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国防部（DOD）开发的天基弹道导弹预警系统已经为美国服务了50多年。毫无疑问，目前的天基红外系统（SBIRS），是世界上最先进的弹道导弹预警系统。该系统旨在对冷战期间苏联洲际弹道导弹（ICBM）的攻击提供早期预警。SBIRS增加了检测更短距离“战区”弹道导弹的功能。虽然SBIRS是一种基于先进红外（IR）传感器的系统，但中国和俄罗斯都开发了多枚远程导弹，旨在逃避SBIRS和其他美国遗留导弹预警传感器的检测。这些新武器的范围从低空飞行的超音速巡航导弹到在大气层中飞行并机动的5马赫以上高超音速导弹。高超音速“助推滑翔”武器由火箭助推器组成，这些助推器将无动力滑翔飞行器发射到低空的轨道上。SBIRS无法探测或跟踪这些高超音速滑翔飞行器，因为它们与助推器分离后的红外信号非常低。虽然巡航导弹通常是由动力驱动的，但它们也具有低红外特征，无法被现有的头顶系统探测到。此外，巡航导弹和高超音速武器都可以进行机动，以创建不可预测的飞行路径，从而使地面雷达难以定位和跟踪。低空飞行的武器也可以利用地球的曲率来避免地面雷达的探测。低空飞行和高速飞行的结合可以大大减少美国雷达探测来袭导弹威胁、预测其撞击点、提示防御系统和发射对策的可用时间。
中国和俄罗斯也在部署反卫星武器，以降低或摧毁美国天基导弹预警传感器，这些传感器缺乏足够的防御，并被锁定在可预测的轨道状态。综合起来，这些能力将使中国和俄罗斯能够抵消国防部目前检测大规模导弹攻击、跟踪攻击并向美国防空和导弹防御系统传递火控信息的大部分能力。这些导弹袭击可能导致美国军队的大规模减员和战区基地的破坏，这将使中国或俄罗斯在与美国的重大冲突中获得决定性优势。
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《全球反太空能力》报告2022版
这些挑战都有答案。国防部现在有技术创建一个多轨道系统，可以探测从发射到指定目标区域的非弹道导弹。最有效的方法是在所有轨道系统中开发一个多层的、基于空间的传感器架构，包括低地球轨道、中地球轨道、地球同步轨道和极地轨道。这种多轨道体系结构必须能够探测导弹发射，跟踪所有高度的机动导弹，然后几乎实时地向适当的防空和导弹防御系统直接提供火控信息。国防部应通过部署能够增强机动能力的卫星，以避免或以其他方式否定反卫星武器，从而增强这种导弹预警体系的复原力；将诱饵等系统部署在低轨、中轨和地球静止轨道上，以使对手的攻击更加复杂；发展自己的动能和非动能反空间能力，以直接击败敌方反卫星武器和其他反空间威胁。
弹道武器与高超音速滑翔武器的地面雷达探测
自20世纪50年代苏联首次研制出可操作的洲际弹道导弹以来，探测和跟踪对美国的核打击一直是国防部天基导弹预警系统的首要要求。第一个这样的架构，称为导弹防御警报系统（MIDAS），是一个12颗卫星的星座，旨在为美国领导人提供足够的苏联洲际弹道导弹攻击的提前通知，以便在国防部的核力量被摧毁之前直接作出反应。
从1970年代到2000年代初，一个更先进的后续系统被称为国防支持计划（DSP），在各种配置下运行，当时它被纳入了更大的SBIRS计划。DSP系统部署在GEO轨道上，辅助传感器运行在高度椭圆轨道（HEO）上提供弹道导弹打击的不间断全球预警覆盖。
DSP卫星由一个光电电池探测器和一个运载工具（也称为“总线”）组成，运载工具携带一个传感器阵列，可以使用组合式望远镜光学系统探测红外辐射。敌方发射的弹道导弹的火箭将发射红外能量，进入传感器阵列红外遮阳板的开口，穿过校正透镜，经过光电电池探测器阵列，反射镜反射，然后聚焦到探测器阵列上。DSP传感器阵列包括数千个单独的探测器单元，可以快速扫描地球表面，寻找潜在的导弹红外源。在其第四代中，DSP卫星将每颗携带的红外单元的数量从2000个增加到6000个，进一步增强了它们快速扫描红外源和区分不同发射事件的能力。在DSP传感器检测到候选源后，卫星处理了可能的威胁信息，然后通过下行链路将其发送到地面站。虽然使用三颗数字信号处理器卫星可以实现全球覆盖，但该星座保留了额外的卫星运载工具，以提供双重或三重覆盖，以提高系统的发射探测精度，并减少提供攻击警告所需的时间。
在1991年海湾战争期间，DSP成功探测到几次伊拉克短程“飞毛腿”战区弹道导弹发射后，国防部确定有必要向其作战人员提供有关战区弹道弹道导弹打击的更好信息。为了满足这一扩展的任务要求，国防部开发了SBIRS星座。
SBIRS由五颗在地球同步轨道上运行的专用卫星和两颗位于高度椭圆轨道上的主卫星携带的传感器组成。SBIRS GEO航天器由一个带有辐射硬化外壳的总线和五个单独的任务下行链路组成，以增强其生存能力和耐用性。与DSP不同，SBIRS有更先进的传感器，可以看到更宽范围的红外光谱。与旧系统相比，这提高了SBIRS的能力，以准确地确定弹道导弹的发源地，并更好地预测它们的去向。如果没有这种额外的能力，部署的美国和盟军就无法收到他们需要的庇护和有效防御攻击的警告。SBIRS阵列有一个扫描器传感器和一个单独的步进凝视传感器。该扫描仪每周7天24小时持续“盯着”大片地理区域，以探测弹道导弹发射并支持其他情报任务。步进凝视传感器有一个大大改进的灵活和精确的指向和控制系统，具有更快的重访率和对红外目标更高的灵敏度，以检测战区弹道导弹事件。SBIRS GEO和HEO传感器都向地面站发送导弹发射事件的处理和未处理数据。
利用国防部导弹预警体系结构中的漏洞
美国目前的天基导弹预警架构经过优化，以检测传统的弹道导弹发射，这些导弹从发射到撞击点的飞行轨迹相对可预测，可以在飞行中尽早检测和跟踪，以帮助地面雷达提示防御系统。尽管这种体系结构比其前辈有着显著的优势，但它缺乏应对俄罗斯和中国导弹系统所需的能力，这些导弹系统专门设计用于以较低的高度和高超音速飞行，以避免遗留的导弹警告雷达。了解SBIRS和其他美国当代导弹预警系统的优缺点，是确定应增强或取代它们的系统体系属性的一个不可或缺的步骤。
国防部的SBIRS架构提供弹道导弹发射的持续全球警报。GEO和HEO中的SBIRS卫星可以扫描整个地球表面（南极地区除外），以探测发射后飞行助推阶段导弹的红外特征。与DSP不同，SBIRS有一个明显的优势：能够连续扫描并提供早期预警，同时驻留在感兴趣的战区。然而，SBIRS也与其前辈有一个关键的局限性；它从来没有被设计成在与发射助推器分离后连续跟踪弹道、非弹道、机动和极低空高超音速弹头。在很大程度上，这一限制与SBIRS轨道的高度有关。
虽然GEO和HEO在实现全球传感器覆盖方面非常出色，但对于那些还必须提供低飞行、机动弹头的连续、高保真跟踪的系统来说，它们并不理想，因为这些弹头不会产生像发射助推器那样强烈的红外信号。
中国和俄罗斯认识到我们目前的雷达和天基导弹预警系统存在这些局限性。两者都开发了低空飞行、高超音速滑翔飞行器（HGV）和其他武器，这些武器能够在飞行中进行最后一分钟的修正或增加精确瞄准。总的来说，未来美国导弹预警体系结构必须能够跟踪五类基本威胁：
1. 传统远程弹道导弹没有后助推有效载荷机动能力
2. 弹道导弹能够通过多次大型推进燃烧进行非常小的大气层外弹道修正，从而部署多个独立的目标（MIRV）弹头在独立轨道上，撞击点相距数公里
3. 带有后助推武器的导弹系统，飞行弹道弹道能够在大气层内弹道的末端部分进行非常小的机动，称为MaRV
4. 助推-滑翔导弹，在高层大气中以高超音速飞行非弹道、低空弹道，可以在飞行途中和末段机动
5. 能够在大气层中维持远程飞行和发射后机动的导弹，如巡航导弹
为了确定应该增强或取代SBIRS的系统系统的需求，了解高超音速和其他现代导弹威胁的动态飞行特性以及它们如何使在整个飞行剖面上跟踪这些威胁的工作复杂化，这一点非常重要。
应对跟踪高超音速武器的挑战
除了他们已经开发的能够飞行“低空”弹道的导弹，2019年，中国和俄罗斯宣布他们也在开发高超音速武器，包括可能具有携带核弹头能力的武器。这些声明，加上俄罗斯声称对乌克兰使用高超音速武器，突显出国防部迫切需要重新评估其导弹预警系统的有效性，以及它们无法追踪这些威胁如何影响威慑和打击这些威胁的行动。虽然国防部承认可机动导弹系统是一种威胁，但它仍然缺乏一个连贯的战略来创建一个能够连续跟踪的天基导弹预警系统，而不仅仅是从发射点向目标区域提供这些武器的初始预警。
鉴于高超音速武器的独特属性，美国目前的导弹预警架构根本不是为了应对现有的挑战而设计的。例如，高超音速武器可以从多种平台发射，如机载飞机、部署在海上的舰艇以及分布在非常大区域的陆基移动发射器。例如，使用超音速燃烧冲压发动机的远程空射高超音速导弹可以由敌方轰炸机在自己领空的防空掩护下发射。此外，这种武器可以作为部分轨道轰击系统的一部分进行部署。发射方案的多样性和内部性意味着，尽管大气摩擦的加热令人难以置信，但从最初的助推器火箭中分离出来的高超音速武器可能不会产生足够强烈的红外信号，无法被探测到目前美国地面相控阵雷达和GEO和HEO中的卫星传感器。这些武器具有跨射程能力的潜力，即能够远距离机动打击多个目标的能力，同样也给确定危险目标带来了挑战。航天飞机就是一个例子。航天飞机本质上是一种高超音速助推滑翔飞行器。它的设计具有在距离轨道2000公里的任何点着陆的跨距离能力。
第二个具有挑战性的特点是，这些新型高超音速导弹系统可以在比洲际弹道导弹低得多的高度飞行，称为低空弹道导弹。远程弹道导弹通常具有飞行轨迹，在进入大气层之前，它们会飞入300公里以上的空间。非机动弹道导弹高度可预测的飞行路径和高度使其更容易被现有的地面和天基传感器探测到。相比之下，一些高超音速导弹可以飞离地球表面30到50公里，甚至更低，这意味着，由于地球的曲率，它们可能位于当今雷达预警体系有效覆盖的区域之下。事实上，目前的雷达和天基红外传感器系统不可能保持对低空飞行的高超音速武器的飞行跟踪，这些武器能够在助推器烧毁后进行机动。在助推阶段后，保持对导弹威胁的持续“监管”的能力，对于向空中、陆基和海基导弹防御系统提供目标线索至关重要。因此，即使当前的天基系统检测到高超音速武器的初始发射，它们也不太可能在整个飞行路径上跟踪它们，更不用说为空中和导弹防御系统提供准确的线索来拦截它们了。
最后，速度本身影响美国现有系统对机动高超音速武器发出警告和防御的能力。一般来说，武器速度越快，防御者检测攻击、确定可能的目标，然后决定适当的对策的时间就越短。根据目前的陆基和天基导弹预警系统，任何跟踪都太少、太晚，无法为美国和盟国人员提供足够的预警时间。
冷战初期，能够向目标发射一枚或多枚弹头的弹道导弹是影响美国导弹跟踪系统发展的主要挑战。弹道导弹有效载荷运载工具在与助推器分离后缺乏机动能力，这使得更容易预测其飞行路径以及可能的目标区域。如今，中国和俄罗斯部署的大多数远程导弹都可以携带一种或多种武器，这些武器可以在太空、大气层或两者中进行机动。
大气层外后助推武器机动性有限的弹道导弹。一种机动武器具有搭载有后助推推进系统发动机的有效载荷运载工具，可在大气层上方的独立轨道上部署多个弹头。具有多个独立目标再入飞行器（MIRV）的洲际弹道导弹就是这种武器的一个例子。MIRV弹道导弹在其主火箭助推器顶部搭载多个再入飞行器。这些飞行器在助推飞行阶段后与导弹分离，并具有一个小型推进模块或反冲发动机，可以进行小的弹道调整和速度变化，以将弹头置于不同的再入飞行路径上，打击不同的目标。其中一些再入飞行器可能被配置为非武装诱饵，使对手的导弹防御行动复杂化。区分“实弹”武器化再入飞行器和诱饵可能是跟踪传感器的一大挑战。大多数俄罗斯洲际弹道导弹和所有俄罗斯SLBM都可以携带MIRV有效载荷。中国这种导弹，包括非常长距离的DF-41洲际弹道导弹，它也是公路机动的，因此天基和机载传感器更难发现、定位和跟踪，因为它们可以在发射器从驻军部署后从多个未知位置发射。
传统非机动弹道导弹飞行路径
具有多个独立目标再入飞行器的弹道导弹
带有弹头的导弹能够在大气层中进行小型后助推、空气动力学机动。这些武器是另一种机动威胁，具有外部控制表面，可移动以将弹头引导至目标，其精度比通常只能飞行重力辅助、自旋稳定弹道飞行路径的武器更高。机动再入飞行器（MaRV）是一种具有空气动力学能力的武器，可以改变其在大气中的飞行路径，以建立可扩展其射程的滑翔剖面。高超音速助推滑翔飞行器（HGV）也可以进行空气动力学机动，但在助推器分离后，它们能够在大气层中以高超音速飞行。HGV武器通常由助推器火箭加速，以达到5马赫以上的速度和25至60英里之间的高度，从而使其射程更远。
带有机动再入飞行器（下图）和高超音速滑翔飞行器（HGV）的导弹（上图）
HGV也可以被推进到部分轨道（绕地球轨道的一部分）或全轨道飞行路径，然后脱离轨道打击目标。虽然分式/轨道轰炸机系统（F/OBS）的大部分飞行剖面都在太空中飞行，但它们也可以在比典型洲际弹道导弹低得多的高度运行。这会使天基和地面传感器更难跟踪它们。冷战期间，俄罗斯人和2021 8月，中国分别演示了光纤到光开关。
洲际弹道导弹与分数轨道轰炸系统飞行路径
结合后助推推进和空气动力学表面的导弹系统。这些属性进一步扩展了弹头飞行至目标的范围和机动性。例如，中国自2010年开始部署的中程DF-21D“航母杀手”反舰导弹。DF-21D有一个弹道导弹助推器，其有效载荷可分离并机动至指定目标。导弹系统具有双重反舰和对地攻击作用；它的设计包括后助推推进系统和飞行表面，使弹头能够改变目标或修改飞行路径，以纠正海上船只等移动目标。
巡航导弹。最后，巡航导弹是一种结合了空气动力学控制表面和喷气推进发动机的武器，以延长其射程或大气飞行时间。巡航导弹具有高度机动性，这可以增加巡航导弹攻击目标的方向。这种多矢量攻击能力会使对手发现、修复、跟踪和指挥对这些武器的拦截的能力大大复杂化。
机动巡航导弹弹道
大多数冷战时期的巡航导弹都以亚音速飞行，以达到延长射程的燃油效率。更现代的变种可以以超音速甚至高超音速飞行一部分或大部分时间。中国已经部署了一种DF-100导弹，该导弹结合了助推器火箭和冲压发动机，使其能够在部分飞行剖面中以持续的超音速，甚至可能是高超音速飞行。更高的导弹速度可以减少防御者检测攻击、决定适当的对抗措施，然后在来袭武器到达目标之前执行的时间。目前，美国缺乏从太空追踪巡航导弹的能力。然而，一些未来的天基传感器提案认识到，除了跟踪高超音速导弹需求外，对抗这些巡航导弹威胁是其关键任务设计要求之一。
来源：君工小参
