美军天基红外预警系统(上)

摘
要： 为有 效 应对 弹道 导 弹威胁 ， 维 护本 土 与盟 国利 益 ， 美 军 不 断发 展 完 善其 天 基 红 外预 警
系统。介绍 了美军 天基红 外系统 的发展现 状， 分 析 了首颗 天基 红外 系统静 止轨道 （ Ｓ Ｂ Ｉ Ｒ Ｓ Ｇ Ｅ Ｏ一１ ） 卫星 的覆 盖范 围 ， 建立 了Ｓ Ｂ Ｉ Ｒ Ｓ Ｇ Ｅ Ｏ一１卫 星 的红 外探 测模 型和 弹道预 警模 型 ， 对 其
・ 综述 与评 论 ・
美军 Ｓ Ｂ Ｉ Ｒ Ｓ Ｇ Ｅ Ｏ一１ 预警 卫 星 探 测 预警 能力 分 析
李小 将 ， 金 山 ， 廖 海玲 ， 王 建 华。
（ １ ． 装备学 院航天装备系 ， 北京 １ ０ １ ４ １ ６ ； ２ ． 沈 阳军 区司令部 ， 沈阳 １ １ ０ ８ ０ ５ ； ３ ． 装备学院研究生管理大队 ， 北京 １ ０ １ ４ １ ６ ）
Ｌ Ｉ Ｘ ｉ ａ ｏ － ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｊ Ｉ Ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ 。 ， Ｌ Ｉ Ａ Ｏ Ｈ ａ ｉ ． １ ｉ ｎ ｇ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｈ ｕ ａ
（ １ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ Ａ ｒ ｅ ａ Ｃ ｏ ｍ ｍ ａ ｎ ｄ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ８ ０ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｔ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｅ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）

美国侦察警告卫星体系浅析导读：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。

成像侦察卫星“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。

美国导弹防御系统全域红外探测装备发展、体系分析及能力预测范晋祥中国航天科技集团公司八院八部摘要：红外探测跟踪系统在美国目前部署的弹道导弹防御体系中，尤其在弹道导弹发射早期预警和动能拦截弹高精度制导等方面，起着关键的作用。

为了进一步完善和改进其弹道导弹防御体系，近年来美国正在进一步发展新一代的弹道导弹防御红外系统与技术，正在大力发展改进弹道导弹发射早期预警能力的天基高轨道红外预警系统，发展旨在实现对弹道导弹威胁的全弹道（从助推段到中段、末段）监视跟踪的空间监视与跟踪系统，发展先进的、高性能大规格红外焦平面阵列、双色（多色）大规格红外焦平面阵列以提高星载红外告警系统、天基监视与跟踪系统以及动能拦截弹红外导引头的性能，发展用于拦截效果评估和弹道导弹发射早期预警性能改进的先进的多光谱、超光谱探测技术，此外还在发展用于弹道导弹防御的机载红外探测系统，以构建包括天基高轨早期预警、天基低轨全弹道跟踪、机载助推段、上升段跟踪和弹载跟踪导引的弹道导弹防御全域红外探测武器装备。

本报告概述了近年来美国弹道导弹防御系统中红外系统与技术的新进展，分析了美国弹道导弹防御系统的全域红外探测武器装备的体系构成，预测了美国未来弹道导弹防御系统红外探测装备的能力。

关键词：弹道导弹防御系统、导弹防御、预警卫星、空间目标监视与跟踪系统、动能拦截器、导引头、红外、焦平面阵列1 弹道导弹防御红外探测、跟踪系统发展简况红外探测跟踪系统与动能拦截弹红外导引头在美国目前部署的弹道导弹防御系统中起着举足轻重的作用，天基红外预警系统是导弹防御系统实现对弹道导弹发射的早期预警的关键,是确保实施成功拦截的先决条件,而动能拦截器红外导引头则是拦截目标的关键。

然而，美国目前部署的弹道导弹防御系统仅具备初始作战能力，尚不具备助推段、上升段防御能力，以地基、海基雷达为主的弹道导弹防御探测跟踪传感器不具备对弹道导弹威胁的全球范围内的持久监视、跟踪能力，而且原有的天基红外预警系统也存在着一些固有的缺点，如不能跟踪中段飞行的导弹，对国外设站的依赖性大，在南北极地区存在一些无法监视的盲区,星上红外探测器扫描速率低、频段少，对射程近的战区导弹难以给出充足的预警时间，虚警问题始终未得到根本解决，目前装备的动能拦截弹也存在着识别能力不足的缺点。

射升空 。发射后 ， 国空军和洛 ・马 Ｓ Ｉ Ｓ地 面团队启 动 美 ＢＲ
一
系列六个液体发动机 （ ＡＥ ， 动卫 星进入 地球 同步 轨 Ｌ ）推
道 。研 究 小 组 随 后 部 署 了 卫 星 的 太 阳 能 电 池 板 、 罩 和 天 光
和潜射弹道导 弹） 的弹道导弹发射的情报 ， 导弹袭击进行 对 早期预警 、 跟踪和实时 向国家导 弹 防御系统 中指挥 拦截 弹
使用 １４ 的 电 力 输 入 功 率 ， 目前 的 定 向 红 外 对 抗 ／ 比 （ Ｒ Ｍ） ＤＩ Ｃ 处理 器轻 １ ３ ／ 。该处理器是诺斯 罗普 ・ 格鲁曼公
司 为 美 国陆 军 研 制 的通 用 红 外 对 抗 （ Ｉ Ｃ ） 一 部 分 。 ＣＲ Ｍ 的
“ 这种小 型处 理器演示 了使 用商 用现货 处理 器执 行 复
进 一 步 的研 究 和 探 讨 ｌ 。 １ ］
动及使用大规模 杀伤 性武 器 进行 导 弹打 击 的准备 早 期预
警。 ３ ）静止轨道卫 星 系统 （ Ｂ Ｒ － Ｏ） Ｓ Ｉ ＳＧＥ 。静止 轨道 卫 星 系统是指卫星距离地 球 的高度 约为 ３ ０ ０ ｍ， ６ ０ ｋ 卫星 的运行
杂 跟 踪 任 务 的 能 力 ，诺 斯 罗 普 ・ 鲁 曼公 司 陆 地 和 自我 保 ” 格 护 系 统 部 红 外 对 抗 副 总 裁 卡 尔 史 密 斯 称 。“ 理 器 已 经 演 处
中段的导弹 目标 ， 有关数据还可 以被传送 到拦 截带 。
３ ）技术情报侦察 ， 它可以提供描 述导 弹特征所 需 的数
＊ 收 稿 日期 ：０ １年 １ ２１ ２月 １ ６日， 回 日期 ：０ ２年 ２月 ２ 修 ２１ ８日
作者简介 ： 谢劲松 ， ， 男 博士 ， 工程师 ， 究方 向： 研 计算机系统结构 。

第38卷第1期红外与激光工程2009年2月Vol.38No.1Infrared and Laser Engineering Feb.2009美国动能拦截弹红外成像导引头的发展分析范晋祥（中国航天科技集团公司八院八部，上海200233）摘要：概述了美国弹道导弹防御系统的核心要求和红外制导型动能拦截弹在该系统中的重要地位。

介绍了美国正在部署、试验和研制的几种大气层外和大气层内弹道导弹防御动能拦截器的红外成像导引头的作战使命、拦截目标、任务特性、设计方案和发展现状，简要分析了美国正在和即将部署的动能拦截弹难以有效地对付不断发展的弹道导弹威胁的突防对抗措施的弱点，概述了近年来发展的满足多对多拦截需求的多拦截弹头(MKV)的红外成像导引头的发展现状，并介绍了近年来重点探索的旨在提高对小间距物体的区辨能力和对弹道导弹弹头的识别能力的新概念红外成像导引头，包括多波段红外成像导引头和主/被动红外成像导引头。

关键词：弹道导弹防御系统；动能拦截器；导引头；红外成像；激光雷达；焦平面阵列中图分类号：TN21文献标识码：A文章编号：1007-2276(2009)01-0001-06Development analysis of infrared imaging seekers ofkinetic kill vehicles in AmericaFAN Jin蛳xiang(The Eighth System Design Department of the Eighth Research Academy of CASC,Shanghai200233,China)Abstract:The core requirements for America′s Ballistic Missile Defense System(BMDS)and the importance of infrared guided kinetic kill vehicles(KKV)for BMDS were summarized.The fight missions, intercepting targets,task′s characteristics,programme characteristics and current status of several infrared seekers employed by America′s endo蛳atmospheric and exo蛳atmospheric KKV,which were being deployed, tested or developed currently,were introduced.The weaknesses of America′s KKV dealing with threat of ballistic missile ineffectively were analyzed.The current status of the infrared imaging seekers for Multiple Kill Vehicle(MKV),which could counter complex ballistic missile threats,were introduced.Moreover,new concept infrared imaging seekers aiming at improving the abilities of resolving multiple closely spaced objects(CSOs)and discrimination of ballistic missile warhead(including multi蛳bands infrared imaging seeker and dual蛳mode active/passive infrared imaging seekers)were introduced.Key words:Ballistic missile defense system;KKV;Seeker;Infrared imaging;Lidar;Focal plane array收稿日期：2008-07-15；修订日期：2008-09-20作者简介：范晋祥（1966－），男，山西太原人，研究员，硕士，主要研究方向为红外系统与应用技术研究。

1美国预警卫星系统分析摘 要 美国已经装备应用的预警卫星系统主要是国防支援卫星系统(DSP)，正在研制并将替代DSP 的是天基红外系统（SBIRS)。

本文详细介绍并分析了两个系统的基本情况，比较了两个系统的技术性能，给出了计算探测预警概率的模型。

随着世界大国对弹道导弹防御系统研制的不断升温，作为弹道导弹防御系统重要组成部分的预警系统也愈来愈受到人们的关注。

就预警而论，可分为地面预警雷达系统与空间预警卫星系统。

随着弹道导弹技术的发展，预警卫星系统逐渐显露出其优势，目前世界上预警卫星主要集中于美、俄两国，其中美国最为发达。

下面我们把视野放在美国的预警卫星系统范围内来研究。

迄今为止，美国已装备应用的预警卫星系统主要是国防支援卫星系统（DSP ），正在研制并将于2010年左右全面承担导弹预警任务的是天基红外系统（SBIRS)。

下面就针对DSP 、SBIRS 的情况作分析。

l DSP 预警卫星系统如图1所示。

图1 “国防支援计划”卫星1.1 主要任务DSP的主要目的是对来袭的洲际导弹进行预警。

首要任务是实时的探测并报告导弹和航天器的发射，同时还承担监视核爆炸、监督核试验条约的履行情况和收集其感兴趣的红外辐射数据的任务。

1.2 发展过程及技术特点DSP计划自上世纪70年代初开始执行至今已有30余年的历史，已发展了三代并经历了试用阶段、应用阶段和完成阶段的发展历程。

（1）1970～1974年为试用阶段，1975～1978年为试用改进阶段。

在此阶段共发射了7颗卫星，常驻卫星有3颗，称此阶段的卫星为第一代，主要技术特点是：∙红外敏感探测器采用2000个探测元的硫化铅线阵列，结合电荷耦合器件（CCD）技术，其探测波长为2.7μm，光谱带宽约为0.1μm，能提供地平线下的覆盖范围。

∙使用这种接近大气吸收带中心的窄光谱波段进行探测，有效地抑制了地球和大气背景的辐射干扰，从而降低了虚警概率，但由于需要等到导弹穿出约8km 的云层才能对其进行探测，故而减少了预警时间。

美国导弹防御系统的组成一、组成BMD系统由4个部分组成，即预警系统、跟踪制导系统、地基拦截弹(GBI)，以及作战管理、指挥、控制、通信系统(BMC )。

下面就其各部分的具体功能、技术性能及部署情况进行详细叙述。

1．1 预警系统BMD系统的预警系统包括两大部分：一部分是部署在空间的预警卫星，用于探测敌方导弹的发射，提供预警和敌方弹道导弹发射点和落点的信息，近期用现有的国防支援计划(DSP)预警卫星，远期用正在研制的天基红外系统(SBIRS)预警卫星；另一部分是改进的地基早期预警雷达(UEWR)。

它们共同组成天基近地轨道、同步轨道和地基预警系统。

目前美国BMD系统仍由DSP系统提供导弹预警能力。

DSP系统由若干地球同步轨道卫星和一个海外地面站、一个美国本土地面站和移动地面终端组成。

每一颗卫星能观察近半个地球并能探测其视野内的来自任何位置的导弹发射。

卫星采用一种旋转方式使红外探测器阵列扫过地球的表面，来探测助推阶段的导弹尾焰。

早期预警卫星所获得的有关数据被传输到位于科罗拉多州夏延山的BMD系统作战管理中心。

根据早期预警卫星所提供的有关来袭导弹助推时间、发射地点及大致弹道参数等信息，作战管理中心将确定该导弹是否可能威胁到美国领土以及BMD系统是否必须对其实施拦截。

SBIRS靠敌方发射导弹时喷射的火焰的红外辐射信号来探测导弹。

作为预警卫星系统改进的一部分，它最终将取代DSP系统。

在NMD系统计划中，SBIRS系统探测器将捕获和跟踪整个弹道上的弹道导弹。

这一信息将为BMC 子系统提供尽可能早的预测弹道。

SBIRS由高轨道卫星、低轨道卫星和联合地面站组成。

高轨道卫星将提供威胁导弹的发射、助推飞行阶段和落点区域的红外数据。

它包括4颗地球同步轨道卫星、2颗大椭圆轨道卫星。

低轨道部分由约24颗低轨道、大倾角卫星组成，主要提供弹道中段的精确跟踪和识别。

低轨道卫星具有更高的分辨率，它还可能为GBI提供超视距制导，从而大大增加拦截弹的防御区域。

••美军在伊拉克战争中的使用主要卫星简介一、侦察卫星侦察卫星通过可见光、红外和合成孔径雷达等手段对地面进行照相侦察，可提供伊拉克国家领导人驻留地点、重点军事设施布防情况和大规模杀伤性武器及生化武器的部署情况，监视战区军事态势的发展。

电子侦察卫星主要用于截获伊方雷达、通信、遥测等系统的传输信号，从而探明伊方重要领导人物和指挥控制中心的位置，辨识伊方军用电子系统的性质、位置和活动情况，并通过对所得情报的分析进一步揭示伊方军队的调动、部署乃至战略意图。

在对伊战争中，侦察监视卫星提供的情报对于了解战场情况、确定打击目标、提高打击精确性和准确评估打击效果起着重要的作用。

1. 成像侦察卫星(1) KH-12侦察卫星KH-12卫星是1990午2月28日开始发射的，至今已经发射了4颗。

它能以与“哈勃”空间望远镜一样的方式成像，即其光学系统的相机采用了当今尖端的自适应光学成像技术制成，可在计算机控制下随视场环境灵活地改变主透镜表面曲率，从而有效地补偿因大气造成的畸变影响，使分辨率达到0.1m。

卫星上的红外相机可发现地面伪装物、飞机发动机和大烟囱等有热源的目标。

卫星上的高级“水晶”测量系统(ICMS)可使数据以网格标记传输。

卫星还装有雷达高度计和其他用于测量地形高度的传感器。

3颗KH-12卫星运行在270~1000km的轨道上。

KH-12燃料用完后可由航天飞机进行在轨加注，因而该星的机动变轨能力极强，具有无限制的轨道机动能力。

KH-12卫星的设计寿命为8年。

KH-12卫星的光学系统在KH-11的基础上，增加了热红外谱段，能探测伪装和埋置结构目标，对地下核爆炸或其他地下设施进行监测，探知导弹和航天器的发射，分辨出目标区内哪些工厂开工，哪些工厂关闭等。

由于使用了更先进的技术，所以KH-12的分辨率达0.1m。

星上装有一台潜望镜式的旋转透镜，能把图像反射到主镜上，因而卫星在大倾角的条件下也能成像。

它还采取了防核效应加固手段和防激光武器攻击的保护措施，并增装了防碰撞探测器。

DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.17.012
美军预警探测系统组成概述
黄挺松 李长军 中国电子科技集团公司第二十八研究所 ２１０００７
摘要 本文对美军预警探测系统组成进行了一定 程度的描述，按照不同种类目标（外层空 间目标、空中威胁目标、陆上目标、海上 目标、水下目标）的预警探测机制，分别 介绍了美军的相应装备情况以及技术特 点，对我军构建预警探测系统具有一定的 参考价值。 关键词 预警探测系统；预警卫星；弹道导弹；“宙 斯盾”；超视距雷达
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分类、跟踪大量地面目标，提供实时目 标位置及战场态势，并与飞机、远程炮、导 弹等纵深武器组成系统的装备。此外，E －8A还能提供打击后的实时战果情报。该 系统的关键技术是在地杂波中发现慢速目 标，以及在远距离（100km～200km）实 时分辨活动和静止的坦克、车辆等。
4.4 海上目标的预警探测系统 海洋监视系统不是单一的卫星系统， 而是由电子侦察，照相侦察，雷达成像侦 察和海洋环境侦察等多种卫星及雷达组成 的综合应用系统，目前只有美国和俄罗斯 装备了该系统。 美国“白云”海洋电子侦察卫星 第一代“白云”卫星采用 1 颗主卫 星 3 颗辅卫星的星座形式，采用被动式雷 达平衡测量仪对目标实施定位，可有效跟 踪潜航的核潜艇。第二代卫星仍采用一主 三副的卫星簇模式，但主卫星已采用 KH 卫星和“长曲棍球”卫星，可对动态目标 快速定位，美国目前正着力发展第三代卫 星系统[2]。 4.4.1 海洋环境观察卫星 因为海流、海浪对舰船的航行影响很 大，因此在海洋监视系统中，必须要配置 海洋环境监视卫星，利用这种卫星观测海 浪高度、海流强度、海面风速、海水温度 以及浅海危险物等，所探测的海洋环境作 为动态舰船目标的活动背景，可以准确定 位海上活动情况，对确定海洋监视目标的 特性关系重大。 4.4.2 航母编队预警系统 美军航母编队的预警探测系统是指航 母载预警机 E－ 2C、航母载远程三坐标雷 达 SPS-48E 和宙斯盾 AEGIS 系统的 SPY － 1 相控阵雷达。美军航母载预警机 （E-2C）可向整个编队所有防空和反舰武 器系统提供预警和目标指示，并对防区和 防区外的留空飞机实施指挥控制。美军航 母装备的远程三坐标雷达（SPS－48E）可 以为航母编队提供早期预警，具有强大的 目标搜索能力，并提供三坐标数据，其他 舰艇在14秒内便可发射导弹迎击，将早期 预警时间提前至 5～6 分钟。 4.5 水下目标的预警探测系统 水下目标探测以水声探测为主，有 光、电、磁、温等多种探测方式，探 测的主要对象是潜艇，水雷等水下目 标。现代声纳已经与运载平台的其他探 测设备，武器发射系统和通信导航设备 组成舰艇反潜作战系统和机载反潜作战系

美国战略反导预警体系美国的战略反导预警体系初创于20世纪50年代。

当时，为防止前苏联的核打击和战略轰炸机，美国和加拿大联合成立了位于科罗拉多州夏延山的“北美防空司令部”，即现在的“北美航空航天防御司令部”，建立起监测前苏联战略轰炸机的预警线，并成为当时美国国家战略预警体系的主体。

此后，随着导弹技术的飞速发展，美军又建立了“巡航导弹预警系统”和“弹道导弹颅警系统”，发展了相控阵雷达和预警卫星等。

进入21世纪后，美国基于国际政治，经济和军事形势的发展变化，明确了以绝对信息优势谋求绝对军事优势，以绝对军事优势谋求“绝对安全”的防务战略，而“9·11”事件的惨痛教训，更使美国深刻意识到作为国防安全“第一道防线”的战略反导预警体系的极端重要性，其组织体系和职能大大扩充，超出了当初单纯的防御前苏联战略武器的范畴，成为美国国家安全体系的重要组成部分，担负了防范外来威胁、维护美国本土安全的重要任务。

战略轰炸机和巡航导弹预警系统该系统主要由远程预警系统、近程预警系统、空中预警系统和联合监视系统等几部分组成，主要用于对来袭战略轰炸机、巡航导弹早期发现、识别、跟踪、定位和预警。

远程预警系统远程预警系统也叫“北方预警线”系统，是从远程预警线发展而来的，包括超视距后向散射雷达系统和北方预警系统，主要用于防御从北极方向来袭的战略轰炸机、低高空巡航导弹及其它远距离空中目标。

其中超视距后向散射雷达系统探测距离可达900～3500千米，能够对探测距离内的战略轰炸机、低空飞机以及在较高空飞行的巡航导弹提供全高度监视，对超声速飞机可提供1～1.5小时预警时间，而常规雷达一般则只能提供约10分钟的预警时间。

目前，美国在其东西海岸、北部地区和阿拉斯加各设有一个超视距后向散射雷达站，可对3500千米以内从大西洋、太平洋及北美上空来袭的各类空中目标进行探测监视。

北方预警系统由AN／FPS一117、AN／FPS-124(V)等54个雷达站组成，用于替代原分布在阿拉斯加到加拿大拉布拉多的31部远程预警雷达。

军 事 纵 横美国天基预警系统发展分析张保庆天基预警系统探测范围广、预警时间长，可为弹道导弹防御和实施反击提供及时预警信息。

美国最先发展天基预警卫星系统，先后部署了多种型号的天基预警系统，包括“国防支援计划”“天基红外系统”“空间跟踪与监视系统”等。

当前，美国已形成了高低轨结合，预警、跟踪和识别功能复合的天基预警系统，性能先进，可为美国提供强大的弹道导弹预警能力。

美国天基预警系统发展现状天基预警系统是美国反导体系的重要组成部分，可以为国家领导、作战指挥官、情报机构以及其他关键决策人员提供及时、可靠、准确的导弹预警与红外监测信息，使美国在全球导弹发射探测、弹道导弹防御、技术情报搜集及战时态势感知等方面的能力极大增强。

美国现役天基预警系统主要包括4颗“国防支援计划”（DSP）卫星、3个“天基红外系统”大椭圆轨道卫星载荷、2颗“天基红外系统”（SBIRS）地球同步轨道卫星和2颗“空间跟踪与监视系统”（STSS）低轨卫星。

DSP卫星系统 DSP卫星系统是美国部署的第一种实用型预警卫星系统，先后研制部署了三代，共23颗卫星。

经过三代发展，DSP卫星在探测战略弹道导弹方面已达到相当成熟的实战水平。

然而，由于技术原因，DSP卫星系统存在一些问题，如无法跟踪中段飞行的导弹、扫描速度过慢、对国外设站依赖性强、存在虚警现象等。

而且DSP卫星系统对助推段燃烧时间短、射程近的战区导弹的探测能力十分有限，难以留有充足预警时间。

鉴于以上因素，美国决定不再继续发展DSP卫星系统，重点发展SBIRS卫星系统和STSS卫星系统，以逐步取代DSP卫星系统。

当前，仅有4颗DSP卫星在轨服役，卫星位于地球同步轨道，主要任务是为美国指挥机构和作战司令部提供导弹发射的探测和预警。

SBIRS卫星系统美国于1995年提出发展SBIRS卫星系统，最初的方案是构建一个由4颗地球同步轨道（GEO）卫星、2个大椭圆轨道（HEO）有效载荷和24颗低地球轨道（LEO）卫星以及地面系统组成的有机整体。

一切温度高于绝对零度的物体都有其自的 红外辐射，这就是为目标和景物的探测、识别 奠定了客观基础。 1800年，英国天文学家F.W.Herschel首先 发现了红外辐射。二战后，许多国家都认识到 红外技术的重要性，并致力于其研究和发展， 其重要的工作是研制响应波段在大气窗口的光 子型红外探测器，并研制出如硫化铅(PbS)、 锑化铟(InSb)、锗掺汞(Ge:Hg)、碲镉汞 (HgCdTe)等红外探测器。
军用红外技术成为国家安全防御体系中的重要探测技术由于大气层外的空间最适于红外系统使用红外探测是侦察卫星导弹预警卫星采用的主要探测手段也是气象资源普查遥感卫星必备的探测方式
军用红外技术
一、概述
红外技术是研究红外辐射的产生、传播、 探 测、转换及其应用的技术。 一般按波长 将红外辐射分为： 0.78m< 1.4 m 近红外 1.4 m < 3 m 中红外 3 m < 1000 m 远红外
可扩散到n区一侧的结边界， n区的光生 空穴可扩散到p区一侧的结边界。同时， 结区的光生电子-空穴对受结电场的作用 而分开，电子漂向n区，空穴漂向p区。上 述过程的总效果是使p区和n区各自获得光 生正电荷和负电荷，使p-n结的势垒高度 降低。这种由光辐射而产生的势垒变化称 之为光生电动势，此现象叫光生伏打效应。
高温超导探测器被认为是红外与亚毫米 波波段的最佳器件，填补目前亚毫米波 段无探测仪的空白。 工耗小，噪声低 ，有利于制成均匀的大 面积阵列。 全天候工作能力较好。 成本低。Honeywell 93年称，淀积在Si 微结构上的高温超导测辐射热计之成本 比HgCdTe的要低几个数量级。
通常认为，大气三个窗口的红外辐射能量对 应目标的典型温度大约分别为1500k、900k和 300k。 红外FPA（焦平面阵列）探测器是红外探测 器发展史上的一个重要里程碑。它有两个显著 的特征，一是探测元数量很大，达到103～106 量级，以至可以直接置于红外物镜的焦平面上 实现所谓的大角度“凝视”，而不需要光机扫 描 结构；二是有一部分信号处理工作由与探测器 芯片互连在一起的集成电路完成，电子脉冲代 替了光学机械扫描体制。

红外检测系统（检测瓦斯为例）
• 理论基础：气体分子能对红外辐射有选择 地吸收 • 在这种系统中，工作波长是预先设定好的， 测量的对象是一种或几种预先确定的物质 （可能有的干扰杂质种类也是预先可知的）
检测系统光学系统组成
• 红外光源：辐射源，反光镜（使光沿特定 方向），切光片（对光进行调制，使检测 器的信号变成交流信号，便于放大） • 气室、窗口材料和滤波元件。 • 检测器：将通过气室被待测成分吸收后剩 余的光，转化为电信号进行测量。它是一 种变换器
朗伯比尔定律
• 气体对红外辐射的吸收遵循朗伯比尔定律 • I=I exp (-k Lc)
0 (λ)
• 式中I 表示入射光强度，I表示透射光强度 • L表示辐射通过气体层的厚度（L 大有助于 提高信噪比） • C表示被测气体的浓度， • K表示吸收截面，每克吸收气体吸收系数， 是波长的函数
0
• 通过比尔郎伯定律可知，通过入射光和透 射光的强度就能测出气体的浓度 • 比尔郎伯定律只是对单色辐射才是严格使 用的，K是波长的函数，所以在实际应用中， 是利用积分式的
• 利用红外探测有以下优点：能测量多种气 体，测量范围宽，灵敏度高，精度高，反 应快，有良好的选择性（当混合气体中一 种或几种组分浓度发生变化时，并不影响 对待分析组分的测量）。能进行连续分析 和自动控制，操作简单，维修方便 • 整个检测系统的方框流程图：
光源 气室 探测器 放大电路 单片机 显示
• 检测系统的选择性：利用红外线进行成分分析的 基础是气体在红外光谱内部有它的特征吸收光谱 带。但是不同气体的吸收光谱可能有重叠的部分， 即存在干扰组分。选择性即是抗干扰组分能力的 大小，用选择性系数表示：引起输出信号变化相 同值时，待测气体浓度变化与干扰组分浓度变化 的比值 • 显然选择系数越大，系统抗干扰组分能力越强 • 提高方法：采用单色光源，采用先进的检测器， 注意几何尺寸

收稿日期:2010-09-02;2011-01-08修回。

作者简介:蔡亚梅(1971-),女,高工,主要研究方向为电子对抗。

美国空间态势感知系统发展现状及趋势分析蔡亚梅,汪立萍,陈利玲(中国航天科工集团8511研究所,江苏南京210007) 摘要:　空间态势感知(SSA )是航天电子对抗的重点内容之一,SSA 项目的研发已引起极大的关注。

简要介绍了美国《2020年空军条令》中有关SSA 的规划,重点讨论美国在研的几种SSA 系统现状,明确了其未来的SSA 是响应型。

最后,分析了未来的响应型SSA 。

关键词:　空间态势感知,空间对抗,响应型SSA 中图分类号:　TN 973 文献标识码:　ADevelopment status and trend analysis of space situationawareness systems in US ACai Yamei ,Wang Liping ,Chen Liling(N o .8511Research Institute of CASIC ,Nanjing 210007,Jiangsu ,China )A bstract :Space situatio n aw areness (SSA )is o ne of the key points in ae rospace electro nic w arfare field .Develo pment of SSA prog ram attracts more attentio n of many ex pe rts in many co unt ries .Rela ted SSA pro -g rams outlined in Air F orce Doct rine 2020is brief ly introduced .Status o f seve ral SSA sy stem s in dev elo pment is discussed and future responsive SSA determined .A t last ,future responsive SSA is analyzed .Key words :space situa tion awa rene ss ,co unter space ,responsive SSA0　引言SSA 是充分了解与空间有关的条件、限制和能力,以及进入、离开、通过空间所发生的或发生在其中的实际情况和计划活动所得到的结果。

20世纪50年代美国开始研制反导防御系统,先后研制了“奈基—宙斯”和“民兵”拦截导弹,80年代,将研制的注意力转向新型反导武器的技术论证与研制,但一直未进行实战部署。

2001年之后美军防空反导系统研制与部署提速,着力打造“战区导弹防御”(TMD)系统与“国家导弹防御”(NMD)系统,最终建立起全球性反导系统。

美军反导作战体系主要包含三大部分:反导雷达、反导拦截器、指挥控制系统。

主要作战流程是,反导雷达探测敌方导弹的发射情况,并确定其打击目标;反导作战指挥控制系统根据初始预警,制定拦截方案;主要雷达负责跟踪目标,为拦截器发射提供高精度的跟踪数据;发射拦截器;雷达适时为反导拦截器提供更新信息;反导拦截器捕获、跟踪、识别目标,利用碰撞技术摧毁弹头。

1反导雷达反导雷达为反导作战体系提供目标及发射拦截器的全过程信息支撑,主要测算来袭导弹的方位和速度信息,通过指挥控制系统引导拦截导弹实施反导,并进行杀伤评估。

目前,美军反导作战体系中的雷达主要包括天基雷达、陆基雷达、海基雷达等。

天基雷达系统主要由国防支援计划(DSP)、天基红外系统(SBIRS)和天基跟踪监视系统(STSS)等组成,为反导作战提供来袭导弹初始段预警信息和中段飞行轨迹;陆基雷达系统主要由“丹麦眼镜蛇”、“铺路爪”系列、TPY-2等组成,海基雷达系统主要由SBX、SPY-1等组成,为陆基/海基反导提供来袭导弹中段和再入段的目标轨迹、引导拦截器实施反导和效果评估。

导弹预警卫星DSP 又称国防支援计划卫星,1972年投入使用,为美军全球反导提供了有力的信息支撑。

但随着反导技术对信息时效性与准确性的要求不断提高,DSP 卫星预警时间短,误报率和漏报率偏高的问题,使得反导系统对跟踪飞行中段的导弹、监控中近程弹道导弹的探测能力有限,因此美军进一步提出了天基红外系统(SBIRS)计划。

2001年,五角大楼对SBIRS 进行了重新调整,SBIRS-LOW 从美国空军移交给了国家弹道导弹防御局,改名为太空跟踪与监视系统(STSS)。

Space Based Infrared SystemPublished November 09, 2010Share on facebook0More Sharing Services0Share on twitter0PRINT | E-MAILMissionThe Space-Based Infrared System, or SBIRS, will be a key part of North America's missile early warning and defense systems. SBIRS will provide critical functions for protecting the United States and its allies by supporting four mission areas: missile warning, missile defense, battlespace awareness and technical intelligence.FeaturesThe SBIRS constellation will consist of infrared sensor, or IR, payloads on host satellites in highly elliptical orbit, or HEO, and two IR sensors each on dedicated SBIRS satellites in geosynchronous earth orbit, or GEO. The HEO sensor detects the launch of Submarine Launched Ballistic Missiles from the North Polar Region and can be tasked to perform other IR detection missions as well. The GEO scanning sensor performs the strategic missile warning mission, the global technical intelligence, as well as the initial phase of the strategic missile defense mission.It provides a shorter revisit time and greater sensitivity than the Defense Support Program, or DSP, satellite sensor over its full field of view. The GEO staring sensor performs the theater missile warning and defense missions, the battlespace awareness mission, the technical intelligence mission in focus areas, and the final phase of the strategic missile defense mission. It provides step-stare or dedicated stare operations over smaller geographic regions than the scanning sensor.Ground control and mission data analysis for the new SBIRS GEO satellites and HEO payloads will be performed by the 2nd Space Warning Squadron in the Mission Control Station at Buckley Air Force Base, Colo., as it currently conducts for the DSP satellites.Ground control of the HEO sensors is currently performed by the 11th SWS in the Mission Control Station Backup at Schriever AFB, Colo. The ground architecture also consists of the Interim Mission Control Station Backup in Boulder, Colo., relay ground stations located around the world and a mobile ground system.The SBIRS Survivable Endurable Evolution will replace the mobile ground system. The U.S. Army'sin-theater Joint Tactical Ground Stations units, which currently receive and process DSP data, will be transitioned to receive and process SBIRS sensor data.BackgroundThe Department of Defense recognized the need to replace the Defense Support Program system in a summer study completed in September 1994. SBIRS achieved Increment 1 Initial Operation Capability on Dec. 18, 2001 when the Mission Control Station consolidated command and control and data processing elements from legacy systems into a modern peacetime facility, processing all Air Force and other IR data in a fused manner.The first HEO payload was operationally certified by U. S. Strategic Command Dec. 5, 2008, for use in the strategic and theater missile warning missions. It has also been certified by the National Geospatial Agency for use in the technical intelligence mission. The second HEO payload was operationally certified by USSTRATCOM Aug 7, 2009.The first GEO satellite is expected to launch in calendar year 2011. SBIRS Increment 2 is the designation of the full deployment of the new SBIRS constellation of satellites and sensors, along with the new ground segment hardware and software. SBIRS is designed to perform these critical missions well into the 21st centuryGeneral CharacteristicsPrimary mission: Missile defense and warning, technical intelligence, battlespace awareness Contractor Team: Lockheed Martin, Northrop GrummanPowerplant: GEO, Requires approximately 2,361 watts (working power at end of life);HEO, Payload requires approximately 345 watts (maximum average)Dimensions: GEO, 7 ft x 6.3 ft x 19.7 ft (stowed), 48.6 ft x 22.4 ft x 19.7 ft (deployed);HEO: 6.8 feet x 3.9 feet x 2.9 feet (metric)Weight: HEO, 536 pounds (243 kilograms)Maximum Launch Weight: GEO, 10,656 pounds (4,833 kilograms)On-orbit Weight: GEO, 5,603 pounds (2,547 kilograms)Orbit Altitude:GEO, Approximately 22,300 miles (35,970 kilometers);HEO, ClassifiedDate Deployed: GEO, First launch expected in calendar year 2011Date Certified: HEO, Dec. 5, 2008Latest Satellite Block: HEO payloads 3-4 and GEO satellites 3-4 on contractGEO Satellite Unit Cost: $1,287.85* (average procurement unit cost as reported in the Defense Acquisition Executive Summary )Initial Operational Capability: Dec. 18, 2001 (Increment 1)Inventory: Classified。

“谍中谍”——美国天基太空监视系统（SBSS）2009-09-01知远战略与防务研究所苏霍伊访问次数：54摘要：自从1957年第一颗人造卫星发射以来，太空就不再平静。

卫星占据着太空制高点，因此冷战时期美苏双方侦察彼此地面军事部署的重任就交给了侦察卫星，因此侦察卫星也被称为“间谍卫星”。

美国即将发射的天基太空监视系统则可侦察这些太空中的间谍卫星，可谓“谍中谍”。

关键词：天基太空监视系统，可见光传感器，卫星，SBSS，SBV作者简介：苏霍伊，男，知远战略与防务研究所研究员，关注空天领域研究，著有《美国导弹靶场测量船综述》等。

2009年2月10日，一颗美国通信卫星与一颗俄罗斯报废的卫星在太空中相撞，这是历史上首次卫星相撞事故。

因相撞概率之低，固令人瞠目结舌，而这次碰撞产生的约12000块太空碎片，将会在很长一段时间围绕地球运转，必将给人类太空活动带来极大的威胁。

那么，如何避免此类事件再次发生，如何避免航天器被太空碎片击中，将是我们不得不思考的。

而美国空军即将发射的“天基监视系统”（简称SBSS）卫星，能够探测太空碎片的轨道数据，并将其传输给美国国家航空航天局（简称NASA），从而避免碎片与国际空间站或者航天飞机空中相撞。

美国发射SBSS卫星貌似是为了保护美国自身的太空资产，但实际上等于变相增强自身太空进攻能力。

SBSS卫星是美国空军发射的，自然它的任务绝不是为NASA 探测威胁太空安全的碎片这么简单。

SBSS卫星更重要的任务是监视太空中的他国卫星，所获取的卫星轨道数据将会交给美国国防部，以支持日后的军事行动。

根据美国的国家太空政策，美国拥有“必要时拒止对手使用太空的权力”。

这也就意味着，一旦别国被视为威胁，美国可以根据自己的安全需要对别国的太空设备发起攻击。

SBSS卫星所提供的有关目标的轨道、行踪等详细的数据，无疑都将转化成美军未来反卫星武器瞄准的座标。

因此可以说，S BSS本质上就是美军在太空部署的侦察兵。