美俄導彈預警衛星發展現狀

□ 于 昕

蘇聯/俄羅斯導彈預警衛星

在美蘇激烈對抗的冷戰時期，蘇聯軍方時刻關注這樣一個問題：如何保持對美強大的核威懾能力？為了達成上述目標，必須研制和部署性能先進、工作效率高的集信息指控和情報偵察等功能為一身的導彈預警衛星系統，為此蘇聯共發展了兩代導彈預警衛星。

蘇聯第一代導彈預警衛星——“眼睛”

“眼睛”導彈預警衛星是蘇聯第一代導彈預警衛星，主要用于監測洲際彈道導彈的發射情況。

1965年，根據蘇聯防空軍司令部的建議，蘇聯國防部授命第1設計局擬定一份導彈預警衛星研制可能性的評估方案。國防部對導彈預警衛星提出的要求是：具有連續監測／探測洲際彈道導彈發射的能力，使用壽命長，情報可靠性高，數據特別是導彈的發射時間、坐標、彈道軌跡、發射數量等參數詳實準確。

1972年9月，蘇聯從普列謝茨克航天發射場成功發射了一顆試驗衛星，星上裝載了兩種型號的探測設備——ТП和TB。衛星被發射到地球高橢圓軌道的遠地點處，通過三軸姿態控制系統實現了對預定區域不間斷的監測。在試驗過程中，TB型星載探測設備準確地記錄下了靶彈發射時尾焰輻射出的紅外信號。這枚靶彈是8K78型洲際彈道導彈，由普列謝茨克航天發射場發射升空。

1973年11月，蘇聯發射了第二顆導彈預警試驗衛星。在地球高橢圓軌道上，該星用ТП和TB兩種探測設備同時記錄下了多枚靶彈和運載火箭的發射信號。

1976年10月，第一顆實用化的導彈預警衛星發射升空，進入地球高橢圓軌道。其主要任務是：驗證其戰術技術性能是否符合技術任務書的要求；測試星載指控軟件和星載數據處理軟件的工作狀態。結果表明，星載指控軟件工作正常，而星載數據處理軟件還存在一些問題，需要進行改進。

1977~1978年，蘇聯在太空中部署的導彈預警衛星達到了全盛時期，可對北半球9個主要的導彈基地實施不間斷的監測。1978年底，蘇聯國家委員會正式簽署文件，同意第一代導彈預警衛星“眼睛”列裝部隊。1979年，蘇聯政府簽發命令，批準“眼睛”導彈預警衛星進入試運行階段。1982年12月31日，蘇聯國防部長簽發命令，正式將“眼睛”導彈預警衛星列為導彈襲擊預警系統的成員，并開始執行戰斗值班任務。

總的來說，“眼睛”導彈預警衛

前蘇聯“眼睛”導彈預警衛星

俄羅斯“預報”導彈預警衛星

星不管是在設計上還是在技術執行情況上，都是當時世界上最先進的太空系統之一。隨著科學技術的進一步發展，蘇聯的科技工作者又開始了研制下一代導彈預警衛星的工作

蘇聯/俄羅斯第二代導彈預警衛星——“眼睛”1

隨著導彈技術的發展，洲際彈道導彈的種類也變得多種多樣，除了最早的陸基井式洲際彈道導彈外，還出現了潛射洲際彈道導彈。這就為蘇聯的導彈襲擊預警系統提出了新的難題：“眼睛”導彈預警衛星只能實現對陸地的監測，對海洋中的潛艇是一點辦法也沒有。為了彌補這一缺陷，蘇聯決定研制一種新型的導彈預警衛星系統，并將其命名為“眼睛”1”。1979年，蘇聯國防部正式批準了“眼睛”1導彈預警衛星的戰術技術任務書。

“眼睛”1導彈預警衛星系統在星載設備和地面設備的設計上充分體現了功能與實際運用的完美結合。“眼睛”1導彈預警衛星系統的啟用過程分為三個階段：第一階段，西部指揮所投入運行，向地球靜止軌道發射試驗性“眼睛”1導彈預警衛星，用于飛行試驗和執行監測西半球的任務；第二階段，東部指揮所投入使用，向地球靜止軌道發射試驗性“眼睛”1導彈預警衛星，執行監測東半球的任務；第三階段，發射高橢圓軌道“眼睛”1導彈預警衛星，逐漸充實太空中預警衛星的數量。

1991年2月14日，蘇聯按照預定計劃向地球靜止軌道發射了第一顆安裝有ТП型星載探測設備的“眼睛”1導彈預警衛星。星載探測設備與地面連接設備接通后，站在地面顯示器屏幕面前的科研人員、專家和政府官員都驚呆了，他們看到的不再是黑白圖像，而是一幅壯美秀麗的全彩地球外觀圖，哪里是陸地哪里是海洋一目了然。數據表明，星載探測設備工作正常，一切符合國防部所提出的戰術技術要求。這顆“眼睛”1導彈預警衛星在太空中進行了長時間的飛行，提供了大量珍貴的試驗數據與資料，對星載探測設備的進一步完善和發展起到了非常重要的作用，尤其是科研人員據此修正了星載探測設備的光譜光學濾波器的最佳范圍參數。

1992年12月，俄羅斯發射了第二顆“眼睛”1導彈預警衛星，不但為科研人員提供了更為詳實準確的數據參數，而且還進行了以本國靶彈和運載火箭為目標的探測試驗。1994年7月，俄羅斯發射了第三顆“眼睛”1導彈預警衛星。經過對這3顆衛星的測試，科研人員結束了對“眼睛”1導彈預警衛星系統的性能評估工作。飛行設計試驗正式結束，開始轉入到國家試驗階段。

地面測試中的DSP預警衛星

“眼睛”1導彈預警衛星系統通過國家試驗后不久，1996年12月25日，俄聯邦總統發布命令：“眼睛”1導彈預警衛星系統的第一階段正式啟用。1998年，東部指揮所建設完成，“眼睛”1導彈預警衛星系統第二階段的試驗項目全部結束，東部指揮所開始投入試運行。2002年，東部指揮所作為“眼睛”1導彈預警衛星系統的一部分正式投入使用。

美國導彈預警衛星

為了對付彈道導彈的威脅，美國一直在研制和使用導彈預警衛星系統，從20世紀50年代末至1995年，先后開展了“導彈防御警報系統”、“國防支援計劃（DSP）”、“后繼預警系統（FEWS）”，“導彈警報、定位和報告（ALARM）”系統的研究。1995年，美國決定研制“天基紅外系統（SBIRS）”預警衛星，以彌補目前使用的DSP導彈預警衛星性能上的不足。

DSP導彈預警衛星

測試中的GEO-1衛星

DSP導彈預警衛星又被稱為“國防支援計劃衛星”，是目前世界上技術最先進，導彈探測能力最強的衛星。DSP預警衛星系統是冷戰時期建造的，目的是對來襲的洲際導彈進行預警。其首要任務是實時地探測和報告導彈和航天器的發射，同時還承擔監視核爆炸、監督核試驗條約的執行情況和收集其它感興趣的紅外輻射數據的任務。首顆DSP衛星于1970年11月6日發射，20世紀80年代系統正式投入使用。迄今為止，DSP衛星發展了三代(DSP1、DSP2和DSP3)，已發射了23顆衛星。衛星部署在地球靜止軌道上，在軌的衛星一般保持5顆，其中4顆為工作星，1顆為備份星。4顆工作星的典型定點位置是：西經37度(大西洋)、東經10度(歐洲)、東經69度(東半球及印度洋)和西經152度(太平洋)。備份星定點于東經152度(印度洋東部)。

DSP衛星經過三代發展，在戰略導彈探測方面已經達到相當成熟的實戰水平。該衛星上裝有雙色短波紅外、可見光探測器以及核爆炸探測裝置。其工作流程是：隨著衛星的自旋，紅外探測器線陣列對地球表面每分鐘掃描6次。探測到的目標信息，通過衛星傳遞到美空軍地面站和空間指揮部的導彈預警中心，地面站和導彈預警中心的計算機立即對這些信息進行處理、分類、目標識別和落區判斷等，然后立即通過通信衛星送到戰區的反擊部隊發出告警信息。

冷戰時期，該衛星系統表現出色。據統計，30年來，第三代DSP衛星已探測到前蘇聯、法、中、印、朝等國導彈發射信息1000余次。海灣戰爭期間，美國運用了2顆DSP衛星，1顆調整軌道向西移動到印度洋上空；另一顆是根據海灣戰爭需要于1990年11月13日發射，主要任務是監視“飛毛腿”導彈的發射。從導彈發射到判明彈著區需要120秒，將這些情報傳送到海灣部隊還需要180秒，可給愛國者導彈提供90～120秒的預警時間。

美國綜合導彈預警衛星

DSP衛星畢竟是上世紀70年代初的產物，原本是作為一種戰略導彈預警手段提出的，本身存在許多固有的缺點：如不能跟蹤中段飛行的導彈，對國外設站的依賴性大以及虛警問題始終未得到根本解決等，特別是衛星掃描速度慢，對“飛毛腿”之類燃燒時間短、射程近的戰區導彈的探測能力十分有限，難以給出更為充足的預警時間。因此必須尋求一種能力更強的新型預警系統來取代日益老化的DSP衛星系統。

DSP衛星的后續計劃

為了解決DSP系統在海灣戰爭中所暴露出的致命缺點，美國國防部和空軍在海灣戰爭后又制訂了多項后續計劃。

（1）“戰區空襲和發射預報（ALERT）”計劃。為了提高DSP衛星數據的處理速度，ALERT計劃在導彈發射后幾分鐘內預警并攔截來襲目標，以適應高技術戰爭的要求。為此，ALERT系統采用多CPU的計算機對DSP衛星數據進行快速處理，計算速度為15億次／秒。

（2）“眼鏡蛇響聲（CB）”計劃。為了提高DSP衛星探測能力，CB計劃要求研制一種新型的紅外遙感器，以代替DSP衛星上使用的雙波段設備。主要改進之處有以下4個方面：采用3個焦平面，通過濾光片旋轉實現波段快速切換；采用快速掃描成幀技術；提高儀器的靈敏度；采用高速星上存貯器，可存貯100秒（速率為192Mbit/秒）的DSP衛星數據。該計劃于1995年與SBIRS計劃結合，CB紅外傳感器將應用到SBIRS的高軌衛星上。

（3）FEWS計劃。這項計劃的內容是研制新一代DSP衛星。它要求新衛星比DSP衛星重量輕、價格低和功能強。功能強主要體現在對衛星數據的星上處理方面。該計劃擬投資117億美元，預計于2019年完成實施，后因國會的反對，該計劃未能繼續。

（4）ALARM計劃。在FEWS計劃制定的同時，美國國防部于1995年提出了ALARM計劃。這是一項FEWS的改進計劃，計劃于2019年完成實施，現因國會的反對而擱淺。

軌道上的DSP導彈預警衛星

美國早期米達斯導彈預警衛星的探測器

（5）其他研制計劃。如“綠色森林（Forest Green）”計劃，它是一項探測導彈技術性能和核能試驗的計劃，采用的是電子光學探測器，而不是通常的紅外探測器。還有“紅鼻鳧（Teal Ruby）”計劃，這是一項試驗計劃，于1985年立項，進行了 1次發射，壽命為1年。星上遙感器是1臺有13個窄波段（2.5微米~15.5微米）的紅外裝置，每個紅外焦平面陣列上有1024個像元。

天基紅外系統（SBIRS）

面對二十一世紀的彈道導彈防御,美國一直在設計新一代預警衛星系統,曾先后考慮過多種方案,最終選定了“天基紅外系統”（SBIRS），它可用于全球和戰區導彈預警、國家和戰區導彈的防御、技術情報的提供和戰場態勢的分析等。SBIRS包括天基紅外系統高軌道計劃和天基紅外系統低軌道計劃兩部分。低軌道衛星將與高軌道衛星共同提供全球覆蓋能力。高軌道系統由4顆地球同步軌道衛星和2顆大橢圓軌道衛星組成。首顆衛星已經于2011年5月7日發射，用于為美國最高指揮當局和作戰部門提供全球和戰區的有關戰略、戰術導彈或其他紅外事件的發射、助推飛行段和落點區域的紅外數據。低軌道系統將由約24顆部署在1600千米左右高度的小型、低軌道、大傾角衛星組成，飛行在多個軌道面上。其主要任務是提供彈道中段的精確跟蹤和識別，將跟蹤世界范圍內從發射到再入的彈道導彈，并將引導數據提供給攔截導彈，區分大氣層再入飛行器與誘餌，為地基和天基防御及對抗系統提供線索。SBIRS系統的地面設施包括美國本土的任務控制站、一個備份任務控制站和一個抗毀任務控制站，海外的中繼地面站和一個抗毀中繼地面站，以及多任務移動處理系統和相關的通信鏈路。