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空间对抗装备与技术发展提速

2018-05-05张保庆

太空探索 2018年5期
关键词:天基态势轨道

文/ 张保庆

近年来,各国空间竞争不断加剧,特别是2017年,主要航天国家空间对抗装备与技术发展进一步提速。

美国继续引领世界空间对抗装备与技术发展,强化空间安全地位,调整和完善空间作战理论与组织机构,高频次开展空间作战演习,推动空间力量向战役战术层面应用。

俄罗斯加强空间力量建设。2017年7月,俄罗斯完成《2025年前国家武器装备计划》草案编制。在空间作战力量建设方面,俄罗斯将加快空间监视系统发展,推动地基系统与天基系统融合;改进和新研军用卫星,补充数量、补齐类型,向新一代天基系统过渡。

各主要航天国家积极推进空间态势感知能力和在轨操作技术的发展,取得重要进展。

加紧发展空间态势感知能力

美军重点提升地球同步轨道目标和局域特定目标持续监视能力,特别是亚太地区的监视能力和战场态势感知能力。其他国家在研发部署地基态势感知装备方面取得进展。

地基空间态势感知系统向重点区域部署

C波段空间目标监视雷达开始全面运行。2017年3月,美空军在澳大利亚部署的地基C波段空间目标监视雷达具备全面运行能力。作为美军在南半球部署的首个空间目标监视系统,C波段地基雷达可提供非常精确的卫星位置数据和特征描述数据,能够更早探测到飞经覆盖区域上空的空间目标,将大幅提升美军对亚太地区的空间目标监视能力。

▲ “天基空间监视系统”卫星在轨飞行示意图

“空间监视望远镜”开展相机性能升级演示验证。2017年,美军开展了“空间监视望远镜”改进型广域相机性能升级演示验证。“空间监视望远镜”口径为3.5米,采用弯曲焦平面阵列技术,每晚能多次扫视整个地球同步轨道带,未来将部署在澳大利亚,将明显提升美军对中高轨空间事件的监测认知能力和反应速度。

美空军启动首部“空间篱笆”雷达安装工作。2017年4月,美空军启动在夸贾林环礁场站部署首部“空间篱笆”雷达的安装工作,并预计2018财年完成。新一代S波段“空间篱笆”预计2019年具备初始运行能力,能够在没有预先提示或指派任务的情况下实现对9厘米大小空间目标的随机探测,而在提示情况下能够跟踪探测1厘米大小空间目标。

▲ 测试“天基空间监视系统”卫星

日本拟在山口县部署空间监视雷达。2017年11月22日,日本防卫省初步选定山口县作为空间监视雷达部署地,并计划于2023年投入使用。空间监视雷达装有数台直径15~40米的抛物面天线,主要用于监视距地36000公里地球同步轨道的太空目标。雷达部署候选地位于东经126°~136°,该位置上空运行着日本绝大多数的地球静止轨道卫星,且周围无遮蔽物。

天基空间态势感知系统部署加快

“天基空间监视系统”首颗“探路者”卫星于2017年底达到寿命期限,为填补“探路者”卫星服役期满后与后续微小卫星星座间的天基空间监视能力的缺口,美空军于2017年8月25日成功发射“快速响应太空-5”卫星,该卫星重约140千克,卫星携带的光学成像系统每天可从低轨对地球同步轨道目标进行15次扫描监视,所验证的技术还将用于未来的空间目标监视星座以及通用星载空间态势感知传感器。

2017年9月,美空军第3颗和第4颗“同步轨道空间态势感知计划”(GSSAP)卫星获得初始运行能力。这两颗GSSAP卫星于2016年8月成功发射,与2014年首批发射的两颗GSSAP卫星完成4星组网后,使得系统目标重访周期从单星60天缩短到15天。GSSAP单星重600千克,星上可能搭载宽视场观测相机、窄视场成像相机、红外相机、电子信号截取设备等,可在地球同步轨道附近机动,对高轨目标进行抵近详查,甚至截取电子信号,能够为美军空间作战提供目标技术侦察和行动意图判断。

多源态势感知数据融合与利用不断加强

多源数据融合和处理技术可以大幅提升美军实时态势感知能力,使空间事件的提示与预警时间从几周缩短到几小时,提高空间态势感知数据利用率,提升威胁研判的实时性和准确度。

美国国防高级研究计划局(DARPA)于2016年启动“标志”项目,旨在开发太空作战管理指控的交互式仿真环境,为美军高层在平战时期的全方位空间军事行动、管理与控制提供支持。2017年,DARPA继续推进“标志”项目,开发了研发试验床,并对现有的空间态势感知、指示与告警、行动及决策支持工具进行了集成。

多样化空间攻防日趋成熟

主要航天国家在轨操作技术进一步成熟,空间攻防对抗手段多样化趋势更趋清晰。

美国新型在轨操作技术得到初步验证

首次演示验证“细胞星”在轨快速组装新卫星。2017年10月25日,国际空间站上的航天员将NovaWurks公司研制的6个“高级集成细胞星”航天器构建模块和2个可展开太阳能电池阵列,组装成一颗小卫星,首次在轨测试了卫星设计与制造的全新方法。“高级集成细胞星”尺寸为20厘米×20厘米×10厘米,重7千克,具备包括通信、指向、供电、数据处理和推进等在内的卫星工作所需的一切资源。卫星建造者可将任意一颗“高级集成细胞星”组装在有效载荷上,由软件决定每个“高级集成细胞星”的作用。

▲ “快速响应太空-1”卫星示意图

“蜻蜓”项目获美国宇航局下一阶段资助。2017年,美国宇航局在“临界点”计划下,为“蜻蜓”在轨组装卫星项目提供了下一阶段资金支持。“临界点”计划选择劳拉公司开发更加复杂的在轨装配技术和系统,旨在为未来深空探索、栖息地和任务的开展奠定基础。根据合同,劳拉公司将进行半自主机器人系统的详细设计,预计将于2020年之后将其发射升空。

借助天基反导拦截技术形成潜在卫星攻防能力。导弹防御局在2018财年预算申请中为“天基杀伤评估”试验申请经费1700万美元,计划利用商业寄宿载荷传感器网络,为弹道导弹防御系统提供杀伤评估数据,探索在弹道导弹防御系统中整合天基拦截器的可行性。美国新一届政府极有可能在任期内借助“天基杀伤评估”项目,安排与天基拦截相关的技术项目。

俄罗斯先后实施两次卫星轨道机动

2017年,俄罗斯“宇宙-2519”卫星先后实施两次轨道机动。7月27日,“宇宙-2519”轻微机动,进入650.4×670.7公 里轨道;8月1日至3日,该卫星再次机动,进入648.9×668.4公里轨道。上述机动使卫星升交点与在轨的成像侦察卫星“宇宙-2486”相匹配,而俄国防部也首次确认利用天基平台进行空间目标监视。

俄罗斯近年来多次利用小卫星开展单星或子母星配合的在轨机动操作,表明其在轨机动技术已取得阶段性成果,为发展空间机动平台和空间攻防对抗装备奠定基础。

欧洲继续推动空间碎片清除技术发展

欧空局将执行首次空间碎片主动清除任务。欧空局计划2023年初在法属圭亚那航天发射场利用“织女星-C”火箭发射E.Deorbit航天器,对位于800~1000公里近极地轨道的大型空间碎片实施抓捕,然后利用自身推进器改变空间碎片的轨迹,使其迅速在大气层中销毁。E.Deorbit项目以大型空间碎片为清除目标,通过处理由多种传感器(如激光雷达、多光谱相机和可见光相机)提供的图像信息来了解空间物体的动态特性,使用复合制导、导航和控制系统实现对目标物体的清除。

法国推动太空碎片清除技术研究。法国图卢兹大学研究人员提出通过在相应轨道位置部署携带电磁铁的“拖船卫星”,使之与废弃卫星产生磁力矩,从而通过两者之间的相吸或相斥,实现对废弃卫星的抓捕或离轨。“拖船卫星”的强磁场由低温超导体产生,这种非接触磁场的影响范围约为10~15米,定位精度10厘米。这一技术概念也可用于太空碎片清除,并在卫星编队飞行等领域具备应用潜力。

▲ 越来越多的太空碎片

美国高频次开展空间作战演习

2017年,美军频繁开展空间作战演习,特别是“太空军旗”演习瞄准空间作战技能训练,旨在提高战役、战术层面的作战管理指挥和控制等,表明美军在备战空间作战方面已进入实战操练阶段。域作战行动提供支持;二是通过整合“空间作战架构”,深入了解空间弹性、空间威慑和空间作战等空间作战理念的发展;三是探索空间和网络空间在多域冲突中的作用;四是进一步发展合作伙伴关系。

通过举行“施里弗”系列演习,美军丰富和完善了空间威慑战略、空间作战条令、空间作战力量运用、空间发展策略等,催生出空间态势感知、作战响应空间、分散式空间体系等一系列新型航天能力与技术架构,成为空间作战能力建设的指示器,推动空间作战力量不断发展和突破。

举行第11次“施里弗”演习

2017年10月13日,美国空军航天司令部在内利斯空军基地举行了第11次“施里弗”太空军事演习。此次演习主要有4个目标:一是审查利用各种联合指挥与控制框架部署并捍卫空中、空间和网络空间能力,为全球和区

创办“太空军旗”演习

作为推进空间实战能力提升的又一重要举措,美空军于2017年4月举行了首次“太空军旗”演习,并于2017年8月举行第二次“太空军旗”演习。“太空军旗”演习更关注空间作战技战术训练,主要针对可能会在空间轨道发生的作战情况开展演练,旨在使作战人员通过模拟空间作战,更好地了解和理解对手形成的威胁,并以此规划任务,优化战役战术级空间作战管理和指控流程,并为相关能力的开发指明方向。“太空军旗”演习的创办和举行进一步丰富了美军空间作战演习体系,表明美军在备战空间作战方面已进入实战操练阶段、其空间作战力量建设已从战略支援向攻防对抗实战能力方向拓展。

举行第四次空间态势感知桌面演习

“空间态势感知桌面演习”由美国战略司令部负责开展,参演国家包括英国、法国、德国、意大利、澳大利亚、加拿大、日本等同盟国家以及一些商业实体。

美军于2017年9月20日至29日举行第四次“空间态势感知桌面演习”,并在此次演习中将“空间态势感知桌面演习”更名为“全球哨兵演习”。演习中,各参与国均设立了用以指挥和控制本国空间态势感知装备的空间作战中心。“空间态势感知桌面演习”的持续开展充分体现出国外主要航天国家期望通过改善空间态势感知能力,谋求共同空间安全的目标。美国战略司令部认为,“全球哨兵演习”已成为美国及其盟国在空间领域开展战役战术及一体化指挥与控制的重要途径。

当前空间对抗装备与技术发展重点与热点表明,各国高度重视发展空间对抗能力,空间安全已成为国家安全的重大战略问题。美国和俄罗斯继续在空间对抗领域保持领先地位,尤其是美国,已实现从空间是一种支撑向空间是一个作战域的转变,不断更新完善太空作战理论、加快太空攻防装备研制和试验、持续推进太空作战演习,积极备战向太空延伸的军事冲突。★

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