本文內(nèi)容轉(zhuǎn)載自《光電技術(shù)應(yīng)用》，版權(quán)歸《光電技術(shù)應(yīng)用》編輯部所有。(王云萍 北京跟蹤與通信技術(shù)研究所)

摘要：導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星是空間預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分。以美國(guó)為例，介紹了DSP、SBIRS和Next-GenOPIR三代天基紅外導(dǎo)彈預(yù)警技術(shù)的發(fā)展，重點(diǎn)分析了天基紅外系統(tǒng)中紅外光學(xué)載荷的工作體制、性能參數(shù)及技術(shù)特點(diǎn)。同時(shí)，分析了天基紅外預(yù)警系統(tǒng)的工作模式，提出高低軌衛(wèi)星組網(wǎng)、多波段／長(zhǎng)線列／大面陣探測(cè)、構(gòu)建彈性體系等是天基導(dǎo)彈預(yù)警技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：天基；紅外；導(dǎo)彈預(yù)警；DSP；SBIRS；OPIR

導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)是美國(guó)空間監(jiān)視系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的組成部分，是一個(gè)高度集成、高精度的光機(jī)電一體化系統(tǒng)，紅外探測(cè)器是其重要載荷，承擔(dān)著重要的導(dǎo)彈早期預(yù)警任務(wù)，可在全球范圍內(nèi)快速探測(cè)戰(zhàn)略／戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈的發(fā)射，預(yù)報(bào)彈著區(qū)域，提供來(lái)襲導(dǎo)彈彈道參數(shù)，為導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提供最早期的威脅預(yù)警，引導(dǎo)部署在全球各地的早期預(yù)警雷達(dá)實(shí)施搜索和跟蹤，進(jìn)行威脅評(píng)估，判斷導(dǎo)彈的攻擊規(guī)模、性質(zhì)和企圖，以便采取適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)措施。導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)預(yù)警能力的高低、提供預(yù)警時(shí)間的多少，成為導(dǎo)彈攔截成功與否的關(guān)鍵因素。“國(guó)防支援計(jì)劃”衛(wèi)星只能預(yù)警戰(zhàn)略導(dǎo)彈，對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的預(yù)警能力不足，隨著導(dǎo)彈在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中的運(yùn)用日益廣泛，天基預(yù)警的功能需求也隨之由戰(zhàn)略級(jí)向戰(zhàn)術(shù)級(jí)延伸，因而美國(guó)正積極打造可同時(shí)預(yù)警戰(zhàn)略導(dǎo)彈和戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的“天基紅外系統(tǒng)”，一旦該系統(tǒng)建成，其將具備全球全天時(shí)覆蓋、功能完備、實(shí)時(shí)響應(yīng)的預(yù)警能力，可監(jiān)視和跟蹤全球彈道導(dǎo)彈飛行全程，必將對(duì)我國(guó)導(dǎo)彈武器的有效作戰(zhàn)應(yīng)用構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，對(duì)美國(guó)天基紅外導(dǎo)彈預(yù)警技術(shù)及其發(fā)展進(jìn)行深入研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 國(guó)防支援計(jì)劃

“國(guó)防支援計(jì)劃”（DSP）是北美防空計(jì)劃（NORAD）中一項(xiàng)衛(wèi)星預(yù)警支援計(jì)劃，也是美國(guó)一項(xiàng)早期導(dǎo)彈預(yù)警的衛(wèi)星計(jì)劃，目的是對(duì)入侵北美的飛機(jī)、導(dǎo)彈和太空武器進(jìn)行監(jiān)測(cè)、預(yù)警和攔截，為美國(guó)和同盟國(guó)在全球駐軍提供導(dǎo)彈入侵預(yù)警服務(wù)，于1970年11月投入使用。

DSP衛(wèi)星星座布設(shè)在地球靜止軌道上，由5顆衛(wèi)星組成，4顆為工作星，1顆為備份星（以在必要時(shí)隨時(shí)替換）。DSP衛(wèi)星分布在全球各大洲上空，如表1所示。

現(xiàn)役4顆工作星的位置是：西經(jīng)37?（大西洋）、東經(jīng)10?（歐洲）、東經(jīng)69?（東半球和印度洋）和西經(jīng)152?（太平洋），備份星定點(diǎn)于東經(jīng)110?（印度洋東部）。這種設(shè)計(jì)能在衛(wèi)星數(shù)目增多時(shí)確保有2顆以上的衛(wèi)星對(duì)同一區(qū)域進(jìn)行監(jiān)視，協(xié)同掃描頻率更快，可提供立體的導(dǎo)彈尾焰信號(hào)特征數(shù)據(jù)。

DSP預(yù)警衛(wèi)星紅外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作方式見(jiàn)圖1，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

圖1 DSP預(yù)警衛(wèi)星紅外系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作方式

采用三軸穩(wěn)定的方式，共有6種有效載荷：①紅外望遠(yuǎn)鏡子系統(tǒng)（IR）；②紫外跟蹤探測(cè)器（ULS）；③星球探測(cè)器子系統(tǒng)（SS）；④狀態(tài)監(jiān)視子系統(tǒng)（SMS）；⑤信號(hào)電子學(xué)子系統(tǒng)（SES）；⑥激光通信子系統(tǒng)（LCP）。其中，主探測(cè)器為2.7um和4.3um雙色紅外波段，前者用于導(dǎo)彈點(diǎn)火監(jiān)測(cè)，后者用于導(dǎo)彈軌跡監(jiān)測(cè)，地面分辨率為3-5km。紅外系統(tǒng)視場(chǎng)角為12?，光軸與衛(wèi)星自旋軸夾角6?，隨著衛(wèi)星的自旋，紅外探測(cè)器線列對(duì)地球表面每分鐘掃描6次。

目前，DSP衛(wèi)星已探測(cè)到前蘇聯(lián)、法、中、印、朝等國(guó)導(dǎo)彈發(fā)射信息1000余次。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間，美國(guó)運(yùn)用了2顆DSP衛(wèi)星，監(jiān)視伊拉克“飛毛腿”導(dǎo)彈的發(fā)射，從導(dǎo)彈發(fā)射到判明彈著區(qū)僅120s，并于180s內(nèi)將這些情報(bào)傳送海灣部隊(duì)，可給愛(ài)國(guó)者導(dǎo)彈提供90-120s的預(yù)警時(shí)間。

DSP衛(wèi)星最初作為一種戰(zhàn)略導(dǎo)彈預(yù)警手段提出的，存在一些固有的缺點(diǎn)：不能跟蹤中段飛行的導(dǎo)彈，對(duì)國(guó)外設(shè)站的依賴性大，虛警問(wèn)題未得到根本解決，且衛(wèi)星掃描速度較慢，對(duì)“飛毛腿”等戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的探測(cè)能力有限，難以給出更為充足的預(yù)警時(shí)間。針對(duì)DSP系統(tǒng)在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中所暴露的缺點(diǎn)，美國(guó)國(guó)防部和美國(guó)空軍在戰(zhàn)后啟動(dòng)了以下3個(gè)技術(shù)改進(jìn)計(jì)劃：

（1）導(dǎo)彈發(fā)射和截?fù)魬?zhàn)區(qū)預(yù)警（AIERT）計(jì)劃：ALERT計(jì)劃在導(dǎo)彈發(fā)射后幾分鐘內(nèi)作出預(yù)警并攔截來(lái)襲目標(biāo)，以滿足高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)的要求。為此，ALERT系統(tǒng)采用多CPU的新型號(hào)SGI計(jì)算機(jī)對(duì)DSP衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，運(yùn)算速度為15億次／s。該計(jì)劃于1995年完成。

（2）眼鏡蛇響聲（CB）計(jì)劃：為提高DSP衛(wèi)星探測(cè)能力，要求研制一種新型的紅外遙感器，以代替DSP衛(wèi)星上使用的雙波段探測(cè)器。改進(jìn)之處有：采用3個(gè)焦平面，通過(guò)濾光片旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)波段快速切換；采用快速掃描成幀技術(shù)；提高儀器的靈敏度；采用高速星上存儲(chǔ)器。該計(jì)劃于1995年歸人SBIRS計(jì)劃，新研制的紅外探測(cè)器也將用于高軌天基紅外系統(tǒng)衛(wèi)星上。

（3）紅鼻鳧（TealRubv）計(jì)劃：這是一項(xiàng)紅外探測(cè)器的試驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃，1985年立項(xiàng)，進(jìn)行了1次發(fā)射，壽命為1年，星上傳感器是1臺(tái)具有13個(gè)窄波段（2.5-15.5um）的紅外裝置，每個(gè)紅外焦平面陣列上有1024個(gè)像元。

2 天基紅外系統(tǒng)

為應(yīng)對(duì)彈道導(dǎo)彈的威脅，美空軍一直在不斷完善新一代導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，曾考慮過(guò)多種方案。從1979年至1995年，先后提出研制新一代的“先進(jìn)預(yù)警系統(tǒng)”（AWS），“助推段監(jiān)視與跟蹤系統(tǒng)”（BSTS），“后繼預(yù)警系統(tǒng)”（FEWS）計(jì)劃以及“導(dǎo)彈報(bào)警、定位和報(bào)知”（AIARM）系統(tǒng)計(jì)劃等。1995年8月，ALARM系統(tǒng)計(jì)劃又被取消，空軍最后決定研制天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）預(yù)警衛(wèi)星。該衛(wèi)星于1997財(cái)年獲準(zhǔn)進(jìn)入工程與制造發(fā)展階段。

天基紅外系統(tǒng)（SBIRS）包括空間系統(tǒng)和地面系統(tǒng)，星座分布見(jiàn)圖2。

圖2 SBIRS星座分布示意圖

空間系統(tǒng)由3種軌道高度的衛(wèi)星星座組成，即低軌衛(wèi)星星座（SBIRS-Low）、高軌衛(wèi)星星座（SBIRS-HEO）和靜止軌道衛(wèi)星星座（SBIRS-GEO），其中低軌道（LEO：12-24顆）、大橢圓軌道（HEO:2顆）和地球同步軌道（GE0:5顆，其中1顆為備份），每顆衛(wèi)星都具有寬視場(chǎng)、短波紅外捕獲和窄視場(chǎng)、多波段跟蹤傳感器，具有紅外、可見(jiàn)和紫外多譜段探測(cè)能力，具備導(dǎo)彈主動(dòng)段、飛行中段和再人段的探測(cè)和在導(dǎo)彈飛行中段指導(dǎo)攔截的能力。

2.1 SBIRS-High衛(wèi)星系統(tǒng)

SBIRS的高軌部分由2顆SBIRS-HEO和5顆SBIRS-GEO組成。主要是通過(guò)紅外探測(cè)來(lái)偵察、跟蹤來(lái)襲導(dǎo)彈的助推段，為美國(guó)最高指揮當(dāng)局和作戰(zhàn)部門(mén)提供全球范圍內(nèi)的導(dǎo)彈發(fā)射數(shù)據(jù)。其中，SBIRS-HEO遠(yuǎn)地點(diǎn)位于北半球上空，可長(zhǎng)期觀測(cè)北半球的情況，主要用于探測(cè)俄羅斯等高緯度地域的洲際導(dǎo)彈發(fā)射和北方水域的潛射導(dǎo)彈發(fā)射。SBIRS-GEO衛(wèi)星掃描型探測(cè)器掃描視場(chǎng)約為10?，利用擺鏡南北線列掃描，2幀實(shí)現(xiàn)相應(yīng)地球表面覆蓋，凝視型探測(cè)器視場(chǎng)1?~2?，凝視型探測(cè)器對(duì)目標(biāo)進(jìn)行高分辨率成像、精確跟蹤，獲取詳細(xì)信息。SBIRS-GEO衛(wèi)星結(jié)構(gòu)及功能部件見(jiàn)圖3。

圖3 SBIRS高軌衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖

SBIRS高軌預(yù)警衛(wèi)星相比DSP衛(wèi)星，每顆衛(wèi)星都裝有1臺(tái)高速寬視場(chǎng)掃描型短波紅外捕獲探測(cè)器（在熱助推段觀測(cè)明亮的導(dǎo)彈羽焰）和1臺(tái)窄視場(chǎng)凝視多譜段（中波、中長(zhǎng)波和長(zhǎng)波紅外及可見(jiàn)光）跟蹤探測(cè)器（在中段和末段跟蹤導(dǎo)彈），載荷使用方式見(jiàn)圖4。

圖4 SBIRS衛(wèi)星光學(xué)載荷使用示意圖

其中，短波紅外捕獲傳感器用于導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)的偵察，可見(jiàn)光跟蹤傳感器用于導(dǎo)彈基地和導(dǎo)彈類(lèi)型的鑒別，紅外跟蹤傳感器用于導(dǎo)彈發(fā)射后的跟蹤偵察。前者利用掃描折射望遠(yuǎn)鏡和短波紅外焦平面陣列掃描南北半球，探測(cè)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)噴出的尾焰，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后將其提供給后者，后者利用動(dòng)作敏捷的望遠(yuǎn)鏡將導(dǎo)彈發(fā)射畫(huà)面拉近放大，緊盯可疑目標(biāo)，跟蹤導(dǎo)彈中段和末段飛行的彈頭，為美國(guó)國(guó)家導(dǎo)彈防御系統(tǒng)和戰(zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御系統(tǒng)提供高精度的目標(biāo)瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)彈發(fā)射的全程跟蹤；同時(shí)衛(wèi)星上的處理系統(tǒng)能預(yù)測(cè)處理導(dǎo)彈彈道和彈頭的落點(diǎn)，衛(wèi)星的掃描速度和靈敏度比DSP衛(wèi)星高出10倍，可有效增強(qiáng)對(duì)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的探測(cè)能力，在導(dǎo)彈點(diǎn)火的瞬間將其捕獲，并在導(dǎo)彈發(fā)射后10-20s內(nèi)將警報(bào)信息傳送給地面部隊(duì)。

2.2 空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)

為了避免高軌道和低軌道星座相互混淆，2002年11月五角大樓將SBIRS-Low系統(tǒng)改名為“空間跟蹤與監(jiān)視系統(tǒng)”（STSS）。STSS系統(tǒng)由24-30顆部署在高度1600km左右的多軌道面上的小型、大傾角、低軌道衛(wèi)星組成，衛(wèi)星之間信息通過(guò)60GHz的星間鏈路傳輸，衛(wèi)星與地面間的傳輸速率為22/44GHz，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)彈道目標(biāo)的立體式持續(xù)跟蹤，主要用于捕獲跟蹤彈道導(dǎo)彈中段飛行發(fā)熱彈體和末段飛行再入彈頭。STSS系統(tǒng)在SBIRS-High系統(tǒng)與陸基預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)彈道目標(biāo)中段進(jìn)行探測(cè)的“空隙”之間架起一座“橋梁”，戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用示意圖見(jiàn)圖5。

圖5 STSS衛(wèi)星導(dǎo)彈預(yù)警戰(zhàn)術(shù)示意圖

STSS主要功能是在戰(zhàn)區(qū)沖突和針對(duì)美國(guó)的導(dǎo)彈攻擊防御中，為導(dǎo)彈防御任務(wù)提供精確的中段跟蹤和識(shí)別能力，STSS目前還未直接參與攔截試驗(yàn)，但具有針對(duì)彈道導(dǎo)彈飛行全過(guò)程的監(jiān)視與跟蹤能力，能夠探測(cè)到中段目標(biāo)在跨越陽(yáng)光與陰影區(qū)飛行中的溫度變化，甚至可以觀測(cè)到誘餌釋放、膨脹及展開(kāi)過(guò)程的特性變化。STSS基本功能還包括：能對(duì)全球范圍內(nèi)的導(dǎo)彈發(fā)射進(jìn)行監(jiān)視；能提供精確、及時(shí)的導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)間和地點(diǎn)估計(jì)；能同時(shí)對(duì)多個(gè)彈道目標(biāo)進(jìn)行精確跟蹤與監(jiān)視；具有分辨彈頭和誘餌的能力，并獲得彈頭的位置、速度和加速度等狀態(tài)信息；能估計(jì)導(dǎo)彈攻擊的準(zhǔn)確時(shí)間和地點(diǎn)；能夠精確引導(dǎo)地面雷達(dá)捕獲來(lái)襲導(dǎo)彈和彈頭，使地面雷達(dá)在對(duì)方導(dǎo)彈進(jìn)入其作用范圍時(shí)才開(kāi)始工作，可以減少來(lái)自反輻射導(dǎo)彈的威脅等；此外STSS還兼具技術(shù)情報(bào)收集、戰(zhàn)場(chǎng)空間特征描述等多種功能，為彈道導(dǎo)彈防御作戰(zhàn)提供有力的情報(bào)支持和技術(shù)保障。STSS演示驗(yàn)證衛(wèi)星在軌試驗(yàn)成果見(jiàn)表3。

目前，SBIRS已經(jīng)發(fā)射了4顆SBIRS-HEO衛(wèi)星、4顆SBIRS-GEO衛(wèi)星及2顆STSSDemo演示驗(yàn)證衛(wèi)星，相關(guān)的技術(shù)方案還在不斷的調(diào)整與完善，其中STSS衛(wèi)星計(jì)劃已更名為精確跟蹤太空系統(tǒng)（PTSS），放棄了目標(biāo)捕獲功能，只跟蹤目標(biāo)。

3 Next-Gen OPIR計(jì)劃

2018年5月4日，美國(guó)空軍發(fā)布未來(lái)導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星合作意向，將向洛克希德·馬丁公司和諾斯羅普·格魯曼公司簽發(fā)兩份獨(dú)家采購(gòu)合同，以開(kāi)展“下一代過(guò)頂持續(xù)紅外”（Next-Gen OPIR，nnext generation overheadpersistent infrared program）預(yù)警衛(wèi)星項(xiàng)目。

美軍認(rèn)為，隨著俄羅斯、印度等國(guó)大力發(fā)展衛(wèi)星對(duì)抗能力，其太空資產(chǎn)面臨著來(lái)自動(dòng)能武器、天基操控武器、地基激光武器，以及網(wǎng)絡(luò)和電子攻擊等的威脅，這些威脅使得美國(guó)的太空體系日益脆弱，未來(lái)的天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)必須具備更強(qiáng)的生存能力和體系彈性。

為瞄準(zhǔn)未來(lái)太空作戰(zhàn)，轉(zhuǎn)變裝備發(fā)展理念，著力構(gòu)建在“競(jìng)爭(zhēng)性環(huán)境”中具有更強(qiáng)的生存能力和體系彈性的天基預(yù)警體系，以應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的和預(yù)期的威脅，空軍在Next-Gen OPIR項(xiàng)目中提出通過(guò)“采用成熟的衛(wèi)星平臺(tái)+重點(diǎn)關(guān)注傳感器技術(shù)”的方式，使美國(guó)在未來(lái)保持甚至獲得更強(qiáng)預(yù)警能力的同時(shí)，有效降低單個(gè)預(yù)警衛(wèi)星的成本，從而降低己方導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的作戰(zhàn)目標(biāo)價(jià)值，獲得更高的生存概率。此外，“相對(duì)簡(jiǎn)單廉價(jià)”的預(yù)警衛(wèi)星，在戰(zhàn)時(shí)也能夠大量制造和快速部署，補(bǔ)充和維持天基導(dǎo)彈預(yù)警能力，增強(qiáng)導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星的體系彈性。

Next-Gen OPIR是美國(guó)在繼DSP、SBIRS之后，規(guī)劃的新一代高軌預(yù)警衛(wèi)星系統(tǒng)，初期系統(tǒng)將包括3顆GEO和2顆HEO衛(wèi)星，首顆GEO衛(wèi)星將在2023年發(fā)射。據(jù)分析，Next-Gen OPIR采用超大面陣多波段紅外陣焦平面探測(cè)器，不僅能探測(cè)跟蹤大型彈道導(dǎo)彈的發(fā)射，還能探測(cè)和跟蹤小型地空導(dǎo)彈、助推一滑翔及吸氣式高超聲速武器，甚至空空導(dǎo)彈的發(fā)射。一旦整個(gè)系統(tǒng)完成實(shí)戰(zhàn)部署，可直接在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)層面上支持反導(dǎo)作戰(zhàn)，將對(duì)各國(guó)的導(dǎo)彈武器的作戰(zhàn)運(yùn)用帶來(lái)極大影響。

4 天基導(dǎo)彈預(yù)警技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

分析DSP、SBIRS到OPIR的演變可知，美國(guó)天基紅外導(dǎo)彈預(yù)警技術(shù)發(fā)展具有下述幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）從軌道來(lái)看，由單一的地球靜止軌道，到結(jié)合大橢圓軌道，再到高軌組網(wǎng)與低軌組網(wǎng)相互配合的發(fā)展過(guò)程。從提高彈道預(yù)警的精度看，雙星立體觀測(cè)是基本要求，3顆以上星同時(shí)觀測(cè)目標(biāo)是更理想的方案。從組網(wǎng)方式上看，高中低軌道組網(wǎng)相互配合是發(fā)展方向，高軌道星座利用其覆蓋廣的優(yōu)勢(shì)用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，中低軌道星座利用其探側(cè)分辨率高的優(yōu)勢(shì)用于探測(cè)和跟蹤目標(biāo)。

STSS整個(gè)低軌衛(wèi)星星座是利用衛(wèi)星內(nèi)部的交叉鏈路連接在一起的。當(dāng)同軌道中一顆衛(wèi)星所跟蹤的導(dǎo)彈離開(kāi)它的視線后，它可以將目標(biāo)的位置等信息告知第二顆衛(wèi)星，第二顆衛(wèi)星將繼續(xù)跟蹤目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的“接力”跟蹤。STSS星座可以實(shí)現(xiàn)2-4顆衛(wèi)星共同對(duì)目標(biāo)進(jìn)行立體觀測(cè)和空間定位，通過(guò)融合多顆衛(wèi)星觀測(cè)的信息，可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別和定位，必要時(shí)被觀測(cè)目標(biāo)的信息可以在整個(gè)星座中繼續(xù)傳遞下去，直到目標(biāo)被摧毀或無(wú)法探測(cè)為止。據(jù)最新消息，雷神公司為SBIRS提供了約4kx4k的紅外焦平面?zhèn)鞲衅鳎梢阅暟雮€(gè)地球，未來(lái)部署的STSS星座的衛(wèi)星數(shù)量可能減少，但軌道數(shù)可能增加，實(shí)現(xiàn)更多顆衛(wèi)星同時(shí)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行立體觀測(cè)。

SBIRS-High星座軌道較高，觀測(cè)范圍大，能夠在導(dǎo)彈點(diǎn)火的瞬間捕獲目標(biāo)，盡早發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并將目標(biāo)信息傳輸給STSS星座，STSS衛(wèi)星對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確識(shí)別和跟蹤。SBIRS-High與STSS共同構(gòu)成美國(guó)天基預(yù)警系統(tǒng)高、低軌道復(fù)合型星座，成為美國(guó)彈道導(dǎo)彈防御的太空“鷹眼”，通過(guò)二者的配合探測(cè)，可以在助推段、中段和再人段實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程和洲際彈道導(dǎo)彈的全程跟蹤與探測(cè)，并通過(guò)精確定位為攔截系統(tǒng)提供引導(dǎo)信息，成為彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的力量倍增器。

（2）從探測(cè)器件的發(fā)展來(lái)看，經(jīng)歷了從單一波段向多波段／多光譜、從少探測(cè)元線列掃描向多探測(cè)元線列掃描和大面陣／大視場(chǎng)凝視的發(fā)展過(guò)程。

早期的DSP衛(wèi)星只采用短波紅外（2.7um）和可見(jiàn)光探測(cè)，無(wú)法克服云層反射陽(yáng)光等自然現(xiàn)象造成的虛警問(wèn)題，后來(lái)發(fā)展為雙色紅外波段（2.7um和4.3um），可以大大降低由此引起的虛警率。目前正在試驗(yàn)紫外和長(zhǎng)波紅外的探測(cè)效果。來(lái)自不同波段和不同探側(cè)器的數(shù)據(jù)融合可進(jìn)一步降低虛等、提高目標(biāo)的識(shí)別率。但對(duì)彈道導(dǎo)彈主動(dòng)段的探測(cè)仍以中短波紅外為主，因?yàn)樵撟V段探測(cè)技術(shù)比較成熟，同時(shí)能獲得較高的圖像信噪比和探測(cè)效率。由于預(yù)警目標(biāo)和材料及工藝的原因，早期的DSP探測(cè)器采用了2000元的線陣列，其分辨率低，但對(duì)于探測(cè)尾焰紅外輻射長(zhǎng)度達(dá)幾千米的戰(zhàn)略導(dǎo)彈是足夠的，隨著技術(shù)的進(jìn)步和戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈預(yù)警的要求，之后采用了6000元的雙色紅外線陣列，地面分辨率達(dá)到1km，使得中短程彈道導(dǎo)彈和部分原來(lái)探測(cè)不到的目標(biāo)（如加力狀態(tài)下的飛機(jī)）也能被探測(cè)出來(lái)。SBIRS則用長(zhǎng)線列掃描發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)區(qū)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈目標(biāo)，以擴(kuò)大搜索視場(chǎng)，用大面陣凝視跟蹤目標(biāo)，以提高目標(biāo)信息的獲取速率。新一代的紅外系統(tǒng)OPIR中的探測(cè)器件則采用超大面陣多波段紅外陣焦平面探測(cè)器。

（3）從對(duì)彈道導(dǎo)彈飛行中段的預(yù)警來(lái)，目前技術(shù)還不成熟，未來(lái)傾向于以中、低軌道衛(wèi)星為主。

從SBIRS計(jì)劃來(lái)看，紫外、可見(jiàn)光、長(zhǎng)波紅外和毫米波雷達(dá)都是候選的波段，但目前都處于數(shù)據(jù)收集和原理試驗(yàn)階段。由于中段彈頭不發(fā)熱，要求探測(cè)器有很高的分辨率。因此，中段探測(cè)器不僅要求有較多的探測(cè)元，而且要布置在中低軌道上組網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)視，必要時(shí)以深空為背景進(jìn)行觀測(cè)。這些衛(wèi)星的任務(wù)是跟蹤目標(biāo)并測(cè)定彈道參數(shù)，它們需要接收主動(dòng)段探測(cè)的信息指示。

（4）從數(shù)據(jù)通信鏈路上來(lái)看，經(jīng)歷了從地面站集中接收并送到處理中心處理再送回戰(zhàn)場(chǎng)指揮中心，到可以機(jī)動(dòng)部署，同時(shí)可接收和處理多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)的戰(zhàn)場(chǎng)前沿移動(dòng)站為主的發(fā)展過(guò)程。以快速分發(fā)為主要發(fā)展方向，并具有在星上完成信息處理的趨勢(shì)。

（5）從戰(zhàn)場(chǎng)生存能力上來(lái)看，天基導(dǎo)彈預(yù)警衛(wèi)星將通過(guò)搭載通信衛(wèi)星或其他商業(yè)衛(wèi)星等方式具有更強(qiáng)的隱蔽性，發(fā)射和部署周期更短、數(shù)量更多、機(jī)動(dòng)變軌能力更強(qiáng)，系統(tǒng)將具有更強(qiáng)的生存能力和體系彈性。

5 結(jié)論

太空已經(jīng)成為維護(hù)國(guó)家安全和利益所必須關(guān)注和爭(zhēng)奪的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。美軍現(xiàn)有的典型空間預(yù)警系統(tǒng)SBIRS-直在改進(jìn)與完善中，Next-Gen OPIR首顆衛(wèi)星即將發(fā)射，一旦整個(gè)系統(tǒng)完成實(shí)戰(zhàn)部署，可直接在戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)層面上支持反導(dǎo)作戰(zhàn)，必將對(duì)我國(guó)戰(zhàn)略威懾力、導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)運(yùn)用構(gòu)成重大不利影響；同時(shí)，未來(lái)的空間衛(wèi)星預(yù)警系統(tǒng)需要對(duì)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高速采集及數(shù)據(jù)處理和自動(dòng)控制，系統(tǒng)效能的發(fā)揮更將依賴于信息協(xié)同，急需研究其薄弱環(huán)節(jié)，綜合利用雷達(dá)、通信、光電、衛(wèi)星對(duì)抗武器等多種措施，有針對(duì)性地發(fā)展對(duì)抗手段，從頂端破壞強(qiáng)敵反導(dǎo)信息鏈，降低其作戰(zhàn)效能，從而保障己方導(dǎo)彈武器的突防力和核威懾的有效性。