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间谍卫星(用于获取军事情报的军用卫星)

归档日期:08-18       文本归类:激光末端制导      文章编辑:爱尚语录

  间谍卫星(reconnaissance satellite):又称侦察卫星。用于获取军事情报的军用卫星。侦察卫星利用所载的光电遥感器、雷达或无线电接收机等侦察设备,从轨道上对目标实施侦察、监视或跟踪,以获取地面、海洋或空中目标辐射、反射或发射的电磁波信息,用胶片、磁带等记录器存储于返回舱内,在地面回收或通过无线电传输方式发送到地面接收站,经过光学、电子设备和计算机加工处理,从中提取有价值的军事情报。

  侦察卫星按任务和设备的不同分为照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星和核爆炸探测卫星。侦察卫星具有侦察面积大、范围广,速度快、效果好,可以定期或连续监视,不受国界和地理条件限制等优点。美国和前苏联/俄罗斯等国发射了大量的侦察卫星。

  搜集的情报种类可以包含军事与非军事的设施与活动,自然资源分布、运输与使用,或者是气象、海洋、水文等资料的获取。由于如今的领空尚未包含地球周遭的轨道空域,利用卫星搜集情报避免了侵犯领空的纠纷;而且因为操作高度较高,不易受到攻击。

  早期侦察卫星最主要的侦查手段是利用可见光波段的照相机。随着科技的进步和情报种类的多样化,侦察卫星使用的搜集手段可以大致上区分为主动与被动两大类。

  主动手段就是由卫星发出讯号,借由接收反射回来的讯号分析其中代表的意义。譬如说利用雷达波对地面进行扫描以获得地形、地物或者是大型人工建筑等的影像。被动手段是利用被侦查的物体发射出来的某种讯号,加以搜集并且分析。这种侦查方式是最为常见的一种,包括使用可见光或者是红外线进行照相或者是连续影像录制,截收使用各类无线电波段的讯号,像是各种雷达与通讯设施等等。

  目前各种光学摄影的效果的最大分辨率是各国家的机密,不过从各种公开或者是半公开的资讯当中,很多人相信侦察卫星要取得地面上的车牌的数字是轻而易举,至于是否可以连报纸上的文字都能够清晰的获得,就没有足够的资料与以佐证。

  1959年2月28日,美国加利福尼亚州范登堡空军基地里,有一枚高大的“宇宙神——阿金纳A”火箭耸入云端,它那圆锥形的顶端就是人类历史上的第一颗间谍卫星,美国谍报部门称它为:“发现者1号”。当倒数计数到零时,火箭便呼啸着把“发现者1号”送入了太空轨道。1960年10月,“宇宙神——阿金纳A”又运载着另一颗间谍卫星“萨摩斯”升上了蓝天。它在太空运行中可以进行大量的录音和录像,比如它在苏联和中国的上空轨道上飞行一圈所收集到的情报比一个最老练、最有见识的间谍花费一年时间所收集的情报还要多上几十倍。苏联也于1962年发了“宇宙号”间谍卫星,对美国和加拿大进行高空间谍侦察。截止1982年底,美国和苏联分别发射了373颗和796颗专职间谍卫星,总数达1169颗,这一千余名“超级间谍”在几百公里高的太空上,日日夜夜监视着地球的任何一个角落。现代的技术侦察主要是空间侦察,而空间侦察则又是利用各种间谍卫星来实施的。这类间谍卫星主要包括照相侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星和核爆探测卫星。

  间谍卫星具有侦察范围广、飞行速度快、遇到的挑衅性攻击较少等优点,苏美两国都对它格外钟情,把它当做“超级间谍”来使用。当前美、苏两家的战略情报有百分之七十以上是通过间谍卫星获得的。1973年10月中东战争期间,美、苏竞相发射卫星来侦察战况。美国间谍卫星“大鸟”拍摄下了埃及二、三军团的接合部没有军队设防的照片,并将此情报迅速通报给以色列,以军装甲部队便偷渡过苏伊士运河,一下子切断了埃军的后勤补给线,转劣势为优势。在此同时,苏联总理也带着苏联间谍卫星拍摄下来的照片,匆匆飞往开罗,劝说埃军停火。1982年英、阿马岛之战期间,苏、美频繁地发射间谍卫星,对南大西洋海面的战局进行密切的监视,并分别向英国和阿根廷两国提供敌方军事情况的卫星照片。可以说,间谍卫星的数量和发射次数,已经成了国际政治、军事等领域内斗争的“晴雨表”了。

  “大鸟”间谍卫星是照相侦察卫星中主要的一种。它是由美国空军委托洛克希德公司研制并于1971年发射上天的。总长为15.24米,直径有3.05米,重达13.3吨。它所担任的间谍侦察任务繁多,身兼数职,既对地球表面做普查侦察,也对重要目标做详查侦察:既要对目标进行照相,又要对各地的电磁波进行监收,更奇妙的是,这只“大鸟”还常常驮着“小鸟”飞上太空,然后“卸下”这些“小鸟”带着他们在外层空间漫游,即由大卫星(母星)和一、两颗小卫星(卫星)组成一个“间谍卫星家族”。“大鸟”间谍卫星还长着三只明察秋毫的“大眼睛”。一只“眼睛”是一架分辨力极高的详查照相机,可以看清在地面上行走的单个行人。另一只“眼睛”是一架新型胶卷扫描普查照相机,用它来进行地上大面积普查照相。第三只“眼睛”最神秘,它是一个可以在夜间看见地下导弹发射井的多光谱红外扫描照相机。“大鸟” 间谍卫星所拍摄的照片必须在卫星飞抵夏威夷群岛地区上空时弹射出来,并由空军回收,然后再进行冲洗和认读。迄今为止,外层空间已经有16只“大鸟”在“展翅飞翔”,以它那鹰一般的锐眼虎视眈眈地注视着地球上那些令人担心的地区。1971年美国发射了一颗“KH-9”间谍卫星,也叫“大鹏”间谍卫星。1976年底,中央情报局在美国空军范登堡基地又发射了由美国伍德里奇公司研制的最先进的第五代照相侦察间谍卫星“KH—11”,俗称“锁眼”。这是太空间谍战的一个重大突破,因为“KH—11”间谍卫星属于“数字图像传输型的实时照相侦察卫星”。它不用胶卷,而是由卫星上的“成像遥感器”通过扫描方法拍摄地面场景图像,并将这些“高品位远距照相电视信号”采用数字图像的传输方式传输到地面卫星接收站,这样,华盛顿的国家图像判读中心就能立刻了解到有关国家各个领域的瞬时动态。“KH—11”间谍卫星的优点一是不受胶卷的限制,二是具有诱人的“实时性”(即卫星上的成像系统一摄制下地面的目标,则地面上卫星接收站的情报人员也就能立即同时看到了)。最初时,苏联军方及谍报部门不了解“KH—11”间谍卫星具有发射实时信号照相的能力,因此有许多军事设施都没有隐蔽起来,甚至连导弹发射井的井口也没有掩盖,让美国谍报机关得到了许多高度机密的情报照片。

  1990年初,美国间谍卫星拍摄到利比亚首都的黎波里附近,正在兴建一座神秘的工厂,据专家反复分析照片认为,这是一座化学武器工厂,许多国家也纷纷予以谴责,但是利比亚否认此事,并说这是一家普通的制药厂。事隔不久,这家工厂被一场无情的大火化为灰烬,利比亚国家元首发表声明,谴责美国间谍卫星和纵火间谍的破坏活动。“KH—11”间谍卫星迄今为止已发射了5颗,是当今世界太空中间谍侦察卫星的“王牌”。80年代起,美国已着手制定一项代号为“靛蓝”(现已改称为“长曲棍球”)的新卫星系统的研制计划。它将利用最先进的雷达设备,实现全天候的昼夜侦察。利用电脑把雷达讯号提高,变成雷达造影,可能穿透云雾和黑暗,甚至还可能发展成具有穿透建筑物的能力。

  苏联虽然在1961年4月12日首先发射了世界上第一般载人宇宙飞船,揭开了载人航天技术发展的序幕,但是在间谍卫星研制方面还落后于美国。1959年美国的“发现者1号”间谍卫星升空后,苏联便大大加快了研制间谍卫星的步伐。1962年3月16日,苏联第一颗间谍卫星“宇宙—1号”飞上了蓝天,在短短的9个月内,苏联一口气发射了“宇宙—1号”至“宇宙—12号”总共12颗照相侦察间谍卫星,着实使美国谍报部门大吃一惊。“宇宙号”照相侦察间谍卫星重约4~6吨,分普查和详查两种,并且都是回收型的。初期时均为卫星整体回收,1968年后才发展成为只回收胶卷舱,以延长卫星的使用寿命。回收一律是在苏联的塔什干和哈萨克地区回收,当卫星飞抵这些地区上空时,卫星的仪器舱与回收舱便自动分离,装有胶卷与信标发射机的回收舱从空中下降,到一定高度时便自动打开降落伞,进行软着陆。在降落过程中,信标发射机还会连续以四对字母TK、TG、TF、TL中的一对莫尔斯电码发射信标信号,以便使回收人员准确寻找到回收舱的降落点。

  照相侦察卫星上使用的照相机有“全景照相机”;“画幅式照相机”和“多光谱照相机”。

  “全景照相机”可以旋转整个相机,其旋转角度达180度,可以用来进行大面积搜索、监视、进行地面目标的“普查”。“画幅式照相机”主要用于“详查”地面目标,把某一个重要目标拍摄到一张分辨率很高的胶片上。美国“大鸟”照相侦察间谍卫星上的画幅式照相机,从160公里的高空拍摄下来的照片,竟能够分辨出地面上0.3米大小的物体,也就是说能够看清是一只狗还是一只猫。“多光谱照相机”装有不同的滤光镜,对同一目标进行拍照,得到几张不同的窄光谱的照片,由于不同的物体具有不同的光谱特性,所以,只要用“多光谱照相机”对伪装的物体进行拍照,就可以揭露它的真面目,识破敌方的诡计。

  电子侦察卫星具有多种功能。它能够截获敌方预警、防空和反导弹雷达的信号特征及其位置数据,能够载获敌方的战略导弹试验的遥测信号,也能有效准确地探测敌方军用间谍电台的位置。

  苏联从60年代中期开始发射电子侦察卫星,到1982年底共发射了134颗。苏联的电子侦察卫星一般是椭球体或圆柱体,多采用“混杂多颗组网法”使用,即在同一轨道内,发射4~8颗电子侦察卫星,一颗飞过去后,紧接着又飞过来一颗,可以接力式地连续进行通信窃听。这种卫星具有情报联络的功能,可以与世界各地的苏联间谍保持无线月,伊朗反间谍部门逮捕了一名叫拉巴尼的间谍,他就是利用“通信情报型的电子侦察卫星”在飞越当地上空时,接收这颗间谍卫星发送给他的密码电文。由于在接收密码电文时,拉巴尼没能隐蔽好他的卫星接收天线而被反间谍部门发现后,突然冲进密室将他抓获。

  美国从60年代初开始发射电子侦察卫星,到1982年底共发射了78颗。分为普查型和详查型两种。普查型电子侦察卫星体积较小。如美国的“PH—11电子侦察卫星”即属此类。它高仅0.3米,直径0.9米,呈八面柱体,重量约为60公斤。往往是在发射其它较大的卫星时,把它捎带上一起发射出去,所以国外谍报部门也叫它“搭班车间谍卫星”。1962年美国发射的“侦察号”电子侦察卫星能够在很宽的频段内对无线电系统进行侦察。这种间谍卫星重约1000公斤,它在一天中可以两次飞越莫斯科上空,并能把载获到的无线电信号储存起来,当卫星运行到预定地域的上空时,又会自动将情报用无线电发回地面,或用回收舱送回地面。美国情报部门常常用它来截收苏军总部发至全球各海上舰队的秘密电波。1973年发射的“流纹岩”电子侦察卫星主

  要是截获窃听苏联从普列谢茨克试验发射固体洲际导弹以及从白海试验发射核潜艇导弹的电子讯号。它可以同时监听11000次电话或步话机的通话。在澳大利亚和英格兰都设有专门接收“流纹岩”电子侦察卫星传输无线电信号的地面卫星接收站。电子侦察卫星还有一种特殊的“跟踪人”本领。只要间谍把一种“显微示踪元素”或“电子药丸”加在特制的食物和饮料中让某个人吃下去,那么,当电子侦察卫星飞到这个人所在的区域时,卫星上的电子和摄影仪器便会对这个人进行跟踪,无论这个人走到哪里,躲在哪里都无法逃出卫星的跟踪。

  1977年11月,苏联塔斯社发布了一条措词模糊的新闻:“苏联一颗人造卫星的压力降低,并采取计划外的飞行形式,开始下降……”接着,美国设在科罗拉多州的北美防空司令部卫星观测站,提出了一条比较露骨的新闻预测:“一颗苏联的间谍卫星将在近日内坠落到地球上。”这消息一时在世界各国引起了惊慌,担心坠落的卫星会落在自己的国土上,1978年1月24日,美国夏威夷的马维岛卫星观测站观测到天空中有一个闪着耀眼红光的物体,急速向东北方坠下,最后在空中爆成数千块碎片,纷纷落在加拿大的大奴湖地区。美国谍报技术部门立刻派出100多名航天专家去那里搜寻卫星碎片残渣。通过分析,美方认为,这是苏联的一颗重达2700公斤的雷达型“海洋监视间谍卫星”,即苏联第16颗海洋间谍卫星——“宇宙954号”。这种间谍卫星主要是用来探测、跟踪世界海洋上的各种舰艇。通过截获舰艇上的雷达、通信和其它无线电设备发出的无线电信号,对海上的军事目标进行监视。苏联研制海洋监视卫星起步较早,拥有用核反应堆提供能源的“雷达型海洋监视卫星”和用太阳能供电的“电子窃听型海洋监视卫星”。从1967年起就使用这两类卫星了。而美国则在10年以后才拥有“电子窃听型卫星”。海洋监视卫星上面装有红外辐射仪等高灵敏度的探测仪器,不仅能够发现和跟踪海上目标,而且也能够监视水下60米深的核潜艇的活动。更奇妙的是它既能够测量出核潜艇上的核发动机排出的热量与周围海水的温差,掌握潜艇在海下的位置和计算出潜艇行驶的速度,而且还能测出海底山脉、海沟、隆起部位和断裂区的高度、深度和宽度,绘制出精确的海底地图。1982年英阿马岛之战中,苏联接连发射了“宇宙—1365号”和“宇宙—1372号”海洋监视卫星,以此来侦察英阿双方的军事战况,并把所获取的英国军队的有关情报马上提供给阿根廷军队,以致阿根廷空军一举击沉了英国特遣舰队中著名的“谢菲尔德号”驱逐舰。

  美国曾经提出两个雄心勃勃的计划。一个是研制“飞弓”雷达型海洋监视卫星,一个是研制“白云”电子窃听型海洋监视卫星。1978年6月27日,美国空军范登堡发射基地发射了一颗长12.2米,重2274公斤的“飞弓”间谍卫星,它装有四种微波遥感仪器和一台可见光和红外扫描辐射仪,即合成孔径侧视雷达,测高雷达,雷达散射计,微波辐射计和可见光与红外线辐射计,以此来对海洋实行大面积的监视。可惜好景不长,3个月后,这颗间谍卫星便因电源严重短路而一命呜呼了。

  当洲际弹道导弹从发射井呼啸而出后,对距离8000~12000公里以外的目标只要30分钟就能命中。这就要求有一种武器能够在导弹到达目标前就能够侦察到攻击导弹并发出战略预警,及早使人们进入防空洞或者发射反弹道导弹在大气层外拦截撞毁前来袭击的敌方导弹。这项任务主要是用“导弹预警卫星”来执行完成的。1958年美国便实施代号“米达斯”计划的导弹预警卫星研制。1966年,又重新制订了著名的“647”预警卫星计划(也叫防御支援计划卫星)。它是一个圆柱形星体,主要侦察设备是一个长3.63米,直径为0.91米的大型红外望远镜,它由2000多个硫化铅做成的红外敏感元件组成,能在零下80℃的条件下正常工作。它总长约6.64米,每分钟可自转5~7转。美国从1971年投入实际使用“647导弹预警卫星”以来,已经探测到苏联、法国和中国的1000多次导弹试验。卫星上的探测器在导弹发射90秒钟之内,便能探测到在起飞的导弹,并在3—4分钟内把探测到的各类信息传输到

  苏联的导弹预警卫星是在1967年发射的。它既能够“看”到美国中西部的戴维斯——蒙森、小石城的“大力神导弹”发射基地和马姆斯特罗姆、沃化的“民兵式导弹”发射基地,又能随时与苏联保持通信联系,用这种大椭圆轨道的预警卫星每天可以进行14小时的监视,因此,只要同时使用2~3颗这种卫星就可以进行全天候的环球监视了。至1982年底,苏联共发射了33颗导弹预警卫星,在太空中与美国又开始了一轮超级侦察之战。

  国外正在研制新一代的导弹预警卫星,主要是采用一种“凝视”型红外探测器。这种探测器含有几百万个敏感元件,各自负责凝视盯住地球表面的每个地区。只要某地区有导弹发射,快速飞行的导弹尾部喷出的猛烈火舌便会被卫星上某一部位的敏感元件感测到,于是立刻就可以预先报警了。它还具有排除非导弹的自然火光和飞机尾部的热辐射,降低虚警率和测算出导弹的轨迹,飞行速度及弹着点等高度敏感精确的功能。

  1979年9月22日凌晨3时,一颗高于地球11万公里的间谍卫星,发现在非洲南部出现了一种神秘的闪光,并且在1秒钟之内,连续闪动了两次。10月底,美国发表了一项声明,宣称该地区发生了一次2000~4000吨级的核爆炸。然而,处于这一地区的南非却矢口否认与他们有关。但是,不论是怎样否认也无法排除这颗间谍卫星侦察的可靠结果。这颗间谍卫星就是美国1971年发射的“核爆炸探测卫星”——“维拉号”(拉丁语,“监督者”的意思)。卫星上有二十几个探测器,可以探测核爆炸时产生的X射线和Y射线,也可以数出

  核炸时产生的中子数目和记录核爆炸火球的闪光及电磁脉冲。它能够探测到高空(爆炸高度在30公里上)、大气层(爆炸高度低于30公里)和近地面的任何核爆炸。并且还可以运用先进的探测仪器系统侦察到地下的种种核爆炸。

  美国天基预警系统在上个世纪60年代开始研制,1970年确定了地球同步轨道卫星的方案。我们听过最多的DSP系统,现役是美国第三代国防支援计划DSP系统,已经发展三代,目前的DSP星座由4颗工作性和1颗备用星组成,运行在地球静止轨道上,具备变轨到大椭圆轨道的能力以实现对高纬度地区的有效监测。工作星的典型定点位置是一颗在印度洋上空(东经60度),一颗在巴西上空(西经70度),一颗在太平洋上空(西经135度)。通常该系统对洲际弹道导弹能给出20-30分钟的预警时间,对潜射弹道导弹能给出10-15分钟预警时间,对战术弹道导弹能给出5分钟的预警时间。

  由于DSP卫星设计之初是为了探测远程和洲际弹道导弹,对于中短程弹道导弹的探测能力不足,此外DSP卫星不能穿透云层,滤波和跟踪能力不足,整个系统尤其是地面站的信息融合能力远远不足以满足新时期弹道导弹防御预警的要求。为了完善预警探测能力,美国国防部启动了天基红外系统(SBIRS)以取代DSP系统提供导弹预警等功能,同时为了实现对弹道中段目标的探测识别,增加了继承自星球大战亮眼(Brilliant Eyes)低轨道星座,由此形成了SBIRS-High和SBIRS-Low的高低轨道复合型星座配置。SBIRS的早期规划里,计划高轨道部分配置4颗静止轨道卫星和2颗高椭圆轨道卫星,主要用于探测和跟踪助推段的弹道导弹;低轨道部分配置约24颗卫星,轨道高度约1600公里,用于捕获,跟踪飞行中段的弹道导弹,分辨诱饵和弹头,为提供目标精确定位。SBIRS-High和STSS. STSS可以做到全程跟踪探测

  2001年,随着SBIRS-Low系统由美国空军移交给弹道导弹防御局,系统改称太空跟踪与监视系统(STSS),现在所称的SBIRS系统一般特指原有的SBIRS-High。红外传感器采用双探测器方案,每颗高轨道卫星安装一台宽视场的高速扫描探测器和窄视场凝视跟踪探测器,通过两者的结合,使SBIRS卫星的扫描速度和灵敏度远远高于DSP卫星,同时覆盖面积也大得多。高轨道卫星之间本身不进行通信,不过可以和低轨道进行相互通信以做到接力跟踪。STSS卫星分布在三个不同平面的太阳同步轨道上,这些低轨道卫星装备了宽视场扫描探测器和窄视场凝视多光谱探测器。宽视场扫描探测器可以捕获地平线以下弹道导弹的尾焰,以尽快完成高轨道卫星转交的跟踪工作,窄视场多光谱探测器具有中长波和可见光探测能力,能锁定目标并对整个弹道中段和再入段进行跟踪,利用极为灵敏的多光谱探测器,STSS可以实现对助推器燃尽后母舱弹头等冷目标的探测,在杂波和噪声中跟踪弹头分离并具有分辨弹头,弹头母舱,轻重光学雷达诱饵的能力。STSS系统对弹道导弹弹头的精确定位,是通过4颗STSS卫星同时探测到并跟踪为前提,具有很高的定位精度。对于远程和洲际导弹,通过SBIRS和STSS的配合探测,可以在助推段,上升段,中段和再入段实现对弹道导弹的全程探测与跟踪,通过精确定位为拦截导弹提供坐标,在来袭导弹进入陆基海基雷达探测范围前发射,实现多层拦截提高拦截成功率。

  按现有的合同,SBIRS系统包括4颗高椭圆轨道(HEO)卫星和5颗静止轨道(GEO)卫星。SBIRS GEO卫星采用洛克希德公司的A2100卫星平台,12年设计寿命,卫星平台使用三轴稳定,电源功率约2800瓦,重量约4500千克,作为有效载荷红外传感器重量约450千克。自1996年美国国防部批准天基红外高轨道系统计划以来,SBIRS进度不断拖延,原定SBIRS GEO首颗卫星于2004年发射,但2002年调整合同拖延到2006年发射,2004年部署时间再次延后发射再次延期,推迟到2007年,最后发射又推迟到2011年,结果导致经费严重超支,所需预算倍增,从1996年合同的21亿美元增加到75亿美元。

  因为SBIRS计划一直存在问题,美国国防部2006年开始实施一套并行计划,即“替代性红外卫星系统”(AIRSS)。这个计划旨确保即使SBIRS研制失败,仍能确保美国拥有可靠的导弹预警与防御能力,也可能作为廉价的SBIRS-高轨卫星系统的替代品。相对而言,高椭圆卫星的进度要顺利得多,SBIRS HEO-1和HEO-2已经于2006年和2008年发射升空,HEO-3和HEO-4也将在未来陆续发射。

  SBIRS HEO性能令人满意,这是SBIRS HEO-2于2009年6月11日拍摄的Delta II 7920H轨迹

  美国空军和洛克希德马丁公司宣布HEO-1和HEO-2有效载荷的性能甚至超过了预计指标,这对进度拖延经费超支之下困难重重的SBIRS系统来说是个不错的好消息。不过SBIRS-GEO轨道的卫星继续拖延,甚至可能无法在2011年顺利发射交付使用。 STSS系统包括24颗小型卫星,重量约1000千克,其数据链支持卫星间60g通信和卫星地面间40/20g通信。STSS的灵敏度远高于现有系统,这对研制工作提出了很高的挑战,所以整个计划一直受到经费超支的困扰不足为奇。1999年美国空军把低轨道卫星部署时间推到到2006年,由于所用技术风险太大,评估试验进度大大拖延,总投入可能从2000年初估计的106亿美元增加到230亿美元以致更多。原定计划的2006年首次发射,也推迟到2008年,最后2009年9月发射头两颗卫星。

  低轨道的STSS卫星,计划部署24颗,实现24X7时间全球范围全程弹道跟踪探测能力

  尽管SBIRS和STSS存在诸多问题,研制过程也不顺利,但是作为新一代天基预警系统却是弹道导弹防御体系的基石。以防御洲际弹道导弹来说,SBIRS卫星比现有的DSP卫星敏感得多,可以可以透过云层监视,在导弹一点火发射即可探测到,同时探测范围也有质的增强。SBIRS采用的扫描探测器采用一维阵列对地球南北半球进行扫描,探测到强红外辐射后交由24000单元的凝视焦平面阵列进行二维跟踪。以APS报告设定的7公里云层高度为例,由于可以穿透云层探测,对于固体洲际弹道,探测时间可以提前30秒,对于液体洲际导弹则提前45秒。STSS卫星尽管采用较为廉价的小卫星平台,但是红外传感器的性能也十分出色。以作为试验的中段空间实验(MSX)搭载的设备为例:宽视场短红外探测器波段在1~3微米之间,口径在50厘米以上;中长波红外探测器波段在4~16微米之间,口径在50厘米以上;可见光探测器波段在0.3~0.7微米之间,口径超过20厘米。根据瑞利公式,短红外探测器对于1500公里外的目标仍然具有3米左右的分辨能力,可以有效识别导弹尾焰。不过同样根据瑞利公式,中长波红外探测器在1000公里外对目标分辨能力已经大于10米,无法对2米左右尺寸的弹头进行成像。不过探测距离要远得多,对于300K温度的典型目标,中长波红外探测器具有高达30000公里的理论探测距离,即使降温到200K温度,也有高达7000公里的理论探测距离。

  STSS对应于传统天基红外预警系统的特色在于对飞行弹道中段的跟踪,并能分辨弹头与诱饵。由于无论是弹头,诱饵还是母舱在STSS的探测器上都是点状目标,因此STSS卫星是通过光谱等信息来进行识别的。,其主要特征有以下几个:由于工艺的不同,诱饵和弹头的温度特征会有较大差异,STSS凝视阵探测器通过多个波段检测温度差异进行区分;由于质量的不同,因此弹头和诱饵热容量不同,导致其温度变化率不同,STSS的探测器可以通过多波段探测器连续观测目标温度变化,计算变化率以区分真伪目标;弹头和诱饵表面材料的不同,导致发射率不同,通过分析辐射谱分布特征可以区分材料不同;此外确定目标温度后,和目标红外发射率后,可以确定目标的表面积,由此间接推算目标大小,区分弹头和碎片。通过这些方法,配合灵敏的探测器,STSS不仅可以探测跟踪弹道中段的冷目标,还可以区分目标和诱饵,引导进行拦截。

  STSS全程跟踪探测示意图,DSP将被更强大的SBIRS GEO卫星代替

  当然,天基红外预警系统不是万能的,目前还无法取代陆基海基大功率雷达的作用,但是没有SBIRS和STSS的导弹防御系统,由于地面雷达存在盲区,探测距离有限,更无法在第一时间探测到弹道导弹的发射,其作战效能将急剧下降,说失去中段拦截能力也不为过。可以说,SBIRS和STSS系统是弹道导弹系统中当之无愧的力量倍增器。随着今后SBIRS和STSS的逐步建成,美国弹道导弹防御系统的作战效能将提升到一个前所未有的高度。

  2010年1月11日晚8点58分,根据新华社正式发布的新闻,中国11日在境内进行了一次陆基中段反导拦截技术试验,试验达到了预期目的。这是中国国家弹道导弹防御系统的第一次反导测试。此前在2007年1月11日我国反卫星试验公开后,根据美国报道,我国在2005年7月7日和2006年2月6日分别进行了两次拦截测试。根据相关公开信息分析,这四次试验均属于国家弹道导弹防御系统的测试,经历多次测试后,我国的陆基中段反导拦截弹已经追上了美国10年前的水平,但这并不意味着我们能有美国10年的导弹防御水平,其中的关键就在于我国缺乏天基预警能力。

  在发展陆基中段反导拦截弹的同时,预警系统作为陆基中段反导能力必不可少的部分也进行了大量的开发工作。目前我国弹道导弹防御系统测试,仍然只能使用大型X波段陆基远程预警雷达,这对测试的时间和地点都有很多限制。更重要的是,和美国拥有优越的地缘政治形势不同,我国缺少海外基地部署X波段预警雷达;美国拥有北极阿拉斯加这种任何敌方陆基弹道导弹来袭的毕竟指出,而我国在主要威胁方向无法前出就近部署大型预警雷达。尽管由于我国高性能红外传感器和高性能卫星平台发展的滞后,迄今没有实用的天基红外预警卫星投入使用,但是在反导需求上我国更迫切的需要天基红外预警系统,以弥补陆基雷达的缺陷,这也是我国航天部门雄心勃勃要研制类似于SBIRS和STSS的天基红外预警的根本原因。期待着我国的SBIRS和STSS系统早日投入使用,为我国的陆基中段反导系统增加一双明亮的眼睛

  相比美国,另一个航天超级大国俄罗斯也没有闲着,前苏联从20世纪70年代开始启动预警卫星系统,基本和美国保持同步,1976年前苏联开始发射OKO/眼睛预警卫星,卫星定轨在大椭圆轨道,目前仍有4颗在轨运行。1988年又发射了PROGNOZ/预报预警卫星,运行在地球同步轨道。这两个系统前苏联联合使用,用于监控美国的陆基导弹发射基地,对洲际导弹提供30分钟预警时间。1999年起,俄罗斯又发射了宇宙2366、宇宙2369、处女地2、琥珀4K2、彩虹1、飓风等预警卫星,逐步完善了对美国全境洲际导弹发射场的全时空监视。俄罗斯还计划通过发射更新,组建全球预警卫星网,计划发射18颗预警卫星。其更庞大的计划,是利用各种卫星平台的115颗已有和计划发射的卫星组建ROSTELESAT/多功能卫星通信与远程地球监视系统,可以军民两用。

  总的来说,美国现有DSP预警卫星的探测能力和精度有限,扫描和捕获周期较长,而SBIRS很好的完善和提高这些缺陷,能够做到及时精确的对探测区域内的导弹发射做出反映,利用SBIRS系统,目标导弹全程都在SBIRS-L的监视之下,在同一时刻,总有2颗和2颗以上的卫星能够同时观测目标导弹,不但能对弹道导弹本身,甚至对弹道都能进行预报,为导弹拦截目标提供了重要的技术支撑,而且完善的SBIRS系统有效的提供了早期导弹预警信息,有利于提早捕获目标、锁定目标,还能提供超视距制导和组织多批次拦截,是美国NMD、TMD系统不可获取的重要支撑。

  回过头来看我国,我国面临着周边国家中远程导弹和核扩散的风险,无论朝鲜、伊朗这些潜在的核国家,还是印度、巴基斯坦这些迈入核门槛的国家,还有日本这种具备核武装潜力的国家都在中国附近。而且对于我国来说,作为美国最大的战略假想敌,美国核大棒的潜在威胁是我国面临最主要的战略威慑,而美国是具备强大的陆基、海基、空基三位一体核打击能力的超级大国。我国有着非常迫切的反导需求,迫切需要建设天基红外预警系统,短期要达到DSP的作战效能,远期要跟踪建设中国技术特色的“SBIRS”系统,配合陆基、海基雷达探测网,实现陆海空天全时空、无缝连接的反导预警体系,用我们的话说,就是实现防空、反导、空间目标监视一体化。而我们也要观察和借鉴美国、俄罗斯等国建设天基预警体系的经验,避免重复投资和资源浪费,做好体系规划和方案设计。用有限的资源和尖端技术,发展我国的天基红外预警系统,实现军事斗争中的信息对等,为国防安全和世界和平做出重要贡献

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