产品介绍
Product introduction
俄罗斯军事观察网站2022年2月11日刊文介绍了美国导弹防御和太空监视设备,从导弹袭击预警系统天基部分和导弹袭击预警与太空监视地面雷达两方面对以美国为首的北约国家和别的地方在全球导弹袭击预警和太空监视设备方面的发展历史、运转情况、工作方式和能力及部署情况给予了综合性的介绍,现编译整理以供参考。为了及时有效地发现洲际弹道导弹和潜射弹道导弹的发射,美国已建成运转一个基于地球表面观测的航天器和超视距雷达的两级系统,除了导弹预警之外,还可以为导弹防御装备提供目标指示。
在20世纪90年代初,美军司令部在分析“沙漠风暴”行动过程后得出结论:必须建立一个全球卫星监视系统,这一系统不仅仅可以及时可靠地探测洲际弹道导弹,还能够探测战术和战役战术导弹的发射。
当时既有的“国防支援计划”(DSP,DefenseSupportProgram)战略监视和预警系统部分地满足了这些要求,大多数情况下,既有卫星的光电传感器可靠地探测到近程导弹的发射,但是由于视野有限,至少有一个航天器不得不从苏联境内重新定向到中东地区进行监视。
通常情况下,DSP监视卫星由“泰坦IV号”(TitanIV)运载火箭发射入轨,而在1991年11月,借助“亚特兰蒂斯”号航天飞机发射了一颗卫星。自1970年以来,美国已发射23颗DSP卫星。45年来,这些卫星在距离地表35900km的高空,保障着空间预警系统的工作。
第一个改型DSP卫星重900kg,有2000个探测器,功率400瓦,设计寿命为1.3年。通过大量改进,提高了航天器的性能和寿命,重量增加到2380kg,功率增加到1275瓦,探测器的数量增加到6000个,设计寿命增加到10年。
2007年11月11日,最后一次发射DSP-IBlock 5航天器。现在,全部DSP系统卫星都已失去工作能力。
DSP卫星由天基红外系统(SBIRS)所取代。2011年5月,进行了SBIRS-GEO-1的首次发射。
SBIRS-GEO卫星基于洛克希德·马丁公司开发的A2100M平台制造。卫星重量约为4500kg,主要有效载荷是两台红外照相机,分别为视域监视照相机和精细监视照相机,用于跟踪地表和近地空间,以及搜索、探测和连续跟踪处于主动飞行段上的弹道导弹。每台相机使用一部施密特望远镜,主镜直径约为0.4m。有一个被动式冷却系统,用于冷却构件。
除了探测弹道导弹的发射,这些卫星设备还可以测定核爆炸,确定其坐标,并记录其功率和辐射谱。
SBIRS-HEO的设备部件基于红外设备实现,作为附加的有效载荷安装在美国“折叠椅”(jumpseat)侦察卫星上。
卫星发出的数据经由无线电信道传输到地面中继站,然后通过光纤和卫星通信信道传输到北美大陆防空反导系统导弹核打击预警中心(NORAD),据此识别威胁类型,确定发射点坐标,并预测弹头的命中区。这一些信息送至北美防空司令部联合指挥所,用于上报给美国高层军政领导人以及武装力量司令部。
SBIRSLow计划原本计划建造一个由24颗低轨道卫星组成的星座,旨在准确追踪不同飞行段的弹头和诱饵。第一颗卫星本应在2010年发射,但由于财政原因取消了该计划。
目前,在近地轨道上工作着五颗SBIRS-GEO卫星和四颗SBIRS-HEO卫星。
总的来看,SBIRS系统并不能完全满足美国军方的要求,而且目前正在开展空间跟踪和监视系统(STSS)通用卫星监视系统的研制工作。
STSS系统各单元应实时与美国国家导弹防御设备协同工作。从STSS卫星获取的数据将使能够比借助其他探测系统更早地击中来袭导弹。已发射了两颗STSS卫星,并用在各种导弹防御试验中。
2019年,美国国防部考虑到“新出现的日益增加的高超声速导弹和巡航导弹威胁”,决定不再建成SBIRS轨道星座,而是致力于加快开发最新一代系统。
为了实施下一代过顶持续红外(NGOPIR)计划,2018年公布了一项竞标,打算开发并在太空部署一个新的导弹袭击预警卫星群。
洛克希德·马丁公司于2018年8月获得29亿美元的合同,建造三颗NGG卫星,并在2019年1月获得49亿美元的后续合同。第一颗NGG卫星计划于2025年发射。
隶属于太空作战司令部的第460太空联队的任务是控制NGG卫星并及时提供预警。第460空间联队的中央指挥所位于科罗拉多州丹佛国际机场以南11km的巴克利空军基地。
美国导弹袭击预警系统卫星星座的备用控制站位于科罗拉多州科罗拉多斯普林斯市附近的施里弗空军基地。
使用卫星通信系统,即联合战术地面站(JTAGS),向空间和导弹防御司令部、美国空军全球打击司令部、美国海军信息战系统司令部及其境外分部的所属指挥所转发警报信号。
1套标准的地面站包括1辆配有主要设备和操作员工位的厢式汽车、3部外置抛物面天线辆载有发电机的单轴拖车和1辆多用途越野车。该系统的设备部分配置在厢式汽车内,车辆的牵引速度能达到60km/h并能由军用运输机运输。
由于JTAGS通信系统有充足高的机动性和自主性,它可以部署在事先没有准备的场地,并配属给机动防空和导弹防御连。
美国在1950年代中期开始开发能够探测洲际弹道导弹弹头的雷达。从那时起,开发了多型雷达投入使用,其中一些经过现代化改造后至今仍在运行。
美国第一部使用有源相控阵天线的导弹袭击预警雷达是AN/FPS-108雷达,于1970年代后半期在阿留申群岛链的谢米亚岛(堪察加以东800km)建造。该雷达站用于收集苏联洲际弹道导弹、潜射弹道导弹及其弹头测试数据的侦察情报,还用于导弹袭击预警。
AN/FPS-108雷达为固定式雷达,该雷达的探测方向朝向西向,工作频段为1175~1375MHz。天线m的物体。最大作用距离约为5000km。
20世纪90年代初,该雷达站开展了大量的工作来改进综合计算机设备。但是,由于全球战争的风险降低,1994年决定停用该站。
该设施在国家战略导弹防御实际研发工作开始以后重新启用。目前,该站为美国导弹防御局使用。AN/FPS-108雷达不担负长期战备值班,启用其的目的是监测落入堪察加半岛库拉试验场靶区的俄罗斯被测试导弹的弹头。
目前运行的最老旧的雷达是AN/FPQ-16雷达,位于北达科他州卡维利尔太空司令部基地,也被称为圆周搜索雷达(组成反弹道导弹系统最外部分的雷达)
最初,这座脉冲功率超过15MW的大型雷达是“Safeguard”反导弹系统( 译者注:20世纪70年代,美国陆军为美国空军的“民兵”地下发射阵地配备的反导系统(Safeguard Program))的“眼睛”。它用于探测远区接近空域接近被保卫设施的弹头,并给出初步的目标指示。每一个反导弹武器系统都应有一部这种类型的雷达。AN/FPQ-16雷达可以在最远3200千米距离看到一个直径为0.25米的无线电对比目标。
该站与一个综合计算机设备连接,可以同时追踪和跟踪太空中的数十个目标。按照1960年代的标准,雷达作用距离很远,使其可以及时有效地发现接近的弹头,保障具有时间余量来制定发射方案和进行拦截。
它目前是已退役的“Safeguard”导弹防御系统的唯一在用单元,该系统旨在保护450枚“民兵”洲际弹道导弹的发射阵地免遭解除武装的打击。
位于太平洋夸贾林环礁的ALTAIR雷达系统是1969年冷战高峰期投入到正常的使用中、至今仍在运行的另外一座设施。
ALTAIR雷达系统是使用高级研究局(AdvancedResearchAgency,ARPA)雷达实施大规模远程跟踪识别项目的一部分。在过去的46年里,这一设施对美国空间目标监视系统和导弹袭击预警系统的作用有增无减。没这个雷达设施,也就不可能在巴金滩试验场完全合乎条件地测试美国的反导弹系统。
ALTAIR是唯一一座在空间监视网内能够从赤道位置跟踪地球同步带内三分之一物体的雷达。该雷达系统每年进行约42000次空间轨迹测量。除了监视近地空间外,夸贾林的雷达还被用于深空研究和监测。
这一雷达系统中最现代化的部分是GBR-P雷达站,它被用于国家导弹防御计划。该站的幅射功率为170kW,天线km。
GBR-P雷达于1998年投入到正常的使用中。该站在2016年进行了升级,提高了其探测距离和分辨率。该雷达目前在用,为夏威夷的美国军事设施提供导弹防御。
AN/FPS-115是导弹袭击预警系统专用雷达,担负长期战备值班。该型雷达的第一座雷达站在1980年部署。AN/FPS-115有源相控阵雷达用于探测陆基和海基弹道导弹并计算其超过5000km距离弹道。
AN/FPS-115雷达的工作频段为420~450MHz。脉冲功率为600kW。该站的高度为32米。幅射天线°,可以在地平线°范围内进行波束扫描。
进入21世纪,美国将全部AN/FPS-115雷达替换为新一代雷达站。2000年,还向台湾地区出售了一部这样的雷达。这座雷达现在被安装在新竹县山区。
目前,AN/FPS-132超视距雷达的主要任务是导弹袭击预警和向导弹防御装备发送初步目标指示,它是北美大陆空天防御(NORAD)美加联合司令部导弹袭击预警雷达系统最重要的组成部分之一。这些雷达是SSPARS系列雷达的进一步发展。
AN/FPS-132雷达以AN/FPS-123雷达为基础研制,工作频段为420~450MHz。AN/FPS-132雷达的天线塔是一个截头四面体,高约35m,侧面有大约28米的有源相控阵。每一个阵列各有一个120º的扫描扇面。每一个有源相控天线km。
该雷达在英国菲林黛尔斯尔运行,具有空域环形扫描能力,为此还增加了第三个天线反射器。
现用的全部AN/FPS-132雷达都部署在北半球,主要是针对俄罗斯和中国。目前有五座AN/FPS-132雷达在运行,分别部署在:格陵兰岛图勒空军基地,英国菲林黛尔斯小镇,美国加利福尼亚州比尔空军基地、阿拉斯加克里尔空军基地和马萨诸塞州科德角基地。
在卡塔尔境内建造的AN/FPS-132Block 5雷达预计不久将投入到正常的使用中。该雷达站于2013年订购,卡塔尔政府和雷声公司之间签订的合同价值10.7亿美元。根据官方版本,AN/FPS-132Block 5雷达与美国制造的反导弹系统相结合,能够应对伊朗造成的威胁,而观察家们注意到,部署在卡塔尔首都多哈以北40km沙漠中的超视距雷达,可以观察到俄罗斯和中国上空的空域。
鉴于多哈是华盛顿最亲密的盟友之一,从卡塔尔雷达站获取的信息毫无疑问地将实时转发给美国军队。
除了AN/FPS-132雷达外,其他的还有许多美国雷达为导弹预警系统和反导目的工作。
2021年,一种新型雷达,即远程识别雷达(LRDR),开始在阿拉斯加的克里尔太空司令部基地运行,用于在远距离探测弹头并为拦截导弹提供目标指示。
LRDR雷达由洛克希德·马丁公司与日本富士通公司合作开发,是一种基于氮化镓的新一代固态单元雷达站,具有有源电子扫描阵列,由独立的固态单元组成,可通过组合来增加天线阵列的尺寸。该雷达的工作频段为2~4GHz,其功率和其他性能参数没有披露。LRDR的成本为7.84亿美元。
SBX-1是一种海基X波段雷达,旨在探测洲际弹道导弹的发射并准确计算弹道。
主雷达和辅助雷达的硬件部分和天线半潜式石油平台上,该平台在俄罗斯的维堡造船厂建造。该平台的成本为4500万美元,而这种漂浮式雷达系统的总开发费用超过9亿美元。
天线罩内主雷达有源相控阵列天线雷达系统的主体是一个重达1820t的有源相控阵列天线GHz频段,由一个直径31m的无线电透明天线罩覆盖。该平台还有几部通信天线和辅助雷达,安装在小天线罩内。
美国军方掌管着欧洲北部的一些雷达站点。例如,在北约成员国挪威境内,运行有两座雷达站,用于监视来自俄罗斯领土的空间物体和导弹发射。
该雷达的脉冲功率为200kW,天线m的整流罩内,工作频段为10GHz。据美国官员称,它的任务是收集有关“太空垃圾”的信息,确保空间飞行安全,而该雷达的地理位置使其可拿来追踪俄罗斯导弹发射。
另一个“研究”设施是位于斯堪的纳维亚半岛的欧洲非相干散射科学协会(EISCAT)雷达系统。EISCAT的主雷达(ESR)位于斯匹次卑尔根,靠近挪威的朗伊尔镇。辅助接收站位于芬兰的索丹屈莱和瑞典的基律纳。
2008年,这一雷达系统来进行了升级,其组成内除了移动式抛物面天线以外,还出现了一个固定式相控阵天线。据报道,EISCAT雷达已多次用于跟踪近空间物体,而且这些雷达作为双重用途雷达站,完全能监视导弹的发射。