美国导弹防御预警探测系统的发展趋势分析

周 伟，吕琳琳

（中国人民解放军96658部队，北京100094）

0 引言

预警探测系统是美国全球一体化多层导弹防御（MD）系统的三个子系统之一（其他两个子系统为拦截系统和指挥控制系统），是MD 系统的“耳目”，其作用不可替代。为进一步提高对付各种先进和复杂目标威胁的能力，美国将建设完善多种手段并用的、覆盖目标飞行全程的全维MD 预警探测系统。未来美国各种预警探测系统将得到统一部署，合理配置，并且通过多种网络化手段将整个MD 预警探测网络相联接为一个更加紧密的有机整体，构成从远到近、从高到低的全空域、大范围、多层次的全维探测网。全维探测网通过信息融合技术可迅速对整个战场空间形成一致的战场态势图，高效迅速地为美国MD 部队提供作战环境的高度感知，实现MD 信息共享，使MD 作战过程始终与一致的战场态势保持同步，其实时性、完整性和精确度将远远超过任何单个探测器所提供的信息。

1 改进陆基雷达系统，提升机动性、识别能力

1.1 扩大部署和改进AN／TYP-2雷达

为解决现役X 波段雷达目标识别能力有限问题，美国正在研究多个升级方案，其中包括美国国家科学研究院（NAS）提出的建造5 部部署在现役早期预警雷达旁的“堆叠式”AN／TPY-2 雷达。每个“堆叠式”AN／TPY-2雷达采用2个天线，其中一个天线被固定到另一个天线阵的上面。另外美国防部导弹防御局（MDA）提出采用单一阵面相控阵雷达或X 波段碟形雷达（非相控阵）方案，成本比“堆叠式”AN／TPY-2雷达低、能力更强。另外，在取消PTSS系统等天基预警探测系统的同时，为弥补上升段和中段目标识别能力的缺失，美国将更多地发挥机动部署地基X 波段雷达的作用，其中最主要的备选方案为AN／TPY 雷达。该雷达功能强大，探测距离远，使用灵活，既可用作预警探测，也可用于末段防御的火控，且价格相对低廉，有望成为未来几年美国预警探测系统的发展重点。目前，雷声公司正在为美军生产第12部该型雷达，并对其软硬件进行升级，提高信号与数据处理能力，以保证该雷达更快速和精确地识别目标。

1.2 开发远程识别雷达（LRDR）

LRDR 雷达是一种地基中段跟踪雷达，将提高美军对太平洋战区来袭弹道导弹的识别能力、反突防能力、助推段后段的跟踪分辨率和精度，也可与海基X波段雷达实现互补，提高其部署灵活性，并扩大美军导弹防御系统的覆盖范围、作战有效性和效费比。2014年8月8日，MDA 发布了LRDR 雷达招标书的草案。根据招标书，该雷达包括三种子雷达：S波段单面填充雷达、S波段双面雷达（单面填充）、S波段双面填充雷达。该雷达的性能指标作为机密没有在招标书草案中提及，但是MDA 于2014年3月14日公布的信息发布征询（RfI）提供了一个简短的列表，包含了主要的技术设计要求：能执行精确定位、识别与打击评估的工作频段；雷达灵敏度；电子防护的理念（例如抗干扰、低能耗设计等）。根据MDA 于2014年3月4日发布的预算简报，美国计划在2015—2020财年间投资6.6亿美元用于开发LRDR 雷达，并将其部署至阿拉斯加州阿留申群岛的艾瑞克森空军基地（之前称谢米亚岛空军基地）与阿拉斯加州安德森市的科利尔空军基地，装备美国空中国民警卫队第213空间预警中队［1］。

1.3 改进“爱国者”雷达系统

2015年6月上旬，美国雷声公司成功进行“爱国者”防空反导防御的360°全方位防御试验［2］，并计划在2016年初投产“爱国者”新型雷达系统。雷声公司采用氮化镓有源电子扫描阵列技术升级现役“爱国者”雷达主阵列。氮化镓有源电子扫描阵列雷达通过网络化传感器增强了“爱国者”雷达的性能和可靠性，可实现360°无缝检测目标，同时大幅降低了操作和维护费用。该阵列为螺栓固定的垂直天线，约2.7m 宽、4m 高，面向主要威胁方向。新增的后面板阵列为主阵列面积的1／4，扫面雷达系统后侧及主阵列侧面，使雷达可全方位检测威胁。

2 升级海基雷达系统，提升功率、抗干扰能力、分辨力和可靠性

2.1 开发舰载“防空和导弹防御雷达”（AMDR）

目前，由于舰载导弹防御需要更大的脉冲宽度，相控阵雷达模块效率低的问题在舰载导弹防御雷达上更为突出。为了克服现有雷达的上述缺陷，进一步提高导弹防御雷达功率、灵敏度和可靠性，2013年10月，美海军授予雷声公司AMDR 雷达研制合同，该雷达将最终取代现役AN／SPY-1舰载雷达。AMDR 雷达由1部X 波段雷达、1部S波段雷达以及1部“雷达套件控制器”（RSC）组成。其中，S波段雷达用于广域搜索、跟踪、弹道导弹辨别以及导弹通信；X 波段雷达将可以进行地平线搜索、精确跟踪、导弹通信以及终端指示；RSC为2部雷达提供接口，并能协调和管理2 部不同的雷达，使AMDR 作为一个整体有机工作，从而保证AMDR 雷达在导弹防御、防空以及进攻性海上作战的不同角色中快速转换。2014年4月16日，美海军向美国会提交的《部分武器装备采办报告》表示，美海军计划仅在首批12艘新型DDG-51Flight III“阿利·伯克”级驱逐舰上应用AN／SPQ-9BX 波段雷达，而第13～22艘该级舰艇将配备新型X 波段雷达，并从2022财年开始划拨资金。预计全部22套AMDR雷达将于2016—2026年间完成生产，2022年10月开始具备初始作战能力。2015年2月中旬，美海军和雷声公司成功实施了AMDR 雷达模拟跟踪弹道导弹目标的试验，并计划于2016年开始建造和列装AMDR，将AMDR 运送到夏威夷太平洋导弹靶场进行演示验证工作［3］。

AMDR 雷达有以下设计特点：一是采用软件和硬件的模块化设计以及开放式体系结构。这有利于AMDR 雷达集成成熟的先进技术和商业标准，增加其灵活度，使之具有可扩展性，能适应海军的各种舰船平台，具有即插即打能力，并能实现系统快速升级。二是采用多种先进技术来提高工作效率。例如，采用新型氮化镓（GaN）半导体技术满足了AMDR 雷达的质量、制冷和操作要求，提供了更高的功率和效率［4］。三是具备同时执行多任务能力。由于增加了灵敏度和带宽，AMDR 雷达将具有远程弹道导弹防御能力；同时由于增加了灵敏度和杂波抑制能力，AMDR 能在严峻的地、海、雨等杂波环境中探测和防御超低能见度和超低空飞行的空中威胁。2014年1月中旬，美海军海上系统司令部表示，通过其有源电子扫描阵列AESA 天线，AMDR 雷达未来可能具备发起主动电子攻击的能力［5］。这种执行多任务的能力，有效地解决了现役SPY-1雷达防空和反导作战不能同时进行的问题，更有效地利用了雷达资源，并且能迅速适应不断变化的战场环境，因此它更能满足美国海军对下一代MD 雷达的需求。

2.2 列装“眼镜王蛇”舰载雷达

该雷达是美军新型舰载导弹防御雷达，在具备作战能力前称为“眼镜蛇朱迪”替换计划（CJR）雷达。为了持续提高海上预警探测能力，美国海军于2004年启动由导弹靶场测量船携载的CJR 雷达计划。2011年年底，雷声公司完成了“眼镜王蛇”雷达上舰工作，并开始进行相关测试。2012年11月，“眼镜王蛇”雷达计划的测试工作获得了两项重大成果［6］，其一是首次展示了高灵敏度“眼镜王蛇”雷达的全功率辐射能力；其二是“眼镜王蛇”雷达成功捕获和跟踪到了卫星。2014年8月中旬，“眼镜王蛇”舰载雷达开始具备实战能力［7］，并由美海军海运司令部安装在美海军“霍华德-洛伦岑”号导弹跟踪舰上。从目前来看，原定于2012年退役的“眼镜蛇朱迪”雷达已推迟了退役时间，但未来“眼镜王蛇”舰载雷达将取代之。

“眼镜王蛇”舰载雷达具有自主体搜索和捕获能力，包括S波段雷达和X 波段雷达。S波段相控阵雷达将作为主搜索和捕获传感器，并且具有在多目标群中跟踪和搜集大量目标数据的能力，X 波段相控阵雷达将提供特定目标的高分辨率数据。这两种系统将使用多种波形和带宽以提供作战灵活性和高质量数据搜集。此外，雷达由“通用后端”系统控制，并且连同一个通信系统组和通过卫星处理的气象数据提供信号处理和数据记录功能。“眼镜王蛇”舰载雷达与“眼镜蛇朱迪”雷达有很大不同。“眼镜蛇朱迪”只有S波段雷达是复杂的相控阵天线，通过电控调整其观察角，而X波段雷达是抛物线天线，以机械方式旋转来跟踪导弹。而“眼镜王蛇”舰载雷达的两个天线都将是相控阵。新老系统之间的另一个主要技术差别是产生雷达波的方法。“眼镜蛇朱迪”雷达使用真空管产生雷达信号，“眼镜王蛇”舰载雷达将使用几千个电子固态发射单元生成信号。

3 更新天基预警探测系统，强化助推段预警探测能力

天基预警系统具有不可替代的重要意义，未来美军将继续发展和部署天基预警系统，强化其能力。近年来，出于降低技术风险、节省经费等多种原因，美军天基预警系统项目被调整或终止，例如“精确跟踪空间系统”（PTSS）、“空间跟踪与监视系统”（STSS）等项目先后在2013年和2014年终止实施。因此，未来美军天基预警系统可能主要承担助推段预警探测任务，但不排除美军通过其他项目或方式恢复发展上述被终止的系统。作为美军新一代天基预警卫星系统，“天基红外系统”（SBIRS）将在21世纪20年代形成完整的星座，将包括4颗大椭圆轨道卫星（HEO）、2颗HEO 寄主有效载荷和6颗同步轨道卫星（GEO），并逐步替代现役DSP 卫星系统。自2008—2015年，美国已先后发 射5 颗SBIRS 卫 星，包 括2 颗GEO 卫 星 和3 颗HEO 卫星。其中，第2颗GEO 卫星是目前最先进的预警卫星，采用了先进的扫描红外探测器和凝视红外探测器，卫星的扫描速度和灵敏度比DSP卫星提高了10倍。针对SBIRS的未来发展，美军将采取以下三种措施：

1）形成完整的星座，具备全面作战能力。

美计划2015年、2016年先后发射第3 颗和第4颗GEO 卫 星，2019年 交 付 第5 颗 和 第6 颗GEO 卫星，为SBIRS卫星系统完全取代DSP 卫星系统奠定基础。2014年6月，美空军宣布授予洛克希德·马丁公司18.6亿美元的修订合同，为SBIRS系统生产第5颗和第6颗GEO卫星，即GEO-5和GEO-6［8］。预计到2022年，SBIRS星座将完全建成。2014年10月6日，美国空军官员称，洛克希德·马丁公司已向美空军交付了第4颗SBIRS GEO-4卫星有效载荷［9］。该有效载荷包括精密的扫描传感器和凝视传感器，能够提高红外灵敏度以及提供更加及时的覆盖范围，性能将远远超过现役“国防支援计划”卫星。目前该星的红外有效载荷还在集成和试验过程中，预计将于2016年夏季发射。

2）开发新的有效载荷和控制系统，提高抗干扰和电子战能力。

美空军未来可能为“地球同步空间态势感知系统”（GEO SSA）卫星、SBIRS卫星加装射频传感器或干扰机等有效载荷，提升其抗干扰和电子战能力。2015年2月27日，美空军表示，已成功演示利用开发中的“增量-2”地面系统控制不同天基导弹预警资产的能力［10］。2015年5月中旬，美国洛克希德·马丁公司表示，SBIRS系统的“增量-2”系统计划目前进入测试阶段［11］。在测试期间，“增量-2”系统把SBIRS系统中的3个地面站整合为1个地面站，目前，美空军依赖各自独立的地面系统来控制天基导弹预警卫星系统，即“国防支援计划”卫星、“天基红外系统”（SBIRS）卫星。为了进一步提高控制能力，美空军太空与导弹系统中心正在研制全新的卫星任务控制站，即SBIRS地面网络开发任务中的“增量-2”系统，用于统一控制美国天基导弹预警系统。新系统在功能和技术上取得跳跃式发展，可增强作战人员在全球范围内对可能的弹道导弹威胁进行严密监控、准确定位、快速反应的能力。新系统预计将在2016年投入使用。

3）加强升级改造，降低成本和风险、提高可靠性。

2014年4月22日，美空军与国家侦察局发布下一代SBIRS的信息征询草案。下一代SBIRS系统计划在2025—2040年运行，首颗卫星将在2025年运行，研发工作将于21世纪20年代末开始。下一代SBIRS系统的备选方案包括专用的军用卫星、商业寄宿有效载荷卫星等。上述信息征询草案强调了经济上可承受性、天地间通信能力、开放式构架等。2015年6月9日，作为SBIRS项目技术升级工作的一部分，美空军宣布，SBIRS系统的第5颗和第6颗卫星将采用改进型A2100卫星平台［12］。该平台通过使用通用部件和先进制造技术，强化了电力和推进系统，结构更简单、经济可承受性更强，并采用弹性设计，以降低未来集成现代化传感器套件的成本。

对于商业寄宿有效载荷卫星的开发问题，美国目前正在实施“商业寄主红外载荷”（CHIRP）相关项目。2014年11月中旬，美国国防部表示，未来十年计划发射一批在监视技术方面实现重大突破的卫星，例如发展中的“空中持续红外技术”将首次在全球范围内真正地实现从空中持续对目标进行持续监视，同时监视体系结构的可恢复性和集成性强，而CHIRP 即演示验证了传感器采用的相关的宽场监视技术［13］。

对于天地间通信能力问题，2014年3月中旬，美国国家航空航天局（NASA）与SEAKR 工程公司签署了价值650万美元的抗辐照宇航级数字处理器组件合同，该处理器组件将用于“激光通信中继演示”（LCRD）项目。该项目将演示地球和高空卫星间的长时间激光通信，最终开发出经济可承受性高的光通信系统和中继网络，并确保美国天基激光通信系统间的互操作性。

4 发展空基预警探测系统，提升助推段和上升段预警探测能力

4.1 开发和部署无人机预警探测系统

MDA 认为，无人机载红外探测器能以很高的分辨率探测并跟踪处于上升段的各型弹道导弹，完全可以执行弹道导弹探测任务，并弥补现役导弹防御系统在空基预警探测能力上的缺陷。2009年4月，美空军MQ-9“捕食者”无人机携载“多光谱目标系统-B 型”（MTS-B）光电／红外多光谱传感器，跟踪了模拟伊朗“流星-3”的“箭-2”导弹。MTS-B 传感器由雷声公司研制，能跟踪处于助推段、上升段以多种速度飞行的目标［14］。2013年6月，MDA 与波音公司签署价值680万美元合同，将光电传感器装配到高空长航时“鬼眼”（Phantom Eye）无人机、RQ-4B“全球鹰”无人机上，以探索利用更多类型无人机平台进行弹道导弹预警探测的可行性［15］。

2014年10月，MDA、美国太平洋司令部、美国海军“约翰·保罗·琼斯”号驱逐舰（DDG-53），先后成功地利用包括携载MTS-B 型多光谱瞄准系统的MQ-9“死神”无人机在内的海、空、天传感器，跟踪和指示模拟反导拦截和实弹反导拦截试验。其中，无人机是首次参加此类试验［16］。2015年2月上旬，美空军表示，计划向雷声公司购置49 套MST-B 多光谱瞄准系统搭载于MQ-9“死神”无人机上。MTS-B 多谱瞄准系统为MQ-9“死神”无人机提供光电、红外、激光指示和激光照明能力。2015年5月中旬，美国波音公司表示，未来将建造平流层“鬼眼”无人机，该无人机将安装固体激光器，完成高速传感、地面侦察、通信中继任务，未来还有可能承担导弹防御任务［17］。

目前，MDA 正 在 将 MTS-B 升 级 为 MTS-C。MTS-C增加了一套可更好跟踪“冷”物体的长波红外探测器。与天基预警与监视卫星相比，使用无人机探测具有受天气和云层影响小、预警时间更长、部署使用灵活方便、成本相对低廉等优点。鉴于美军已装备大量无人机，携载红外探测设备的无人机将在未来美国弹道导弹防御中发挥重要作用。

4.2 开发和部署JLENS系统

“联合对地攻击巡航导弹空中网络化传感器系统”（JLENS）系统由雷声公司于2005年开始研制。JLENS系统是一种高空、长航时、超视距传感器系统，可探测、跟踪和瞄准各种威胁目标，包括巡航导弹、无人机以及处于上升段飞行的战术弹道导弹等。JLENS系统主要由浮空器系统、雷达、停泊站和处理站组成。每套JLENS系统包括2个长73m 的系留型无人值守浮空器，其中一个安装1部监视雷达，另一个安装火控雷达。浮空器悬浮在空中约3000km 处，采用绳系的、非刚性气动结构，填充有氦气／空气混合气体。浮空器上的雷达可探测547km 的目标，远超陆基雷达的探测距离。系留气球可一天24h都在空中，除非恶劣天气或需要维修。

在2013年12月完成的系列研制试验中，JLENS系统成功搜索并跟踪了4枚外于上升段飞行的模拟弹道导弹，展示了其探测战术弹道导弹的能力，也验证了与“爱国者”、AMRAAM、NASAMS 和“标准-6”导弹等防空系统进行集成的能力，可用于拦截巡航导弹等目标。同时，JLENS系统与X 波段雷达系列配合使用后可提供更强大的弹道导弹早期预警和跟踪能力。2014年12月27日，美国陆军在马里兰州的阿伯丁试验场上空部署JLENS的首个系留气球，主要用以保护华盛顿免受巡航导弹攻击。2015年5月15日，美众议院通过一项预算，明确要求美国防部制定一个旨在探测和挫败俄罗斯巡航导弹的战略；2015年5月18日，美国参谋长联席会议副主席詹姆斯·温尼菲尔德称，美国的防御重点将从弹道导弹防御转向防御对美国本土造成威胁的巡航导弹［18］。为此，美国加紧推进JLENS系统的作战鉴定试验和列装工作。

4.3 持续提升预警机的预警探测能力

美国将继续为现役和新型预警机改进和开发红外和雷达预警探测系统，例如改进“门警”等被动红外搜索跟踪和激光雷达精确测距系统，装备于E-2D“先进鹰眼”、RC-135“眼镜蛇球”等型号的预警机，使其对弹道导弹的预警探测距离达到800km 以上。另外，美国正在开发一种S-3舰载预警机。该机装有3个高频／L波段电子扫描相控阵雷达，可提供360°覆盖。机头装有一部低截获概率空对空／空对地定位的X 波段扫描雷达。在美重新部署12部TRS-71型超视距预警雷达之后，E-2C、E-3A 等预警机可与其协同作战，为美海军提供弹道导弹的早期预警。

5 启示

1）预警探测系统的体系化发展是未来发展重点。体系化作战能力是未来战争制胜的关键能力，因此美国很早就开始推进预警探测系统体系化，试图形成一个集陆海空天、多手段于一体的预警探测网络，但一直受制于技术水平限制。例如，空基预警探测系统原来在整个MD 系统中的作用有限，其根本原因是空基平台自身的技术缺陷；天基预警探测系统目前仅限于在助推段发挥作用，中段预警探测能力有限，这也是出于技术原因。但现在随着技术的发展，美MD 系统的空基和天基预警能力正在得到大幅提升，从而大大推动了美MD 预警探测系统的体系化发展。

2）不断提高识别能力是未来美MD 系统关注的重点。美一直在致力于发展全程全维预警探测能力，但是到目前为止，美MD 预警探测系统基本能做到发现来袭弹道导弹目标，但其对真假目标的识别能力仍是一个较大的短板，普遍存在于中段和末段MD 系统，成为美MD 系统提高拦截成功率的重要障碍。未来随着先进的红外、雷达等预警探测技术的发展，美MD 系统将不断提高真假目标识别能力，从而提高整个预警探测系统的作战效能，还能减轻拦截系统的负担。同时，随着未来多杀伤拦截器的研制与部署，美MD 系统将大幅改进拦截系统的目标识别能力。

6 结束语

综上所述，为了更有效对付各种导弹威胁，美国在不断发展改进基于各种平台的传感器的同时，将加大现代信息技术（包括信息融合技术）开发和应用力度，克服短板弱项，健全完善可覆盖来袭导弹飞行全过程、真假目标识别能力强的导弹防御预警探测系统。■

［1］英国《简氏防务周刊》网站.美国推进新型导弹防御系统“远程识别雷达”研制［EB／OL］.2014-08-13［2015-07-25］.http：／／jdw.janes.com.

［2］美国雷声公司网站.雷声公司“爱国者”防空反导系统可实现全方位防御［EB／OL］.2015-06-11［2015-07-26］.http：／／www.raytheon.com.

［3］美国《国防技术》网站.美国新型船用雷达完成了目标追踪模拟［EB／OL］.2015-02-15［2015-07-25］.http：／／www.defencetechnology.com.

［4］美国《航空周刊》网站.美国海军回击政府问责办公室对防空和导弹防御雷达的质疑［EB／OL］.2012-04-17［2015-07-25］.https：／／www.aviationweek.com.

［5］美国《海军新闻》网.美海军“宙斯盾”系统新雷达未来可进行电子攻击［EB／OL］.2014-07-24［2015-07-24］.http：／／www.navynews.com.

［6］美国雷声公司网站.美双波段雷达获重大成果［EB／OL］.2012- 11 - 13［2015 - 07 - 13］.http：／／www.raytheon.com.

［7］美国《防务系统》网站.美空军为导弹跟踪舰配备新型舰载雷达［EB／OL］.2014-08-11［2015-07-25］.http：／／www.defensesystem.com.

［8］中国工程技术信息网.美空军授出天基红外预警卫星的后续合同［EB／OL］.2014-07-25［2015-07-25］.http：／／www.cetin.net.cn／gcw／index.php？ m ＝content＆c＝index＆a＝lists＆catid＝12.

［9］美国《航天新闻》网站.美洛马公司交付第4颗SBIRS卫星有效载荷［EB／OL］.2014-10-10［2015-07-25］.http：／／spacenews.com.

［10］中国工程技术信息网.美国将巩固对导弹预警资产的控制［EB／OL］.2015-03-09［2015-07-24］.http：／／www.cetin.net.cn／gcw／index.php？m＝content＆c＝index＆a＝lists＆catid＝12.

［11］中国工程技术信息网.“天基红外系统”增量2进入测试阶段［EB／OL］.2015-05-13［2015-07-24］.http：／／www.cetin.net.cn／gcw／index.php？m＝content＆c＝index＆a＝lists＆catid＝12.

［12］美国《航天新闻》网.美空军“天基红外系统”将采用升级版的卫星平台［EB／OL］.2015-06-09［2015-07-24］.http：／／spacenews.com.

［13］美国《国防技术》网站.美国防部计划未来10年研制可持续监视目标的卫星［EB／OL］.2014-11-21［2015-07-14］.http：／／www.defencetechnology.com.

［14］美国《航空周刊》网站.美MDA 继续进行无人机用于助推段MD 试验［EB／OL］.2014-07-24［2015-07-21］.https：／／www.aviationweek.com.

［15］美国《航空周刊》网站.美MDA 继续进行无人机用于助推段MD 试验［EB／OL］.2014-07-24［2015-07-21］.https：／／www.aviationweek.com.

［16］中国工程技术信息网.美在BMD 拦截测试中使用无人机载传感器跟踪并指示目标［EB／OL］.2014-10-24［2015-07-24］.http：／／www.cetin.net.cn／gcw／index.php？m＝content＆c＝index＆a＝lists＆catid＝12.

［17］中国工程技术信息网.美国波音公司将研发平流层“鬼眼”无人机［EB／OL］.2015-05-18［2015-07-25］.http：／／www.cetin.net.cn／gcw／index.php？ m ＝content＆c＝index＆a＝lists＆catid＝12.

［18］俄罗斯《卫星新闻》网站.美国导弹防御重点将转向巡航导弹［EB／OL］.2015-05-19［2015-07-25］.http：／／sputniknews.com.