美国研制反高超音速导弹预警系统

严毅梅

弹道导弹防御系统并不能全程跟踪超高音速武器

2019年7月，美国国防部表示，即将进行为期四年的试验活动，获得的数据将为全面的高超音速武器路线图奠定基础，试验活动将包括40 次飞行和三种基本飞行器概念的验证。此外，该路线图还将包括反高超音速手段发展战略的整合，美国空间发展局（SDA）和弹道导弹防御局（MDA）都提出了初步方案：SDA正在研究一种天基分布式卫星体系结构，而MDA已经提出了一种“高超音速弹道导弹跟踪空间传感器”（HBTSS）。

高超音速武器跟踪难

美国认为，高超音速武器现阶段迅速发展到致命的程度，美国的一些竞争对手可能已经领先于美国。

高超音速导弹一般分为两类，即高超音速滑翔导弹（HGV）和高超音速巡航导弹（HCM）。HGV由火箭运载，在离地球40～50千米的地方释放。高超音速巡航导弹上装有发动机，在离地面20～30千米处释放。高超音速导弹的飞行速度是音速的5倍以上，可以在飞行中逃避雷达的探测，故很难发射拦截器将其摧毁。虽然目前的洲际弹道导弹和其它导弹，对防御一方仍然存在反应时间上的挑战，但防御一方能发现这些武器。例如，洲际弹道导弹需要大约20分钟才能穿越太空，这为防御一方发射陆基或海基拦截弹留出足够的时间。高超音速从根本上改变了这种局面。

华盛顿特区的目标、地面机械化装甲纵队和重要地点，都可能在几分钟内被5倍音速的高超音速武器摧毁。这些武器在飞行中也会机动，有时会沿着地球大气层的边缘，以压倒性的高速度攻击目标。现在五角大楼想用新的空间传感器层技术来发现它们，只有这样，才有可能将高超音速导弹直接从空中击落。目前，弹道导弹防御局授予L3 Harris、雷锡恩、诺斯罗普·格鲁曼和莱多斯公司“高超音速弹道导弹跟踪空间传感器”（HBTSS）的二期开发项目合同。诺格公司正在研究一种高性能、廉价、可生存和可扩展的天基传感解决方案。该公司在高超音速和弹道导弹防御方面采用的端到端、多领域的方法，涵盖了从海上到太空，以及电磁和网络环境等多个作战领域的技术。五角大楼的2020财政年度无经费需求清单中包括了空间传感器层项目，国会2019年度已经批准授予该项目7300万美元经费。

探测高超音速武器需要天基和地面各种传感器的集成

HBTSS可探测并持续跟踪高超音速武器

HBTSS的设计目的是用一个传感器的有效载荷探测并持续跟踪高超音速威胁，以便给地面军事指挥官赢得时间以采取反制措施摧毁空中导弹。由于高超音速飞行器速度快、脱离单颗卫星探测范围时间快，所以如果想要对其进行监测和跟踪，必须要通过一整套通信效率非常高的卫星链才能实现，最简单也要有好几颗卫星协同工作，才能实现这种有效监测。弹道导弹防御局现在运行“天基跟踪和监视系统”（STSS，2001年天基红外系统的低轨道星座部分从美国空军转交给弹道导弹防御局，并改名STSS），该系统的核心是两颗轨道高度1350千米、倾角为58度、轨道周期为120分钟的卫星。STSS装有能够探测可见光和红外光的传感器，并作为弹道导弹防御的试验性空间跟踪器系统。但STSS无法有效跟踪高超音速武器。据弹道导弹防御局发言人玛丽亚·恩约库称，HBTSS将与美国国家航天防御体系（NationalSpace Defense Architecture）集成，后者在不同轨道部署不同系统，以探测和跟踪常规弹道导弹以及洲际弹道导弹等其它威胁。

3月19日，美国进行高超音速武器试验。其未来的防御系统将把高超音速武器攻击和防御能力整合到一起

根据目前五角大楼和工业界的说法，HBTSS使防御高超音速成为可能。HBTSS将是一个由环绕地球轨道的卫星群上的传感器组成的网络，可全球监测。HBTSS采用特殊的设计理念，将使用持久红外传感器跟踪高超音速武器从发射到发生作用的全部轨迹。美军目前的感知系统没有能力全程跟踪高超音速武器，因为其轨道位置开始时非常高，但随后会下降到很低，使目前的传感器看不到它。弹道导弹防御局正在与空间发展局、DARPA和美国空军合作研制HBTSS。

部署小卫星传输数据

当前防御弹道导弹的不足之处包括，拦截武器的可靠性不足和传感器覆盖范围不够，最缺乏可进行持久性跟踪和识别的天基传感器层。天基传感器层一直是每个导弹防御体系结构的重点，但当下对高超音速武器来说，美国除了两颗演示卫星外，其余的卫星没有一颗得到部署。2019年，在近地轨道上增加部署多颗小卫星方面取得进展。最终的设想是部署数百颗非常小的卫星，以及一个通信传输层，将信息在卫星之间、地面和作战人员需要的地方传输，并根据需要插入任務区。

目前主要技术障碍是传感器，弹道导弹防御局正发展技术以减小传感器尺寸、重量、功率和成本，简化维护和集成，并优化作战任务的连续性。目前希望用新型集成电路和新算法以解决红外焦平面阵列（FPA）中的偏置漂移问题。偏置漂移是由温度等原因对稳定性造成的影响。

此外，现有的雷达系统不能在没有飞机中继的情况下将探测距离延伸到地平线之外，因此五角大楼将继续改进网络技术，旨在连接和集成各种不同的雷达。HBTSS是为了最终形成一个精确的来袭导弹轨迹，从而能更好地实现对抗，如拦截来袭导弹、研制用来使导弹偏离轨道的电子战系统或其它新概念防御方案。

诺格公司正在研究一种“系统体系”方法，将HBTSS纳入一个更大范围、更广泛的空间传感器层，该层连接到不同的反制措施和其它技术领域，设想最终能够更好地将将己方的高超音速武器攻击能力和防御能力集成在一起。

新的预警探测装置的核心是一个众多卫星组成的传感器层，可全球监控高超音速武器的动向

整合两部门资源

在2019 年7 月的一个展会上，业界发出一种质疑：空间发展局和导弹防御局，在高超音速跟踪传感器方面任务重叠。对此，美国空间发展局领导解释说，在这个项目中，弹道导弹防御局将开发实际的传感器，并告知空间发展局它们如何适应其总体架构;空间发展局将负责实际部署卫星，这些卫星将承载弹道导弹防御局开发的有效载荷。