细品美军的导弹预警系统-从过去、现在到未来

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美国的战略预警系统是当今世界最庞大、最先进、预警程序最复杂的系统,具有立体、全面、集成系统等特性。它对于保障美国的世界霸主地位具有奠基石的意义。美国的战略预警系统是从北美防空司令部任务的不断转化演变中发展起来的。为了对付前苏联核武器和远程轰炸机的威胁,美国于20世纪50年代建立了反飞机预警线。随着弹道导弹的发展,从20世纪60年代开始,战略预警的重点由防轰炸机转到预警弹道导弹。为此,美国又建立了“北方弹道导弹预警系统”、“潜射弹道导弹预警系统”,发展了相控阵雷达和预警卫星,同时改进和完善了对轰炸机的战略预警。为了保障国家战略安全需求,美国高度重视其水下预警探测体系的建设和发展。美国水下预警探测体系最早是从美苏水下对抗开始建设的。水下预警探测体系可综合利用侦察、监视、探测和通信等手段,对来自水下的威胁目标和武器进行早期发现、跟踪、识别、上报,为组织对抗行动提供实时预警信息保障。水下预警探测体系成为美战略预警体系的重要组成部分,对于形成体系作战能力,保障水下作战乃至海军整体作战行动至关重要。针对航空航天飞行技术的发展以及现有预警监视系统存在的不足,美军持续加大对预警监视系统的投入,升级已有的早期预警雷达,开发新型天基预警系统,竭力加大预警系统探测能力和范围。

01

发展历程


美军为不断提升战略预警体系能力,实现跨要素、跨军种、跨战区的全球战略预警资源协同,美战略预警体系发展经历要素分散建设、分领域要素集成、能力一体化建设三个阶段。

要素分散建设阶段。上世纪40-70年代,美国主要是以威胁目标来牵引,开展骨干装备研制部署。防空预警方面,发展了AN/FPS-117远程对空警戒三坐标雷达、AN/FPS-124补盲雷达、AN/FPS-118后向散射超视距雷达、EC-121预警机、E-2预警机、E-3预警机等防空预警骨干装备,实现了对空中威胁目标的预警探测;导弹预警方面,针对陆基、潜射弹道导弹预警需求,研制部署了AN/FPS-50警戒雷达、AN/FPS-49跟踪雷达、AN/FPS-108大型相控阵雷达、DSP红外预警卫星等重点用于对弹道导弹预警的装备,形成了具备对苏联方向来袭并从北极上空飞过的洲际弹道导弹进行预警的初始能力;空间目标监视方面,针对卫星、碎片等空间目标的监视需求,美国研制部署了可探测到2.8万公里高度的“空间监视系统”(SPASUR)、空军“空间跟踪系统”(SPACETRACK)、陆军“多普勒锁相系统”(DOPLOC)、远程探测系统、靶场测量系统以及各种光电监测系统等,实现了空间目标的探测、跟踪、识别和分类编目能力。通过系列骨干装备的研制和系统建设,美军初步形成了对空中目标、弹道导弹、空间目标监等威胁目标的探测和预警能力。但总体而言,该阶段主要是以装备研制、部署为重点,以填补预警探测能力空白为主要目的。

分领域要素集成阶段。上世纪80-90年代,美国以骨干装备要素为基础,以夏延山预警信息系统为核心,按照防空预警、导弹预警、空间目标监视分类集成预警资源,实现了预警信息集中处理、集中应用。防空预警方面,依托北美防空防天司令部,新建7个区域作战控制中心,通过对空监视雷达和民用航空的航路管制雷达合并使用,建立了防空指挥控制系统,实现了防空预警态势统一生成。研制“联合对地攻击巡航导弹防御架高组网传感器网络系统(JLENS)”,重点解决对巡航导弹的预警探测问题;反导预警方面,90年代末,建设国家级BMC3系统,以信息系统为核心,连通协调各种预警手段,形成美国本土全方位预警能力;空间目标监视系统方面,80年代,以建设空间监视网为契机,集成全军各类空间目标监视装备,改造提升反导预警装备空间目标探测能力,实现反导预警装备对空间目标监视的兼用。该阶段在开展新型装备研制部署、现有装备改进完善的同时,加强各系统的体系建设和信息系统建设,并以信息系统为核心,实现系统内装备要素的集成和信息共享。

能力一体化建设阶段2000年以来,美国弹道导弹防御的作战范围从战区、本土扩展到了全球,原有理论和系统难以适应需求变化,因此美军以网络中心战理论为指导,基于全球信息栅格(GIG),美军按照统一的系统架构和技术体制,以作战司令官一体化指挥控制系统(CCIC2S),指挥控制、作战管理和通信系统(C2BMC)等网络化、分布式信息系统的建设为抓手,基于全军共用通信网络、共用操作环境(COE)等基础设施,实践“统一共用、强化通用”的建设思路,逐步实现防空预警、导弹预警、空间监视能力的一体化建设。依托一体化系统的建设,2006年,北美防空防天司令部开始参与海域感知。

02

导弹预警系统发展与建设


美军的反导预警系统初建于20世纪50年代的地基预警系统,由北方弹道导弹预警系统和卫兵反导系统构成,具备对于弹道导弹末端的预警能力;20世纪70年代开始建立天/地基预警系统,由潜射导弹预警系统、X波段雷达(试验型)、GPR-P、丹麦眼镜蛇雷达以及国防支援计划(DSP)的天基预警系统组成,该系统具备对弹道弹道助推段的预警能力;进入21世纪,美军升级更新X频段雷达以及天基红外探测系统,建立海、空、陆、天一体化的预警体系,典型的预警装备包括地基机动X波段雷达,FBX-T雷达、海基X波段雷达以及新一代高轨预警卫星SBIRS和新一代低轨预警卫星STSS,建成后该系统具备多层次全弹道的预警能力。目前美军弹道导弹预警系统主要由天基预警卫星系统,北方弹道导弹预警系统、潜射弹道导弹预警系统以及海军空间监视系统等四部分组成,可列不同方向、不同高度的来袭弹道导弹。实施全阶段,高精度预警监视,构成了覆盖全球的战略反导预警网。它在功能上可兼顾战略和战术预警,在手段上天基与陆基相结合,探测网络遍及全球。 

1. 系统组成

1)天基预警卫星系统 

天基预警卫星系统是美军战略反导预警体系的重要组成部分,于1959年开始研制,后被称为。国防支援计划(DSP)”工程,主要用于对洲际弹道导弹和潜射弹道导弹的预警。迄今为止,美国空军已发射13DSP卫星,目前在轨的是美国第二代、第三代导弹预警卫星。其中第三代预警卫星系统由5颗地球同步轨道DSP卫星组成,3颗主星分别定位于太平洋西经150度、大西洋西经37度和印度洋东经69度上空,用于固定扫描监视除北极以外的整个地球表面;2颗备份卫星定位于印度洋上空,用于监视印度洋东部。该系统可在来袭洲际和潜射弹道导弹发射30秒后探测到目标,5分钟后报警。对射程8000千米~13000千米.飞行时间30分钟的洲际和潜射弹道导弹可分别提供25分~30分钟和10分~25分钟的预警时间,能对俄罗斯和中国的导弹发射、实验和其他航天活动保持不间断的监视。据报道,自DSP卫星系统投入使用至今已先后探测到苏()、法、英,中、印、朝等国的导弹发射信息1000余次。此外,DSP卫星还具备空间变轨能力,可根据需要变更运行轨道于某一地区上空,提供中近程弹道导弹的战区反导预警。受海湾战争的启发,美国此后还研制了专供基层指挥官使用的联合战术地面站战术监视地面系统,可直接接收和处理两颗或更多颗DSP卫星数据,缩短数据传输时间,为战区反导提供了较充足的预警时间。但是由于DSP卫星不能有效预警战术弹道导弹,过分依赖地面站,虚警率高,对火灾也报警等缺陷,因此1995年美国国防部最终决定发展新型“天基红外预警系统”(SBIRS)逐步取代DSP系统。“天基红外预警系统”是美国正在研制的探测与跟踪导弹发射的新一代卫星监视网,其目的是为满足对导弹预警、导弹防御、技术情报和作战空间特征等四个红外任务领域和空间监视数据不断增长的需求。该系统由高轨道和低轨道两个部分组分。高轨道卫星包括5颗地球同步轨道卫星(2颗备用)2颗大椭圆轨道卫星,装备短波和中波红外探测器,能够穿透大气层探测到导弹发射的红外辐射。低轨道部分的关键设备“目标捕获传感器”己研制成功并装配完毕,由24颗覆盖全球的“空间和导弹跟踪系统”卫星组成,用于中段跟踪和识别弹头。该系统能够在敌方导弹主动段推进后继续保持对弹头实施跟踪,探测灵敏度提高10倍、防区扩大24倍,从而为反导预警系统提供更早期和精确的预警信息。

2AN/FPS50型远程警戒雷达

北方弹道导弹预警系统是美国最早的弹道导弹预警系统,主要用于由北方、东方对美国本土和加拿大南部实施攻击的洲际弹道导弹提供早期预警。该系统于1962年投入使用,由分别设在丹麦格陵兰岛的图勒、阿拉斯加的克利尔和英国的菲林代尔斯的3个雷达预警站、共计12部超视距预警雷达组成。雷达探测距离为32004800千米。每个预警站通常部署35部雷达,并配有综合自动检测和监视设备。所用雷达有3种型号:一种是ANFIX3-50型三坐标多普勒超远程警戒雷达,最大探测距离4800千米。第二种是ANFPS49超远程扫描跟踪雷达,可自动跟踪目标,算出目标发射点、命中点及命中时间;第三种是ANFPS-92远程跟踪雷达,可对助推段飞行的弹道导弹实施跟踪定位和弹道估算,并根据目标特征信号鉴别弹头或诱饵,提供拦截导弹发射所需的相关参数,以及提供评估杀伤效果的相关数据。对弹道导弹的预警时间为15分钟,并能在10秒内将预警信息传送到北美航空航天防御司令部指挥中心。

3)潜射弹道导弹预警系统

潜射导弹预警系统主要用于探测从东.西、南三个方向袭击美国本土的潜射导弹,覆盖区域为太平洋、大西洋和墨西哥湾的潜艇发射阵位。一是“铺路爪”雷达系统。目前仅在马萨诸塞州的奥蒂斯空军国民警卫队基地,加利福尼亚的比尔空军基地各部署了1部,分别用于探测从大西洋和太平洋来袭的潜射导弹。其探测距离可达5500千米,能够在5000千米的距离上探测到雷达反射截面积为10平方米的目标,能够提供6分钟预警时间,并可将预警和攻击数据迅速发送给夏延山指挥中心。二是设在佛罗里达州埃格森空军基地的相控阵雷达站,主要用以监视墨西哥湾和加勒比海的潜艇发射阵位。相控阵雷达站和空中预警机结合起来,可对潜射弹道导弹袭击提供61 5分钟预警时间。它也能为空间司令部显示卫星目标位置和速度数据,可靠度达到99%

北方弹道导弹和潜射导弹防御系统


2.装备组成

美弹道导弹预警系统主要包括预警卫星、远程预警雷达、多功能雷达、空基预警系统、指挥控制及管理系统等,主要职责是对威胁美国本土的中远程弹道导弹和威胁美国海外战区的中近程弹道导弹实施预警探测。

1)预警卫星

美国导弹预警卫星主要经历了三大阶段:导弹探测警报系统(MIDAS)和461计划,国防支援计划(DSP),天基红外系统(SBIRS)计划,经过50余年的发展,实战能力逐步提升。目前,美军导弹预警卫星体系包括地球静止轨道(7颗)、大椭圆轨道(3颗)与低地球轨道(3颗),共13颗预警卫星在用,涵盖可见光、短波红外、中波红外和长波红外等谱段,采用扫描与凝视结合手段,已具备战略和战术弹道导弹发射早期预警实战能力,验证了中段跟踪与识别技术,可对全球重点海区和地区发射的弹道导弹和洲际导弹分别提供15分钟和30分钟的预警时间。a) “国防支援计划”系列卫星(DSP)

1970年首次发射,目前4颗在用,位于地球同步轨道。四颗卫星组网对地球进行连续扫描,可及时发现全球范围内的发射活动。卫星红外探测器(2.7um、4.3um两个谱段)可发现约10km以上高度、处于主动段飞行的导弹或火箭,定位精度约3km~5km。“国防支援计划”卫星系统是美国第一种实战部署的预警卫星系统,该系统已发展三代共23颗卫星,目前仅有4颗卫星在轨服役,运行在地球同步轨道(GSO)上。“国防支援计划”卫星经过4次改进,卫星性能不断提高,由最初只能用于探测远程战略弹道导弹发射,到1991年海湾战争时,已经能够用于探测伊拉克发射的战区弹道导弹。随着导弹技术的发展(如诱饵、中段机动、多目标等技术),加之“国防支援计划”卫星研制较早,在性能上无法满足当前和未来弹道导弹防御作战需要,如无法跟踪中段飞行导弹、扫描速度慢、虚警率高、预警时间短等。为此,美国正在发展“天基红外系统”,以逐步取代“国防支援计划”系统。

美国在“国防支援计划”预警卫星上的主要载荷有2种:一种是红外望远镜,每隔812s就可以对地球表面1/3区域重复扫描1次,能在导弹发射后90s探测到导弹尾焰的红外辐射信号,并将这一信息传给地面接收站,地面接收站再将情报传给指挥中心,全过程仅需34min;二是高分辨率可见光电视摄像机,安装摄像机是防止把高空云层反射的阳光误认为是导弹尾焰而造成虚警。在星上红外望远镜没有发现目标时,摄像机每隔30s向地面发送1次电视图像,一旦红外望远镜发现目标,摄像机就自动或根据地面指令连续向地面站发送目标图像,以12/秒的速度在地面电视屏幕上显示导弹尾焰图像的运动轨迹。

美国国防支援计划卫星-23在轨飞行示意图

    b) “天基红外系统”系列卫星(SBIRS)

美国1995年提出发展“天基红外系统”,以取代“国防支援计划”卫星。最初目标是构建由4颗地球静止轨道(GEO)卫星、2个大椭圆轨道(HEO)有效载荷和2 4 颗低地球轨道(LEO)卫星组成的新一代预警卫星系统星座。2002年,“天基红外系统”低轨计划因耗资过大而被取消,高轨部分仍由美国空军负责,称为“天基红外系统”,由4GEO卫星和2HEO轨道载荷组成。其中,GEO卫星主要用于探测和发现处于助现处于助推段飞行的弹道导弹,带有凝视型和扫描型2种红外探测器。扫描型探测器用于对地球南北半球进行大范围扫描,通过探测导弹发射时喷出的尾焰对导弹发射情况进行监视;凝视型探测器用于将导弹的发射画面拉近放大,并紧盯可疑目标,获取详细的目标信息。2种探测器独立接受任务指令,意味着这2种探测器可以同时工作,即在扫描广大区域的同时,对重点区域进行详细观察。

 美国天基红外系统卫星示意图


计划部署10颗,包括6颗地球同步轨道卫星和4个大椭圆轨道载荷,将替代“国防支援计划”系列卫星。“天基红外系统”包括同步轨道与大椭圆轨道卫星,同步轨道卫星主要用于探测发现主动段飞行的导弹或火箭,大椭圆轨道载荷主要用于加强对北极地区的预警能力。与“国防支援计划”卫星相比,“天基红外系统”卫星的探测谱段更宽,扫描型和凝视型探测器相结合,使“天基红外系统”的扫描速度和灵敏度相比“国防支援计划”系统提高了10倍以上,能够穿透大气层在导弹刚一点火就探测到其发射,可对目标进行精确跟踪,定位精度约1km,可在导弹发射后1020s内将警报信息传送给部队。HEO轨道载荷可将系统的预警能力扩展到南北两极地区。对导弹发射的探测能力大幅度提高,发现目标的时间进一步缩短。目前,已发射了3颗大椭圆轨道卫星和3颗地球同步轨道卫星。

c) “空间跟踪与监视系统”系列卫星(STSS)

“天基红外系统”早期计划的低轨道部分,计划在高度1300km~1600km的低轨道上部署24颗。“天基红外系统”低轨部分起初由美国空军主管,由于存在较大技术风险,2002年更名为“空间跟踪与监视系统”,并由美国空军移交给导弹防御局(MDA)。卫星装有宽视场扫描型短波红外捕获探测器和窄视场凝视型多光谱跟踪探测器,前者用于观测主动段飞行导弹或火箭的尾焰,后者用于跟踪中段、再入段导弹目标,并用于真假弹头识别。通过星间通信链路,多颗卫星可对目标进行协同、接力探测,提高跟踪精度。“空间跟踪与监视系统”计划的目标是构建具有对弹道导弹全程跟踪和探测能力的卫星星座,能够区分真假弹头,能够将跟踪数据传输给指挥控制系统,以引导雷达跟踪目标,并能提供拦截效果评估。

由于技术风险和经费投入过大,美国国会要求调整计划,最终仅批准先发射2颗卫星进行技术演示验证试验。20028月,美国导弹防御局授予诺斯罗普·格鲁曼公司价值8.69亿美元的合同,研制2颗演示验证卫星,并建造地面控制站等。20099月,“空间跟踪与监视系统”的2颗演示验证卫星发射入轨。目前,美已发射3颗试验卫星,用于验证对不同飞行阶段弹道导弹的跟踪能力。该系统终极目的是实现对导弹的全程监视,但是技术难度大,投入高,目前该项目处于暂停状态,为最大限度降低“天基红外系统”的技术风险并为未来做技术储备,美国已开始预研第三代导弹预警卫星(3GIRS),重点发展商业卫星搭载预警载荷和宽视场探测器技术。美国空军已完成首个搭载商业通信卫星上的“商业搭载红外有效载荷”(CHIRP)的早期在轨试验,所搭载的欧洲卫星公司-2SES2)卫星于20119月发射升空。“商业搭载红外有效载荷”是一个宽视场红外凝视系统,是一个能从GEO轨道观测1/4地球的望远镜,可在4个特殊光谱带进行高帧频成像,同时降低成本和复杂性,用于探测运载火箭或弹道导弹在发射期间的尾焰羽流。该试验一方面验证了在商业卫星上搭载导弹预警载荷的可行性,另一方面表明需开展更多的宽视场探测器、算法及数据处理技术在轨试验。美国空军2015财年为“天基红外系统”现代化改造申请了2900万美元,用于宽视场探测器的研发。预算文件显示,美国空军正考虑开展2项单独的项目以研发2个试验传感器,分别是6°视场和9°视场探测器。

“空间跟踪与监视系统”2颗演示验证卫星入轨后,多次参与美国一系列导弹拦截试验,展示了导弹全程跟踪、立体式跟踪、多目标跟踪、空间目标跟踪、相机间任务转交、双星间通信,以及下行链路和导弹防御指挥与控制系统通信能力。在多次导弹防御试验中生成高质量预警信息,拥有更优的预报精度,缩短了信息传输回路,可以提供更多拦截准备时间。20114月,“空间跟踪与监视系统”的1颗卫星捕获到发射后处于飞行中段的靶弹,利用星间链路提示另一颗卫星进行立体跟踪并相互传递数据,首次演示验证了对弹道导弹的全程跟踪能力。20132月,美国导弹防御局和海军进行的标准导弹飞行试验-20中,“空间跟踪与监视系统”卫星利用其精确跟踪能力,首次为“宙斯盾”(Aegis)弹道导弹防御系统提供了目标指示,并为标准-31A拦截弹制定火控方案。“空间跟踪与监视系统”可以为导弹拦截系统提供更准确、及时的预警信息,与拦截弹形成火力控制的闭环回路,将使“宙斯盾”系统有能力在靶弹进入探测范围前发射拦截弹,支持更早、更准确的拦截,大大扩展了整个导弹防御区域。

20138月,美国空军航天司令部发布《弹性与分散式空间系统体系结构》。为了实现分散式空间系统体系结构,美军在白皮书中规划了五种途径:结构分离、功能分解、有效载荷搭载、多轨道部署、多作战域部署。美国空军已着手考虑下一代天基预警系统体系架构,功能分解方面,美国空军希望下一代卫星能够将战略预警和战术预警能力进行分解,但预算的缩减迫使美国空军将未来导弹预警系统的重点关注集中于战略威胁任务;有效载荷搭载方 面,美国空军提出了商业搭载有效载荷方案,研究在商业卫星上搭载军事专用有效载荷的技术,以实现利用商业卫星快速、灵活的搭载军用载荷的目标;多轨道部署方面, 美军在高中低轨均部署有预警卫星;多作战域部署方面,美军积极将天基预警系统与地基、海基红外传感器联合使用,提高发射探测和导弹跟踪能力。

 美国空间跟踪与监视系统卫星在轨飞行示意图


DSP系统比较,如果该系统建设成功,这个系统的优势体现在两方面:

一是组网方式上,这个系统采用高轨与低轨结合的工作方式:大椭圆轨道卫星覆盖北极区域,静止轨道卫星可探测导弹的助推段,低轨卫星可探测导弹中段和再入段。

二是探测方式上,这个系统采用宽视场扫描+窄视场凝视的探测模式,扫描速度和灵敏度提高10倍,跟踪和定位能力更精确,并较好地解决了虚警和漏警问题。

此外,美国还在开展精密跟踪监视系统(PTSS)的研究。美国在役预警卫星轨道情况见2.1

 美国在役预警卫星轨道情况

卫星名称

中文名称

发射时间

轨道类型

DSP-18

国防支援计划-18

1997-02-23

地球同步

DSP-20

国防支援计划-20

2000-05-08

地球同步

DSP-21

国防支援计划-21

2001-08-06

地球同步

DSP-22

国防支援计划-22

2004-02-14

地球同步

SBIRS-01

天基红外系统-01

2011-05-07

地球同步

SBIRS-02

天基红外系统-02

2013-03-19

地球同步

SBIRS-03

天基红外系统-03

2017-01-21

地球同步

Trumpet-SBIRS-01

军号-天基红外系统-01

2006-06-28

大椭圆

Trumpet-SBIRS-02

军号-天基红外系统-02

2008-03-13

大椭圆

Trumpet-SBIRS-03

军号-天基红外系统-03

2014-12-13

大椭圆

STSS-ATRR

空间跟踪与监视系统-ATRR

2009-05-05

低轨

STSS- DEMO 1

空间跟踪与监视系统- DEMO 1

2009-09-25

低轨

STSS- DEMO 2

空间跟踪与监视系统- DEMO 2

2009-09-25

低轨

d)天基杀伤评估系统

“天基杀伤评估”系统是美国导弹防御局正在开展的导弹拦截效果评估实验系统。该系统通过在商业卫星上搭载托管载荷,用于评估导弹拦截是否成功。负责研制“天基杀伤评估”系统载荷的美国约翰·霍普金斯应用物理实验室研究人员指出,正在开发的杀伤评估载荷需要回答以下问题:拦截弹是否与目标碰撞?是否拦截了所希望拦截的目标?拦截目标携带何种载荷(核、高爆炸药、化学或生物武器)?拦截弹是否使载荷不再具备杀伤能力?导弹防御局认为,“天基杀伤评估”系统可以确认来袭导弹是否已被有效摧毁,从而无需再发射更多拦截弹进行拦截,达到降低成本并提高作战效能的目的。

下一代铱性在轨飞行示意图


“天基杀伤评估”探测器包括3个单像素光敏二极管,质量约10kg,将搭载在商业卫星上。导弹防御局评估认为,“宙斯盾”弹道导弹防御项目表明,光电/红外探测器是最适宜用于毁伤评估的探测器。“天基杀伤评估”探测器将主要依靠导弹防御指挥控制系统提供的预计拦截点位置信息,预先定位探测器可观测拦截碰撞所产生的可见光和红外光,通过观测碰撞-杀伤拦截所产生破片云的闪光或热辐射的可见光或红外光谱,对拦截弹的毁伤效果及来袭导弹的载荷类型进行评估。

美国国防部《2014财年国防授权法案》提出,“导弹防御局应提高地基中段导弹防御系统杀伤评估能力”。20144月,导弹防御局启动“天基杀伤评估”系统项目,前期工作由2013年取消的“精确跟踪太空系统”项目剩余经费提供部分资金。目前,最有可能搭载“天基杀伤评估”系统载荷的商业卫星是“铱”(Iridium)卫星系统。美国计划20179月发射10“铱”卫星,最终将构建起由66颗在轨卫星和4颗备份卫星组成的“铱”卫星系统。“铱”卫星将运行在高780km6个近圆轨道上,每个轨道面将部署11颗卫星,每颗卫星装有专用的托管载荷舱。由于“天基杀伤评估”系统载荷只有10kg,因此每颗卫星可容纳多个载荷。

2)远程预警雷达

美国目前主用的远程预警雷达包括5部P波段,1部L波段相控阵雷达。3部改进型早期预警雷达(UEWR):部署于阿拉斯加的克利尔、英国的菲林代尔斯和格林兰的图勒,P波段。1987、1992、2001年升级为固态相控阵雷达,用来探测卫星及从北方和东方对美国本土和加拿大实施攻击的洲际导弹;2部“铺路爪”(PAVE PAWS)雷达(AN/FPS-132型):分别部署在马萨诸塞州科德角的奥蒂斯空军基地和加州比尔空军基地,工作于P波段,分别用于探测从大西洋和太平洋的潜艇发射的弹道导弹;1部“丹麦眼镜蛇”雷达(AN/FPS-108型):部署在阿拉斯加州谢米亚岛,L波段,双面阵,用于搜索、探测海上发射的弹道导弹及洲际弹道导弹。

 

铺路爪远程预警雷达


 

丹麦眼镜蛇远程预警雷达

美主要在用预警雷达部署图


 

美国远程预警雷达部署情况

名称

雷达阵面

布署阵地

工作频率

(MHz)

作用距离

(km)

主要任务

AN/FPS-132

三面相控阵

菲林代尔斯

420-450

4800

对弹道导弹的探测、跟踪并计算弹道数据,兼近地空间目标监视

AN/FPS-132

双面相控阵

图勒

420-450

4800

对弹道导弹的探测、跟踪并计算弹道数据,兼近地空间目标监视

AN/FPS-132

双面相控阵

克利尔

420-450

4800

对弹道导弹的探测、跟踪并计算弹道数据,兼近地空间目标监视

AN/FPS-132

双面相控阵

比尔

420-450

5500

对弹道导弹的探测、跟踪并计算弹道数据,兼近地空间目标监视

AN/FPS-132

双面相控阵

科德角

420-450

5500

对弹道导弹的探测、跟踪并计算弹道数据,

AN/FPS-108

单面相控阵

谢米亚

1175-1375

4600

观测搜集远程弹道导弹及其再入飞行数据以及空间目标监视

注:作用距离为对雷达反射截面为1平米目标。

3)多功能雷达

美军目前装备有GBR-P和SBX-1两部大型X波段跟踪识别雷达,以及若干部AN/TPY-2机动型多功能雷达。其中,GBR-P雷达部署于太平洋中部夸贾林环礁靶场,主要用于中段反导拦截试验。SBX-1雷达安装在钻井平台上,母港位于阿留申群岛阿达克港,可根据需要灵活部署,主要用于防御俄罗斯方向来袭的弹道导弹和进行中段反导拦截试验。AN/TPY-2机动型多功能雷达主要用于对助推段弹道导弹的跟踪识别和THAAD系统的末段高空防御。截至2016年4月,美军青森、经岬、土耳其、以色列、威克岛、关岛、夏威夷、阿拉斯加各部署1部、阿联酋、美国本土各部署2部AN/TPY-2雷达,总计12部。此外,韩美2016年7月8日宣布,2017年年底之前在韩完成部署“萨德”反导系统。

 

 海基SBX预警雷达


 AN/TPY-2雷达


THAAD实弹发射图


    4)空基预警系统

美军正在积极研制HAA平流层高空飞艇和ABIR无人机载导弹预警系统等空基反导预警系统,HAA平流层高空飞艇,可长时间停留在美大陆边缘地区上空,监视可能飞向北美大陆的弹道导弹、巡航导弹等目标。该系统可以在空中连续停留一个月以上,最终作战型可以停留一年。ABIR无人机载导弹预警系统将红外传感器安装在无人机上探测和跟踪弹道导弹。2014年10月17日,美在夏威夷组织的一次宙斯盾系统反导试验中,一架MQ-9“死神”或称“收割者”(Reaper)无人机装载MTS-B型多光谱瞄准系统,对目标进行了跟踪、导引。这是无人机首次参加“宙斯盾”反导系统实弹试验。

03

导弹预警系统可能的未来(畅想曲)


在罗纳德·里根著名的《星球大战》演讲35年后,五角大楼的研发主管麦克·格里芬说,天基导弹防御系统在技术上可行并且价格合理。这篇报道通过对五角大楼的研发主管-研究与工程部副部长麦克·格里芬的采访,揭示了美未来弹道导弹防御发展的路线,主要的意思有三个:

第一部署天基传感器探测低空高速巡航导弹;

第二部署天基拦截器拦截助推段的弹道导弹;

第三发展超音速武器。

格里芬特别告诉记者,美国“绝对”需要天基传感器来探测低空飞行的高超音速巡航导弹,这是一种比洲际弹道导弹更难从轨道上发现的新威胁;以及我们可能需要天基拦截器在助推阶段击落高空飞行的弹道导弹,这是弹头与火箭分离之前的一段时间注意,这是两种不同的功能,有两种不同类型的目标。格里芬说,天基拦截器不能对抗高超音速巡航导弹。它们飞得太低,在大气层深处,所以你从太空中向它们发射的任何弹药都必须经过加固,以抵抗大气层再入时产生的热量,这个困难是难以克服的!“这可能不是一座太远的桥,但它是一座相当远的桥。”他形容道。相比之下,弹道导弹从大气中迅速升入太空,因此天基拦截导弹只需穿过真空,这就相对容易了。

另外应该注意的格里芬所说的只是拦截器,击落其他导弹的导弹。他提及激光拦截器,只是指出它们未来的可能性。(以前他曾告诉国会,他希望到20世纪20年代末在太空中部署一台兆瓦以上的激光器)。

 负责研究和工程的国防部副部长麦克·格里芬在参加2018年参议院军事委员会提名听证会指出,部署助推段拦击的系统在多年前就已经可行,在这方面缺乏的不是技术和手段而是意志和决心。

    从美导弹导弹防御发展路线上可以看出,即使美军一致致力于中段拦截的努力,其在未来主要增强的是天基和地基预警探测能力、应对高超声武器的能力以及助推段拦截(包括机载激光、路基和海基拦截的能力),这才是需要引起我们重点关注的方向。

    美弹道导弹防御局计划在2018年投入5400万美元开展激光拦击器的开发,其计划用固态激光器取代原来已经取消的在波音747飞机上开展的化学激光器项目。搭载固态激光器的飞机在敌对国家附近长时间盘旋飞行,并对其处于助推段的导弹进行拦截摧毁,美军认为这种”助推段拦截”能够在导弹最为脆弱的时候摧毁它,因为这时候导弹还处于起飞状态,其弹头还固定在非常容易被探测发现的弹体上。

格里芬指出,飞机在助推阶段击落弹道导弹也是可能的。发射平台可以是有人驾驶的战斗机,比如隐形的F-35飞机。但老的F-15也可以做到这一点,他说—或者是无人驾驶飞机,他认为这可能比有人驾驶的战斗机“更具成本效益”。(格里芬没有详细说明,但无人驾驶飞机可以省去笨重、昂贵的生命支持系统,而且可以在高空停留的时间比人能忍受的时间长)。格里芬说,这种空中助推阶段的拦截将需要修改现有的空对空导弹,如AMRAAM,以对付新类型的目标。但这完全可以对付“有限的威胁”,他指出要在在较短的时间内开发一个天基拦截器。

格里芬所追求的是,当弹道导弹升空时,美国需要开发一种击落弹道导弹的方法。目前的导弹防御系统都必须等到弹道导弹飞到中段,当弹头与火箭分离时—使其成为一个更小、更硬的目标—并以抛物线弧形(“弹道”)在空间中滑行—这意味着没有火箭发动机推进。“正如约翰(海顿)昨天和山姆格里夫斯今天(在SMD会议上)所指出的那样,”格里芬说,“等到对手的威胁出现在中段,基本上就是给对手一个自由通行证,让他们首先发动攻击。”

美弹道导弹防御系统传感器与拦截器

天基防御系统—雷达、激光和物理拦截器,这是里根战略防御计划的核心,但技术根本不能满足战略需求。然而,导弹防御局中尉萨姆·格里夫斯(Sam Greaves)和战略司令部(Strategic Command)少将约翰·海顿(John Hyten)公开宣布,他们需要新的传感器卫星来探测和跟踪高超音速武器。然后,在7月26日,国会通过了2019年的《国防授权法案》,其中包括让五角大楼研究天基拦截器。

天基拦截器......

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