俄罗斯太空态势感知力量研究

宋万均,张喜涛,马志昊

（航天工程大学,北京 101416）

1 引言

随着航天技术的发展及其在军事上的应用,战场空间从陆地、海洋、空中扩展到了太空,从而拓展了军事活动的疆域和国家安全的领域。太空逐渐成了维护国家安全和利益的战略制高点,谁能有效地开发利用太空,谁就能取得政治、经济、军事上的战略优势,利用太空和控制太空具有了极其重要的战略作用。世界军事强国也由此围绕“制天权”展开了激烈的角逐。随着越来越多的国家拥有进入太空和利用太空的能力,太空目标日益增多,太空变得日益拥挤,太空活动也更加具有竞争性。太空态势感知是一切太空活动的基础,是确保太空资产安全的前提和了解太空活动意图的关键手段,只有具备强大的太空态势感知能力,才能确保太空活动的有效展开。因此,美国和俄罗斯等航天强国为了支撑和保证太空作战能力,将太空态势感知放在优先发展地位,并将其作为重点领域加速推进能力建设。目前,美国已经构建起了天地一体化的太空态势感知装备体系,拥有世界上最先进的太空态势感知体系,具有最强大的太空态势感知能力。俄罗斯为了缩小与美国在太空态势感知领域的差距,也在不断完善和建设太空态势感知体系,构建起了以“窗口”系统、“树冠”系统和远程预警雷达系统为主的太空态势感知体系,拥有了较为先进的太空态势感知体系。研究俄罗斯的太空态势感知力量,总结其发展的规律和特点,学习和吸收其发展过程中的经验,可以深化对俄罗斯太空态势感知力量的认识,从而为太空态势感知力量的建设和发展提供参考。

2 俄罗斯太空态势感知力量的编成

俄罗斯的太空态势感知力量主要由俄罗斯的军方力量构成,俄罗斯科学院下属的天文台等民间机构也可以担负和执行一定的太空态势感知任务,从而为军方的太空态势感知力量提供一定的补充和支持。俄罗斯军方的太空态势感知力量隶属于俄罗斯空天军,由空天军下属的航天部队负责。俄罗斯空天军下属的航天部队全面负责俄罗斯的航天力量,主要任务包括三个方面：一是及时向俄罗斯最高军事、政治领导人发出核导弹袭击预警;二是发射、部署和管理军事、军民两用和社会经济用途的航天器;三是监视近地空间,以及借助卫星不断侦察潜在敌人的领土。从俄罗斯航天部队的任务可以看出,太空态势感知是航天部队的重要任务之一,因此太空态势感知力量也是俄罗斯航天力量的重要组成部分。

2.1 俄罗斯太空态势感知力量的发展历程

作为世界军事强国的俄罗斯,向来十分重视空天力量的建设和发展,并在新一轮军事改革的战略抉择中形成了空天一体的力量格局。作为俄罗斯空天力量重要组成部分的航天力量,在俄罗斯军事力量中具有重要地位,因此俄罗斯一直十分重视航天力量的建设和发展。俄罗斯航天力量的发展历程可以追溯到苏联时期,经历了长期的建设发展和调整改革。1957年10月,苏联首次把人造地球卫星送入太空后,便开启了组建航天部队的进程。冷战时期,苏联于1964年成立了隶属国土防空军的太空防御司令部,负责太空和导弹防御。1965年,为了统一领导航天部队的建设与发展,苏联在战略火箭军内组建了航天器中央局,负责航天器的研制、发展和使用,并在1970年将其升格为航天器总局。1981年,苏联将航天器总局从战略火箭军划出,直接隶属国防部,并于1986年将航天器总局改为航天器主任局。到苏联解体时,苏联的航天部队已经达到了数万人的规模,但是苏联的解体给航天力量的建设带来了很大困难,严重影响了航天力量的发展。苏联解体后,俄罗斯于1992年将所有与太空相关的部门独立出来组建了航天部队,并将其设为俄罗斯武装力量中的一个独立兵种,由国防部直属。1997年,俄罗斯将航天部队和导弹防御部队并入战略火箭部队,重组为战略火箭军。俄罗斯将航天部队并入战略火箭军的主要目的是加强战略火箭军的建设,从而保证拥有一支战略威慑力量。2001年,俄罗斯将航天部队和太空—导弹防御部队从战略火箭军中单列出来,并以此为基础组建了一个独立的新兵种——航天兵。2011年,俄罗斯在航天兵的基础上整合空军的空天防御司令部,组建了空天防御兵,并建立了空天防御战略司令部,形成了“航天力量和防空反导力量一体化”的体制。2015年,俄罗斯对空军和空天防御兵进行整合,由空军的航空兵、防空兵以及空天防御兵的防空反导部队、航天部队组建了空天军。俄罗斯的空天军是俄罗斯联邦武装力量的五大军兵种之一 （陆军、海军、空天军三个军种和战略火箭兵、空降兵两个兵种）,由航空兵、航天部队、防空反导防御部队组成,主要担负航空、航天、战略预警、导弹防御、战略和战术打击等任务。俄罗斯成立空天军的主要目的是解决空中力量和航天力量的集中统一指挥问题,从而提升其空天一体化作战能力。俄罗斯认为现代战争强调的是多域一体化作战,其中空中和太空已经基本失去了原有的界限,在作战中空天已经高度融合、相互一体,空天军的组建将使俄罗斯的空天力量进一步整合优化,解决空天力量分而不统的问题,从而提升俄罗斯空天一体的作战能力。

2.2 俄罗斯太空态势感知力量的编成

俄罗斯军方的太空态势感知力量主要编成在空天军的航天部队中,隶属于15空天集团军的导弹袭击预警总中心和太空情报总中心。导弹袭击预警总中心下辖指挥所和预警雷达站,主要装备为远程预警雷达及其改型,包括“第聂伯”雷达、“达里亚尔”雷达、“伏尔加”雷达和“沃罗涅日”雷达等。导弹袭击预警总中心的主要职能是及时发现来袭导弹、确定导弹发射区域、记录运载火箭和洲际导弹发射等,其装备的远程预警雷达也可兼用于执行太空目标搜索、跟踪和监视等任务。太空情报总中心下辖指挥所和太空目标监视站,主要装备是雷达、光学综合监视系统,包括“树冠”系统和“窗口”系统等。太空情报总中心的职能是收集、处理太空目标监视设备获取的信息,管理和维护太空目标总目录,计算航天器安全轨道,评估和通报太空形势,对敌方太空军事行动进行探测等。

俄罗斯科学院下属的天文台也承担了部分太空目标监视任务,从而为军方的太空态势感知力量提供补充。俄罗斯科学院拥有以兹维尼戈罗德试验站为核心的14个天文台的观测设备组成的光电探测网,并且还牵头和负责运行世界多个科研机构都参与的国际科学光学探测网（ISON）。俄罗斯科学院可以利用自己的探测网和国际科学光学探测网的设备对太空目标进行监视和联合探测,从而有效增强太空态势感知的整体能力。

2.3 俄罗斯太空态势感知力量的指挥体系

基于部队所承担的任务和所履行的职能,俄罗斯太空态势感知力量的指挥序列在15空天集团军的下一级产生分化。其中,太空态势感知专职部队的指挥序列为：总统 （联邦会议）→总参谋部→空天军司令部→航天部队司令部→15空天集团军→太空情报总中心→太空目标监视站;太空态势感知兼职部队的指挥序列为：总统 （联邦会议）→总参谋部→空天军司令部→航天部队司令部→15空天集团军→导弹袭击预警总中心→预警雷达站。在军兵种一级,俄罗斯实行的是军政、军令合一的体制,因此空天军司令部和航天部队司令部负责本军兵种的训练管理和装备保障,同时担负作战指挥职能。在执行太空态势感知任务时,由航天部队司令部负责太空目标监视站和预警雷达站的具体指挥。

图1 俄罗斯太空态势感知力量的指挥体系Fig.1 Command system of Russia’s space situational awareness force

俄罗斯太空态势感知力量的指挥体系中,太空情报总中心下属的宇宙空间监视中心作为俄罗斯太空监视系统的地面指挥所,是俄罗斯太空态势感知力量指挥控制的中枢机构。俄罗斯的雷达、光学等探测设备获取的太空目标监视数据传输至宇宙空间监视中心,宇宙空间监视中心对太空目标监视数据进行统一处理,再将处理完成的太空态势情报报送给军方部门,同时也传输给民方的相关部门。宇宙空间监视中心也给太空目标探测设备下达观测任务并发送任务指令,从而更新太空目标数据,维护太空目标目录。

3 俄罗斯太空态势感知装备体系

俄罗斯的太空态势感知装备体系主要由地基装备构成,包括雷达设备、光学望远镜相结合的“树冠”系统,多口径望远镜组合而成的“窗口”系统等专用型太空目标监视装备,以及主要用于导弹预警并兼顾太空目标监视的预警雷达系统。俄罗斯的太空态势感知装备体系仅次于美国,当前可对12000多个太空目标进行探测和编目管理。地基光学系统可探测200～40000km的太空目标,从而实现对全轨道太空目标的跟踪探测,并且能够持续探测地球静止轨道目标。地基预警雷达系统可对10000km的目标进行跟踪探测,单个预警雷达最多可同时跟踪500个目标。与美国太空态势感知装备全球部署不同的是,俄罗斯的太空态势感知装备主要部署在俄罗斯及其周边邻国境内,监视的目标大部分为低轨目标,对部分高轨目标、小倾角低轨目标和远地点在南半球的中高轨目标的探测能力有限。

3.1 俄罗斯的“窗口”系统

“窗口”地基光学太空目标监视与跟踪系统是20世纪七八十年代苏联为了增强对地球静止轨道目标的探测能力而建设的,是俄罗斯太空态势感知装备体系的重要组成部分,也是俄罗斯战略预警系统不可缺少的辅助支援手段。“窗口”系统于1979年开始建设,部署于塔吉克斯坦境内的桑格洛克山区中,整套系统由10台望远镜构成,主要对在轨卫星等太空目标进行探测和分析,从而确定太空目标的威胁等级、意图和状态。“窗口”系统中的每台自动化光学望远镜具有3种观测模式,分为短距模式、普通模式和远距模式,分别用于探测低轨目标、中轨目标和高轨目标。由于受到苏联解体的影响,“窗口”系统于1992年被搁置。从1999年起,俄罗斯开始逐步恢复“窗口”系统的运行工作,并于2004年重启了“窗口”系统的运行。2014年,俄罗斯完成了“窗口”系统的升级改造,将其升级为“窗口-M”系统,并在原有系统的基础上增加了4个用于太空目标定位的观测站。与原有的“窗口”系统相比,升级改造后的“窗口-M”系统在探测跟踪、数据处理、目标识別确认等方面的能力都有了较大提升,是俄罗斯目前最先进的地基光学太空目标监视系统。自1999年投入试验战斗值班以来,“窗口”系统对太空目标进行了1000万次以上测定,发现了5000多个新的高轨道太空目标,监测了560多个进入工作轨道的航天器,观察到国外不同用途航天器的200多次变轨。“窗口-M”系统能够自动探测高度在2000～40000km范围内的太空目标,并将观测和搜集到的信息通过中央处理器进行处理和分析,然后将相关信息分发给作战指挥部门,为俄罗斯的太空态势感知和战略预警提供重要情报,从而提升俄罗斯空天军遂行太空攻防作战的能力。未来,俄罗斯还将继续在阿尔泰和滨海边疆地区部署“窗口-M”系统,并计划将还在研制的“窗口-S”系统部署在滨海边疆地区,从而进一步增强对深空目标的监视能力。

3.2 俄罗斯的“树冠”系统

“树冠”是苏联在20世纪70年代发展的反卫星项目,包括侦察监视设施和打击装备两部分。“树冠”的侦察监视设施主要由用于太空目标监视的光学望远镜、射频雷达和激光雷达组成,打击装备包括可摧毁敌方卫星的战斗机和导弹。“树冠”的侦察监视设施共有3个子项目,分别为“树冠-1”、“树冠-N”和“树冠-V”。

“树冠-1”于1984年开工建设,位于苏联北高加索地区,是由2部大型光学望远镜、1部激光雷达、1部大型分米波VHF射频雷达和1部厘米波UHF射频雷达组成的地基雷达与光学复合监视系统。“树冠-1”的光学望远镜和激光雷达组成光电系统,主要完成对太空目标的跟踪、定位与识别。VHF射频雷达和UHF射频雷达组成雷达系统,主要为光学系统提供跟踪所需的指向数据。其中,VHF射频雷达为相控阵雷达,主要用于太空目标的识别;UHF射频雷达为抛物面天线雷达,主要用于太空目标分类。“树冠-1”项目在1991年因为苏联解体而被搁置,俄罗斯从1994年开始逐步恢复该项目,并于1999年实现运行。2005年,俄罗斯又在“树冠-1”中加装了一部激光光学定位器。

“树冠-N”是“树冠-1”的后继系统,位于符拉迪沃斯托克附近的纳霍德卡,只包含雷达系统,没有光学望远镜,主要用于探测近地轨道的太空目标。

“树冠-V”为“树冠-N”的改进型项目,主要用于探测高轨太空目标。目前俄罗斯披露的有关“树冠-V”的情况很少,有关系统详情的资料有限。

3.3 俄罗斯的预警雷达系统

俄罗斯的地基预警雷达主要用于导弹预警,同时也用于太空目标监视。苏联从20世纪60年代开始建设预警雷达系统,并于20世纪80年代在苏联周边部署了环绕整个国家的多部预警雷达,主要包括“德涅斯特”雷达、“第聂伯”雷达等。1991年苏联解体后,一体化的导弹预警系统也随之消亡,导弹预警系统的部分雷达留在了新成立的独联体国家内,俄罗斯从苏联继承了一个具有重大缺口的预警雷达系统,难以应对导弹袭击威胁和确保国家安全。进入21世纪后,针对导弹预警系统存在的巨大缺陷,俄罗斯研制部署了“伏尔加”雷达、“沃罗涅日”雷达等一批新型预警雷达,用于填补原来的预警缺口,提高探测跟踪精度。当前,俄罗斯在役的地基预警雷达主要包括“第聂伯”雷达、“达里亚尔”雷达、“伏尔加”雷达和“沃罗涅日”雷达等。俄罗斯目前的预警雷达系统在用于太空目标监视时,主要用于对低轨目标的探测和跟踪,难以对高轨目标进行探测,也缺乏对太空目标进行识别的能力。

俄罗斯的“第聂伯”雷达是苏联的第一代预警雷达,是在“德涅斯特”雷达的基础上升级而成的,包括“第聂伯”和“第聂伯-M”两个型号。“第聂伯”雷达是由两个阵面组成的相控阵雷达,每个阵面长200m、宽20m。“第聂伯”雷达的工作频段为VHF频段,峰值功率1.25MW,探测距离约4600km。

“达里亚尔”雷达是苏联的第二代预警雷达,包括“达里亚尔”、“达里亚尔-U”和“达里亚尔-UM”三个型号,是俄罗斯还在运行的早期预警雷达之一。“达里亚尔”雷达是双基地雷达,由两个独立的大型相控阵天线组成,两个天线阵面相距约2.8km,发射阵面尺寸30m×40m,接收阵面尺寸80m×80m。“达里亚尔”雷达工作在VHF频段,峰值功率50MW,探测距离约7200km,可以同时跟踪20个目标。

“伏尔加”雷达是继“德涅斯特”雷达、“第聂伯”雷达和“达里亚尔”雷达之后苏联研制的新一代预警雷达,是首次采用工厂预制理念和模块化原理设计的预警雷达。“伏尔加”雷达采用的也是收发分置的工作体制,收发天线阵面相距约3km,工作频段为UHF频段,探测距离约6500km。

“沃罗涅日”雷达是苏联解体后俄罗斯自主研发的新一代预警雷达,是目前俄罗斯预警体系中的骨干装备。“沃罗涅日”雷达采用的设计理念与“伏尔加”雷达的设计理念类似,也是采用标准模块化设计,具有工厂预制程度高、建设周期短、系统升级快、易于维护等特点。“沃罗涅日”雷达不仅制造工艺先进,探测性能也处于世界领先水平,大幅提高了俄罗斯对弹道导弹和太空目标的探测跟踪能力。“沃罗涅日”雷达作为俄罗斯现代化的预警雷达,主要包括“沃罗涅日-M”、“沃罗涅日-DM”、“沃罗涅日-VP”和“沃罗涅日-SM”四种型号。“沃罗涅日-M”雷达工作在VHF波段,峰值功率625kW,目标探测范围可达6000km。“沃罗涅日-DM”雷达为分米波雷达,工作在UHF波段,水平探测距离和垂直探测距离分别为6000km和8000km,能够同时探测和跟踪500个目标。“沃罗涅日-VP”雷达是“沃罗涅日-M”雷达的改进型,工作在EHF频段,峰值功率10MW,探测距离10000km。“沃罗涅日-SM”雷达目前处在研制阶段,采用S～X的厘米波工作频段,工作频率高达 2～12GHz,其探测距离可能在10000km左右,并且可能具备目标识别功能。

4 俄罗斯太空态势感知力量的发展趋势

虽然俄罗斯太空态势感知力量的部队编成和指挥体系随着俄罗斯航天力量的调整和改革进行了多次整合和变化,但是俄罗斯的太空态势感知力量乃至航天力量的编成、指挥和运用在“空天一体化”的体制下还需进一步优化,新的作战体制下的太空态势感知作战理论也有待进一步完善和成熟。在太空态势感知装备体系方面,虽然俄罗斯的太空态势感知装备体系经过升级换代已经是世界上仅次于美国的第二大太空态势感知装备体系,太空态势感知能力已经比较成熟,但是俄罗斯的太空态势感知装备体系受到装备布设、装备平台和装备功能的限制,太空态势感知装备体系还达不到全天时和全天候的感知要求,体系能力还满足不了未来激烈的太空竞争。因此,俄罗斯未来在太空态势感知力量的建设和发展过程中必将着力解决以下问题。

4.1 统筹力量建设,促进力量整合

从力量构成来看,太空态势感知力量和导弹预警力量联系十分紧密,有许多共通之处。俄罗斯成立空天军后,在“空天一体防御”作战理论的指导下,俄罗斯的太空态势感知力量已经相对集中,隶属于空天军航天部队的15空天集团军。未来,俄罗斯可能将分别隶属于太空情报总中心的太空态势感知力量和隶属于导弹袭击预警总中心的导弹预警力量进一步整合,统筹太空态势感知力量和导弹预警力量的建设,对两支力量的建设和发展进行统一规划,使之相互促进、协调发展,便于战时集中力量,形成合力,切实增强空天一体感知能力和空天防御能力。

4.2 优化指挥体系,提升指挥效能

太空态势感知力量作为航天力量中的一支新质作战力量,是航天力量的重要基础,也是太空作战的重要支撑,如何在太空作战中有效运用和指挥太空态势感知力量,需要进行深入的研究和长期的实践。俄罗斯成立空天军后,对航天部队的指挥机构进行了调整和改革,太空态势感知力量的指挥体系随之发生了改变。但是,俄罗斯空天力量指挥体系整体的变革并不意味着太空态势感知力量的指挥体系已经趋于完善和成熟。俄罗斯还必须在太空态势感知力量的指挥方式、指挥程序、指挥环节、指挥手段等方面开展大量细致的研究。目前,俄罗斯的太空态势感知力量和导弹预警力量分属于空天集团军下面的两个不同机构,如何协调这两支力量的作战指挥关系,如何使太空态势感知力量的指挥机构更统一完善,如何提升太空态势感知力量的指挥效率,将是未来应该着力解决的问题。此外,太空态势感知力量作为航天力量的重要组成部分,除了要与其他航天力量联合之外,也要与陆、海、空等其他诸军兵种力量联合,因此俄罗斯还需对太空态势感知力量指挥体系适应联合作战条件的问题进行研究。

4.3 推动装备建设,完善感知能力

虽然俄罗斯的太空态势感知装备体系仅次于美国,但是其能力与美国还有较大差距,还难以有效应对来自太空的威胁和维护其在太空的优势。在地基太空态势感知装备方面,俄罗斯太空态势感知装备受站点布设限制,装备部署的纬度较高,对小倾角低轨目标和定点位于西经的高轨目标探测能力有限,太空态势感知数据的质量与美国数据的质量还有差距。在天基太空态势感知装备方面,美国已经部署了“天基太空监视”（SBSS）卫星、“地球同步轨道太空态势感知计划”（GSSAP）卫星、“作战响应太空-5”（ORS-5）卫星等太空态势感知专用卫星,并且发射了Mycroft卫星、S5卫星等太空态势感知试验验证卫星,但是俄罗斯目前还没有专门用于太空态势感知的卫星。未来,俄罗斯为了缩小与美国在太空态势感知能力方面的差距,有效应对来自美国和北约的威胁和挑战,应当加速推进太空态势感知装备体系的建设发展,强化太空态势感知能力。首先,俄罗斯应该继续对现有的地基专用型太空态势感知装备进行改造、升级,在全国范围内广泛布设太空态势感知装备,并积极协调周边的独联体国家,推动境外太空态势感知装备的布设,从而提升监视范围和探测识别能力。其次,俄罗斯还应推动专用型太空态势感知装备和兼用型太空态势感知装备的融合发展,利用研制和部署的先进预警装备来弥补太空态势感知能力的不足,并且促进预警系统和监视系统数据的互联互通,做到预警能力和太空态势感知能力的协调发展,提升战略预警总体实力。最后,俄罗斯还应尽快部署天基太空态势感知装备,利用天基装备覆盖范围大、制约因素少、可抵近侦察等特点,提升抵近成像能力和广域监视能力,与地基装备形成能力互补,完善一体化感知能力。

5 结语

太空态势感知是进行太空活动的基础和前提,也是太空作战的重要支撑。俄罗斯作为世界航天大国,其确保太空安全、维护太空优势的基本战略不会改变。因此,俄罗斯一直将太空态势感知力量作为重点领域加速推进,积极提升太空态势感知能力。顶层设计方面,在“空天一体战”理论的指导下,俄罗斯将航天力量、航空力量、防空反导力量进行整合,努力构建空天一体的感知体系。在部队编成和指挥体系方面,俄罗斯对太空态势感知力量和导弹预警力量的部队编成和指挥体系进行了整合,做到了两支力量的相对集中和统一。在装备建设方面,俄罗斯重视对现有太空态势感知装备的升级改造,拓展装备布设的数量和范围,构建太空态势感知和导弹预警相融合的装备体系,大力提升太空态势感知能力。俄罗斯太空态势感知力量的建设发展模式对于太空态势感知力量的建设和发展具有较好的参考价值。