美国侦察预警卫星体系浅析

作者: 航天航空  发布:2019-10-15

  现代战争将是以信息技术为支撑,涉及陆、海、空、天、电的一体化、立体式战争,争夺制信息权已成为当今高技术战争的重心之一。随着空间军事化的高速发展,外层空间已逐渐成为世界各国维护国家安全和切身利益的战略制高点。卫星侦察可以获得全天候、全天时、大范围、大纵深、近实时的战场信息,是从外层空间获取情报信息强而有力的手段,也是获得制信息权和信息优势的重要环节。

  美国侦察预警卫星体系是美军事情报力量体系的重要支撑,在大国战略博弈尤其是近30年美国发动和主导的局部战争或海外军事行动中发挥了重要作用。美国建有覆盖全球、分辨率高,可进行全天时、全天候侦察的卫星侦察系统。目前美军太空力量在成像侦察方面主要有5颗“锁眼”、3颗“长曲棍球”、3颗“未来成像体系”等多个系列军用卫星,电子侦察方面有3颗“水星”、5颗“门特”、4颗“号角”等卫星,海洋监视方面有12颗海军海洋监视卫星。导弹预警卫星则是继续发展“天基红外系统”。“天基红外系统”将在几年内部署完毕,届时可在导弹发射后20秒内将警报信息传送给地面部队。

  “锁眼”卫星是美国军用光学侦察卫星,已经发展了12个型号。KH系列卫星主要由洛克希德·马丁公司研制,美国国家侦察局负责运行,为美国提供了重要的军事侦察能力。“锁眼”系列成像侦察卫星是当今世界最为先进的光学成像侦察卫星,搭载有可见光、红外、多光谱和超光谱传感器等光学成像侦察设备,最高分辨率达到0.1米。

  KH-12卫星是该系列最先进的型号,轨道高度为300km/1000km,倾角97.9°。KH-12卫星发射质量超过15000kg,干质量约10000kg。卫星直径4m,长约15m,其中前部的有效载荷舱长约11m,用于承载相机系统;卫星支持舱长约4m,装有卫星电子设备和推进分系统。星体两侧装有2副刚性太阳翼,对太阳单轴定向,功率3kW。卫星配备的KH-12相机光学系统仍采用反射式卡塞格伦系统,口径约为3m左右,地面分辨率0.1m,是现今分辨率最高的光学侦察卫星。KH-12卫星还增加了红外相机,红外分辨率0.6~1m。

  “长曲棍球”卫星是美国国家侦察局发展的雷达成像侦察卫星,利用星上合成孔径雷达对地面目标进行高分辨率成像,最高分辨率达到0.3米,具备全天候、全天时侦察能力,不受云、雾、烟以及黑夜的影响,并可识别伪装或地下目标,弥补光学成像侦察卫星的不足。“长曲棍球”卫星主体呈八棱体,长8m,直径约4m,重量高达14.5吨(改进型重15吨),设计寿命8年(实际服役时间已经远远超出),造价高达10亿美元。运行在倾角57°~68°、高670~703km的轨道上。该型卫星共发射5颗,目前仍有3颗在轨服役。

  8X卫星是为了弥补KH-12光学成像侦察卫星驻留时间短、扫幅窄的缺点而研制出的卫星计划。该卫星载有光学遥感器和合成孔径雷达组成的双重有效载荷,覆盖区和数据传输速度都提高了8倍,拍摄的图像与KH-12卫星拍摄的一样清晰,其扫描带的展宽缩短了卫星的重访周期。从图中可以看出,8X卫星在外观上是由KH-12稍加变化再加上成像雷达天线构成的。

  “门特”卫星(Mentor)又称“高级猎户座”(Orion),是由美国国家侦察局(NRO)负责管理运行的第四代电子侦察卫星。该卫星采用大型网状的相控阵天线GHz频段范围的所有信号,包括微弱信号。该卫星的首要任务是截收俄罗斯和中国等导弹试验的遥测数据信息,其次是监听雷电信号以及微波通信、无线电通信甚至步话机的信号等。卫星还具有很强的星上信号处理能力和轨道机动能力。

  “水星”卫星又称为“高级漩涡”(Advanced Vortex),星上安装有一个直径约100米的大型圆形天线。该卫星除了能够对通信广播信号进行监听外,还增加了收集非通信类电子信号的电子情报有效载荷。卫星的质量为4~5吨,装载三轴稳定系统,有一个非常大、可展开的圆形天线米。该卫星可拦截广播通信系统传输以及雷达和其他电子系统信号,收集非通信电子传输,包括导弹试验遥测情报、雷达发射情报等。

  “号角”(Trumpet)电子侦察卫星属美国国家侦察局中央情报局管理运行。卫星质量一般为5.2~6吨,装载三轴稳定系统,使用了最先进的电子技术和数字技术。高灵敏度的监听天线米,能听见特种频率的声音,可同时监听上千个地面信号,包括地面、空中与核潜艇舰队之间的通信。

  “联合天基广域监视系统”(SB-WASS)是美国现役最先进的海洋监视卫星,共发射了5组10颗卫星。卫星采用双星组网方式工作,轨道倾角63.4度,高度约1000公里,集成了海军海洋监视和空军战略防空的侦察需求,具有全天候的全球监视能力。SB-WASS-NAVY安装有红外成像侦察系统,通过卫星上的高灵敏度红外CCD相机扫描海面,获取目标的红外图像,经处理后判明海面热源的种类,从而判断热源是否是船只、是否是水面舰艇。SB-WASS-AF是空军的卫星计划,目的是战略空中防御,主要侦察敌方飞机,也能对水面进行侦察。

  “入侵者”(Intrude)电子侦察卫星是美国第五代电子侦察卫星,也是“集成化过顶信号侦察体系”(IOSA)的组成部分。该卫星利用天基网的发展思路和新的设计理念研制的,目的是提高电子侦察质量,降低系统成本。它具有多轨道能力,可代替当今静止轨道和大椭圆轨道的卫星并集通信情报和电子侦察于一身。

  “徘徊者”(Prowler)卫星主要用于侦察、定位战略目标,是危险性最大的太空间谍。该卫星发射于1990年,当时主要目的研究地球同步轨道上的前苏联卫星,属于美国绝密类型的侦察卫星。卫星质量约为1,300千克,具有一定的隐身性,可以在地球同步轨道内进行机动,监视周围卫星、传输相应数据、执行信号情报任务、拦截目标卫星的通信等。

  “天基红外系统”(SBIRS)旨在满足美国21世纪初的红外太空侦察和监视的需要,提供导弹预警、导弹防御和战场特性方面的关键能力。美军计划20颗以上卫星组成导弹预警卫星星座,覆盖全球。整个星座将利用星座通道联网,允许每颗卫星与星座中的所有其他卫星通信。

  SBIRS系统主要由天基段和地基段2部分组成。天基段分为高轨卫星(含SBIRS-GEO与SBIRS-HEO)与低轨卫星(SBIRS-LEO),高轨卫星主要用于主动段的侦察与监视,低轨卫星主要用于搜索和跟踪导弹目标中段飞行时的发热弹体和冷再入弹头。SBIRS系统通过高轨卫星与低轨卫星组网,可实现对战术和战略导弹发射的助推段、中段飞行阶段、再入阶段的全程探测与跟踪,并达到对目标的全球覆盖。

  SBIRS系统除天基卫星之外,还包括一系列地面站设施:主要有美国本土的地面控制站(MCS)、备份任务控制站(MCSB)、抗毁任务控制站(SMCS);海外中继地面站(RGS)、抗毁中继地面站(SRGS);多任务移动处理系统(M3P)以及相关通信链路;训练、发射和支持性基础设施;重要地面站设立在伯克利空军基地。

  “探路者”(SBSS)太空侦察卫星是一颗专门躲在太空里,侦察、监视太空中飞行的洲际导弹和卫星的光学侦察卫星,将改善美国国防部在轨道上检测和跟踪太空物体的能力。卫星重1031千克,采用三轴稳定系统和BCP-2000卫星平台,2个太阳能帆板提供840瓦的电力,设计寿命7年。卫星有效载荷包括:可见光传感器、大口径宽视角光学望远镜、低噪声电子仪器、2轴高度灵活万向云台、可编程处理器。卫星装载了一个直径30厘米,重约225千克的大型光学望远镜,镜片大约50微弧度。它在地球静止轨道上观察的分辨率为20米,在低地球轨道为几十厘米。

  “下一代天顶持续红外项目”(OPIR)卫星是美国下一代导弹预警卫星,主要用于监视和发现敌方的战略弹道导弹,并在导弹发射时发出警报,未来将逐步取代现役的SBIRS卫星系统。该系统与SBIRS的高轨道系统相似,都分为极地轨道卫星(太阳同步轨道卫星)和地球同步轨道卫星两种。2018年8月,美国空军与洛克希德·马丁公司签署合约,后者将负责研制和生产3枚地球同步轨道卫星,首枚卫星预计在2023年发射。此后为加快研制进度,美国空军引入诺格公司研制太阳同步轨道卫星。

  经过梳理可知,美国已经形成了成像侦察卫星、电子侦察卫星和导弹预警卫星三位一体的侦察预警卫星体系。我国近年来发展的“高分”专项卫星验证了成像侦察卫星关键技术,其分辨率水平相当于KH-9卫星,但距离KH-12卫星还存在一定差距。目前我国尚未有电子侦察卫星,“前哨”系列红外预警卫星与SBIRS卫星系统也存在能力差距。未来我国更应尽快发展侦察预警卫星系统,把握技术趋势,争取迎头赶上。

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本文由565.net亚洲必赢于2019-10-15日发布