美国倾力打造“天基反导”或是拦截高超音速武器最有望出路

美国未来的“庄家”＋“黑夹克”系统能挡住俄高超音速武器吗？

郭衍莹

“天基反导”可能是拦截俄高超音速武器最有希望的出路

今年以来，五角大楼的将军和研究反导的智库们日子有点不太好过。先是俄罗斯宣布：“先锋”号、“锆石”号、“匕首”号等一系列高超音速导弹先后试射成功。俄方宣称这些飞行速度高达10-20马赫的导弹足以捅破美国现有一切反导系统。今年9月14日，沙特的阿美石油公司炼油厂遭也门武装的无人机和巡航导弹攻击，部署在附近的多套爱国者-2和-3居然都没有反应，令美国国防部大为尴尬。最近普京总统又亲自宣布，“先锋”导弹已经完成全部国家试验，明年起将正式服役；“锆石”导弹已开始装备 “轰鸣”号导弹护卫舰。在俄罗斯咄咄逼人攻势下，五角大楼不得不首次承认美国在高超音速武器的研发上严重落后于俄罗斯。首次承认现在的反导大系统尚无力对抗俄罗斯的高超音速武器。

当然五角大楼不会坐以待毙。他们也相信“有矛必有盾”的道理。美国除了要自己大力发展高超音速武器外，在反导方面，多数美国专家认为，不能说现在耗资已400多亿（不包括天基部分）的反导大系统只是一堆废钢铁；经过改造升级，尤其是对天基部分，也即对卫星预警系统和星载反导武器改造升级，还是有能力来拦截俄罗斯的高超音速武器。“天基反导”可能是未来拦截俄高超音速武器最有希望的出路。

卫星预警系统由于居高临下，侦察面积大、范围广、速度快、直观效果好、可连续监视、可不受国界和地理条件限制，理论上可以做到在世界任一角落任一时刻只要有导弹起飞，就能快速发现，立刻进行跟踪和识别，并为相关的天基和陆基反导武器提供关键的目标指示信息。而星载反导武器在接到预警信号后可以最快速度在助推段或中段开始段将目标击落。

最理想的天基反导武器当然是核武器。实际上在上世纪美苏开始进行反卫星试验时，用的都是核弹头。但1967年联合国各成员国签署“外太空非军事化条约”后，不仅条约禁止任何国家向太空部署核武器和其它大规模杀伤性武器，而且此举会受到国内外人民的强烈反对。但非核和非大规模杀伤武器武器不受限制。因此像激光、微波和束粒子等所谓“定向能武器”，几个军事大国一直在抓紧进行。其中以激光武器最为理想和最有希望。但遗憾的是至今在技术上还没有过关。例如1993年美国空军和导弹防御局立项研发的ABL型机载激光器，以波音747飞机为平台，原设想在全球范围内能摧毁起飞不久的助推段弹道导弹。但进行多次打靶试验，耗资50多亿，到了2012却黯然下马。原因是机载激光武器功率远远达不到杀伤对方导弹的要求。因此在现阶段美国不得不把重点放在天基预警系统的研发上。

美国现有的天基红外探测系统（SBIRS）和空间跟踪和监视系统（STSS）就是根据这一思路发展起来的。这二个系统从正式立项至今，20多年还没有完全建成，但已暴露不少问题。这些问题说明，即使完全建成，也难以有把握拦截俄罗斯的高超音速导弹。为此一些美国专家，又提出新的“黑杰克”系统和“庄家”系统的设想，并已开始立项研发。那么这二个新天基系统能担当拦截俄罗斯的高超音速武器的重任吗？本文试和读者一起作些分析。

美国现有天基预警系统（STSS和SIRS系统）的进展和存在问题

美国现有的天基红外预警系统（SBIRS系统），是1998年由美空军正式立项并负责监管研发，用以替代老的“国防支援计划”DSP系统。最早规划的天基系统是一个包括高轨道星座、低轨道星座和地面数据接收处理设施构成的复杂的综合大系统。这个系统的高轨道星座部分，称SBIRS-High，包括2颗高椭圆轨道卫星(HEO)和4颗静止轨道卫星(GEO)。而低轨道星座，称SBIRS-Low，包括24颗低轨道卫星（LEO，高度约为1600km）。而HEO的作用是将系统的预警范围扩展至地球的南北极。

这些卫星检测手段都是利用红外传感器。每颗卫星上至少搭载有两部先进的红外传感器，其中一个用于红外扫描覆盖，另一个用于凝视探测。为使地球背景亮度的影响最小化，采用了2.7um和4.3um两个大气吸收带内的谱段作为红外探测谱段。高低卫星结合，可对全世界各地的火箭与弹道导弹发射进行快速发现，预警，跟踪，和目标识别，并向地面反导设备告警，甚至还可直接向已发射的拦截弹提供目标引导数据。

天基红外预警系统一开始就遇到经费不足问题。研发经费屡屡超出预算，研发进度一拖再拖（有的项目可拖延10年之久）。而SBIRS-Low部分由于需要至少24颗低轨道卫星，开支很大，且其前景不被看好，因此于2001年， 美国空军将SBIRS-Low系统移交给弹道导弹防御局，改称太空跟踪与监视系统(STSS)，而现在所称的SBIRS系统就是指原有的SBIRS-High部分，见图1。图示目前仍有2颗DSP卫星在运行和参加提供数据

SBIRS系统后来一直拖延到2018年1月19日，美空军才用阿特拉斯运载火箭发射成功第四枚GEO卫星（GEO-4）。据报道，4颗GEO中，至今只有GEO-1和-2的预警能力“得到验证”。至于2颗HEO卫星，已先后于2006年和2008年发射在轨。空军计划再增加二颗HEO，并增购两颗GEO卫星（SBIRS GEO－5和SBIRS GEO－6），它们计划于21世纪20年代初发射。总的说来SBIRS计划是当今世界规模最大、技术最先进的导弹预警系统。但计划一再拖延。尽管经费预算已从最初的40亿膨胀到100多亿，但还存在技术不成熟、软件复杂性过高以及项目监管不力等诸多问题。因此现在的空军的计划是到2030年正式服役使用。这自然是远水救不了近火。

这一红外预警系统另一受质疑的是测量精度。据系统论证，精度可小于1 km。虽然对4万公里高度的同步卫星言，此一精度已很了不起，但用它来发现和跟踪中短射程的弹道导弹言，还是很不够的。

天基SBIRS系统另一大问题是信息传输和处理能力，以及数据处理时间太长。这几颗卫星本身没有数据处理能力，卫星间也互不通信。卫星获得的数据都是送至一体化集成地面站，由名叫“增量”的系统进行处理，并根据结果控制卫星和地面反导武器。“增量1”系统早于2001年开始运行。增量2和3正设计中。但军方希望能集中于一个控制站，以大幅度简化数据处理流程和提高效率。据报道当前的水平，从发现目标至发出预警信号，至少需要 10-20秒。军方希望提高效率，大幅缩短这一时间。

“庄家”系统＋“黑杰克”系统能挑起拦截高超音速武器的重任吗？

在早先STSS系统一直不被看好。据报道自STSS项目提出以来，美军 一直维持着对STSS低轨预警系统 的有限度发展，目前仅有2颗卫星 在轨演示验证。主要还是经费问题，24颗低轨道卫星，需要一笔很大的开支。但一些有远见的美国专家认为，低轨卫星有独特的优势，就是因高度较低，测量精度高。有众多低轨卫星组成的“天网”，漏检率极低。它对弹道导弹弹头的精确定位，是通过4颗STSS卫星同时探测并跟踪而得到的，具有很高的定位精度。这些美国专家认为，如果低轨系统与SBIRS配合探测，可以在助推段，上升段，中段和再入段实现对所有弹道导弹的全程探测与跟踪，通过精确定位为拦截导弹提供坐标，在来袭导弹进入陆基海基雷达探测范围之前发射，实现多层拦截，提高拦截成功率。因此2018年美国国防高级研究计划局提出新设想，能否利用现代商业卫星技术，在地球低轨上构建起一个有大量低轨卫星持续覆盖全球的，和低成本的卫星网。这样就解决了经费问题。系统暂名为“黑杰克”（图3）。每颗卫星都具备自主智能运行能力。而为了实现卫星星座自主运行能力，为每一卫星配置一部名为“皮特博斯”的星上控制单元，类似萨特系统为每部萨特雷达和拦截弹配置一台C2BMC指控器一样，使每颗卫星都有自主运行能力，同时可实现任一卫星与星座中的其他节点的协同作战，保证整个星座不需人员干预也能长期自主运行。有的专家甚至设想，密集的“黑杰克”低轨卫星系统甚至可能独立完成任务，而不需要SBIRS的帮助。

至于“庄家”系统，它是一套智能的自动任务管理系统，负责管理“黑杰克”这个情报搜集系统。它具备导航定位、天地通信和向全世界快速分发关键信息的能力。说白了，就是将每一颗“黑杰克”卫星的星上控制单元连接起来，构成一个智能网络系统。它不仅能让每一颗“黑杰克”卫星具备处理本身传感器获取信息的能力，还能够将来自各个“黑杰克”卫星的信息进行在轨融合处理，然后将相关信息发送给地面的最终用户，整个过程中不需要人类卫星操作员指令。总体来看，“庄家”系统的核心创新概念就是在轨数据处理能力上。它可以有效节省将数据发送到地面进行处理的时间。因而被认为有助于解决高超音速武器防御的难题。

前景展望

据“简氏防务周刊.”等的报道，庄家系统是美国国防高级研究计划局于2018年发起的研发项目，现已提出系统的开发合同。发起后得到美国导弹防御局的支持。因为他们认为，它的在轨信息处理和数据融合技术将有助于解决高超音速武器防御的难点。五角大楼当局也认为，低轨方案可能具备对高超音速武器的预警能力。据说已有几家大公司看好此项目。不过由于美方对该系统尚处于签署合同阶段，公开报道的细节甚少。我们尚无法对它作更进一步的解读。不过它的“立足于天基反导，以低轨卫星为主”的思路值得我们借鉴，它的发展动向值得我们密切关注。