解读美军天基空间监视系统 太空将成美后花园金

  出品:科普中国

金沙7727.com 1 美国在轨部署的空间监视卫星

  作者:瑷敏工作室

  “天基太空监视系统”(SBSS)是美国空间态势感知能力建设的重要发展方向。SBSS系统将同其他空间目标监视系统一起组成全方位的空间目标监视网,让太空目标无所遁形。那么,空间态势感知的意义何在?天基空间监视系统的特点和优势在哪里?各国的发展情况又是怎样?请看科技日报特约专稿——让太空目标无所遁形的“天眼”

  策划:白璐

  日前,美国空军太空司令部宣称“天基太空监视系统”(SBSS)10单元的卫星已拥有初步作战能力(IOC),这标志着天基监视系统在其研发周期内已具有实战能力。这个卫星由轨道科学公司在2010年9月25日发射升空,是SBSS系统的第一个卫星。根据计划,随后将发射的SBSS系统20单元是由4颗卫星组成的星座,比10单元功能更强,稳定性更好。

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  长期以来,美国军方一直将空间态势感知能力的构建作为空间对抗准备的重点发展方向。空间态势感知系统负责获取空间情报监视侦察和环境监测信息,为防御性和进攻性空间对抗提供全面的信息支持。随着全球航天活动的增加,空间碎片、空间碰撞问题日益突出,特别是2009年美俄卫星相撞事件后,美国军方更加重视发展空间态势感知能力。

  新闻提示:

  天基空间目标监视优势明显

  在日前举行的第34届太空研讨会上,美国空军航天司令部司令约翰·雷蒙德表示,美国空军正与美国国家侦察局在太空态势感知领域加强联系与合作。无独有偶,澳大利亚也于今年5月选中洛克希德·马丁公司研发的iSpace智能太空系统,用于自身太空态势感知能力建设。当前,空间能力已成为各军事大国放眼未来战场的“战略新高地”,太空态势感知主要包括对空间目标的探测、跟踪、识别和空间事件的评估、核实,就如同为战争开启了从太空看地球的“上帝之眼”。

  从广义上来讲,空间的物体都是空间态势感知的对象,如暂时经过太空的战略导弹中段、高低轨工作卫星、废弃卫星、空间碎片,以及经过近地空间的小行星和彗星、深空的行星和恒星等。而从狭义上来讲,空间目标监视主要应用在空间对抗和空间安全维护上,因此天基深空探测部分不在空间态势感知的范围内,但在技术实现能力上近地空间目标监视和天基深空探测有很多相似的地方。

  感知太空的步伐从未止步

  2011年2月4日,美国五角大楼公布了《美国国家安全太空战略》,该战略中明确提出:“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具优先性的事务,因为它们是我们保持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,“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,美国不断加大空间态势感知系统的构建,在继续完善、增强地基空间目标监视系统的同时,加大了天基空间目标监视系统的建设。

  自从1957年人类发射第一颗人造地球卫星开始,太空这个曾经的“不毛之地”日渐成为战略博弈的军事新高地,人类了解和感知太空态势的步伐也从未止步。

  经过50多年的发展,美国建立了部署在全球多个地点,由30多部探测雷达、跟踪雷达、成像雷达、光学望远镜以及无源射频信号探测器组成的地基空间监视网,可以编目管理大部分空间目标。但总的来说,美国地基空间目标监视系统还不能充分满足美军空间态势感知和空间对抗的军事需求。一是还有覆盖盲区,二是地基观测设备受到天气、大气环境的影响较大,容易发生观测误差。

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  天基空间目标监视系统的发展则有效地弥补了这些缺点。在不同轨道上部署空间目标监视卫星、多颗卫星进行组网、天基系统与地基空间目标监视系统相联合等措施,将有效地减少对空间目标的观测盲区。尽管天基空间目标监视系统受发射限制,不能携带大型的观测设备,但因在轨道上可以近距离观测某些目标航天器,因而其观测精度并没有下降。相反,因在外太空没有大气遮挡,光学探测设备的能见性比地基设备的效果相对要好一些。特别是对地球同步轨道这样拥有约3.6万公里高度的高轨卫星目标,天基空间目标监视系统比地基系统有更好的探测效果。

  为破解“坐地观天”的空间监视模式,美国相继实施了“空间试验卫星系统”、“近场自主评估防御钠星”、“天基红外系统”和“空间跟踪与监视系统”等项目,为提升美军的太空态势感知能力立下了“汗马功劳”。

  天基空间目标监视系统与对地侦察卫星的功能有很多相似之处,都是侦察卫星对感兴趣的目标进行观测。不同的是,天基空间目标监视系统所观测的目标的特殊性,给天基系统的构建带来更多的挑战。地面目标与对地观测卫星的相对几何关系比较稳定,相对速度也较小。而天基空间目标监视卫星相对于空间目标的几何关系变化较大,相对速度也较大,最大可以达到15公里/秒。怎样在这样的高速条件下对目标进行观测和跟踪,是未来空间目标监视系统发展中需要解决的关键技术问题。

  进入21世纪,美国进一步把太空态势感知作为保障太空安全、维持太空军事优势的重要筹码,并于2001年启动了太空态势感知倡议计划。此后,美军加速整合太空态势感知网络,并于2007年启动了一体化空间态势感知计划,通过集成火箭发射探测、航天器监视跟踪和空间环境监测等任务集群,形成面向空间作战的太空态势感知能力。

  美国天基空间目标监视系统概况

  近年来,美国在太空态势感知领域的投入明显增加。美国国防部发布的预算显示, 2016-2020年美国国防部的太空态势感知预算共约18亿美元。同时,美军还通过举办太空态势感知演习提升实际作战能力。美国战略司令部就于2017年9月开展了第四次太空态势感知演习,本次演习的名称为“全球哨兵2017”,通过联合美国和盟友的太空军事力量,共同增强维护太空安全、改善太空态势感知的能力。

  早在1996年,美国就发射了“中段空间试验卫星”MSX。MSX上搭载的主要设备有:空间红外成像望远镜(SPIRIT Ⅲ)、紫外和可见光照相机(UVSI)和天基可见光传感器(SBV)。主要任务是对导弹中段的发现和跟踪,进行导弹中段预警。该项目1997年完成技术验证,并开始将项目和技术融入到空间目标监视系统中,1998年正式运行,2008年退出使用。MSX验证了新一代导弹预警和防御所用探测器技术,收集和统计了有价值的背景和目标数据,其成熟技术都将转换到新一代天基空间目标监视系统上。

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