國外空間目標探測與識別系統發展現狀研究

王雪瑤

(北京空間科技信息研究所，北京 100086)

近年來，全球空間優勢爭奪激烈，空間環境日益惡化，空間態勢感知作為開展各類空間活動的基礎能力，已經引起高度關注。空間態勢感知是空間安全與空間作戰的基礎，旨在盡可能徹底地描述在陸地環境和太空領域運行的太空能力，確?？臻g操作與空間飛行安全，保護太空能力、軍事行動和國家利益等，主要分為探測/識別(DT/ID)、威脅告警和評估(TW&A)、特征描述、數據集成和利用(DI&E)。其中，空間目標探測與識別是指搜索、發現、跟蹤，對空間目標和事件進行監視，辨別空間目標，識別空間目標的類別等。其主要作用是支持飛行安全并支持空間控制任務，為作戰中心構建通用作戰圖提供數據支持。因此，空間目標探測與識別是空間態勢感知的數據來源，是獲取未來空間優勢的重要保證，已成為優先發展領域。美國正試圖構建天地一體化的空間目標探測與識別系統，在地面升級部署多頻段雷達系統、發展新型空間監視望遠鏡(SST)等光學設備，探測識別全域空間目標；在低軌(LEO)部署天基空間監視系統-1(SBSS-1)及作戰響應空間-5(ORS-5)等衛星，探測地球靜止軌道(GEO)目標；部署地球同步軌道空間態勢感知計劃(GSSAP)星座，以抵近偵察GEO目標。俄羅斯也發展具有LEO目標探測能力的地基大型相控陣導彈預警雷達網，同時發展窗口(Okno)系統、國際科學光學觀測網(ISON)等大型地面光學設備網，完善對GEO目標的探測識別能力。歐洲以法國、德國的雷達和光學設備為主，主要對過境歐洲的LEO目標進行探測、跟蹤與識別。

目前，國內對國外空間目標探測與識別系統已有相關研究，但是缺乏對其發展現狀的系統性總結分析[1-3]。本文從天基與地基、雷達與光學的分類角度，介紹了美國、俄羅斯、歐洲空間目標探測與識別系統的發展現狀，總結分析發展趨勢，可為我國在該領域的發展提供參考。

1 美國

美國用于空間目標探測識別的空間監視網(SSN)是目前世界上最大的空間態勢感知網，包含地基系統和天基系統兩部分，每天進行380 000～420 000次空間觀測[4]。

1.1 地基系統

目前，美國SSN地基系統由30多部雷達、光學系統及指揮控制中心組成，可對10 cm以上的LEO目標、1 m以上的GEO目標進行跟蹤。為進一步提升探測識別性能，美國正在發展新型空間籬笆設備，升級或轉移部署SST等舊設備。

1.1.1 地基雷達系統

目前，美國用于探測識別的地基雷達系統基本實現了全球布站，包括低頻雷達、高頻雷達、高低頻兼具雷達，可對LEO和GEO目標進行初軌探測、精確定軌、窄帶成像識別和寬帶逆合成孔徑雷達(ISAR)成像識別等。

為提升地基雷達系統的探測識別能力，美國近年來開展了多方面的工作：①發展新型S頻段空間籬笆雷達[5]；②轉移部署C頻段雷達；③升級部分地基SSN雷達系統性能；④提升導彈預警系統的空間目標監視能力。

1)發展新型S頻段空間籬笆雷達

為提升SSN地基雷達系統的探測識別能力，擴大對空間目標的監視范圍，增加對空間目標的探測容量，提高對空間目標的探測精度和時效性，特別是提高對小型空間目標的探測能力，美國于2012年正式發展新型S頻段空間籬笆大型相控陣雷達。新型空間籬笆建成后，將取代美國在2013年9月關閉的甚高頻(VHF)空軍空間監視系統(AFSSS)。

新型空間籬笆夸賈林站計劃于2018年投入使用，建成后將成為美國空軍最大的雷達(650 m2)，設計壽命為25年。空間籬笆澳大利亞站預計在2021年建成使用，與夸賈林站共同提供互補式空間監視覆蓋。每個觀測站的空間籬笆將每天對空間目標進行超過150萬次探測、跟蹤與編目，使SSN目標編目能力提高10倍，達到20萬個，GEO目標跟蹤量級可達到10 cm，LEO目標跟蹤量級可達到1 cm。

新型空間籬笆相控陣雷達使用元件級數字波束成形(DBF)技術，能產生多個同時作用的獨立雷達波束，可在相同的工作頻段內以不同的頻率模式工作，使雷達具備靈活覆蓋能力?？臻g籬笆可在不影響日常監視能力的前提下，對全軌道任意重點目標進行及時探測跟蹤。例如，可利用長弧段跟蹤，對未知空間目標進行初軌確定與空間編目，同時可產生電子“微籬笆”，對重點目標進行持續跟蹤。另外，可根據用戶需求自動調節雷達束數量和覆蓋范圍，以獲取任務所需的“微籬笆”?？臻g籬笆使用氮化鎵功率放大器產生高能長脈沖，探測跟蹤遠距離空間目標，增強空間態勢感知能力。表1為空間籬笆主要性能參數[6]。

2)轉移部署C頻段雷達

為進一步增強對南半球及西太平洋上方LEO目標的探測識別能力，美國從2014年開始將原本部署在加勒比海的安提瓜島的C頻段雷達逐步遷移至澳大利亞西部哈羅德霍爾特海軍通信站。2017年3月，C頻段雷達獲得全面運行能力。

C頻段雷達是AN/FPS-14型單脈沖碟形機械跟蹤雷達，工作頻段5.4～5.9 GHz，探測距離達11 000 km，專用于空間目標監視，每天可準確跟蹤約200個目標，還可以識別衛星特征、確定衛星軌道、探測衛星的潛在異常。作為首個部署在南半球的SSN傳感器，C頻段雷達盡管數據容量有限，但可提供非常精確的衛星定位數據和特征描述數據，提高美國對東、南半球空間目標的探測跟蹤與識別能力。

表1 空間籬笆主要性能參數

3)升級部分地基SSN雷達系統性能

近年來，為解決多數SSN地面傳感器軟硬件老化和空間監視能力不足的問題，美軍通過延長使用期計劃(SLEP)更新舊設施，例如升級并延長埃格林AN/FPS-85雷達、干草堆超寬帶衛星成像雷達(HUSIR)、地球儀-2(GLOBUS-2)雷達設施，以維持關鍵的空間態勢感知能力。升級后的AN/FPS-85雷達采用現代軟件體系結構，能提供LEO厘米級和深空目標探測識別的能力。升級后的HUSIR雷達增加了W頻段，成像識別能力從25 cm提高到1 cm，并支持空間目標特征描述。另外，從2017年起，美軍通過開啟地面雷達升級(GRU)項目研發L頻段高功率雷達系統，并對特高頻(UHF)雷達進行操作升級，以提升對常駐空間物體(RSO)的跟蹤編目能力。

4)提升導彈預警系統的空間目標監視能力

美國不斷提升導彈預警系統的空間目標監視能力與部署數量，使預警雷達承擔大量的空間目標探測任務，便于使專用型空間目標監視設備進行精確定軌與目標識別等高級任務。目前，除了早前部署并升級的L頻段丹麥眼鏡蛇雷達、P頻段相控陣雷達外，美軍還在全球部署多部具備較強空間探測目標識別能力的X頻段雷達，包括前沿部署可機動X頻段(FBX-T)雷達、海基X頻段雷達、GBR-P雷達。另外，美國30多艘宙斯盾艦上的S頻段雷達也具備一定的空間目標探測跟蹤能力。

1.1.2 地基光學系統

美國地基光學系統包括3部地基光學深空監視系統(GEODSS)專用望遠鏡、1部專用SST和5部毛伊島空間監視系統(MSSS)協助望遠鏡，主要用于探測識別深空目標。美國為提升地基光學系統的探測識別能力，不僅對GEODSS進行全面升級，還將SST轉移部署至西澳大利亞，增強對南半球和亞洲的監視覆蓋。

1)全面升級GEODSS系統

GEODSS系統在夏威夷、印度洋、新墨西哥州3處布站，每個站上裝備2臺主鏡和1臺副鏡。主鏡為1 m口徑的里奇-克萊琴(R-C)反射鏡，焦距為218 cm，視場角為2°，主要用來搜索星等較低、運動較慢的高軌目標，并具有對夜空2400 km2/h探測能力。副望遠鏡為施密特相機，口徑為38 cm，焦距為76 cm，視場為6°，用于大范圍觀測運動較快的低軌目標，具有15 000 km2/h搜索能力。GEODSS最早采用恒星工作模式，但是測量精度不高。后來，美國對GEODSS系統進行全面升級，替換老化的傳感器控制組(SCG)、數據處理組(DPG)、數據通信組(DCG)，以維持對GEO目標和深空目標的跟蹤能力。升級后的GEODSS采用科學級CCD，像元尺寸24 μm，CCD像素1960×2560，能實時探測、跟蹤、辨識軌道高度為5600～40 000 km的空間目標，GEO目標分辨率為30 cm[7]。

2)轉移部署SST

SST采用梅森-斯密特同軸三反光學系統，采用曲面拼接薄膜焦平面CCD，口徑3.5 m，焦距3.5 m，視場角6°，每天能觀測到21 600個目標，可實現寬視場清晰成像。SST是目前世界上探測最敏捷的大型望遠鏡，使用世界最快的望遠鏡相機快門，同時采用電機驅動，可快速穩定探測深空目標，具有廣域空間探測與識別能力。SST主要作用于GEO區域，目標分辨率為10 cm，一晚能對整個GEO進行多次觀測，提升現有設備深空觀測能力，從一次只能觀測到少量大型空間目標升級至一次性觀測到10 000多個空間目標[8]。圖1為SST構型。

圖1 SST構型Fig.1 SST configuration

為增強對西太平洋和印度洋上空及南半球空間目標的探測能力，美國正將SST轉移至澳大利亞西部哈羅德霍爾特海軍通信站。在轉移之前，美國國防高級研究計劃局(DARPA)對SST的微弱目標監測算法及搜索速度進行了升級。2016年10月，DARPA將SST系統交付于美國空軍太空司令部，正式啟動轉移工作。升級完成后，SST在2016年完成1000余萬個空間目標探測。預計SST將在2020年完成重新組裝、校準工作，并具備初始運行能力。

1.2 天基系統

地基系統受地球曲率、云層遮蓋等諸多限制，為避免其探測缺陷，擴大探測區域，美國還在發展高低軌配合的天基系統，重點提升對GEO目標的監視偵察能力。表2為美國目前在軌運行的空間目標監視衛星基本情況，其有效載荷都采用光學設備。

表2 目前在軌運行的美國空間目標監視衛星

1)SBSS衛星

SBSS是美軍為增強實時空間態勢感知能力而研制的，SBSS-1衛星已于2010年9月發射。它可編目1.7萬個直徑大于10 cm的空間目標，跟蹤800多顆在軌衛星。SBSS-1衛星采用口徑30 cm的光學遙感器，具有240萬像元分辨率，且遙感器安裝在兩軸萬向架上，可通過萬向架的轉動改變其觀測角度(達到3π立體角)和方向，能夠快速、靈活地發現和跟蹤目標。因此，SBSS-1衛星兼顧寬視場搜索和精確測量的性能指標要求，提供全天候、近實時的空間態勢感知數據，滿足LEO和GEO目標探測編目及成像識別等多種任務需要。同時，SBSS-1衛星遙感器雜光抑制性高，采用三反離軸系統調焦機構、濾光盤以及焦平面列陣等部件，可對太陽光照射下的地球臨近區域進行探測。

2015年1月，美國空軍宣布啟動天基空間監視系統后續計劃(SBSS FO)，計劃用3顆衛星組成的星座接替現有的SBSS-1衛星，以增大覆蓋面積，縮短目標重訪周期。2016年7月，美國空軍對SBSS FO的功能和進展情況進行了簡要介紹，但并未公布衛星設計方案、技術參數等詳細信息。SBSS FO將重點關注高價值空間資產與深空目標的搜索、跟蹤與數據采集。美國空軍計劃在2020年完成SBSS FO關鍵設計評審，并于2022年發射達到全面運行能力(FOC)。2017年12月8日，美國稱暫停了SBSS FO項目，并表示與美國國家偵察局(NRO)合作研發能夠滿足未來空間態勢感知需求且成本更低的衛星。

2)ORS-5衛星

SBSS-1衛星預計可運行至2020年左右，為彌補SBSS-1衛星退役之后存在的能力空檔期，美軍委托MIT林肯實驗室研制ORS-5衛星，驗證低成本GEO空間態勢感知技術。該衛星已于2017年8月26日發射，進入600 km高的赤道軌道。

ORS-5衛星是低成本、高自主化的小型衛星，長約為1.5 m，質量約為113 kg，可對GEO目標持續觀測，觀測周期為104 min，每天約15次收集目標的跟蹤信息。它采用幾何優化太空望遠鏡(GeOST)概念，可實現快速、連續、無提示的GEO目標搜索與成像識別。ORS-5衛星在赤道低軌道上運行，遙感器指向自身位置前方的GEO目標，衛星運動方向與遙感器指向之間呈現“魔力角”，保證恒星在視場內固定，以對穿越視場的GEO目標進行識別。選擇適當的“魔力角”，使ORS-5衛星垂直于其視線的速度與目標垂直于視線的速度相同，這一特殊的軌道幾何形狀可使目標圖像在ORS-5衛星遙感器上保持暫時不動，從而增加目標跟蹤積分時長，以收集更多的目標信息。同時，ORS-5衛星采用新型飛行幾何模式與遙感器時間延遲積分技術相結合，可對GEO目標進行連續成像[9]。圖2為ORS-5衛星“魔力角”示意。

圖2 ORS-5衛星“魔力角”示意Fig.2 Magic angle of ORS-5 satellite

3)GSSAP衛星

GSSAP衛星是美國空軍發展的高軌巡視衛星，目前已完成4顆衛星組網，提升了美國對GEO衛星的持續監視與抵近識別偵察能力。

GSSAP衛星采用萬向架偵察相機，既能通過與GEO目標的相對漂移實現GEO全軌道巡視探測，對空間目標進行探測、編目和特征識別；還能通過轉動的萬向架對特定目標進行多角度立體觀測；必要時還能通過軌道機動抵近GEO目標進行詳細偵察，在最佳觀測距離和最優拍攝角度獲取目標高清視圖[10]。目前，美國并未透露GSSAP衛星的相關技術細節和未來發射計劃。據推測，GSSAP衛星可能具有靈活的高軌機動能力，搭載高分辨率遙感器與高性能電子竊聽設備，可按需對GEO目標進行抵近“拍照”與“竊聽”，能夠在最佳位置清晰拍攝目標外形并跟蹤機動目標，也能夠跟蹤目標發射的無線電信號以獲取其通信信息。

加拿大觀測衛星-L(SeeSat-L)衛星觀測跟蹤小組曾公布GSSAP-1/2衛星的觀測信息。GSSAP-1衛星的GEO全軌道相對漂移速度為0.5～1(°)/d，GSSAP-2衛星的GEO全軌道相對漂移速度為0.25～0.33(°)/d。據此計算：GSSAP-1在距離GEO的40～80 km運行，GSSAP-2在距離GEO的20～25 km運行，可能為巡視探測方式；GSSAP-1/2衛星平時運行在近地球同步的橢圓軌道上，對GEO全軌道目標進行監視偵察；在執行特定任務時，按需求通過軌道機動抵近目標，進行詳查拍攝或竊取通信信息。

2016年8月，美軍曾對GSSAP-1/2衛星進行機動變軌，抵近詳查美國海軍故障衛星移動用戶目標系統-5(MUOS-5)，以確定故障原因(該衛星軌道提升推進系統于2016年6月底發生故障，衛星偏離目標軌道16 100 km)。美國未公布GSSAP拍攝的圖像，但稱目標圖像分辨率達厘米級，能清晰查看目標的天線和遙感器。

2 俄羅斯

俄羅斯空間監視系統(SSS)是世界上第二大空間監視網，主要由地基雷達系統和地基光學系統組成。截至目前，俄羅斯尚未發展專用空間監視衛星，主要依靠地基空間監視系統，當前可對12 000多個空間目標進行探測和編目管理。由于受地面測站經緯分布等限制，SSS對部分(0°W～160°W)高軌目標、小傾角低軌目標(傾角小于50°)和遠地點在南半球的中高軌目標等的探測能力有限，也不能達到全天時、全天候的要求。

2.1 地基雷達系統

地基雷達系統主要包括地基預警雷達網與部署在北高加索地區的專用型X頻段空間監視雷達，分布在俄羅斯境內或以前的蘇聯加盟國境內，主要對俄羅斯全境附近、美國、中國、北極等國家和地區進行導彈預警和空間目標監視。表3為SSS地基雷達系統參數與相關進展(截至2017年底)[11]。

俄羅斯為增強對空間目標的探測跟蹤與監視識別能力，正在發展新一代沃羅涅日雷達系統。該系統采用模塊化設計，可通過更換設備模塊迅速完成日常維修和系統升級，以保持最先進的技術性能。其中：沃羅涅日-VP雷達采用EHF，工作頻率高達30～300 GHz；沃羅涅日-SM雷達采用S～X工作頻段，工作頻率高達2～12 GHz，可能會用于目標識別?？傮w來說，目前SSS主要用于對低軌目標的探測、跟蹤，很少有寬帶雷達對空間目標進行識別，也沒有作用于高軌目標的雷達系統。不過，俄羅斯正在發展具有目標識別能力的新一代高頻沃羅涅日雷達系統，預計到2020年可取代舊系統。圖3為沃羅涅日-M雷達。

圖3 沃羅涅日-M雷達Fig.3 Voronezh-M radar

2.2 地基光學系統

俄羅斯主要依賴Okno系統、國際科學光學觀測網(ISON)等地基光學設備探測識別深空目標。這些光學設備在俄羅斯境內及全球范圍內廣泛布站，其望遠鏡口徑類型多樣，作用軌道范圍廣。

Okno系統由14個子站的20多套光學觀測設備組成，位于塔吉克斯坦帕米爾高原，夜間能探測2000～40 000 km軌道范圍內的空間目標，可根據待觀測空間目標的高度調整空間分辨率和觀測視場。其望遠鏡口徑范圍為45～100 cm，分為短距望遠鏡、普通望遠鏡和遠距望遠鏡，有能力觀測LEO和GEO的目標。Okno系統可把收集到的各類信息匯集至地面中央計算機中，通過自動剔除無用信息精確定軌并識別空間目標。為進一步提升能力，俄羅斯計劃在2018年前訂購10套以上Okno-S新型光學空間監視系統，部署在阿爾泰及濱海邊疆地區。

ISON是俄羅斯科學院管理運行的光學望遠鏡網絡，由俄羅斯、烏克蘭、西班牙、瑞士、美國等十幾個國家的30多個觀測站組成，包括直徑12.5 cm～2.6 m的80多個不同類型的望遠鏡。ISON可對整個GEO進行持續監測，定期觀測莫尼亞軌道區域，并跟蹤全軌道空間目標，同時也能對小行星進行天文觀測。

近期，俄羅斯又恢復重建樹冠偵察系統，將地基光學系統與地基雷達系統配合使用，其中，雷達系統提供光學系統跟蹤所需的指向數據，而光學系統主要完成對空間目標的跟蹤、精確定位與識別。樹冠系統能夠擴大跟蹤目標的軌道傾角與高度范圍，增強對微小目標的探測識別能力。樹冠系統包括樹冠和樹冠-N兩部分。樹冠位于北高加索地區，由2個大型光學望遠鏡、1個激光定位雷達、1個大型分米波VHF射頻雷達和1個厘米波UHF射頻雷達組成。其中，UHF射頻雷達有5個可輪換的拋物面天線，用于基礎干涉測量，可對空間目標進行探測定軌、特征描述與識別。樹冠-N位于俄羅斯遠東地區，主要用于探測跟蹤LEO目標。目前，樹冠系統已結束深度改造，可對目標進行精確定位和識別。

3 歐洲

歐洲正積極開展歐洲空間目標監視系統的建設，并考慮將歐洲各國現有的空間監視設施進行聯網，基于法、德兩國現有的雷達網絡，建設獨立、完善、一體化的歐洲空間目標監視系統(ESSS)。

3.1 地基雷達系統

歐洲ESSS地基雷達系統(見表4)較少，主要以法國空間監視廣域網絡(GRAVES)雷達、德國跟蹤與成像雷達(TIRA)設備為主，法國蒙日(Monge)跟蹤船上的阿莫爾(ARMOR)雷達、英國奇爾波頓(Chilbolton)雷達等其他雷達設備作為補充[12]。ESSS地基雷達系統主要采用低頻工作模式，對過境歐洲的LEO目標進行探測跟蹤，探測能力達到低軌2厘米級。TIRA雷達具有高頻工作模式，可對空間目標進行成像識別。其中：法國ARMOR雷達使用高分辨率角度和距離數據執行空間目標跟蹤任務，可全天候、不間斷地對LEO和GEO目標進行探測識別；英國S頻段Chilbolton雷達主要用于大氣和電離層研究，兼具600 km空間目標的跟蹤能力。

表4 ESSS地基雷達系統

此外，德國航空航天中心(DLR)還正在研制德國試驗監視與跟蹤雷達(GESTRA)，預計在2018年中期建成。GESTRA雷達采用準單體設計，半固定式地集成在18 m×4 m×4 m的容器中，可移動。GESTRA產生L頻段高脈沖輸出，能夠靈活觀測到高度在300～3000 km的空間目標。雷達發射器和接收器均配有安裝在3D定位器上的大型相控陣天線，能在幾毫秒內旋轉至任意所需位置。雷達使用數字多波束形成方法，利用高性能處理器和先進算法形成高速數據流，同時實時合成多個天線波束，使雷達可以同時觀測不同方向。此外，GESTRA也可以在掃描模式下對特定目標進行跟蹤。GESTRA雷達還具有可擴展性，非常適合未來集成擴展成雷達網[13]。

3.2 地基光學系統

歐洲各國也在不斷發展地基光學系統，提高空間目標的定軌精度及識別效率。目前，歐洲的地基光學系統包括ESA空間碎片望遠鏡，法國天空觀測系統(SPOC)、瞬態目標速動望遠鏡(TAROT)，德國靈巧網(SMARTnet)，瑞士ZIMLAT望遠鏡，英國無源成像測量傳感器(PIMS)望遠鏡等，主要分布在歐洲、南美洲和澳大利亞等地，有寬視場探測跟蹤望遠鏡，也有窄視場目標識別望遠鏡，主要用于探測GEO目標，GEO目標空間分辨率已達到10 cm，部分設備還有激光觀測功能，增加夜視觀測能力。

ESA空間碎片望遠鏡(見圖4)位于西班牙，采用孔徑1 m的蔡司鏡頭，視場為0.7°，能覆蓋GEO上120°的扇區，探測跟蹤15 cm直徑的GEO目標，通過單次觀測推斷出目標的原始軌道，并由此來完善軌道數據。

圖4 ESA空間碎片望遠鏡Fig.4 ESA Space Debris Telescope

法國SPOC和TAROT分布在法國、智利和澳大利亞。SPOC是50°×50°寬視場望遠鏡，在晴朗夜晚可探測到100～400個目標。TAROT系統有0.25 m和1 m口徑的望遠鏡，視場角分別為4°和0.1°，焦距分別為0.8 m和8 m。0.25 m口徑望遠鏡用于目標探測跟蹤；1 m口徑望遠鏡用于目標識別，能夠快速(大于60(°)/s)、高精度指向空間任意目標，每月可執行17 000多次GEO目標觀測[14]。

4 發展趨勢分析

美國、俄羅斯和歐洲等國家和地區都在發展雷達、光學等不同類型的空間目標探測與識別系統。美國的空間目標探測與識別系統不僅在全球范圍內布站，也正在建立高低軌結合的天基探測識別系統，其探測范圍廣，設備種類全。俄羅斯的空間目標探測與識別系統主要分布在俄羅斯境內及附近地區，對過頂俄羅斯境內、周邊地區及北極地區的空間目標進行探測，部分地基光學系統在歐洲和亞洲等地分布。歐洲各國共同協作開發各類空間目標探測與識別系統，以法國和德國為核心共同建立ESSS，為歐洲各國提供服務。

根據前文對國外空間目標探測與識別系統的發展現狀研究，可以獲得以下發展趨勢。

(1)地基雷達系統是低軌目標探測識別的主要設備，國外通過發展新型高頻雷達、升級舊雷達至高頻等多種方式，提升雷達的空間目標識別能力。例如：美國開發新型S頻段空間籬笆，升級HUSIR雷達增加W頻段，在全球范圍及多艘宙斯盾艦上部署多部S頻段、P頻段、X頻段雷達，大大增強成像識別能力。俄羅斯大力發展新型S～X頻段沃羅涅日-SM雷達，探測距離擴展至10 000 km。歐洲TIRA雷達、ARMOR雷達、Chilbolton雷達分別采用Ku、C、S的高頻探測。各國大力發展雷達高頻探測識別技術，一方面是因為高頻雷達的波長短，穿透力強，配合雷達的大功率發射、合成等技術，可以實現對較遠、較小空間目標的探測；另一方面，通常高頻雷達的帶寬較寬，可獲得更豐富的雷達回波信息，具有距離分辨率高、目標測量精度高、雜波中目標檢測性強、抗干擾能力強等特點，可實現對空間目標的精確識別。

(2)地基光學系統是高軌目標探測識別的主要設備，隨著對高軌目標探測要求尺寸越來越小，其對地基光學系統搜索探測能力和成像觀測分辨率要求也越來越高。目前，國外空間目標探測光學系統圍繞暗弱目標探測和高清晰成像2個技術目標快速發展，具體有如下3種實現方式。①通過發展大口徑望遠鏡技術提升空間目標分辨率。大口徑望遠鏡可以提升觀測集光能力，觀測暗弱目標，并提高分辨率，例如美國SST口徑達3.5 m，俄羅斯ISON望遠鏡最大口徑達2.6 m，法國SPOC光學系統望遠鏡口徑也達到3.5 m。②通過發展大面陣曲面CCD探測技術提升寬視場清晰成像能力。隨著望遠鏡口徑的增加，平面焦面的焦距小，可能會造成望遠鏡成像失真，降低空間目標的分辨率。但是，SST采用大面陣曲面CCD探測技術，將12個薄膜CCD安裝在5.44 m的球面上，形成彎曲的焦面，在擴展望遠鏡視場角的基礎上顯著提高望遠鏡焦距，同時實現大數據量觀測與寬視場清晰成像。③通過發展光學與雷達、激光結合探測技術，提升空間目標識別能力。目前，地基光學系統通常存在觀測視場小、不能全天候工作的缺陷，需要通過地基雷達探測與激光探測的配合，提高探測識別能力。將光學探測與雷達探測相結合，需要地基雷達系統事先對空間進行掃描探測，獲得探測數據后，地基光學系統根據數據導引進行空間目標的跟蹤識別。例如：俄羅斯Okno系統就采用大型光學望遠鏡與VHF分米波雷達、UHF厘米波雷達相結合的方式，提升對空間目標的探測定軌與特征識別能力。此外，可以將光學探測與激光探測相結合，這樣不僅可以進行輔助激光測距定位，還可以擴展觀測時長。激光發射器在夜間照射空間目標，能夠輔助光學望遠鏡進行全天時觀測成像。

(3)天基設備是目前新型的探測識別設備，可以利用天基系統的優勢對重要目標進行高精度定軌與高分辨率成像，避免可能發生的空間碰撞，或者針對己方存在威脅的目標做出提前警示，具有很重要的軍事價值，是未來發展的重點方向。天基空間目標探測技術發展如下。①軌道機動與在軌觀測技術。天基遙感器可以利用其獨特的軌道優勢對空間目標進行近距離、長時間成像觀測。例如：位于GEO上的GSSAP衛星通過與GEO目標的相對漂移實現GEO全軌道巡視探測，對空間目標進行編目與特征識別，通過抵近GEO目標進行詳察，在最佳觀測距離和最優拍攝角度獲取目標高清視圖；位于LEO上的ORS-5則采用GeOST，配合延時積分技術，增加目標跟蹤時長，對目標進行凝視識別，實現更靈敏的成像，能收集更多GEO目標信息。②多角度立體觀測技術。SBSS-1、GSSAP衛星均采用萬向架支撐光學遙感器，通過萬向架的轉動改變遙感器的觀測角度和方向，快速靈活發現目標，并對目標進行多角度立體成像。③雜散光抑制技術。天基觀測時其背景雜光非常復雜，若要觀測高星等暗弱目標，需要對雜散光進行抑制，從而提高空間目標的探測效果。例如，美國SBSS-1衛星遙感器采用三反離軸系統調焦機構、濾光盤及焦平面列陣等部件，提高雜光抑制效果，增強對暗弱小型目標的探測能力，有助于發現未知的空間目標。

5 結束語

隨著空間目標探測尺寸的要求不斷縮小，國外越來越重視空間目標探測識別的高分辨率與實時性，通過發展高頻雷達探測、大面陣CCD探測等關鍵技術來提升探測性能。同時，國外空間目標探測與識別系統也充分結合光學探測、雷達探測與激光探測的優勢，提供更準確多樣的跟蹤、精確定位與識別信息，提高觀測時長與觀測實時性。此外，美國還建立了高低軌互補的天基設備，充分發揮獨特的軌道優勢，實現抵近偵察觀測、增加跟蹤凝視時間，在最佳位置獲取目標的高清圖像，進一步提高空間目標的分辨率，根據不同的需求調整天基設備的軌道位置對特定目標進行探測與識別。目前，國外GEO目標探測的分辨率已達到厘米級，且觀測時效性較高。國外在系統空間分辨率進一步提升的基礎上，還在繼續發展不間斷連續觀測與實時觀測能力，提升空間目標識別能力，以滿足保障空間安全的更高要求。

借鑒國外空間目標探測與識別系統的發展趨勢，建議我國建立雷達和光學相配合的空間目標探測與識別系統，結合雷達系統和光學系統的優勢，利用有限的探測識別資源，最大化探測識別系統的能力。體系化發展空間目標探測識別系統，進一步發展以光學探測為主的高低軌結合的天基系統，同時利用地基系統的觀測數據，對空間目標進行近距離、近實時、高清成像觀測，從而實現空間目標天地一體化的探測與識別。

參考文獻(References)

[1] 李穎，張占月，方秀花.空間目標監視系統發展現狀及展望[J].國際太空，2004(6)：28-32

Li Ying, Zhang Zhanyue, Fang Xiuhua. Development and future of space surveillance system [J]. Space International， 2004(6)： 28-32 (in Chinese)

[2] 李焱,康開華.美國空間監視系統最新發展及趨勢分析[J].航天器工程，2008，17(2):76-82

Li Yan, Kang Kaihua. Research and analysis on deve-lopment of US space based surveillance system [J]. Spacecraft Engineering, 2008, 17(2): 76-82 (in Chinese)

[3] 王建立．空間目標地基光電探測與識別技術的發展[J]．飛行器測控學報，2015，34(6)：489-499

Wang Jianli．Development of technologies for detection and identification of space objects with ground-based E-O systems [J]. Journal of Spacecraft TT&C Technology， 2015， 34(6)： 489-499 (in Chinese)

[4] United States Space Command. Space surveillance [EB/OL]. [2018-04-10].http://www.au.af.mil/au/awc/awcgate/usspc-fs/space.htm

[5] Lockheed Martin. Space Fence solution [EB/OL]. [2018-04-10]. https://www.lockheed-martin.com/us/products/space-fence.html, 2017-04-04/2018-04-10

[6] 孫宇陽,曾德賢,王夏男.空間目標監視雷達系統現狀及發展趨勢[C]//第二屆中國空天安全會議論文集.北京：中國指揮與控制學會，2017：122-127

Sun Yuyang, Zeng Dexian, Wang Xianan. Status and trends of the space target surveillance radar system [C]//Proceedings of the 2nd Chinese Aerospace Safety Symposium. Beijing: Chinese Institute of Command and Control, 2017： 122-127 (in Chinese)

[7] Mostly Missile Defense. Space surveillance sensors: GEODSS (Ground-based Electro-Optical Deep Space Surveillance) system [EB/OL]. [2018-04-10]. https://mostlymissiledefense. com/2012/08/20/space-surveillance-sensors-geodss-ground-based-electro-optical-deep-space-surveillance-system-august-20-2012/

[8] Darpa. Space Surveillance Telescope (SST) [EB/OL]. [2018-04-10]. https://www.darpa.mil/program/space-surveillance-telescope

[9] Eoportal. ORS-5 (Operationally Responsive Space-5)/SensorSat [EB/OL]. [2018-04-10]. https://directory. eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/o/ors-5

[10] AFSPC. Geosynchronous Space Situational Awareness Program [EB/OL]. [2018-04-10]. http://www.afspc.af.mil/About-Us/Fact-Sheets/Article/730802/geosynchronous-space-situational-awareness-program-gssap/

[11] Russianforces. Early warning [EB/OL]. [2018-04-10]. http://russianforces.org/sprn/

[12] Tim Flohrer, Holger Krag. Space surveillance and tracking in ESA’S SSA programme [C]// Proceedings of the 7th European Conference on Space Debris. Paris： ESA, 2017： 1-6

[13] H Wilden, C Kirchner. Gestra-technology aspects and mode design for space surveillance and tracking [C]// Proceedings of the 7th European Conference on Space Debris. Paris： ESA, 2017：1-3

[14] Michel Bo?r, Alain Klotz. TAROT: a network for space surveillance and tracking operations [C]//Proceedings of the 7th European Conference on Space Debris. Paris： ESA, 2017：1-11