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国外空间对抗装备与技术发展

时间:2022-12-24 16:05:03 公文范文 来源:网友投稿

空间对抗是指为争夺空间控制权、保证空间优势而采取的作战行动。空间对抗系统由空间态势感知系统、进攻性空间对抗系统、防御性空间系统三部分组成。当前,美国和俄罗斯已部署了部分空间对抗系统,形成了较强的空间态势感知能力、一定的空间进攻能力和有限的空间防御能力。

美国“空间篱笆”地基雷达

天地一体空间态势感知能力正在形成

在美军参联会2013年发布的第四版《太空作战》条令中,将空间态势感知定义为“对运行在地面环境和太空疆域中的太空能力进行表征”。空间态势感知能力是洞察和掌控潜在对手空间活动意图与动向、确认空间系统故障原因的关键,是保持“空间透明”的能力基础。近年来,美国、俄罗斯等航天强国,都给予了空间态势感知高度关注。

美俄积极推进地基空间态势感知系统研制与部署。美空军着力打造下一代“空间篱笆”系统。“空间篱笆”指的是由多个地基相控阵雷达站构成的大型太空探测系统,旨在探测低地球轨道的小卫星和碎片,是美国提高太空态势感知能力的一个关键项目。由于系统老化、功能不足且耗资巨大,美国空军航天司令部已于2013年9月1日关闭了第一代“空间篱笆”,改由其他监视系统暂时接替“空间篱笆”系统的部分功能。当前,美空军正在着力打造新一代“空间篱笆”。新一代“空间篱笆”项目是美空军增强空间态势感知(SSA)能力的核心,旨在探测、跟踪并测量轨道高度超过1931千米、尺寸为垒球大小的空间物体。2014年6月2日,美空军授予洛克希德·马丁公司新“空间篱笆”系统合同。该系统将建立在西太平洋夸贾林环礁,采用的新型雷达每天可进行数千次观测,覆盖几乎所有轨道倾角。2015年3月,美国空军联合洛克希德·马丁公司正式启动了位于太平洋马绍尔群岛夸贾林环礁的“空间篱笆”系统地面基站建设。新系统包括一个大孔径、S波段、有源电子扫描阵列雷达,增加了探测更多、更小物体的能力,能跟踪空间中的意外事件,例如威胁性的卫星机动、火箭解体及产生的轨道碎片。目前,“空间篱笆”项目已通过美空军的关键设计评审,S波段雷达设计与相关基础设施建设方案均满足美空军的需求,标志着该项目设计阶段结束,进入生产制造阶段,系统将于2018年底前具备初始作战能力,可跟踪的空间碎片数量将由2万个增加至20万个。

窗口系统组元

美空军推进地基监视装备向澳大利亚迁移。为缩小美国空间监视网在南半球和东半球的覆盖盲区,2014年美国启动在澳大利亚西部建设光学跟踪站的工作。美空军已将一台经过改进的航天发射跟踪雷达运往澳大利亚西部,为美国提供南半球的低地球轨道空间态势感知服务。该雷达为C波段地基跟踪雷达,每天可精确跟踪多达200个空间目标,并能辅助识别卫星、卫星轨道和潜在卫星异常现象。该雷达部署后,将成为南半球首个低地球轨道空间监视网络传感器,提供覆盖南半球和东半球的空间监视,实现更高精度的目标定位和预测。此外,美空军还计划在澳大利亚部署一台先进的空间监视望远镜(SST),执行大量深空监视任务。该空间监视望远镜由DARPA负责研制,口径为3.5米,经过长达七年的测试,该空间监视望远镜现已交付给美空军,预计2020年前具备初始运行能力。

俄罗斯首套“窗口”-M空间监视系统具备完全运行能力。俄罗斯“窗口”空间监视系统已经完成国家测试。目前,“窗口”系统正在为参加战斗值班进行准备工作。“窗口”系统位于塔吉克斯坦海拔2200米的桑格洛克山上,主要用于获取有关空间狀况的信息,编制人造空间目标的目录,确定其等级、用途和状态。该系统可发现2000千米到40000千米之间的任何空间目标,目前已登记了9000个已知目标。2015年7月底,俄罗斯国防部透漏,首套“窗口-M”空间态势感知系统具备完全运行能力。“窗口-M”是俄罗斯目前性能最先进的地基光电空间态势感知系统,将为空天军遂行空间攻防作战任务提供强有力支撑,显著提升俄在空间领域的舆论引导能力。俄罗斯计划在未来4年内,再建设超过10套“窗口”系统,部署在阿尔泰及滨海边疆地区。

各国加快发展天基空间态势感知系统。美国天基空间态势感知能力迈向高轨道。地球同步轨道是空间中的战略要地,其上运行着各国的导弹预警卫星、军事通信卫星等核心空间系统,美国尤为重视地球同步轨道目标的态势感知能力。2014年7月28日,美国将2颗“地球同步轨道空间态势感知计划”(GSSAP)卫星和1颗“局部空间自主导航与制导试验”(ANGELS)卫星发射入轨,表明美国天基空间态势感知能力已从低轨道拓展至高轨道。2016年8月,美空军发射第3颗和第4颗GSSAP卫星,使在轨GSSAP卫星数量达到4颗。同时,2014年发射的2颗GSSAP卫星已获得初始作战能力,美空军在2016年8月对其中一颗GSSAP卫星进行机动变轨,抵近详查美海军“移动用户目标系统”-5(MUOS-5)卫星以确定其故障原因。GSSAP卫星具备较强的机动变轨能力,能够在地球同步轨道带内机动飞行,按需抵近地球同步轨道目标实施抵近侦察,能以最佳视角获取目标图像,大大提升美军对高轨目标的态势感知能力。

美空军加快“天基空间监视系统”(SBSS)后继系统部署。相对于地基系统来说,天基系统能提供不受天气影响的、适应性较强的太空监视能力。美国于2002年正式启动“天基空间监视系统”(SBSS),主要目的是建立一个低地球轨道光学遥感卫星星座。SBSS拥有较强的轨道观测能力,重复观测周期短,并可全天候观测,可大幅度提高美国深空物体的探测能力。首颗“探路者”卫星Block10于2010年9月发射,2013年4月正式运行,可密切监视地球静止轨道。SBSS Block 10“探路者”卫星将在2017年左右达到其寿命期限,如果后续卫星不能通过预算申请,意味着空军将可能面临很长一段时间的能力缺口。美国空军计划以3颗小卫星组成的星座替换目前在轨运行的Block 10“探路者”空间监视卫星,执行地球同步轨道空间目标监视任务,而部署时间早于原计划的2021年。这3颗小卫星组成的低地球轨道卫星星座除可以替代大卫星提供全天候实时的观测数据外,还可以有效降低系统成本。

“蓝宝石”卫星后继系统将有效补充美“天基空间监视系统”。加拿大军方计划发展一种新型光电空间目标监视卫星,作为现役“蓝宝石”卫星的后继系统,以便在2021年后仍能为美国“空间监视网”提供空间态势感知信息。新型光电空间目标监视卫星将携带光电传感器,用于跟踪监视6000千米以上的高轨空间目标。该新型卫星与“蓝宝石”相比,体积更小,性能更强,可在昏暗条件下探测更多空间目标。“蓝宝石”及其后继系统将成为美国“天基空间监视系统”的有效补充,推动加拿大和美国的防务合作关系。

“蓝宝石”卫星

美国加强空间态势感知国际合作,积极构建空间利益联盟。为进一步促进空间态势感知方面的信息共享,进而依靠其盟友最大限度地掌握空间的各类信息,美国加强了其与盟友在空间态势感知领域的合作。截止目前,美国已与法国、日本、加拿大、澳大利亚、意大利、英国、韩国、德国、欧洲航天局以及一些私营部门签署了50余份数据共享协议,简化合作方向美军申请空间态势感知数据的流程。作为交换,美国也获得相应的信息共享权利,例如韩国将向美国战略司令部提供卫星位置和无线电频率信息。尤其需要关注的是,美国与日本以空间态势感知为突破口,将合作上升到空间安全层面。日本现已开始组建专业部队执行卫星监视等相关任务,所获数据将向美军提供。

加强与盟国的空间态势感知数据共享与能力共建,一方面使盟国能更迅速地开展空间资源调度和作战相应;另一方面也使美国空间态势感知能力借助盟国空间系统迈上新的台阶。

地基对抗系统已实战化,

天基对抗系统仍在验证

美国通过发展在军民领域均具有广阔应用前景的在轨操作技术,隐蔽性和策略性地发展空间进攻技术;俄罗斯在以往地基进攻能力的基础上,频繁进行卫星在轨机动试验,加速发展天基进攻性技术。

地基进攻性对抗系统具备实战化。当前,对卫星及通信链路进行光学致盲、电子干扰的地基软杀伤武器已经进入实战部署阶段,地基及机载动能进攻性武器也具备了实战能力。

美国虽没有部署专门的空间进攻性导弹,但它装备的陆基反导拦截弹大部分具备空间进攻能力。例如,美国目前部署的GBI拦截弹射高至少1800千米,能够拦截低轨道卫星;美国正在研制的改进型THAAD末段高层导弹防御系统的拦截弹射高接近300千米,也能夠攻击一些低轨道卫星。在海基空间进攻武器方面,美国曾于2008年用“标准”-3导弹摧毁了一颗失控的在轨间谍卫星,以实战的形式验证了动能反低轨卫星的能力。

苏联曾在冷战时期运用地基战略激光武器致盲美国导弹预警卫星和光学侦察卫星。1968~1982年苏联对低轨卫星进行了20次地基共轨式拦截试验,拦截成功率达到45%。2015年11月18日,俄罗斯再次成功进行了空间进攻性试验,以机动发射方式试射了一枚代号为Nudol的导弹。

天基空间攻防对抗系统处于在轨验证阶段。鉴于发展空间攻防对抗手段的复杂性和敏感性,美国、俄罗斯等航天大国通过掩军于民、隐蔽推进的方法,以在轨操作、空间碎片清除等为重点,加紧演示验证和储备空间攻防对抗技术。

美国以在轨操作为重点,加紧验证和储备空间攻防对抗技术。美国先后开展“试验卫星系列”(XSS)、“自主交会技术验证”(DART)、“轨道快车”和“微卫星技术试验”(MixTEx)、“凤凰”计划等演示验证项目,囊括了空间操作诸多关键技术,如有效载荷寄宿发射、在轨机动、自主逼近、交会对接、在轨修复等技术,这些技术都可用于发展进攻性空间对抗武器。

“凤凰”计划旨在通过开发与演示验证从退役地球静止轨道卫星上获取天线等有价值组件以组装新卫星的技术,来验证多个先进的、具有挑战性的航天概念。“凤凰”计划已完成了第一阶段任务,验证了利用机械臂及其携带工具实施在轨装配的技术可行性,以及利用“细胞卫星”以物理连接的方式在轨构建新卫星的可行性。目前,DARPA正在实施第二阶段合同,重点发展通用对接器、“细胞卫星”抓取工具、“服务卫星”机械臂、有效载荷在轨释放(POD)系统等。“凤凰”计划一旦成功,不仅会催生高轨空间系统维护的新模式,还将使美军具备高轨空间进攻能力。

DARPA提出的“蜻蜓”项目“同步轨道卫星机器人服务”(RSGS)项目是对“凤凰”计划的进一步延伸和拓展。与“凤凰”计划利用卫星交会对接实施在轨操作不同,“蜻蜓”项目将研究如何利用星载机械臂,将分块的天线部件在轨组装成大型卫星天线,使通信卫星的天线突破整流罩的束缚,大幅提升卫星通信的能力。RSGS项目的在轨服务任务类型包括:处理机械故障;提供辅助推进,增强业务卫星编队的灵活性;利用摄像机系统实施详细检测,查找卫星问题并提高对GEO运行情况感知。DARPA希望通过“同步轨道卫星机器人服务”与卫星运营商或所有者合作,利用在轨操作技术验证多种潜在的GEO在轨服务任务,实现高轨在轨操作能力。

“凤凰”计划、“蜻蜓”和“同步轨道卫星机器人服务”等项目开发的技术,如服务星的远程机动技术、与非合作目标的交会与逼近技术、卫星识别技术、机械手捕获卫星技术、在轨切割卫星天线和拧取部件的操作技术等,均可用于侦察、监视和攻击在轨卫星,为美军空间攻防储备坚实的技术基础。综合运用这些技术可精准毁伤地球同步轨道上的目标,对在其运行的高价值卫星构成威胁。

俄罗斯频繁进行卫星轨道机动试验,发展天基操控空间进攻武器。俄罗斯在以往地基进攻能力的基础上,加速发展天基进攻技术。俄罗斯不仅于2013年底重启集地基侦察监视与机载打击为一体的“树冠”项目,还开展了多次空间操控试验,演示验证空间攻防技术。

俄罗斯于2015年3月发射的“宇宙”-2504卫星在轨进行了11次左右近距离接近火箭上面级的机动操作,其中一次接近一个轨道碎片,机动能力符合在轨进攻武器特性。2015年10月,俄罗斯一颗被称为“卢奇”的机密卫星在国际通信卫星组织的两颗地球同步轨道卫星之间停留了5个月,期间多次进行轨道机动的操作,曾机动至与国际通信卫星组织卫星相距仅10km的位置。俄罗斯卫星进行一系列卫星在轨机动操作表明其在具备地基定向能和共轨式进攻技术基础上,正在发展天基操控的新型进攻性技术,这将进一步增强俄罗斯的空间威慑能力。

此外,俄罗斯计划2016~2025年设计并建造一款“清理者”航天器,用于清除地球同步轨道上报废的卫星和火箭上面级,一次任务可清理至少10个空间碎片,设计寿命为10年。“清理者”航天器清理空间碎片有两种可行方式:一是将空间碎片“抓住”并送到更高的轨道,使其不影响其他航天器的飞行;二是将空间碎片推离轨道,送往地球方向,使其进入大气层烧毁。该航天器可以接近、捕获在地球同步轨道的任意目標,未来将具备很强的空间进攻潜力。

空间防护系统尚不完善

发达国家防御型空间对抗能力的发展主要体现在四个方面:一是在攻击探测和威胁告警方面,已应用天基核爆、射频、定向能攻击探测技术,具备有限的空间威胁探测能力;二是在抗毁伤防护方面,重点提高信息和数据链路对电子攻击的耐受性,发达国家已应用了大量的抗干扰和防网络攻击技术;三是在航天器自身防护方面,主要针对航天器自身所面临的激光、动能和核攻击威胁,实施经济、技术可行性好的防护等;四是在地面站防护方面,国外采用的主要防护措施是备份、加固和后勤安全控制。

由于航天器自身难以应对所有攻击,尤其是对卫星本体摧毁性的硬杀伤攻击,发达国家采取有限防护和体系对抗的原则,应用一些切实可行的防护技术,包括分散布置、高轨部署、备份、应用抗核防护措施、加装激光防护膜等,以提高空间系统的抗毁伤防护能力。目前,美国“先进极高频”通信卫星系统与“后继型气象卫星”系统已被要求采用“分散式体系结构”,下一代预警卫星和侦察卫星正开展“分散式”概念论证。同时,美军注重采取多样化的空间防护,更为强调发展主动防护能力,保障空间系统在任何时候均可应用,如要求所有重要卫星都具备轨道机动能力、推进卫星通信干扰源探测技术研发等。

责任编辑:刘靖鑫

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