,以便在太空作战并取得胜利。” 这是近日美国空军第20太空控制中队艾林·萨利纳斯少校撰文表达的观点。
提到美国军用卫星,大家对侦察卫星、导弹预警卫星比较熟悉,对“低调”的太空态势感知卫星比较陌生。太空态势感知卫星好比太空中的“监视员”,其他卫星主要监视地球上的目标,而太空态势感知卫星则是监视其他卫星。因此,虽然“低调”,但却有重要的作用,地位也非常高。
不断增强太空态势感知能力,既是美国太空安全政策的基石,又是美国实现太空军事化的前提。为此,美军在过去几年发射了多颗太空态势感知卫星,增强对别国卫星的监视能力。此外,用于监视太空的地基太空监视系统也在不断完善,太空态势感知能力已经有了很大程度的提高。

“同步轨道太空态势感知项目” (GSSAP)主要用于监视地球同步轨道的卫星。
太空态势感知卫星:监视卫星的卫星
去年9月12日,美国科罗拉多州施里弗空军基地第一太空作战中队两颗“地球同步轨道太空态势感知计划”(GSSAP)卫星获得初始运行能力。这两颗卫星开始运行之后,美国军方将拥有4颗地球同步轨道太空态势感知卫星,进一步增强其态势感知能力。美国空军太空司令部司令雷蒙德当时表示:“第三和第四颗GSSAP卫星将显著提升我们描绘地球同步轨道上的目标特征的能力,给我们提供了成功遂行太空作战所需的感知能力。”
目前,美国天基太空监视系统主要包括:“中段试验卫星”(Midcourse Space Experiment,MSX)、“天基太空监视系统”(Space Based Space Surveillance,SBSS)、“天基太空跟踪与监视系统”(Space Tracking and Surveillance System,STSS)、“地球同步轨道太空态势感知项目(Geosynchronous Space Situational Awareness Program,GSSAP)”,以及后续各种可遂行太空监视任务的空间平台(小卫星)等。其中,MSX主要用于弹道导弹中段监测和跟踪、太空目标监测和地球背景环境探测试验研究等;SBSS主要针对GEO(地球同步轨道)轨道进行探测,其先进的转台跟踪能力,不仅能对高轨目标探测跟踪,而且具备对低轨及机动目标探测能力。GSSAP主要也是针对GEO轨道。SBSS系统将使美国对地球静止轨道卫星的跟踪能力提高50%,同时美国空间目标编目信息更新周期由5天左右缩短为2天,信息的更新频率大幅缩短。
相对于地基太空监视系统来说,以太空态势感知卫星为主要组成部分的天基监视系统有明显的优势。 天基系统能提供不受天气影响的、适应性较强的太空监视能力,并能对位于静地轨道上的高度关注的物体,进行更及时的重访。这是美国重视发展太空态势感知卫星的主要原因。

测试中的“天基太空监视系统”(SBSS)卫星

2011年2月4日,美国五角大楼公布了《美国国家太空安全战略》。该报告中明确提出:“我们将提高我们的情报能力,加强预测性感知、特征描述、预警以及责任归究,更好地监控太空领域内的活动。因此,太空态势感知和基础性情报将继续是最优先的事务,因为它们是我们了解自然干扰的能力,了解其它行为体能力、活动和意图的关键。”同时,美国还将太空感知能力作为领导和约束其他航天国家的重要手段。上述报告表明:“美国是太空态势感知的领导者,可以使用其知识,来促进合作化太空感知关系,支持安全的太空活动,并保护美国及盟国的太空能力和活动。”因此,美国正在不断加大太空态势感知系统的构建,在继续完善、增强地基太空监视系统的同时,加大了天基系统的建设。
美国空军航天司令部已经明确了太空态势感知的四大支柱:信息描述、数据综合与利用、威胁预警和攻击报告。为实现这四个支柱,美国空军航天司令部为太空态势感知规划了多个实体项目,这些项目包括地基和天基两大部分。其中,太空态势感知卫星是天基系统的重要组成部分。

准备发射的GSSAP卫星
地基太空监视系统:“太空篱笆”越扎越紧
“太空篱笆(Space Fence)”是美国提高太空态势感知能力的另一个关键项目,属于太空监视系统的地基部分。“太空篱笆”指的是由多个地基相控阵雷达站构成的大型太空探测系统。
根据规划,美军正在建设的第二代“太空篱笆”将在今年完成部署。原美国空军航天司令部司令威廉·谢尔顿将军曾多次宣称,“太空篱笆”是提升美国太空能力的关键,属于“最优先”发展的项目。
美军第一代“太空篱笆”于1961年建造,最初由美国海军使用,2004年转交给美国空军第20空间控制中队。第一代“太空篱笆”的地面系统全部在美国国内,沿北纬33度线部署。9个大型地面雷达基站从美国佐治亚州的塔特纳尔,到加利福尼亚州的圣迭哥,绵延数千公里。其中3个雷达基站向太空发射垂直地面的扇形波束,形成一道像“篱笆”状的雷达波,另外6个雷达基站则用于捕捉和接收所有穿越“篱笆”时反射回波的目标,从而有效实现对地球轨道上高速飞行物体的探测。这个系统发出的电磁波,可将整个北美大陆笼罩起来,就像一个巨大的太空“篱笆”。
第一代“太空篱笆”,可保证对轨道倾角约30度-150度范围的卫星进行搜索,能追踪地球轨道上篮球大小的物体,多年来一直是美国太空监视的主要手段之一。然而,由于系统老化、功能不足且耗资巨大,美国空军航天司令部已于2013年9月1日关闭了第一代“太空篱笆”,改由其他监视系统暂时接替“太空篱笆”系统的部分功能。

“太空篱笆”系统由多座大型地面雷达组成。
2014年初,美空军与洛克希德·马丁公司就第二代“太空篱笆”研制方案达成协定。根据该协定,美空军将得到性能更强的S波段陆基雷达系统,以便探测到体积更小的物体。第一代“太空篱笆”只能探测到2万个直径大于28厘米的物体。第二代“太空篱笆”将能追踪超过20万个直径大于2厘米的物体。
第二代“太空篱笆”建成后,不仅可将日益增多的“太空垃圾”纳入美国的监控范围,而且更能及时捕获在其部署地上空沿中低轨道飞行的弹道导弹和卫星,为美国的国家和战区导弹防御系统和反卫星武器,提供实时准确的情报信息。美空军希望能同时在太平洋马绍尔群岛共和国夸贾林环礁和澳大利亚部署多部“太空篱笆”大型地基雷达站,但美国国会仅批准了在夸贾林环礁地面雷达基站的建设经费。在那里运行的第二代“太空篱笆”雷达基站获得的数据,将被送到美国本土范登堡空军基地的联合太空作战中心,与其他太空监视网络的数据融合,共同为美军提供全面的太空态势感知能力。
美国空军的地基监视系统除“太空篱笆”外,还包括陆基光电深空探测系统(GEODSS)和兼职做太空监视的导弹预警雷达网等。不过这些地面设施,具有局限性。这些设施不仅受大气环境和太空环境的影响很大,而且其监视能力也存在空白,如太空篱笆需要卫星穿过它的波束,对于具有变轨能力的航天器,它就显得无能为力。
通过天基和地基监视系统的配合,目前,美国每天可完成6万余次对太空目标观测,并对10厘米以上的1.6万个在轨目标进行探测、跟踪和分类。能够对包括高轨道和低轨道的别国卫星尤其是军用卫星在轨运行状况进行分析, 可以为作战运用提供强大的信息支持。
(作者系空气动力学家、航天技术专家,长期从事空气动力学、航天发展战略研究,为我国大型试验基地建设、载人航天方案论证、新型航天器研制做出了突出贡献,著有《航天空气动力学》《高超声速飞行器空气动力学》《空天大视野》等专著。》)
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