
根據Defensenews消息:如果一切按計劃進行,美國太空部隊將在本周四之前在軌道上擁有一個完整的天基紅外系統(SBIRS)衛星群,這是為加強美國探測和跟蹤導彈的能力而進行的一項經常令人擔憂的、長達數十年的努力的高潮來自太空的威脅。
美SBIRS—天基紅外預警系統可對全球范圍進行全天時覆蓋,監測全球導彈的發射情況,并對美國作戰人員可能受到的威脅提供重要的預警。例如,當伊朗于2020年1月在伊拉克基地發射了十幾枚彈道導彈時,衛星系統向美軍和盟軍提供了最后一刻的警告。在2019年一年期間,該系統就監測到了近一千枚導彈發射事件。

SBIRS預警系統是由由四顆地球同步衛星組成,每顆衛星都有兩個傳感器-連續監視地球的掃描儀和可以為戰區任務提供更準確覆蓋范圍的階梯式(step-starer)凝視傳感器。除了現在的五顆SBIRS GEO衛星外,美太空部隊還在HEO軌道上部署了兩個SBIRS載荷,從而可以使用掃描型傳感器覆蓋極地地區。
洛克希德馬丁公司制造的衛星是第六顆也是最后一顆發射到地球上空約 22,000 英里的地球同步軌道的 SBIRS 飛行器。它計劃于 8 月 4 日上午 6 點 29 分從佛羅里達州卡納維拉爾角太空部隊站起飛。這顆衛星將搭載由太空升降機供應商聯合發射聯盟制造的阿特拉斯五號火箭飛行。
該任務是在該服務的天基導彈預警系統發生重大轉變之際進行的。太空部隊和五角大樓的其他機構正在制定探測高超音速武器威脅的戰略。其愿景是擴展天基預警系統架構,超越 SBIRS 等大型基于 GEO 的衛星,并利用在更多樣化軌道上運行的具有先進傳感器的小型傳感器。
空間系統司令部空間傳感局的項目執行官布賴恩·德納羅上校表示,隨著部門的多樣化,SBIRS 仍將是一項重要的能力。他說,應對更先進導彈威脅的關鍵是確保衛星和傳感器的集成。“至關重要的是,我們提供這種高架持續紅外能力的集成系統系列不僅能夠檢測導彈,而且能夠在整個飛行過程中跟蹤它們,然后在與飛行相關的時間軸上報告這些事件,并能夠打擊這些目標。”
德納羅表示:“無論這種接觸是指通知國家指揮當局做出非常重要的決定,還是通知導彈防御局及其所有合作伙伴以便能夠接觸這些目標,這都是一個綜合能力系統”。
國防部于 1996 年開始建造 SBIRS,以取代自 1970 年代初開始運作的傳統國防支持計劃。
如今的SBIRS星座由 GEO 中的五顆衛星組成,每顆衛星都有一個持續監測地球的掃描傳感器和一個凝視傳感器,可為特定的戰區任務提供更精確、更有針對性的覆蓋。它還包括兩個掃描傳感器有效載荷,它們托管在位于高橢圓軌道上的分類衛星上,提供極地區域的覆蓋。
第一顆 SBIRS 衛星于 2011 年抵達軌道—該計劃開始后 15 年,比其最初的 2002 年發射目標晚了 9 年。這項工作因開發挑戰、進度延誤和成本超支而臭名昭著。根據政府問責辦公室(GAO )的數據,從 1996 年到 2020 年,該計劃的總成本估算從 56 億美元激增至 203 億美元,增長了 260%?。該計劃的地面處理和控制系統也面臨重大發展障礙,將其全套功能的交付推遲到第一顆 SBIRS 衛星發射八年后。
GAO 表示,SBIRS 在很大程度上克服了早期開發問題。太空部隊和洛克希德還在后期型號的衛星上集成了更先進的功能,包括該公司的 LM2100 衛星總線。該總線集成在 GEO-5 和 6 上,經過網絡加固,具有更大的功率并使用通用組件,使其建造效率更高。
第 5 和第 6 顆 SBIRS GEO 衛星旨在取代設計為使用壽命為 12 年的舊航天器。早期的衛星將一直運行到它們無法再運行,這可能比計劃的時間長得多。這種情況對提供天基預警服務有利,在軌道上有更多衛星可以提供重疊覆蓋,從而提高準確性。
隨著向 GEO 軌道發射了更多的 SBIRS,它們作為一個系統家族相互協作,并在地面上集成在一起,以提供作戰人員所需的效果。隨著太空部隊計劃采取新方法應對不斷變化的威脅并整合技術進步,官員們表示,在 GEO 擁有穩定的導彈預警和跟蹤星座至關重要。
太空作戰部部長杰伊·雷蒙德 (Jay Raymond) 將軍在 4 月告訴記者,該服務通過 SBIRS 和太空部隊將于 2025 年啟動的下一代頭頂持續紅外計劃獲得的能力是過渡期間的關鍵。
該服務在其 2022 財年預算提案中制定了近期戰略,要求提供 34 億美元以保持下一代 OPIR 衛星和地面系統按計劃進行。它還提議再投入 12 億美元,繼續開發更先進的衛星和地面系統,以從低地球和中地球軌道跟蹤高超音速導彈。擁有來自 SBIRS 和下一代 OPIR 的更傳統 OPIR 能力的基線穩定性,使太空部隊能夠在不犧牲其任務的情況下試驗新能力。
洛克希德公司升級 SBIRS 能力的工作有助于支持這一橋梁戰略——特別是因為它正在簽訂合同,為下一代 OPIR 星座開發三顆 GEO 衛星。LM2100 衛星總線的結合和其他工作流程的改變不僅為該計劃引入了新技術,而且幫助該公司更快地行動,并從 SBIRS 過去的挑戰中吸取教訓。

美國導彈預警衛星主要經歷了三大階段:導彈探測警報系統(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余年的發展,實戰能力逐步提升。目前,美軍導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,采用掃描與凝視結合手段,已具備戰略和戰術彈道導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導彈和洲際導彈分別提供15min和30min的預警時間。
SBIRS-GEO載有高速掃描紅外探測器與高分辨率凝視型紅外探測器,探測波段均覆蓋近紅外、中紅外和地面可見光。工作時,掃描型紅外探測器擁有廣泛視野,利用短波技術,觀察導彈上升階段噴出的明亮尾流,進行初始探測,獲取目標后交接至凝視型紅外探測器。凝視型紅外探測器對目標進行凝視跟蹤,利用狹窄視場、高精度凝視,精確跟蹤導彈、彈頭和其他物體,如碎片和誘餌,直至完全確認和導彈摧毀,實現目標的精確探測。
美國1995年提出發展“天基紅外系統”,以取代“國防支援計劃”衛星。SBIRS系統分為高軌衛星(含SBIRS-GEO與SBIRS-HEO)與低軌衛星(SBIRS-LEO),高軌衛星主要用于主動段的偵察與監視,低軌衛星主要用于搜索和跟蹤導彈目標中段飛行時的發熱彈體和冷再入彈頭。SBIRS系統通過高軌衛星與低軌衛星組網,可實現對戰術和戰略導彈發射的助推段、中段飛行階段、再入階段的全程探測與跟蹤,并達到對目標的全球覆蓋。低軌部分原計劃由20多顆小衛星組成,但目前低軌部分仍處于擱置狀態。最初目標是構建由4顆地球靜止軌道(GEO)衛星、2個大橢圓軌道(HEO)有效載荷和24顆低地球軌道(LEO)衛星組成的新一代預警衛星系統星座。
2002年,“天基紅外系統”低軌計劃因耗資過大而被取消,高軌部分仍由美國空軍負責,稱為“天基紅外系統”,由4顆GEO衛星和2個HEO軌道載荷組成。SBIRS系統高軌道星座衛星最初預算包括2顆大橢圓軌道衛星(SBIRS-HEO)和4顆靜止軌道衛星(SBIRS-GEO),主要用于接替DSP衛星實現關鍵戰略、戰術彈道導彈發射和助推段飛行目標的探測任務,后期根據需要增加了預算與部署,目前SBIRS系統已經包括4顆靜止軌道衛星和4顆橢圓軌道衛星,后期將發射第5顆和第6顆靜止軌道衛星。其中,GEO衛星主要用于探測和發現處于助推段飛行的彈道導彈,帶有凝視型和掃描型2種紅外探測器。掃描型探測器用于對地球南北半球進行大范圍掃描,通過探測導彈發射時噴出的尾焰對導彈發射情況進行監視;凝視型探測器用于將導彈的發射畫面拉近放大,并緊盯可疑目標,獲取詳細的目標信息。2種探測器獨立接受任務指令,意味著這2種探測器可以同時工作,即在掃描廣大區域的同時,對重點區域進行詳細觀察。盡管GEO傳感器能夠執行星載信號處理并將檢測到的事件傳輸到地面,但GEO和HEO傳感器都可以將未經處理的數據提供給地面用于任務處理。
SBIRS-HEO主要負責GEO覆蓋盲區。HEO采用大橢圓軌道,擴展了GEO在地球兩極的覆蓋能力,軌道遠地點位于北半球,增加了SBIRS對北半球高緯度地區如俄羅斯本土和中國北部,尤其是北極附近區域洲際導彈和潛射導彈發射的監視時間;另外每顆HEO衛星可觀察北極地區時間不小于12h,通過2顆高軌道衛星的交替工作,可實現對北半球高緯度地區的全天24h持續監視。
“天基紅外系統”包括同步軌道與大橢圓軌道衛星,同步軌道衛星主要用于探測發現主動段飛行的導彈或火箭,大橢圓軌道載荷主要用于加強對北極地區的預警能力。通過靜止軌道衛星與大橢圓軌道衛星的協同工作,SBIRS系統相對于DSP系統實現了目標的全球覆蓋,與“國防支援計劃”衛星相比,“天基紅外系統”衛星的探測譜段更寬,掃描型和凝視型探測器相結合,使“天基紅外系統”的掃描速度和靈敏度相比“國防支援計劃”系統提高了10倍以上,能夠穿透大氣層在導彈剛一點火就探測到其發射的能力(See-to-Ground),可對目標進行精確跟蹤,定位精度約1km,可在導彈發射后10~20s內將警報信息傳送給部隊。該衛星星座能夠偵察地球表面的連續視圖,每10s拍攝一次,同時搜索指示熱特征的紅外(IR)活動,比任何其他系統更快地探測導彈發射,并能夠識別導彈的類型、關機點、彈道軌跡和落點。HEO軌道載荷可將系統的預警能力擴展到南北兩極地區。對導彈發射的探測能力大幅度提高,發現目標的時間進一步縮短。目前,已發射了3顆大橢圓軌道衛星和3顆地球同步軌道衛星。
SBIRS系統除天基衛星之外,還包括一系列地面站設施:主要有美國本土的地面控制站(MCS)、備份任務控制站(MCSB)、抗毀任務控制站(SMCS);海外中繼地面站(RGS)、抗毀中繼地面站(SRGS);多任務移動處理系統(M3P)以及相關通信鏈路;訓練、發射和支持性基礎設施;重要地面站設立在伯克利空軍基地。先進的SBIRS地面控制系統進行了重大升級。SBIRS從衛星強大傳感器的全球覆蓋范圍接收并處理大量數據,并將這些數據轉換為可操作的報告,以用于國防、情報和民用領域。2019年8月,美國空軍在運營上接受了洛克希德·馬丁公司對SBIRS地面控制系統進行的Block 20升級,這改善了其整體性能,可以為整個星座進行更好的任務計劃和處理,并增強網絡安全防御能力。升級還正式完成了SBIRS的工程和制造開發階段。這使美太空部隊可以將重點轉移到SBIRS的作戰和維持,以及提高下一代OPIR系統和未來作戰彈性。?