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美太空军完成“天基红外系统”(SBIRS)卫星部署

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2022年8月4日,美第6颗“天基红外系统”(SBIRS)地球同步轨道卫星搭载“阿特拉斯-5”火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角空间中心发射升空。该卫星是“天基红外系统”最后一颗入轨卫星,轨道高度约为35400千米,由洛·马公司制造。此次发射标志着美“天基红外系统”已部署完毕,将有效提升美导弹预警能力。

一、天基红外系统基本情况

美国防部于1996年开始建设“天基红外系统”,以取代自20世纪70年代早期开始运行的 “国防支援计划卫星”(DSP)。
目前的“天基红外系统”星座由5颗地球同步轨道卫星组成,每颗卫星上都有一个扫描传感器,可以持续监测地球,还有一个凝视传感器,可以对特定战区任务提供更精确、更有针对性的覆盖。另外还有4颗以载荷搭载方式运行在大椭圆轨道的卫星,用于对极地地区进行预警探测。

第一颗“天基红外系统”卫星计划于2002年发射,但直到2011年才发射入轨,比原定计划推迟了9年。该项目因面临巨大技术挑战、进度延迟及成本超支而受到质疑。根据美政府问责局的调查数据,从1996年到2020年,该计划的总成本估计从56亿美元上涨到203亿美元,增长了260%。该计划中的地面处理和控制系统也面临着非常大的发展障碍,直到第一颗“天基红外系统”卫星发射8年后才交付全套能力。

美政府问责局表示,“天基红外系统”在很大程度上克服了早期的发展问题。美太空军在后期型号的卫星上集成了更先进的能力,包括洛•马公司的LM2100卫星平台总线,对集成在GEO-5和GEO-6上的总线进行了网络加固,使其具有更大的功率,以及使用了通用组件,提高了建造效率。“天基红外系统”的第5和第6颗卫星将替换设计使用寿命为12年已接近到期的早期发射入轨的卫星,而早期发射入轨的卫星将运行到不能再工作为止。经过改进后,早期卫星的使用寿命将大幅延长。由于轨道上卫星数量增多,有利于获取更多的数据信息,可以提供重叠覆盖,从而提高数据信息的准确性。

相关人员指出,随着向地球同步轨道发射“天基红外系统”卫星的增多,它们将作为一个系统族相互协同,通过地面系统进行数据处理,为作战人员提供有效的数据。实验证实,当对一次发射进行多次观察时,的确有助于提高信息的准确性和可靠性。

二、“天基红外系统”主要作用

美国防部认为,此次发射任务成功后,美国太空军将就此拥有一个完整的“天基红外系统”星座,用以增强美探测和跟踪来自太空的导弹威胁能力。这项工作艰巨复杂,经过长达数十年的努力才终于取得了目前的成果。

此次发射任务正值天基导弹预警系统的重大转型之际。随着其他大国正在开发出比传统弹道导弹更难跟踪的高超声速武器,美国防部和太空军正在制定一项探测此类威胁的战略规划。他们设想建立一个可扩展的架构,超越“天基红外系统”等基于地球同步轨道的大型卫星,利用更小的空间飞行器,在更多样化的轨道上运行的先进传感器。美认为,应对更先进导弹威胁的关键是确保卫星和传感器一体化,随着系统架构的扩展,“天基红外系统”仍将作为一项重要能力。据内部人员指出,提供“过顶持续红外”项目(OPIR)的综合系统不仅能够探测导弹,还能够跟踪它们的整个飞行过程,然后在与目标交战的相关时间点上反馈交战结果,这是至关重要的。作为一个综合能力系统,它可以通知国家指挥机构做出重要决定,并通知导弹防御局及其所有合作伙伴打击这些目标。

三、天基导弹预警未来发展

随着太空军结合技术进步,并计划采用新的方法来应对不断变化的威胁,在地球同步轨道中拥有稳定的导弹预警和跟踪星座至关重要。2022年4月,太空军作战部长杰伊·雷蒙德指出,太空军通过“天基红外系统”和下一代“过顶持续红外”项目(OPIR)获得的能力是过渡期间的关键,太空军将在2025年发射下一代“过顶持续红外”卫星。

美国防部在2022财年预算提案中提出了近期战略,要求用34亿美元确保下一代“过顶持续红外”项目和地面系统的正常运行;用12亿美元继续开发更先进的卫星和地面系统,从中、低地球轨道上跟踪高超声速导弹。

通过“天基红外系统”和下一代“过顶持续红外”项目获得的稳定能力,使太空军可以在不影响完成现有任务的情况下试验新的能力。

雷蒙德指出,几年后会形成新的能力。洛•马公司“过顶持续红外”项目负责人指出,该公司升级“天基红外系统”卫星能力的工作有助于支持过渡战略,特别是他们正在为下一代“过顶持续红外”项目星座开发3颗地球同步轨道卫星。LM2100卫星总线的合并和其他工作流程的改变不仅为该项目引入了新技术,而且帮助公司更快地采取行动,并从“天基红外系统”过去的经验中吸取教训。目前该公司最重要的工作是在速度方面尝试一些新技术,他们在GEO-5上首次进行了尝试,在GEO-6上做了一些调整,并将在下一代GEO上吸取更多的经验教训,使之更加完善。(来源:北京航天情报与信息研究所,朱月焕)

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