美加速天基預警系統建設,部署下一代極地軌道過頂紅外天基預警衛星

來源：曲老師的課堂

5月18日，美空軍向諾斯羅普·格魯曼（Northrop Grumman）公司授予兩顆下一代極地軌道過頂紅外天基預警衛星合同，該合同價值23.7億美元。這兩個極地軌道天基預警衛星是美國未來天基飛彈預警衛星星座的一部分。

美國飛彈預警衛星主要經歷了三大階段：飛彈探測警報系統（MIDAS）和461計劃、國防支援計劃（DSP），天基紅外系統（SBIRS）計劃、發展的下一代持續紅外（Next-Gen OPIR）預警衛星，經過50餘年的發展，實戰能力逐步提升。目前，美軍飛彈預警衛星體系包括地球靜止軌道（7顆）、大橢圓軌道（3顆）與低地球軌道（3顆），共13顆預警衛星在用，涵蓋可見光、短波紅外、中波紅外和長波紅外等譜段，採用掃描與凝視結合手段，已具備戰略和戰術彈道飛彈發射早期預警實戰能力，驗證了中段跟蹤與識別技術，可對全球重點海區和地區發射的彈道飛彈和洲際飛彈分別提供15min和30min的預警時間。

美地基中段飛彈防禦系統作戰流程示意圖

「下一代天頂持續紅外項目」（OPIR）是美國下一代飛彈預警衛星，主要用於監視和發現敵方的戰略彈道飛彈，並在飛彈發射時發出警報，未來將逐步取代現役的SBIRS衛星系統。下一代OPIR星座將包括五顆衛星，其中三顆將在地球同步軌道上，兩顆將在極軌道上。部署在GEO軌道的三個星將使用的洛克希德·馬丁2100普通衛星總線。洛克希德公司最近對LM 2100進行了增強，以增加使多個任務領域受益的功能，包括OPIR。總線增強功能包括消除陳舊淘汰和在多個子系統中插入現代電子設備，以及增強的彈性功能，這些功能均適用於下一代OPIR任務。在SBIRS系列計劃開展後，美國認為該系統生存性能不高。美軍戰略司令部司令約翰·海滕就一直反對該計劃，希望用更簡單、更靈活的系統代替。於是美國空軍在2019財年預算中，取消了對「天基紅外系統」第7顆和第8顆同步軌道衛星的預算。該項目後續發展資金也大幅減少。而OPIR系統生存能力更強，具有靈活的軌道機動性以及可以在軌補給燃料的能力。另外一個方面，由於SBIRS系統性能遠強於DSP，但仍無法滿足飛彈防禦的需求，美國現有的飛彈防禦系統設計上用於防禦純彈道飛彈，美國現在的天基紅外系統對跟蹤高超聲速武器力不從心，更別說對飛行中段「冷」彈頭的探測能力了。美國因此加速飛彈預警系統的發展，2016年下一代天頂持續紅外（Next-Gen OPIR）系統公開，它將作為快速採購計劃執行，接替現在的天基紅外預警系統（SBIRS）。下一代天頂持續紅外系統探測能力得到了極大提高，它不僅能探測跟蹤大型彈道飛彈的發射和尾焰，還能探測和跟蹤小型的地空飛彈甚至空空飛彈的發射。即使對於飛彈飛行中段的「冷」彈頭，新一代系統也能進行跟蹤，那麼不論助推-滑翔還是吸氣式高超聲速武器，它們在大氣高層高速飛行，因為高速摩擦燒得通紅，探測跟蹤更是不在話下，可以說是對付中俄彈道飛彈和高超聲速武器的大殺器。下一代天頂持續紅外系統預計2025年發射服役，至於極地軌道衛星發射更晚，整套系統要2029年才具備戰鬥力。

SBIRS-GEO 5衛星示意圖

該衛星與SBIRS的高軌道系統相似，分為極地軌道衛星（太陽同步軌道衛星）和地球同步軌道衛星兩種，據稱該系統將至少包括三顆同步軌道衛星和兩顆極地衛星。其中太陽同步軌道衛星負責監控北極上空，地球同步軌道衛星負責監控全球。但與現役的SBIRS衛星相比，OPIR衛星的特點是加強了探測能力，同時在面對反衛星武器威脅的時候有更高的生存力。2019年10月份，洛克希德·馬丁公司在美空軍「下一代天頂持續紅外」飛彈預警系統通過重要研發節點。此次評估對象為使用增強型LM2100衛星平臺的３顆地球同步軌道衛星，評估內容為衛星和其配套地面系統。該平臺多個子系統已實現更新換代，旨在強化衛星系統彈性。美軍計劃下一步推進「關鍵子系統工程設計和集成」工作，預計2025年交付首顆衛星。「下一代天頂持續紅外」飛彈預警系統採用同步軌道衛星和極軌衛星結合的系統架構，2018年５月洛克希德·馬丁和諾.格公司分別獲得３顆地球同步軌道衛星、２顆極軌衛星的研製合同。目前，美空軍計劃該系統於2029年實現五星組網並在軌運行，以替代在役「天基紅外系統」。美國空軍計劃在2021年為下一代OPIR計劃投資23億美元，以加速部署計劃取代天基紅外系統（SBIRS-High）星座的新型衛星，這次授予諾斯羅普·格魯曼公司價值23.7億美元的合同顯示出美空軍正加速建設下一代天基預警系統。美國太空部隊的太空與飛彈系統中心表示，其目標是在2025年開始發射下一代OPIR地球同步衛星，並在2027年開始發射極地衛星，並在2029年前部署所有五顆衛星，系統建設後將使美國具備對戰術飛彈的預警能力。

2013年8月，美國空軍航天司令部發布《彈性與分散式空間系統體系結構》。為了實現分散式空間系統體系結構，美軍在白皮書中規劃了五種途徑：結構分離、功能分解、有效載荷搭載、多軌道部署、多作戰域部署。美國空軍已著手考慮下一代天基預警系統體系架構，功能分解方面，美國空軍希望下一代衛星能夠將戰略預警和戰術預警能力進行分解，但預算的縮減迫使美國空軍將未來飛彈預警系統的重點關注集中於戰略威脅任務；有效載荷搭載方面，美國空軍提出了商業搭載有效載荷方案，研究在商業衛星上搭載軍事專用有效載荷的技術，以實現利用商業衛星快速、靈活的搭載軍用載荷的目標；多軌道部署方面，美軍在高中低軌均部署有預警衛星；多作戰域部署方面，美軍積極將天基預警系統與地基、海基紅外傳感器聯合使用，提高發射探測和飛彈跟蹤能力。