歷盡艱難終現曙光——從新聞報道看美國天基紅外系統的發展歷程

SBIRS衛星的紅外傳感器拍攝到的靶彈發射時的紅外軌跡

美國當地時間2011年5月7日下午2點10分，美國空軍第45太空聯隊從卡納維拉爾角的第41發射臺成功發射一枚“宇宙神5”型運載火箭，將“天基紅外系統”（SBIRS）“靜地軌道”1（GEO-1）衛星送入軌道。

美國的天基紅外系統是新一代導彈預警衛星系統，與原有的國防支持計劃（DSP）預警衛星相比，SBIRS預警衛星不僅能比DSP衛星更出色地完成戰略導彈預警任務，而且還能對戰區彈道導彈的攻擊實施有效的預警與跟蹤，從而能滿足21世紀美軍對戰略和戰區彈道導彈預警的需求。

該系統的研制工作從上世紀九十年代初期即已啟動，然而其發展過程并不順利，其間經歷了技術不成熟、需求不確定、投資不穩定、監管不力以及許多其他問題。這些問題已經導致該系統研發成本超支數十億美元，項目拖期數年。我們收集了近年來有關天基紅外系統的新聞報道，從這些報道中，細心的讀者將能體會到，作為一個能夠影響國家前途和發展戰略的大項目，其發展道路將是何等艱辛。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2004年11月16日報道】由洛克希德·馬丁公司領導的“天基紅外系統高軌道”計劃16日成功完成了系統的信號處理裝置(SPA)軟件關鍵設計評審。

分析：SPA是美國下一代導彈預警系統——“天基紅外系統高軌道”計劃的關鍵載荷組件。對紅外載荷的按期交付和后續的“天基紅外系統高軌道”計劃的首顆地球同步軌道衛星的發射都十分關鍵。

此次關鍵設計評審演示了SPA飛行軟件可滿足全部關鍵設計需求，而且已經準備好設計應用。SPA將與“天基紅外系統高軌道”計劃的首顆地球同步軌道衛星共同交付，這顆衛星定于2007年發射。發揮重要作用。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2005年3月3日報道】洛克希德·馬丁公司已經完成并交付了一個復雜的、高性能通信子系統，該子系統是天基紅外系統高軌道計劃首顆地球同步軌道衛星紅外載荷的組成部分，這標志著該公司在該項目上達到重大里程碑。

分析：洛馬公司交付的這個通信子系統能夠從紅外載荷向作戰人員提供抗干擾、生存力強的通信，提供覆蓋全球的導彈發射探測和防御數據。還能通過與地面站的持續交互通信對衛星提供安全的指揮與控制，將在天基紅外系統中

新聞：【洛克希德·馬丁公司2008年12月15日報道】美國天基紅外系統首個高橢圓軌道（HEO-1）有效載荷及地面系統已經通過了美國戰略司令部的運行鑒定。

分析： 此次正式鑒定證實了SBIRSHEO傳感器及相關地面系統能為國家指揮機構提供及時、準確的預警數據，為美國戰略司令部任務提供支持。有關官員表示，HEO-1系統具有卓越的數據質量。HEO有效載荷所提供的前所未有的戰場空間紅外圖像，標志著朝日益增強的戰場空間態勢感知能力邁出的第一步，HEO有效載荷同時還可提供關于導彈、飛行器和其他事件的實時數據。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2009年1月13日報道】美國天基紅外系統首顆地球同步軌道（GEO-1）衛星已經步入重要試驗階段，開始試驗最新版本的飛行軟件，新版軟件能提供高可靠性的衛星指揮與控制。

sbirs系統工作原理圖

分析： SBIRS飛行軟件體系使得GEO衛星系統具備穩健的指揮與數據處理能力、故障管理能力與安全保持能力。此次試驗應用的飛行軟件包括衛星電力、溫度、姿態與導航的控制軟件。軟件還具備穩健的故障管理系統，衛星在軌運行期間被檢測到異常時，故障管理系統將把衛星調整到安全狀態，同時地面人員分析衛星狀況并采取修正措施。飛行軟件最終版本預計將在2月份交付，衛星預計將在2010財年初交付美國空軍由“宇宙神”5火箭發射。

新聞：【美國諾斯洛普·格魯曼公司2009年3月3日報道】美國天基紅外系統第二個地球同步軌道（GEO-2）有效載荷已經成功完成了熱真空試驗。2009年春季，GEO-2有效載荷將被運往洛克希德·馬丁公司，安裝到GEO-2衛星上。

分析：GEO-2有效載荷由掃描傳感器和凝視傳感器組成。掃描傳感器能持續觀察和監視傳統的洲際彈道導彈威脅。凝視傳感器設計用于探測信號特征非常低、燃燒周期短的戰區導彈及其他感興趣的瞬時事件。

GEO有效載荷的一個主要分系統是定位與控制組件（PCA）。PCA使用高度靈活的精確定位的反射鏡，使衛星的光學望遠鏡能掃描并凝視特定區域，運行人員可根據國家的優先權調整監視地區。

新聞：【美國防務新聞網2009年7月12日報道】美國天基紅外系統高軌計劃在困難中發展：該項目一直存在大幅成本超支、技術難題，以及尚不確定的性能。盡管存在這些困難，甚至已經審查了候補計劃，但是美國空軍仍在推進該計劃。

分析：根據美國政府問責署（GAO）的評估，SBIRS項目存在許多問題，包括：不成熟技術、不確定的需求、不穩定的投資、低估了軟件復雜性、監管不力以及其他問題。這些問題已經導致成本超支數十億美元，項目拖期數年。項目成本從最初的40億美元膨脹至120多億美元。

因為SBIRS計劃一直存在問題，美國國防部2006年開始實施一套并行計劃，即“替代性紅外衛星系統”（AIRSS）。這個計劃旨在確保即使SBIRS-高軌計劃失敗，美國的導彈預警與防御能力仍能持續，也可能作為廉價的SBIRS-高軌衛星系統的替代品。

新聞：【據美國空軍網站2009年9月15日報道】13日，美國空軍的首顆地球同步軌道天基紅外系統衛星GEO-1在加州研發地完成了開放式空間飛行器的熱真空測試。本次測試設立了一個環境基線，驗證了測試控制臺的界面。完成飛行器結構的開放式測試后，將開始封閉式熱真空測試，驗證衛星在模擬太空環境中的生存與運行情況。

分析：成功完成開放式熱真空測試為SBIRS團隊樹立了重要的信心，此后他們將要面對封閉式熱真空測試中更為嚴格的測試。

新聞：【美國防務新聞網2009年11月3日報道】美國國防與工業界官員稱，美國空軍麻煩纏身的天基紅外系統項目面臨又一次推延，時間為12個月到18個月。該系統的技術問題已經使洛馬公司不得不改變原定向空軍交付首顆天基紅外導彈預警衛星的時間。

發射臺上的宇宙神5運載火箭

分析：新計劃為洛·馬公司將在2010第四季度交付首顆衛星，比上一次預定的交付日期晚了大約1年。SBIRS項目官員為求謹慎，過去的一年中在計劃表中增加了更多試驗，一些試驗比預計耗時更長。項目官員還將繼續進行“生命周期”試驗，試驗過程中他們將模擬操作人員如何使用各種平臺。

新聞：【洛克希德·馬丁公司2009年12月1日報道】美國空軍與洛馬公司領導的團隊在12月1日宣布，成功完成了天基紅外系統第一顆靜地軌道衛星（GEO-1）的熱真空試驗。

分析：熱真空試驗是最后幾個關鍵環境測試階段的最后一步。

新聞：【據美通社2010年1月13日報道】天基紅外系統測試顯示，用于支持首顆靜地軌道衛星（GEO-1）發射的地面系統已經步入正軌；地面系統已經成熟到進入下一個級別的整合。

分析：這兩個關鍵里程碑的抵達，終于使美國空軍看到了SBIRS的希望

新聞：【據美國空間新聞網2010年1月22日報道】一位美軍高層官員透露，美國空軍在它2011年的預算請求中，將公布第三代紅外監視（TGIRS）導彈預警技術開發項目的重要改變。

分析：TGIRS起初被當作長期麻煩纏身的天基紅外系統的潛在備用系統，SBIRS的第一顆專用衛星已經落后于預定計劃將近十年。但是由于美國空軍開始確信SBIRS最終將進入正軌，TGIRS變為一個技術演示項目。

新聞：【據美國空軍太空司令部網站2010年10月20日報道】2010年10月6日，美國空軍的第二顆地球同步天基紅外系統衛星GEO-2，在桑尼維爾的開發場所成功完成了兩個儀器板向航天器核心模塊上的集成。

分析：從2010年9月至10月，GEO-2團隊進行了完成儀器板集成所必需的精確行動。團隊利用從GEO-1的集成中獲取的知識，比計劃提前9天完成了GEO-2的集成。GEO-2計劃于2012年發射。

新聞：【據美國全球安全網2011年2月16日報道】由美國空軍和洛克希德·馬丁公司領導的天基紅外系統團隊已經完成了首顆靜地軌道衛星（GEO-1）的最后安裝工作，為運送至發射場做好準備。

分析：最后安裝工作包括安裝衛星的展開式遮光板、太陽電池板、隔熱層和飛行電池。組裝好的衛星隨后通過了最后工廠置信度試驗，這是衛星在運往卡納維拉爾角空軍基地之前最后一項工作。

新聞：【據美國空軍太空司令部2011年3月28日報道】天基紅外系統計劃完成了首顆靜地軌道衛星（GEO-1）的最終主要發射前試驗。這個試驗驗證了航天器與飛行控制設施間傳輸數據的能力，并運行了GEO-1的綜合地面與太空系統的關鍵操作功能。

分析：此次試驗的完成確保了地面與飛行軟件產品為5月初的發射準備就緒。

新聞：【據2011年5月8日綜合報道】美國當地時間2011年5月7日下午2點10分，一枚“宇宙神5”型運載火箭成功將“天基紅外系統”“靜地軌道”1（GEO-1）衛星送入軌道。

發射43分鐘后，星箭分離。衛星距地約185千米，目標是遠地點高度約為3.58萬千米的軌道位置。美國空軍SBIRS項目官員厄姆斯塔德中校表示：由6個液體遠地點發動機組成的發動機組計劃點火9天多，將衛星送至距地約3.54萬千米的靜地軌道上，并進行初始檢測與運行。在該軌道上，衛星將打開其防光設備（設計用于保護傳感器有效載荷）、天線以及有效載荷艙門。預計發射后35天，紅外有效載荷（通過 “視達地面”能力在短波、中波紅外波段收集信息）將被開啟，并開始傳送來自衛星的原始數據。發射后18個月內會實現全面綜合戰術預警與攻擊評估確認能力，以使衛星能夠正式參與導彈防御。

分析：此顆衛星的發射，開啟了天基紅外系統替換國防支持計劃（DSP）星座工作的序幕。

GEO衛星

進行熱真空實驗的GEO-1衛星