美國天軍太空裝備體系及其發展趨勢

宋易敏 艾賽江 宣坤 王霞

（1 中國人民解放軍63611部隊 2 中國人民解放軍69332部隊）

經過多年發展，美國已建成由進入太空、利用太空、控制太空等系統構成的完備太空裝備體系，其裝備能力保持世界領先優勢。對美國太空裝備進行梳理，結合對美國天軍（USSF）當前組織架構進行分析，其天軍裝備體系可由太空態勢感知裝備、天基信息支援裝備、太空攻防裝備和航天運輸裝備四大類構成，具備天地一體、全球覆蓋的態勢感知能力，具備遂行多域作戰信息支援能力，具備軟硬殺傷、攻防兼備的太空對抗能力，以及不同軌道載荷發射與太空快速響應的太空運輸能力。

1 引言

美國發展太空裝備經歷了進入太空、利用太空、控制太空三個階段。第一階段，美國對太空的探索基本處于非對抗性的競爭狀態。第二階段，美國太空航天器的價值逐漸從民用拓展到了搜索情報、戰場通信、作戰指揮、武器制導、太空攻防等軍事領域。第三階段，美國開始把利用太空作為一種國家戰略，作為一種威脅其他國家和直接控制戰爭的重要手段。經過半個多世紀的發展，美國建立了種類齊全、功能完備、性能強大的太空裝備體系。

2 太空態勢感知裝備

美國認為，太空態勢感知能力既是美國太空安全政策的基石，又是美國實現太空軍事化的前提，且已將太空態勢感知能力視為“所有太空活動的基礎、太空控制的關鍵前提和不可或缺的作戰力量”。2010年以來，美國太空態勢感知方面形成了天地一體、掃描探測與特征描述相結合的太空目標監視裝備體系，代表當前世界最高水平。其裝備包括天基和地基兩類，天基裝備主要采用光學監視系統，地基裝備包括光學望遠鏡與雷達。

天基態勢感知裝備

天基態勢感知裝備

天基態勢感知核心裝備有“天基太空監視”（SBSS）探路者衛星和“地球同步軌道太空態勢感知計劃”（GSSAP）衛星等，共計7個。其可探測跟蹤中低軌大于10cm、地球同步軌道（GSO）大于30cm的目標，編目物體約23000個，可對1400個在軌航天器進行全天候交會評估，并擁有攻擊目標的潛力和指示攻擊作戰目標的能力。

“天基太空監視”探路者衛星是美軍部署在低地球軌道（LEO），用于探測、跟蹤和識別低地球軌道至地球同步軌道目標的太空目標監視衛星，目前在軌1顆。“天基太空監視”探路者衛星可全天時、全天候探測；可探測地球同步軌道10cm目標；低地球軌道目標探測誤差約10m，地球同步軌道目標測誤差約500m；每天收集衛星信息40萬條。

“地球同步軌道太空態勢感知計劃”是美軍發展的高軌太空目標監視衛星星座，用于執行地球同步軌道目標巡視偵察任務，具有高精確軌道機動能力，可實現對地球同步軌道目標的交會對接、抵近伴飛，近距離觀測目標，對其進行精確定位跟蹤等。該星座是目前美軍針對高軌目標日常巡視的主力系統，在軌4顆衛星組網可實現對高軌目標每周巡視一次的能力。

地基態勢感知裝備

美國擁有世界上分布最為廣泛、能力最為突出的地基態勢感知裝備體系——太空監視網（SSN）。SSN由部署在全球16個站點的大約30個雷達和光學傳感器組成，每天能夠進行50萬次觀測任務，能探測、跟蹤和識別低地球軌道上大于10cm的目標和地球同步軌道上大于30cm的目標。地基態勢感知核心裝備有：C頻段空間目標監視雷達、“太空籬笆”（Space Fence）、“太空監視望遠鏡”（SST）等。

C頻段空間目標監視雷達是美國專用于空間目標監視的AN/FPS-14型單脈沖蝶形機械跟蹤雷達，其探測距離達11000km，每天可準確跟蹤約200個目標，還可鑒別衛星及其軌道的潛在異常。遷移至澳大利亞的地基C頻段空間目標監視雷達大幅提升了美軍對亞太地區空間目標的探測跟蹤與識別能力。

“太空籬笆”是美軍空間態勢感知能力重大升級中的主要系統，旨在提高美軍的太空目標探測與跟蹤能力，尤其是環太平洋太空活動感知能力。“太空籬笆”擬在全球建3個站點，首個站點已于2018年太平洋馬紹爾群島夸賈林環礁建成，2022年將具備全面運行能力。屆時將使空間監視網的目標跟蹤能力提高10倍，地球同步軌道目標的跟蹤量級達10cm，低地球軌道目標的跟蹤量級將達到1cm，每天可探測150萬次，探測20萬個目標，最大探測高度可達4×10km。

未來，美國態勢感知裝備體系將朝著探測范圍更廣、探測頻次更高、探測精度更準、監視盲區更小的高低軌互補、天地基結合的探測識別系統發展。主要發展趨勢包括：①重視發展微小衛星平臺和通用態勢感知傳感器技術，天基太空監視傳感器逐步小型化、通用化。②強調對抗中的實時感知，實戰性與對抗性特征突出，從戰略、戰役級向戰術級需求不斷拓展。③更加關注增強對高軌道重要戰略資產監視能力，提升對潛在對手的局域太空感知能力。

C頻段空間目標監視雷達

3 天基信息支援裝備

天基信息支援是利用天基信息系統，從太空為陸、海、空等作戰力量提供戰場態勢、通信中繼、導航定位等信息支援的作戰行動。美國擁有結構完整，功能齊全、性能先進的天基信息支援裝備體系。按照類型可將其分為偵察監視裝備、預警探測裝備、通信中繼裝備、環境監測裝備、導航定位裝備。

偵察監視裝備

美國偵察監視裝備有：成像偵察衛星（包括光學和雷達成像衛星）、信號情報衛星（包括電子偵察和海洋監視衛星）。其核心裝備有：鎖眼-12（KH-12）光學成像偵察衛星、“未來成像體系”（FIA）成像偵察衛星、“顧問”（Mentor）電子偵察衛星、“軍號”（Trumpet）電子偵察衛星、“天基廣域監視系統”（SB-WASS）海洋監視衛星。

未來，美軍將發展高軌高分辨率成像系統和低軌小衛星成像星座，提高對重點和熱點地區的重訪能力。一方面，美軍已開展的天基薄膜衍射光學成像、空間分塊可展開光學成像等技術，可有效解決大口徑光學成像系統瓶頸，在距離地球表面36000km的地球靜止軌道實現高分辨率“凝視”成像。另一方面，美軍陸續開展“提高軍事作戰效能的空間系統”（SeeMe）、“紅隼眼”（Kestrel Eye）、“黑杰克”（BlackJack）等微小衛星星座項目以及有關關鍵技術研究，以期實現對戰區或全球的連續覆蓋，提供戰術偵察監視能力。

“太空籬笆”系統（馬紹爾群島）

預警探測裝備

預警探測衛星也稱導彈預警衛星，是美國戰略預警系統的天基組成部分，用于探測發現、識別和跟蹤彈道導彈目標，為國家戰略防御系統提供早期預警和目標指示信息，為應對敵方彈道導彈威脅提供信息支持。美軍現役預警探測衛星以地球靜止軌道衛星為主，尚未具備實用型的低軌衛星星座。目前，預警衛星共計11顆，4顆“國防支援計劃”（DSP）導彈預警衛星、5顆“天基紅外系統”（SBIRS）衛星、2顆“空間跟蹤與監視”（STSS）衛星。

“天基紅外系統”是美國當前骨干導彈預警衛星系統，將替代“國防支援計劃”系統。該系統星座由5顆地球靜止軌道衛星、2個大橢圓軌道（HEO）載荷以及備份衛星/載荷組成。當前共計在軌5顆衛星，入軌時間為2011-2021年。

“天基紅外系統”衛星搭載2種紅外探測器，掃描探測器采用多種模式對南北半球進行快速掃描，用于洲際彈道導彈的持續觀測和監視，凝視探測器可探測低特征、燃燒時間較短的戰術導彈，而且兩者可通過目標信息的交班實現對導彈飛行過程的跟蹤能力。與上一代“國防支援計劃”導彈預警衛星相比，“天基紅外系統”衛星掃描速度提高1倍，靈敏度提高3倍；來襲導彈的位置測定速度提高69%，且定位精度優于1km，可在導彈發射后10～20s內將預警信息傳送給指揮中心。

從未來發展看，美國的導彈預警衛星將向快速探測、全程跟蹤方向發展。一方面，通過性能改進提高預警衛星的探測掃描速率和靈敏度，并通過縮短預警時間、選擇合適波段等措施擴展天基預警系統的戰術應用，加強對戰術導彈等戰術紅外事件探測和預警能力。另一方面，考慮在低地球軌道部署預警衛星星座或傳感器，提供對彈道導彈的天基跟蹤能力，并產生用于導彈防御系統攔截的火力控制數據，提升彈道導彈防御能力。

通信中繼裝備

美軍通信中繼裝備分為軍事衛星通信系統和數據中繼衛星系統兩部分。前者包括寬帶、窄帶、受保護系統，構成“全球信息柵格”的天基干線網，承擔主要通信任務；后者用于中繼傳輸偵察衛星圖像情報。核心裝備有：“寬帶全球衛星通信”（WGS）衛星、“移動用戶目標系統”（MUOS）窄帶通信衛星、“先進極高頻”（AEHF）受保護通信衛星、第三代和第四代“衛星數據系統”（SDS）中繼衛星，以及“跟蹤與數據中繼衛星”（TDRS）。

近年來，美軍正針對新的形勢與需求，調整未來軍用通信衛星系統發展方向：①繼續補充發射軍用通信衛星，進一步提高現有系統性能；②探索后續系統建設方案，先后啟動受保護和寬帶衛星通信系統備選方案分析工作；③尋求增強軍用通信衛星系統彈性的措施。

環境監測裝備

美國環境監測衛星為美軍規劃海洋、陸地、空中軍事行動提供戰略、戰術支持。目前，環境監測核心裝備有14顆，5顆“國防氣象衛星計劃”（DMSP）衛星、4顆“諾阿”（NOAA）氣象衛星、5顆“地球靜止軌道業務環境衛星”（GOES），此類裝備由天軍的組織機構進行協調參與太空支援活動。

未來，美國仍將延續軍民分別研制、協同應用的模式，保持多軌道、多時段氣象監測能力。軍用衛星方面，新一代系統采用分散架構，“由一組系統組成，提供及時、可靠和高質量的全球環境觀測數據”。民用衛星方面，新型的極軌氣象衛星和地球靜止軌道氣象衛星均已服役，將在未來10～20年內持續運行。

導航定位裝備

衛星導航系統以精確的時間測量為基礎，為陸、海、空、天的作戰平臺與武器裝備提供高精度的位置和速度信息。“全球定位系統”（GPS）是美國國防部（DoD）聯合各軍種共同研制的全球衛星導航系統。美國已研制兩代6型衛星，兩代分別是GPS-1試驗型衛星和GPS-2業務型衛星。其中GPS-2可分為5個型號，包括：GPS-2、GPS-2A、GPS-2R、GPS-2RM、GPS-2F，前兩個型號已全部退役，后三個型號仍處于服役中，共計35顆在軌，由天軍第8太空德爾塔部隊第2太空作戰中隊進行操控。核心型號是GPS-2F衛星。

美國為提升導航系統競爭力，維持導航定位能力優勢，正推進衛星導航系統向兩個方面發展：一是導航定位性能更高。美國將研發更高性能的導航衛星，增發新型兼容信號，提升系統導航精度、靈活性和可靠性。二是衛星抗干擾能力更強。美國探索軍民信號分離的新信號體制、功率可調以及先進星間鏈路等技術，加強系統抗干擾和“導航戰”能力。

4 太空攻防裝備

美國從20世紀60年代開始發展太空攻防技術，現已經形成天地一體，詳查與普查結合，全軌道太空對抗的太空控制體系。美軍通過已部署的地基中段、海基中段動能攔截彈，儲備反低軌衛星能力；已部署地基實施鏈路干擾的“衛星通信對抗系統”（CCS）、識別敵方干擾的“賞金獵人”（Bounty Hunter）系統和“快速攻擊識別-探測-報告系統”（RAIDRS）；通過發展高低軌微小衛星，具備全軌道交會對接、繞飛伴飛、在軌抓捕等太空進攻作戰能力；通過驗證X-37B軌道試驗飛行器（OTV），獲得變軌機動、在軌操控、射頻干擾的快速響應多任務能力。當前，美國發展并儲備了一定的天基激光反衛星與太空網絡攻防能力。

美國進攻性太空對抗裝備包括動能攻擊、定向能殺傷、電子干擾、網絡攻擊、天基操控裝備。防御性太空對抗裝備包括加固設備等。明確部署的美國可用于太空對抗的核心裝備包括：地基（GBI）/海基（標準-3）中段反導系統攔截彈和配套系統、“衛星通信對抗系統”、X-37B軌道試驗飛行器、“快速攻擊識別-探測-報告系統”。

“地基中段防御”（GMD）系統源自20世紀90年代美國提出的“國家導彈防御計劃”（NMD），GMD系統主要由攔截武器、預警探測網以及作戰管理/指揮、控制與通信（BM/C3）系統等三大部分構成。攔截武器即地基攔截彈（GBI）；預警探測系統包括預警衛星、遠程預警雷達、前沿部署的地基和海基X頻段雷達、GMD專用的地基雷達等；BM/C3系統將預警探測網、攔截武器連成一個有機整體，負責制定和協調作戰計劃，監視和評估實際作戰效果，是美國GMD系統作戰的“神經中樞”，該系統包括作戰管理/指揮、控制（BM/C2）系統、通信系統、飛行中攔截彈通信系統等。

“衛星通信對抗系統”是美國已部署的典型軟殺傷反衛星武器，由天線、發射機和接收機組成。該系統2004年開始部署，截至2021年底，美軍至少部署了16套“衛星通信對抗系統”。

X-37B軌道試驗飛行器是美軍可天地往返的太空機動飛行器。2010年至今，美軍兩架X-37B軌道試驗飛行器先后6次入軌，并長期在軌飛行。X-37B可攜帶227～270kg有效載荷，太空機動能力強，具有快速部署小衛星、提供在軌服務、攻擊/捕獲敵方衛星的潛力。

X——37B軌道試驗飛行器

“快速攻擊識別-探測-報告系統”是美國防御性太空對抗裝備，由地基和星載傳感器、信息處理網絡以及一個報告系統組成，探測對衛星通信的干擾。地基裝備為RAIDRS Block 10，用于探測衛星通信資產受到的C頻段、X頻段和Ku頻段電磁干擾。2018年，美軍在伊拉克前線部署“快速攻擊識別-探測-報告系統機動部署系統”（RAIDRSRDGS-0），由第3太空德爾塔部隊第16太空控制中隊操控。

未來，美國太空攻防裝備將向兩個方面發展：一是重視發展效果可控的軟硬殺傷反衛武器系統。繼續謀求天基動能攔截、激光攔截、電子攻擊、網絡攻擊、在軌操控等多手段、軟硬殺傷和攻防兼備的能力，持續提升天對天攻防能力，并促成天對地（海）打擊技術走向成熟。二是太空系統防護走向體系彈性建設。通過多年探索，美軍已形成包括功能分解、節點分散、主被動防護、多樣化、擴散、干擾欺騙等防護手段在內的體系防護思路，并在逐步推廣落實。

5 航天運輸裝備

美國的航天運輸裝備體系完整，裝備性能高。其特點有：一是擁有低地球軌道、中地球軌道（MEO）、地球同步軌道、大橢圓軌道等載荷入軌的運載能力。二是具備太空快速補網能力，并積極發展低成本重復使用航天運輸能力。美國“飛馬座”（Pegasus）、“米諾陶”（Minotaur）等陸基和空基小型運載火箭，已具備接到發射命令48h快速機動發射能力，并實現了一子級重復使用的運載火箭技術。“追夢者”（Dream Chaser）太空飛機、太空船-2（SpaceShip Two）等兩級入軌重復使用運載器，以期形成接到發射命令24h內完成發射的低成本太空快速響應能力。

未來，美國航天運輸裝備將向3個方面發展：①美國相繼開展新型重型運載火箭研制，以滿足載人深空探測需求；②小型運載火箭注重發展“低成本、低軌道、小載荷、快響應”等能力來實現快速發射和快速補網；③注重發展可重復使用運載器、兩級入軌復用等技術。

6 結束語

隨著美國天軍組織架構的不斷完善，天軍將通過裝備的統一指揮控制、細化職能任務等途徑實現對各軍種太空裝備的整合，統籌規劃太空領域職能任務，提升美軍太空領域競爭優勢，推進美太空領域軍事能力建設發展。