美军天基红外预警系统(上)
美军SBIRS GEO-1预警卫星探测预警能力分析
摘
要： 为有 效 应对 弹道 导 弹威胁 ， 维 护本 土 与盟 国利 益 ， 美 军 不 断发 展 完 善其 天 基 红 外预 警
系统。介绍 了美军 天基红 外系统 的发展现 状， 分 析 了首颗 天基 红外 系统静 止轨道 （ Ｓ Ｂ Ｉ Ｒ Ｓ Ｇ Ｅ Ｏ一１ ） 卫星 的覆 盖范 围 ， 建立 了Ｓ Ｂ Ｉ Ｒ Ｓ Ｇ Ｅ Ｏ一１卫 星 的红 外探 测模 型和 弹道预 警模 型 ， 对 其
・ 综述 与评 论 ・
美军 Ｓ Ｂ Ｉ Ｒ Ｓ Ｇ Ｅ Ｏ一１ 预警 卫 星 探 测 预警 能力 分 析
李小 将 ， 金 山 ， 廖 海玲 ， 王 建 华。
（ １ ． 装备学 院航天装备系 ， 北京 １ ０ １ ４ １ ６ ； ２ ． 沈 阳军 区司令部 ， 沈阳 １ １ ０ ８ ０ ５ ； ３ ． 装备学院研究生管理大队 ， 北京 １ ０ １ ４ １ ６ ）
Ｌ Ｉ Ｘ ｉ ａ ｏ － ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｊ Ｉ Ｎ Ｓ ｈ ａ ｎ 。 ， Ｌ Ｉ Ａ Ｏ Ｈ ａ ｉ ． １ ｉ ｎ ｇ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ — ｈ ｕ ａ
（ １ ． Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｓ ｐ ａ ｃ ｅ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｍｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｒ ｙ Ａ ｒ ｅ ａ Ｃ ｏ ｍ ｍ ａ ｎ ｄ ， Ｓ ｈ ｅ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ １ １ ０ ８ ０ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ３ ． Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｔ ｇ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｔ ｅ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ， ｔ ｈ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍ ｅ ｎ ｔ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ １ ４ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
美国侦察警告卫星体系浅析
美国侦察警告卫星体系浅析导读：现代战争将是以信息技术为支撑，涉及陆、海、空、天、电的一体化、立体式战争，争夺制信息权已成为当今高技术战争的重心之一。
随着空间军事化的高速发展，外层空间已逐渐成为世界各国维护国家安全和切身利益的战略制高点。
卫星侦察可以获得全天候、全天时、大范围、大纵深、近实时的战场信息，是从外层空间获取情报信息强而有力的手段，也是获得制信息权和信息优势的重要环节。
美国侦察预警卫星体系是美军事情报力量体系的重要支撑，在大国战略博弈尤其是近30年美国发动和主导的局部战争或海外军事行动中发挥了重要作用。
美国建有覆盖全球、分辨率高，可进行全天时、全天候侦察的卫星侦察系统。
目前美军太空力量在成像侦察方面主要有5颗“锁眼”、3颗“长曲棍球”、3颗“未来成像体系”等多个系列军用卫星，电子侦察方面有3颗“水星”、5颗“门特”、4颗“号角”等卫星，海洋监视方面有12颗海军海洋监视卫星。
导弹预警卫星则是继续发展“天基红外系统”。
“天基红外系统”将在几年内部署完毕，届时可在导弹发射后20秒内将警报信息传送给地面部队。
成像侦察卫星“锁眼”卫星是美国军用光学侦察卫星，已经发展了12个型号。
KH系列卫星主要由洛克希德·马丁公司研制，美国国家侦察局负责运行，为美国提供了重要的军事侦察能力。
“锁眼”系列成像侦察卫星是当今世界最为先进的光学成像侦察卫星，搭载有可见光、红外、多光谱和超光谱传感器等光学成像侦察设备，最高分辨率达到0.1米。
KH-12卫星是该系列最先进的型号，轨道高度为300km/1000km，倾角97.9°。
KH-12卫星发射质量超过15000kg，干质量约10000kg。
卫星直径4m，长约15m，其中前部的有效载荷舱长约11m，用于承载相机系统；卫星支持舱长约4m，装有卫星电子设备和推进分系统。
星体两侧装有2副刚性太阳翼，对太阳单轴定向，功率3kW。
卫星配备的KH-12相机光学系统仍采用反射式卡塞格伦系统，口径约为3m 左右，地面分辨率0.1m，是现今分辨率最高的光学侦察卫星。
美国导弹防御系统全域红外探测装备发展、体系分析及能力预测
美国导弹防御系统全域红外探测装备发展、体系分析及能力预测范晋祥中国航天科技集团公司八院八部摘要：红外探测跟踪系统在美国目前部署的弹道导弹防御体系中，尤其在弹道导弹发射早期预警和动能拦截弹高精度制导等方面，起着关键的作用。
为了进一步完善和改进其弹道导弹防御体系，近年来美国正在进一步发展新一代的弹道导弹防御红外系统与技术，正在大力发展改进弹道导弹发射早期预警能力的天基高轨道红外预警系统，发展旨在实现对弹道导弹威胁的全弹道（从助推段到中段、末段）监视跟踪的空间监视与跟踪系统，发展先进的、高性能大规格红外焦平面阵列、双色（多色）大规格红外焦平面阵列以提高星载红外告警系统、天基监视与跟踪系统以及动能拦截弹红外导引头的性能，发展用于拦截效果评估和弹道导弹发射早期预警性能改进的先进的多光谱、超光谱探测技术，此外还在发展用于弹道导弹防御的机载红外探测系统，以构建包括天基高轨早期预警、天基低轨全弹道跟踪、机载助推段、上升段跟踪和弹载跟踪导引的弹道导弹防御全域红外探测武器装备。
本报告概述了近年来美国弹道导弹防御系统中红外系统与技术的新进展，分析了美国弹道导弹防御系统的全域红外探测武器装备的体系构成，预测了美国未来弹道导弹防御系统红外探测装备的能力。
关键词：弹道导弹防御系统、导弹防御、预警卫星、空间目标监视与跟踪系统、动能拦截器、导引头、红外、焦平面阵列1 弹道导弹防御红外探测、跟踪系统发展简况红外探测跟踪系统与动能拦截弹红外导引头在美国目前部署的弹道导弹防御系统中起着举足轻重的作用，天基红外预警系统是导弹防御系统实现对弹道导弹发射的早期预警的关键,是确保实施成功拦截的先决条件,而动能拦截器红外导引头则是拦截目标的关键。
然而，美国目前部署的弹道导弹防御系统仅具备初始作战能力，尚不具备助推段、上升段防御能力，以地基、海基雷达为主的弹道导弹防御探测跟踪传感器不具备对弹道导弹威胁的全球范围内的持久监视、跟踪能力，而且原有的天基红外预警系统也存在着一些固有的缺点，如不能跟踪中段飞行的导弹，对国外设站的依赖性大，在南北极地区存在一些无法监视的盲区,星上红外探测器扫描速率低、频段少，对射程近的战区导弹难以给出充足的预警时间，虚警问题始终未得到根本解决，目前装备的动能拦截弹也存在着识别能力不足的缺点。
美国天基红外技术的发展分析
射升空 。发射后 ， 国空军和洛 ・马 Ｓ Ｉ Ｓ地 面团队启 动 美 ＢＲ
一
系列六个液体发动机 （ ＡＥ ， 动卫 星进入 地球 同步 轨 Ｌ ）推
道 。研 究 小 组 随 后 部 署 了 卫 星 的 太 阳 能 电 池 板 、 罩 和 天 光
和潜射弹道导 弹） 的弹道导弹发射的情报 ， 导弹袭击进行 对 早期预警 、 跟踪和实时 向国家导 弹 防御系统 中指挥 拦截 弹
使用 １４ 的 电 力 输 入 功 率 ， 目前 的 定 向 红 外 对 抗 ／ 比 （ Ｒ Ｍ） ＤＩ Ｃ 处理 器轻 １ ３ ／ 。该处理器是诺斯 罗普 ・ 格鲁曼公
司 为 美 国陆 军 研 制 的通 用 红 外 对 抗 （ Ｉ Ｃ ） 一 部 分 。 ＣＲ Ｍ 的
“ 这种小 型处 理器演示 了使 用商 用现货 处理 器执 行 复
进 一 步 的研 究 和 探 讨 ｌ 。 １ ］
动及使用大规模 杀伤 性武 器 进行 导 弹打 击 的准备 早 期预
警。 ３ ）静止轨道卫 星 系统 （ Ｂ Ｒ － Ｏ） Ｓ Ｉ ＳＧＥ 。静止 轨道 卫 星 系统是指卫星距离地 球 的高度 约为 ３ ０ ０ ｍ， ６ ０ ｋ 卫星 的运行
杂 跟 踪 任 务 的 能 力 ，诺 斯 罗 普 ・ 鲁 曼公 司 陆 地 和 自我 保 ” 格 护 系 统 部 红 外 对 抗 副 总 裁 卡 尔 史 密 斯 称 。“ 理 器 已 经 演 处
中段的导弹 目标 ， 有关数据还可 以被传送 到拦 截带 。
３ ）技术情报侦察 ， 它可以提供描 述导 弹特征所 需 的数
＊ 收 稿 日期 ：０ １年 １ ２１ ２月 １ ６日， 回 日期 ：０ ２年 ２月 ２ 修 ２１ ８日
作者简介 ： 谢劲松 ， ， 男 博士 ， 工程师 ， 究方 向： 研 计算机系统结构 。
美国动能拦截弹红外成像导引头的发展分析
第38卷第1期红外与激光工程2009年2月Vol.38No.1Infrared and Laser Engineering Feb.2009美国动能拦截弹红外成像导引头的发展分析范晋祥（中国航天科技集团公司八院八部，上海200233）摘要：概述了美国弹道导弹防御系统的核心要求和红外制导型动能拦截弹在该系统中的重要地位。
介绍了美国正在部署、试验和研制的几种大气层外和大气层内弹道导弹防御动能拦截器的红外成像导引头的作战使命、拦截目标、任务特性、设计方案和发展现状，简要分析了美国正在和即将部署的动能拦截弹难以有效地对付不断发展的弹道导弹威胁的突防对抗措施的弱点，概述了近年来发展的满足多对多拦截需求的多拦截弹头(MKV)的红外成像导引头的发展现状，并介绍了近年来重点探索的旨在提高对小间距物体的区辨能力和对弹道导弹弹头的识别能力的新概念红外成像导引头，包括多波段红外成像导引头和主/被动红外成像导引头。
关键词：弹道导弹防御系统；动能拦截器；导引头；红外成像；激光雷达；焦平面阵列中图分类号：TN21文献标识码：A文章编号：1007-2276(2009)01-0001-06Development analysis of infrared imaging seekers ofkinetic kill vehicles in AmericaFAN Jin蛳xiang(The Eighth System Design Department of the Eighth Research Academy of CASC,Shanghai200233,China)Abstract:The core requirements for America′s Ballistic Missile Defense System(BMDS)and the importance of infrared guided kinetic kill vehicles(KKV)for BMDS were summarized.The fight missions, intercepting targets,task′s characteristics,programme characteristics and current status of several infrared seekers employed by America′s endo蛳atmospheric and exo蛳atmospheric KKV,which were being deployed, tested or developed currently,were introduced.The weaknesses of America′s KKV dealing with threat of ballistic missile ineffectively were analyzed.The current status of the infrared imaging seekers for Multiple Kill Vehicle(MKV),which could counter complex ballistic missile threats,were introduced.Moreover,new concept infrared imaging seekers aiming at improving the abilities of resolving multiple closely spaced objects(CSOs)and discrimination of ballistic missile warhead(including multi蛳bands infrared imaging seeker and dual蛳mode active/passive infrared imaging seekers)were introduced.Key words:Ballistic missile defense system;KKV;Seeker;Infrared imaging;Lidar;Focal plane array收稿日期：2008-07-15；修订日期：2008-09-20作者简介：范晋祥（1966－），男，山西太原人，研究员，硕士，主要研究方向为红外系统与应用技术研究。
08-美国预警卫星系统分析-16
1美国预警卫星系统分析摘 要 美国已经装备应用的预警卫星系统主要是国防支援卫星系统(DSP)，正在研制并将替代DSP 的是天基红外系统（SBIRS)。
本文详细介绍并分析了两个系统的基本情况，比较了两个系统的技术性能，给出了计算探测预警概率的模型。
随着世界大国对弹道导弹防御系统研制的不断升温，作为弹道导弹防御系统重要组成部分的预警系统也愈来愈受到人们的关注。
就预警而论，可分为地面预警雷达系统与空间预警卫星系统。
随着弹道导弹技术的发展，预警卫星系统逐渐显露出其优势，目前世界上预警卫星主要集中于美、俄两国，其中美国最为发达。
下面我们把视野放在美国的预警卫星系统范围内来研究。
迄今为止，美国已装备应用的预警卫星系统主要是国防支援卫星系统（DSP ），正在研制并将于2010年左右全面承担导弹预警任务的是天基红外系统（SBIRS)。
下面就针对DSP 、SBIRS 的情况作分析。
l DSP 预警卫星系统如图1所示。
图1 “国防支援计划”卫星1.1 主要任务DSP的主要目的是对来袭的洲际导弹进行预警。
首要任务是实时的探测并报告导弹和航天器的发射，同时还承担监视核爆炸、监督核试验条约的履行情况和收集其感兴趣的红外辐射数据的任务。
1.2 发展过程及技术特点DSP计划自上世纪70年代初开始执行至今已有30余年的历史，已发展了三代并经历了试用阶段、应用阶段和完成阶段的发展历程。
（1）1970～1974年为试用阶段，1975～1978年为试用改进阶段。
在此阶段共发射了7颗卫星，常驻卫星有3颗，称此阶段的卫星为第一代，主要技术特点是：∙红外敏感探测器采用2000个探测元的硫化铅线阵列，结合电荷耦合器件（CCD）技术，其探测波长为2.7μm，光谱带宽约为0.1μm，能提供地平线下的覆盖范围。
∙使用这种接近大气吸收带中心的窄光谱波段进行探测，有效地抑制了地球和大气背景的辐射干扰，从而降低了虚警概率，但由于需要等到导弹穿出约8km 的云层才能对其进行探测，故而减少了预警时间。
美国导弹防御系统的组成
美国导弹防御系统的组成一、组成BMD系统由4个部分组成，即预警系统、跟踪制导系统、地基拦截弹(GBI)，以及作战管理、指挥、控制、通信系统(BMC )。
下面就其各部分的具体功能、技术性能及部署情况进行详细叙述。
1．1 预警系统BMD系统的预警系统包括两大部分：一部分是部署在空间的预警卫星，用于探测敌方导弹的发射，提供预警和敌方弹道导弹发射点和落点的信息，近期用现有的国防支援计划(DSP)预警卫星，远期用正在研制的天基红外系统(SBIRS)预警卫星；另一部分是改进的地基早期预警雷达(UEWR)。
它们共同组成天基近地轨道、同步轨道和地基预警系统。
目前美国BMD系统仍由DSP系统提供导弹预警能力。
DSP系统由若干地球同步轨道卫星和一个海外地面站、一个美国本土地面站和移动地面终端组成。
每一颗卫星能观察近半个地球并能探测其视野内的来自任何位置的导弹发射。
卫星采用一种旋转方式使红外探测器阵列扫过地球的表面，来探测助推阶段的导弹尾焰。
早期预警卫星所获得的有关数据被传输到位于科罗拉多州夏延山的BMD系统作战管理中心。
根据早期预警卫星所提供的有关来袭导弹助推时间、发射地点及大致弹道参数等信息，作战管理中心将确定该导弹是否可能威胁到美国领土以及BMD系统是否必须对其实施拦截。
SBIRS靠敌方发射导弹时喷射的火焰的红外辐射信号来探测导弹。
作为预警卫星系统改进的一部分，它最终将取代DSP系统。
在NMD系统计划中，SBIRS系统探测器将捕获和跟踪整个弹道上的弹道导弹。
这一信息将为BMC 子系统提供尽可能早的预测弹道。
SBIRS由高轨道卫星、低轨道卫星和联合地面站组成。
高轨道卫星将提供威胁导弹的发射、助推飞行阶段和落点区域的红外数据。
它包括4颗地球同步轨道卫星、2颗大椭圆轨道卫星。
低轨道部分由约24颗低轨道、大倾角卫星组成，主要提供弹道中段的精确跟踪和识别。
低轨道卫星具有更高的分辨率，它还可能为GBI提供超视距制导，从而大大增加拦截弹的防御区域。
美军在伊拉克战争中地使用主要卫星简介
••美军在伊拉克战争中的使用主要卫星简介一、侦察卫星侦察卫星通过可见光、红外和合成孔径雷达等手段对地面进行照相侦察，可提供伊拉克国家领导人驻留地点、重点军事设施布防情况和大规模杀伤性武器及生化武器的部署情况，监视战区军事态势的发展。
电子侦察卫星主要用于截获伊方雷达、通信、遥测等系统的传输信号，从而探明伊方重要领导人物和指挥控制中心的位置，辨识伊方军用电子系统的性质、位置和活动情况，并通过对所得情报的分析进一步揭示伊方军队的调动、部署乃至战略意图。
在对伊战争中，侦察监视卫星提供的情报对于了解战场情况、确定打击目标、提高打击精确性和准确评估打击效果起着重要的作用。
1. 成像侦察卫星(1) KH-12侦察卫星KH-12卫星是1990午2月28日开始发射的，至今已经发射了4颗。
它能以与“哈勃”空间望远镜一样的方式成像，即其光学系统的相机采用了当今尖端的自适应光学成像技术制成，可在计算机控制下随视场环境灵活地改变主透镜表面曲率，从而有效地补偿因大气造成的畸变影响，使分辨率达到0.1m。
卫星上的红外相机可发现地面伪装物、飞机发动机和大烟囱等有热源的目标。
卫星上的高级“水晶”测量系统(ICMS)可使数据以网格标记传输。
卫星还装有雷达高度计和其他用于测量地形高度的传感器。
3颗KH-12卫星运行在270~1000km的轨道上。
KH-12燃料用完后可由航天飞机进行在轨加注，因而该星的机动变轨能力极强，具有无限制的轨道机动能力。
KH-12卫星的设计寿命为8年。
KH-12卫星的光学系统在KH-11的基础上，增加了热红外谱段，能探测伪装和埋置结构目标，对地下核爆炸或其他地下设施进行监测，探知导弹和航天器的发射，分辨出目标区内哪些工厂开工，哪些工厂关闭等。
由于使用了更先进的技术，所以KH-12的分辨率达0.1m。
星上装有一台潜望镜式的旋转透镜，能把图像反射到主镜上，因而卫星在大倾角的条件下也能成像。
它还采取了防核效应加固手段和防激光武器攻击的保护措施，并增装了防碰撞探测器。