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美国跟踪传感器移至太空
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2024年02月15日 12:45分

美国跟踪传感器移至太空

砺道智库 2024-02-15 09:01 北京

美国国家公共政策研究所的高级国防分析师史蒂夫·兰巴基斯博士212日发表文章称,如今,导弹防御系统可以保护美国本土免受远程弹道导弹攻击,并为美国驻外部队以及美国盟友和国际伙伴提供点和区域防御,以抵御弹道导弹和某些高超音速导弹的威胁。

现在,弹道导弹构成的威胁正在演变为包括更具挑战性的高超音速和巡航导弹,它们能够在现有的地面导弹防御跟踪传感器下方飞行或在其周围机动,从而避免导弹防御拦截器的攻击。[2]美国必须继续将其导弹防御跟踪传感器“重心”(即跟踪传感器架构的主要集中点)推向太空,以提高国家导弹防御系统的整体性能,以应对日益多样化的导弹威胁。最终,美国需要一个由地面和太空传感器组成的分层传感器架构来检测和跟踪导弹并区分威胁物体。此外,传感器应具有足够的灵敏度和准确性,以便可以向拦截器提供有关这些规避威胁物体的非常精确的目标数据。

太空优势

导弹系统的设计越来越难以预测。操纵有效载荷和改变速度的有效载荷对防御者利用发射后飞行的初始助推阶段来预测有效载荷的航向和撞击时间的能力提出了挑战。[3]如果无法在整个飞行过程中跟踪导弹有效载荷(而不是跟踪助推,在滑翔或中段阶段失去它,并试图在末期再次拾取它),导弹防御系统拦截的能力有效载荷大幅减少,武装部队将无法以任何有意义的一致性拦截这些高度危险的导弹威胁。

如今,美国部署了陆基雷达和天基传感器的组合来执行导弹防御任务。它拥有地面雷达(陆基和海基)和高空传感器,可向政治和军事领导人以及作战人员发出导弹攻击的警报。[4]在20世纪60年代和1970年代,国家军事和文职领导层看到了在太空中部署导弹预警能力的明智之举,这样就可以监视地球大部分表面的导弹发射情况。[5]该系统如今依赖于早期预警防御支持计划和天基红外系统、通信和全球定位系统卫星以及其他空间传感器资产。

美国目前的导弹跟踪和辨别传感器能力,与导弹警告和探测传感器能力形成鲜明对比,几乎完全驻留在地球上,无论是在地面还是在海上。当然,将这些发射检测传感器放置在太空中的巨大优势是现在可以提供全球持续覆盖,因为它们现在更接近经常穿越太空的威胁导弹。尽管知道这些优势,但令人震惊的是,美国至今仍继续依赖其地球传感器网络来执行导弹跟踪功能。

在地球上放置用于全球跟踪的传感器有很多缺点。该国的许多地面导弹跟踪传感器必须依赖东道国的持续批准。美国所有地面跟踪雷达上的阵列都是固定的——它们不会旋转,平台也不能移动。换句话说,它们只面向一个方向,因此机动威胁有可能从现有雷达扇的已知范围之外接近目标。今天为保卫美国本土而建立的系统跟踪传感器旨在最大限度地观察导弹威胁。改变威胁国家,或者将导弹弹道移出固定雷达可能覆盖的走廊(例如使用潜艇或空中平台发射导弹),导弹防御任务变得更具挑战性。还有一个与地面雷达相关的基本物理问题。对于许多更高级的威胁,由于地球的曲率,地面雷达将无法在足够的范围内捕获传入目标。

相比之下,跟踪卫星星座将能够通过扩大地面雷达覆盖范围和填补覆盖空白来提供持续的“从出生到死亡”(发射到飞行终止)的威胁覆盖。太空提供了全球存在和解决导弹威胁的最佳视角,包括高超音速滑翔飞行器构成的威胁,这些飞行器可能在进入滑翔和机动阶段之前开始沿着弹道轨道飞行。这种覆盖范围将提高导弹防御系统的整体性能和有效性。使用空间传感器进行导弹防御的另一个优势是武力保护。传感器“重心”向太空移动得越多,对手攻击这些资产的难度就越大,难度也越大。

目前的努力

尽管该国目前在太空部署更多传感器(特别是导弹防御领域)的目标方面取得了良好进展,但太空传感器的现状不足以应对近期和远期的导弹威胁。目前,美国太空部队太空发展局(SDA)和太空系统司令部以及导弹防御局(MDA)正在开发原型卫星和作战卫星,以提高国家获取、跟踪和传播跟踪、瞄准目标所需数据的能力。并提示,然后拦截弹道导弹和高超音速导弹。

SDA的使命是通过在近地轨道(LEO)部署许多小型卫星作为基础,开发新的响应式空间架构的要素,利用商品化总线为传统开发的大型、昂贵卫星提供更有弹性和更实惠的替代方案由国防部。SDA的愿景是利用两大支柱部署该传感器架构:1)增加传输层(数据分发和处理卫星)和跟踪层中的卫星数量,以便卫星星座具有弹性和持续覆盖全球的能力,2)一种利用螺旋式发展的采办方法,这将能够及时部署能力。[6]天军还在开发一个独立的中地球轨道卫星星座,以增强低地球轨道跟踪层的架构弹性,并为导弹预警、跟踪和防御提供全球访问。

MDA于2018年启动了高超音速和弹道跟踪空间传感器(HBTSS),以比地面雷达更快地检测高超音速、弹道和其他先进威胁,提供高超音速威胁跟踪数据,以便通过链接的导弹防御武器进行传递。与SDA开发的导弹跟踪卫星相比,HBTSS的独特贡献在于它能够提供非常精确的数据,或者作战人员所说的“火控质量数据”,即瞄准威胁导弹所需的数据。[7]

不可否认的是,为了应对最新的导弹和太空威胁,作战人员对集成空间传感器的需求不断增长。事实上,当今导弹防御系统所能实现的最大能力飞跃是增加了空间跟踪层。传感器架构的这种变化将为全球赢得宝贵的任务响应时间。

那么,是什么阻碍了实现将传感器重心置于太空的导弹防御架构愿景呢?

挑战

技术在过去一直困扰着实施,但在过去几十年里已经取得了重大进展。[8]传感器、航天器和计算机处理技术取得了有意义的进步,这在很大程度上要归功于私营部门的投资和商业航天企业。今天,政府必须尽其所能,抓住私营部门取得的显着进步。尽管如此,仍然存在必须应对的重大技术挑战,其中一些更紧迫的挑战可能源于现代战场日益复杂的情况,以及在具有战术意义的时间范围内检索信息、处理信息、决策和行动的需要。[9]

另一个挑战是实现先进太空能力的快速部署,以应对动态威胁。使用标准的国防部采购流程不允许导弹防御开发人员在他们正在开发的系统被事件取代之前完成该流程。[10]特殊采购机构对于先进卫星的开发至关重要,以便快速部署以应对新出现的导弹威胁。目前大多数项目的开发时间表都令人遗憾,因为国防部不习惯购买五年后就会过期的系统。必须改革传统的太空采购方式,以加快国家的采购速度,以满足其优先事项。虽然正在取得进展,但令人不安的底线仍然是五角大楼尚未习惯于更新属于激增的近地轨道系统一部分的短命航天器。[11]

五角大楼正在考虑深化与私营公司的合作伙伴关系。[12]利用已经进行的商业投资是有意义的。商业服务的可能使用可能仍仅限于卫星通信的使用。事实上,有些国防活动必须严格由政府拥有和运营。关于导弹跟踪和导弹防御任务,政府希望保留对与武器系统相关的战术数据链的控制,这是可以理解的。

空间跟踪卫星星座的开发和部署也遇到了政策层面的障碍。如今,美国在其安全政策和战略中认识到太空环境的动态变化,其领导人一直在提高对太空威胁的认识,同时重组联合部队和指挥结构,以保护美国太空资产和成熟的美国太空力量。人们越来越认识到太空对于美国人的生活方式至关重要。然而,这种在政策层面对太空重要性的更高层次的评估并没有很好地反映在国家的愿景或预算中。

太空作战环境的出现应该会推动美国太空技术和系统开发战略。缺乏一致的愿景不仅阻碍了利用太空环境维持美国竞争优势的重要军事系统的发展,不一致和不协调的战略也会对政府和商业部门的投资产生负面影响。[13]缺乏远见带来的负面影响之一是官僚主义障碍阻碍了更具响应性的发射操作的执行,尽管高级太空官员推动对战略和能力更加开放。过度保密问题继续阻碍太空计划的倡导以及与盟友的重要合作。[14]

在太空中部署导弹防御跟踪传感器还将有利于空军部和太空部队的其他三项任务——导弹预警、太空领域感知(或以前称为太空态势感知——即了解哪些航天器绕地球运行、由哪个国家运营以及它们从事哪些活动)以及反太空行动(或防御友方太空资产)。[15]政策制定者和负责资助导弹防御太空跟踪能力的开发、部署和运行的人员应该意识到,这些投资将产生任务倍增效应,有利于对美国太空优势和联合部队作战至关重要的其他任务领域敏捷。

多任务能力,包括太空监视、警告、跟踪、情报收集和导弹防御火力控制,是未来的发展方向,也是美国太空司令部司令的愿景,他正在寻找方法来获得该国目前拥有的大部分。[16]国家可以利用这些能力来执行许多任务的想法是可取的。由于美国在过去几十年中展示了空间传感器跟踪能力,并在未来几年推动在太空中部署作战传感器,因此美国领导层已经意识到,来自这些卫星的数据可以用于其他目的,从而改变单一用途。目的卫星可以完成不止一项工作。

结论

人们普遍认为,导弹防御可以帮助威慑攻击,为领导人提供应对攻击或稳定危机局势的选择和额外时间,向美国盟友保证并加强联盟团结,并在威慑失败时提供一定程度的保护。然而,随着威胁日益多样化,导弹系统的有效性将取决于其传感器的敏捷性、持久性和精确性,无论是在地球上还是在太空中,这些传感器需要主要在太空中才能达到其最高性能。

该国仍必须超越未来几年将发生的开发和初步部署,以充实设想的整个架构。这不仅需要为卫星和地面系统的发展提供持续的资金和宣传,而且国家还需要重新重视响应发射能力的发展。如果要充分实现导弹跟踪和辨别能力,需要将部署的卫星数量足够多地送入轨道,然后逐步、定期地更换后续卫星。[17]

兰巴基斯博士称,拜登政府现在必须致力于这一导弹防御愿景,并推动导弹跟踪重心从地球转移到太空。清晰明确的愿景将使国家走上最佳道路,找到保护其太空系统免受攻击的解决方案,并为商业部门提供保证。领导人应利用新发布指令的机会,在即将发布的政策和战略文件中广泛宣传美国的太空愿景。所有联邦部门和机构以及国会都需要接受教育并使其能够执行这一政策方向。无论采取何种方法,在国家安全政策中采纳愿景总是需要政府整体的方法。

(参考资料:略)



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