揭秘美伊军事冲突中屡获战功的天基预警卫星

　　出品：科普中国

　　作者：张保庆

　　策划：宋雅娟

　　监制：光明网科普事业部

　　2020年1月8日，一架乌克兰航空公司的波音737客机在伊朗首都德黑兰起飞后不久坠毁，机上176人全部遇难。事发后，美国向加拿大、英国和乌克兰提供证据，迫使伊朗不得不承认是防空导弹击落了客机，而获取关键证据的正是美国大力发展的太空天眼—“天基红外系统”。

　　2020年1月8日，伊朗伊斯兰革命卫队向驻有美军的伊拉克军事基地发射数十枚短程弹道导弹。美军称其发展的“天基红外系统”及时探测到来袭导弹，使得美军和联军部队有充足的时间采取相应的保护措施，从而避免了美军人员伤亡。

　　“天基红外系统”是美国历时23年之久、耗费巨资建成的天基预警卫星系统，能够利用卫星载荷探测导弹起飞后发动机尾焰的红外辐射，及时准确判明导弹发射并发出警报，为弹道导弹防御和实施反击提供及时预警信息。

　　几经调整，最终确定星座架构

　　美国很早就发展了天基预警卫星系统，最著名的当属“国防支援计划”（ DSP）。“国防支援计划”卫星系统是美国部署的第一种具有实战水平的天基预警卫星系统。“国防支援计划”卫星系统先后发展和部署了三代共23颗卫星，这些卫星成为冷战时期甚至21世纪前10年美国导弹预警卫星的主力。在1991年海湾战争中，“国防支援计划”卫星及时探测到伊拉克飞毛腿导弹的发射，预测了飞毛腿导弹的弹道和落点，帮助爱国者导弹以较高精度命中飞毛腿导弹，为美军导弹防御作战立下大功。

　　由于“国防支援计划”在性能上难以满足日益增长的弹道导弹防御需求，美国于1995年提出发展“天基红外系统”，逐步取代“国防支援计划”卫星系统。“天基红外系统”原计划由天基高轨部分（SBIRS-High）和低轨部分（SBIRS-Low）组成。2002年，美国调整天基预警卫星发展计划，将低轨部分拆分为独立的“空间跟踪和监视系统”计划；高轨部分保留“天基红外系统”的名称。调整后的“天基红外系统”计划仍由美空军负责，起初计划由4颗地球同步轨道卫星和2个地球大椭圆轨道卫星载荷组成。其中，地球同步轨道卫星主要用于探测和发现处于助推段的弹道导弹，地球大椭圆轨道卫星载荷将预警覆盖范围扩展到地球南、北两极。

　　（图片来自网络）

　　多次推迟，历时23年完成星座组网

　　几经调整，“天基红外系统”最终确定的星座架构由4颗地球同步轨道（GEO）卫星和4个地球大椭圆轨道（HEO）载荷组成。自1995年提出“天基红外系统”，美军原计划耗时10完成年“天基红外系统”星座组网。然而，由于技术风险和经费投入过大，“天基红外系统”发展并不顺利，卫星系统研发制造、发射和在轨交付运行时间多次推迟。

　　“天基红外系统”每颗卫星的发射时间均大幅延迟，其中，大椭圆轨道卫星载荷HEO-1、HEO-2分别于2006年6月、2008年3月发射入轨，比原计划推迟了18个月和21个月；HEO-3于2014年12月发射入轨；HEO-4于2017年9月发射入轨；地球同步轨道卫星GEO-1、GEO-2、GEO-3、GEO-4分别于2011年5月、2013年3月、2017年1月、2018年1月发射入轨。

　　直至2018年1月最后一颗地球同步轨道卫星发射入轨，“天基红外系统”历时23年之久终于完成美空军最初计划的星座组网，标志着美国在天基红外预警领域再一次向前迈出了坚实的步伐。这颗太空天眼正时时刻刻紧盯着地表上所发生的一切，成为美国导弹防御坚实盾牌的重要组成部分。

　　技术先进，有效探测导弹发射

　　美国在发展天基导弹预警系统过程中，以探测器为主开发了大量先进技术，形成扫描与凝视、捕获与跟踪相协作的导弹预警能力，可对全球重点区域的弹道导弹发射提供及时预警，对中段飞行的弹头具有一定的跟踪和识别能力。

　　“天基红外系统”的地球同步轨道卫星采用双探测器，包括一台高速扫描型探测器和一台高分辨率凝视型探测器。扫描型探测器用于对地球的北半球和南半球进行快速扫描，通过探测导弹发射时喷出的尾焰对导弹发射情况进行监视；凝视型探测器用于将导弹的发射画面拉近放大，并紧盯可疑目标，获取详细的目标信息。“天基红外系统”扫描速度和灵敏度相比“国防支援计划”系统提高了10倍以上，覆盖范围扩大了2～4倍，能在导弹发射10～20秒内将预警信息发送至地面运行控制系统，大幅延长了预警时间，为导弹防御系统预留了更充分的作战准备时间，从而提高了拦截成功率。不过，高性能也意味着高成本，“天基红外系统”平均每颗卫星耗资达17亿美元，远超美军预期。

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　　“天基红外系统”已多次参与美国导弹防御局进行的导弹防御试验，展示了美国天基预警卫星系统对全球重点区域的弹道导弹发射及时预警能力。此外，“天基红外系统”卫星载有的高灵敏度红外探测器，可探测诸如森林火灾、工厂爆炸及传统军事冲突等事件，使其功能拓展至战场态势感知、情报侦察及其他领域。

　　专家信息：张保庆，中国航天科工二院二部，高级工程师，主要从事国外航天与导弹武器与技术研究工作，公开发表文章30余篇，参与编写专著7本。