克里斯托弗·斯通

米切尔研究所空间力量优势卓越中心空间研究高级研究员

美国新的天基导弹预警体系必须为非弹道导弹、高超音速导弹防御提供持久的预警和精确跟踪，并包括防御措施，如机载防御武器或增强机动和诱饵。

美国国防部开发的天基弹道导弹预警系统已经为我国服务了50多年。 毫无疑问，目前被称为天基红外系统（SBIRS）的体系结构是世界上最先进的弹道导弹预警能力。 然而，展望未来，仅SBIRS无法就同类对手对美国及其前沿部署的军事力量发动的导弹攻击提供充分警告。未来在于多样化的方法。

今天，中国和俄罗斯都在部署新一代高超音速、低空飞行导弹，美国地基雷达无法在提供警告和提示防御所需的时间内跟踪这些导弹。 他们还部署了反卫星（ASAT）武器，以降低或摧毁美国现有的天基导弹警告传感器。 美国的系统目前缺乏对这些威胁的足够防御，并被锁定在可预测的轨道系统中，使其脆弱。 综合来看，这些能力使中国和俄罗斯在与美国的重大冲突中具有决定性优势。

国防部必须建立一个更可行的多轨道传感器结构，能够跟踪这些高超音速武器和其他机动非弹道导弹的攻击，然后实时提示防御系统。 国防部还应该通过部署能够增强机动能力的卫星、在不同轨道系统中部署诱饵、发展自己的动能和非动能反空间能力来对抗敌人反卫星和其他反空间威胁，来增强这种导弹警报结构的弹性。 国防部现在拥有了创建这样一个多轨道系统的技术；意识到必须优先避免放弃美国在太空方面的国家安全优势，这将是美军在未来同行冲突中在所有领域取得成功的关键。

1、理解挑战

美国国防部开始部署一系列天基导弹预警系统中的第一个，这些系统旨在为冷战期间苏联洲际弹道导弹（ICBM）的攻击提供早期预警，这些导弹在可预测的轨道上飞行。SBIRS增加了检测较短距离的功能 “战区”弹道导弹。 虽然SBIRS是一种先进的基于红外（IR）传感器的系统，但中国和俄罗斯都开发了多枚远程导弹，旨在规避SBIRS和其他美国传统导弹警告传感器的检测。 这些新武器的范围从低空飞行的超音速巡航导弹到5马赫以上的高超音速导弹，这些导弹可以在大气层中飞行压低的轨迹并进行机动。 高超声速“助推-滑翔”武器由火箭助推器组成，将无动力滑翔飞行器发射到压低的轨道。 SBIRS无法探测或跟踪这些高超声速滑翔飞行器，因为它们在与助推器分离后具有非常低的红外特征。虽然巡航导弹通常提供动力，但它们也具有当前头顶系统无法探测到的低红外特征。 此外，巡航导弹和高超音速武器都可以机动，以创造不可预测的飞行路径，使其难以地面飞行

雷达定位和跟踪。 极低飞行的武器也可以利用地球的曲率来避免地面雷达的探测。 低空飞行和高速飞行的结合可以大大减少美国雷达探测来袭导弹威胁、预测其撞击点、提示防御系统和发射对抗措施的时间。

中国和俄罗斯还部署了反卫星（ASAT）武器，以削弱或摧毁美国天基导弹警告传感器，这些传感器缺乏足够的防御，被锁定在可预测的轨道系统中。 综合起来，这些能力将使中国和俄罗斯有能力否定国防部目前探测大规模导弹攻击、跟踪攻击并向美国空中和导弹防御系统传递火力控制信息的能力。 这些导弹攻击可能导致美军大规模减员和战区基地受损，这将使中国或俄罗斯在与美国的重大冲突中获得决定性优势。

这些挑战是有答案的。国防部现在拥有了创建多轨道系统的技术，可以探测从发射到指定目标区域的非弹道导弹。最有效的方法是开发一种多重模式所有轨道系统的分层、基于空间的传感器架构--低地球轨道（LEO）、中地球轨道（MEO）、地球同步轨道（GEO）和极轨道。 这种多轨道结构必须能够探测导弹发射，跟踪所有高度的机动导弹，然后以近实时的方式直接向适当的空中和导弹防御系统提供火力控制信息。 国防部应该通过部署能够增强机动能力的卫星来避免或否定反卫星攻击；在近地轨道、MEO和GEO部署诱饵等系统，使对手的攻击复杂化；发展自己的动能和非动能反空间能力，直接击败敌人反卫星和其他反空间威胁。

2、美国天基导弹预警入门

长期以来，监测和提供导弹攻击预警的能力对美国的国防及其在国内外军事行动的有效性至关重要。 过去，缺乏研制远程轰炸机所需技术的对手依靠弹道导弹进行远距离打击。 从某种意义上说，弹道导弹是“穷人的空军”。 如今，可以由中国、俄罗斯、朝鲜和伊朗发射的中程武器威胁着美国军队和他们赖以生存的在全球投射力量的基地。 数百枚导弹齐射，有可能摧毁我国军队在世界几乎每个地区保卫美国盟友和伙伴的能力。 具有洲际射程和空中或海上发射巡航导弹的导弹也威胁着美国本土，尤其是能够携带核弹头或常规弹头的“双功能”变体。

与对抗其他威胁类似，击败大规模导弹攻击取决于首先“看到”它们，然后及时提供警告以提示对策。 作为对苏联在冷战早期开发核弹头洲际弹道导弹（ICBM）的回应，美国开发了天基红外（IR）和地面远程传感器网络，以警告美国本土受到的攻击。 随着弹道导弹技术在冷战后期开始在全球范围内扩散，国防部调整了其导弹预警系统来探测和跟踪短程“战区”弹道导弹。 到20世纪90年代中期，美国天基导弹预警体系的任务已经从核威慑和防御扩展到提供战区弹道导弹攻击警报。 这一威胁在过去30年中才增加，就像最近的一个例子，2020年1月伊朗对伊拉克北部的大规模袭击仍然让美军在该地区“争先恐后地寻求庇护”。

3、早期美国天基弹道导弹预警系统

自从苏联在1950年代首次开发出可操作的洲际弹道导弹以来，探测和跟踪对美国的核攻击一直是国防部天基导弹预警系统的主要要求。 第一个这样的架构被称为导弹防御警报系统（MIDAS），是一个由12个卫星组成的星座，旨在向美国领导人提供苏联洲际弹道导弹攻击的足够提前通知，以便在国防部的核力量被摧毁之前做出回应

一个更先进的后续系统称为国防支持计划（DSP），从20世纪70年代到21世纪初，它以各种配置运行，当时被纳入更大的SBIRS计划。 DSP系统部署到GEO轨道，辅助传感器运行在高度椭圆轨道（HEO）提供不间断的全球弹道导弹攻击预警。

卫星由光电电池探测器和运载工具（也称为“总线”）组成，运载工具携带传感器阵列，可以使用组合的望远镜光学系统检测红外辐射。 敌人发射的弹道导弹的火箭将发射红外能量，这些能量进入传感器阵列红外遮阳板的开口，穿过校正器透镜，穿过光电电池探测器阵列，从反射镜反射，然后聚焦到探测器阵列上。4 dsp传感器阵列包括数千个单独的探测器单元，可以快速扫描地球表面寻找潜在的导弹红外源。 在其第四代卫星中，DSP卫星将每个卫星携带的红外单元数量从2000个增加到6000个，进一步提高了它们快速扫描红外源和区分单独发射事件的能力。 在DSP传感器检测到候选源之后，卫星在通过下行链路将其发送到地面站之前处理了可能的威胁信息。 虽然使用三颗DSP卫星可以覆盖全球，但星座保留了额外的卫星飞行器，以提供双重或三重覆盖，以提高系统的发射检测精度，并减少提供攻击警报所需的时间。

5、SBIRS国防部目前的天基导弹预警系统

1991年海湾战争期间，DSP成功探测到几枚伊拉克短程“SCUD”战区弹道导弹发射，国防部决定有必要向其作战人员提供有关战区弹道导弹打击的更好信息。 为了满足这一扩大的任务要求，国防部开发了SBIRS星座，以探测短程、非机动弹道导弹发射，并提高导弹预计撞击点的精度。

SBIRS由5颗地球同步轨道的专用卫星和2颗高椭圆轨道的主卫星携带的传感器组成。 斯伯斯地球航天器由一个带有辐射硬化外壳的公共汽车和五个单独的任务下行链路组成，这些下行链路增强了它们的生存能力和耐久性。 与DSP不同，SBIRS有更先进的传感器，可以看到更宽范围的红外光谱。 这提高了SBIRS相对于旧系统的能力，以准确确定弹道导弹的来源，并更好地预测弹道导弹的去向。 如果没有这种额外的能力，部署的美国和盟国部队就无法收到他们需要的庇护和有效防御攻击的警告。 sbirs阵列有扫描仪传感器和一个单独的步进支架传感器。6扫描仪每周7天24小时不间断地“凝视”在大面积的地理区域，以探测弹道导弹发射并支持其他情报任务。 步进凝视传感器有一个大大改进的灵活和准确的指向和控制系统，具有更快的重访率和更高的红外目标灵敏度来检测战区弹道导弹事件。 SBIRS地理和HEO传感器都向地面站发送有关导弹发射事件的已处理和未处理数据。

6、利用国防部导弹预警体系中的差距

美国目前的天基导弹预警架构经过优化，以探测传统的弹道导弹发射遵循从发射到撞击点的相对可预测的飞行路径，在飞行中可以足够早地检测和跟踪，以帮助地基雷达提示防御系统。 虽然这种体系结构比以前的体系结构具有显著的优势，但它缺乏应对俄罗斯和中国导弹系统所需的能力，这些导弹系统专门设计用于在较低的高度和高超音速飞行，以避免遗留的导弹警告雷达。了解SBIRS和其他美国当代导弹的优缺点警报系统是确定一个系统的属性的一个完整步骤，该系统应加强或取代它们。当前SBIRS架构的优缺点。

国防部的SBIRS架构提供

持续全球弹道警告导弹发射。 GEO和HEO中的SBIRS卫星可以扫描整个地球表面（南极地区除外），以探测导弹发射后助推飞行阶段的红外特征。 与DSP不同，SBIRS有一个明显的优势：能够连续扫描和提供预警，同时居住在感兴趣的剧院区域。 然而，SBIRS也与它的前辈有一个关键的局限性；它从未被设计成持续跟踪弹道、非弹道、机动和极低空高超音速弹头在与发射推进器分离后。 在很大程度上，这种限制与SBIRS轨道的高海拔有关。 虽然GEO和HEO非常适合实现全球传感器覆盖，但对于还必须提供连续、高保真跟踪低飞行、可机动弹头的系统来说，它们并不理想，这些弹头不会产生像发射助推器那样强烈的红外信号。

中国和俄罗斯认识到我们现有的雷达和天基导弹预警系统的这局限性。 这两家公司都开发了低飞、高超音速滑翔飞行器（HGV）和其他武器，这些武器能够在飞行过程中进行机动--进行最后一分钟的修正或增加精确目标。一般来说，未来美国导弹预警架构现在必须能够跟踪的威胁有五种基本类别：

1. 传统远程弹道导弹

无后助推有效载荷机动性

2. 弹道上的导弹能够通过多个大型推进燃烧执行非常小的大气层外弹道修正，在独立的情况下部署多个独立目标（MIRV）弹头撞击点相隔几公里的轨迹。

3. 后助推导弹系统

在大气层内弹道的末端部分能够进行非常小的机动的武器，被称为MARV；

4. 非弹道导弹助推滑翔导弹，

高超音速时的下降轨迹高层大气中能够在到达目标的途中和终点阶段机动的速度。