美国天基侦察监视系统发展分析与启示

毛磊 姚保寅（中国航天科工二院未来实验室）

天基侦察监视系统是美军应用最广泛的天基信息支援系统。美国天基侦察监视系统已形成涵盖导弹预警和杀伤评估、目标侦察监视、战场气象信息监测等在内的复杂系统，其理论水平、技术能力和作战运用处于世界领先水平 。美军分别成立跨机构联合太空作战中心和太空作战联合指挥部，并陆续将各军种中负责卫星相关太空作战能力的部门纳入太空军行列，旨在强化各军种/部门间天基侦察监视信息共享与协同作战，满足未来多维化、信息化、一体化联合作战需求。截至2022 年6 月，美国新发射2 颗神秘间谍卫星NROL－87 和NROL－85，推测可能分别是新一代“锁眼”（KeyHole）侦察监视卫星和新一代海洋监视卫星，新发射2 颗“地球同步空间态势感知计划”（GSSAP）卫星。此外，美国还发射多批次“星链”（Starlink）低轨卫星，退役2 颗“空间跟踪监视系统”（STSS）导弹预警卫星，持续完善其天基侦察监视体系。

美国天基侦察监视系统典型军事任务及装备集

美国天基侦察监视系统采用“信息推送”和“灵活索取”两种方式实施信息分发和信息支援。“信息推送”是指上级联合部队情报部门根据下级联合部队的信息请求及其任务领域，经天基侦察监视平台搜集，通过人工、网络和共享数据库等形式向下级推送天基侦察监视相关信息。“信息推送”一般通过“国防情报分发系统”来进行管理。“灵活索取”是指下级部队可通过配备的“军兵种战术应用终端设备”等直接访问数据库、情报电子文档或各级情报组织的资料档案库获取定制的天基侦察监视相关情报产品（图像信息、电子信号信息、测量与特征信息）。

战时统一管理侦察监视信息支援的中枢是美联合参谋部下属国家联合作战与情报中心（NJOIC）。天基搜集平台的运控方主要是美国国家侦察局（NRO）、国家地理空间情报局（NGA）、国家安全局（NSA）和国防情报局（DIA）等，各机构所获数据信息经处理开发形成标准情报产品。由商业遥感数据得到的地理空间情报还将在非保密互联网协议路由网络上，与国防部及其他非国防部机构之间进行分发，并在商业运营商档案库和非保密国家图像库中进行共享。

美国现已建成包括导弹预警和杀伤评估、目标侦察监视（光学成像侦察、雷达成像侦察、电子侦察）、战场气象信息监测等在内的全方位多样化的天基侦察监视体系，显著提高美军在现代化战争中的作战效能。当前预警和杀伤评估体系可实现对战术和战略导弹发射助推段、中段飞行阶段、再入阶段全程探测与跟踪，并达到对目标的全球覆盖，对洲际弹道导弹的预警时间长达30min。为满足未来联合全域作战的需求，美国正在“下一代太空体系架构”下，加速对其跟踪层、监控层、威慑层和地面支持层等的天基侦察监视装备进行研发和部署。

美国导弹预警卫星系统现已形成“国防支援计划”（DSP）、“天基红外系统”（SBIRS）、“空间跟踪与监视系统”（STSS，已于2022 年3 月退役）和“天基杀伤评估”（SKA）等几类星座组成的相互补充的导弹预警和杀伤评估体系，当前，在轨卫星统计信息为9 颗地球同步静止轨道（GEO）卫星、4 颗高轨道（HEO）卫星、2 颗低轨道（LEO）卫星和22 颗LEO 杀伤评估卫星。“天基红外系统”旨在替换“国防支援计划”，现已完成主体系统组网，主要用于探测战略和战术弹道导弹发射及助推段飞行，其后续项目下一代“过顶持续红外”（OPIR），采用3GEO﹢2HEO 配置，首星计划于2023 年发射，或将采用超大面阵多波段红外阵焦平面探测器，进一步增强对各型导弹发射探测能力。“空间跟踪与监视系统”最初是“天基红外系统”的低轨部分，用于搜索和跟踪导弹目标中段飞行时的发热弹体和冷再入弹头，仅发射的2 颗验证卫星已于2021 年9 月停止收集数据，并于2022 年3 月宣布退役。“天基杀伤评估”已进行实兵检验，可通过观察撞击产生的可见光和红外光，评估拦截的是真弹头还是轻型诱饵。此外，美国还研发了“高超声速与弹道导弹跟踪空间传感器系统”（HBTSS），专门针对敌方发射的高超声速飞行器和弹道导弹进行全程跟踪，首批20 颗小卫星将于2022 年发射。

美军天基导弹预警体系

美陆地目标侦察监视体系由“锁眼”（Keyhole）等光学成像侦察卫星，“未来成像体系雷达”（FIA）、“长曲棍球”（Lacrosse）等雷达成像侦察卫星，“光学雷达一体化成像侦察卫星”（8X），以及“顾问”（Mentor）、“军号”（Trumpet）、“水星”（Mercury）等电子侦察卫星组成。美国现役光学成像侦察卫星具备轨道机动、侧摆成像、快速改变镜头焦距等能力，基本实现了测绘/ 侦察一体。可见光空间分辨率0.1～0.15m，红外分辨率0.6～1m；雷达成像侦察卫星可穿透云雾进行全天候、全天时侦察，空间分辨率0.3～1m；电子侦察卫星可覆盖雷达信号和微波、无线电等大部分电磁频谱（100MHz～25GHz），可进行通信监听，并收集导弹武器试验时的遥测、遥控、雷达射频等非通信电子信号。海洋监视卫星系统主要是“天基广域监视系统”（SB﹣WASS），采用双星组网方式，兼顾被动电子侦察和主动扫描两种探测模式，同时满足海军海洋监视和空军战略防空侦察需求，可实现优于2km 的舰船目标定位精度。太空目标侦察监视（空间态势感知）主要依靠“天基太空监视系统”（SBSS）、“地球同步空间态势感知计划”（GSSAP）和作战响应空间－5（ORS－5）等。空间态势感知卫星对低轨目标分辨率5cm、静止轨道目标分辨率50cm，可跟踪编目所有在轨卫星和直径数厘米以上的空间碎片等共计23000 余个空间目标，可对所有在轨工作卫星进行轨道预测和碰撞预警。美国还积极发展“星链”、“军事作战空间使能效果”（See Me）、“黑杰克”等小卫星星座，以及空天飞机和空间站等多样化平台，以增强天基侦察监视能力，并力图使其直接服务班组作战。“星链”拟于2024 年前发射1.2 万颗低轨卫星形成全球互联网，若搭载先进光学载荷且星间互通，结合重访率高的优势，可实现24h 不间断光学侦察，通过计算体系的大数据分析，可高效识别真假目标，且抗干扰能力强，有助于强化美军“非对称”侦察监视技术优势。截至2022 年6 月18 日，“星链”已发射48 批次共2706 颗卫星，在轨约2400 颗，且已批量安装激光星间链路。

“星链”卫星结构图

“黑杰克”星座示意图

美国在轨军用气象卫星主要是“国防气象卫星计划”（DMSP）和地球同步轨道气象卫星－13（GOES－13）卫星。“国防气象卫星计划”卫星每个光学传感器均能提供2960km 宽区域云层覆盖情况的连续可见光和红外图像，为军事作战提供气象信息保障。GOES－13 是美国防部第1 颗GEO 气象卫星，可向印度洋地区提供战区天气图像，满足中央司令部和其他战区的需求。美军将于2023 年部署下一代气象卫星“微波气象系统后继”（WSF﹣M），该卫星将具有绘制地面气象的无源微波成像能力和监测太空气象能力。

传统侦察监视卫星体型巨大，造价高昂且数量有限，战时侦察监视体系易遭沉重打击。美国加快研发低轨侦察监视小卫星星座技术，建设“黑杰克”等低轨星座，支撑下一代太空体系架构，通过把复杂大卫星功能化整为零，实现天基侦察监视能力跃升和体系增强，满足未来全域战和马赛克战等需求，以夺取未来制天权。美国还探索利用工业成熟技术，在保证系统可靠性前提下，大幅减少低轨侦察小卫星星座成本。

美国通过大力发展高精度侦察监视载荷，满足未来高精度侦察监视装备要求，如基于光子筛技术的美国光学侦察小卫星猎鹰卫星－7（FalconSat－7），长度仅30cm，空间分辨率却可达1.8m。美国不断加强天基侦察监视系统新技术研发，如天基衍射薄膜、空间分块可展开光学成像和天基光学合成孔径等先进成像技术，实现低轨微小卫星和高轨大口径光学侦察监视卫星的高精度成像；发展高频率波段的雷达成像技术，满足小型高精度雷达成像卫星需求，并不断提高其分辨伪装目标的能力；发展星间激光通信技术，大幅降低卫星星座系统对地面网络的依赖，增强体系快速反应能力。

美国近年来大力发展可直接服务于班组作战的侦察监视小卫星星座，打破传统冗长的天基信息支援链条。美军高度重视侦察监视小卫星星座在战术攻防中的应用，使其直接面向作战部队，围绕军事飞机、导弹等的发现、识别、跟踪和监视，提供战场态势信息获取和传输支持，以See Me 星座为例，其可见光图像分辨率0.75～1.2m，从手持终端直接向卫星提出成像需求，到接收数据图像不超过90min。

卫星应用2022年9期