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美国航天侦察现状分析doc

发布时间:2019-07-04 21:20 来源:未知 编辑:admin

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  美国航天侦察力量现状分析 一、为确保信息优势,美国越来越重视航天侦察力量的发展 目前世界范围内军事领域的各个方面正在发生深刻变化,军事技术革命已经到来,其核心就是信息。在未来的局部战争中,谁能在获取、传输、处理和存储信息方面占有优势,谁就能掌握战争的主动权。美国国防部认为,信息对国防具有重要的战略作用,信息优势是未来联合作战原则与概念的基础。在美军参谋长联席会议于1996年提出的《2010年联合设想》中,所提出的主宰机动、精确交战、集中后勤和全方位防护四个作战概念就是以信息优势和技术创新为基础的。 充分利用外层空间资源为战场通信、导航和侦察监视服务,正在成为信息时代军事行动的基础。航天侦察力量是从空间获取信息的强有力手段,起着其它任何武器系统所不可替代的作用,是确保信息优势的重要环节。通过航天侦察力量,可长期、连续不断地对重点地区的军事设施、兵力部署、作战装备等进行监视,使敌方或潜在对手始终处于己方监视之下。从海湾战争到后来的波黑战争,到1998年底的“沙漠之狐”行动以及1999年3月北约针对南联盟的“盟军行动”,都充分证明了卫星已经成为高技术条件下局部战争中直接支持战场作战行动的重要支援保障系统。为确保信息优势,美国非常重视其航天侦察力量的发展。冷战结束后,美国仍在继续大力发展其军事航天侦察系统,如第六代成像侦察卫星、先进的大型电子侦察卫星以及新一代天基预警系统的研制等,航天侦察系统的性能逐步提高,航天侦察系统的应用重点已由支持战略任务转向支持战术任务。美国目前在轨卫星数量较冷战前增加了1.7倍,达到200多颗,价值1000亿美元,而同期战斗机、轰炸机、洲际弹道导弹等却大大减少。 ?1998年4月,美国航天司令部公布了其军事航天发展的长期规划——《2020 年设想》。规划指出,空间正成为综合国力的增长源,就像19世纪和20世纪工业的生存和发展依赖于电力和石油一样,到21世纪,美国将更加依赖航天能力,军事航天力量将成为美国实施国家安全与军事战略的主要依靠力量,因此,21世纪美国航天力量的首要任务是夺取空间优势。夺取了空间优势就为确保信息优势打下了坚实的基础。为确保空间优势,美国航天司令部提出了4种空间作战概念,即控制空间、全球交战、全面力量集成和全球伙伴关系,这就是美国航天尤其是航天侦察力量的发展方向。《2020年设想》是对美国参联会《2010年联合设想》的支持。 美军目前已经建立了以卫星作为获取和传递信息的主要手段的军事信息结构,在现代高技术局部战争中发挥了重要作用。 但目前的军事信息结构也有其缺陷。《2020年设想》指出,当前的军事信息结构由许多不同的系统构成,由于不同的系统由不同的机构进行管理,它们大部分是直通的,互操作性差,服务功能单一。《2020年设想》提出了未来的军事信息结构,在这一结构中,美军将建立一个全球国防信息网,卫星等所获取的信息将进入这一网络,任何一级指挥员通过作战管理站都可进入网络获取所需的各种信息。 ? 二、美国当前的航天侦察力量 美国目前已经拥有了一支能够稳定运行的航天侦察力量。所谓航天侦察力量包括航天侦察系统以及从事航天侦察活动的有关人员,航天侦察系统又包括成像侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星、导弹预警卫星、核爆炸监视卫星等应用卫星及其相应的卫星应用系统,其中前三类卫星一般又称为情报侦察卫星。 (1) 成像侦察 成像侦察卫星用于获取目标地区的图像情报。美国的成像侦察卫星于1960年10月首次发射与回收成功,至今已经历了六代的发展历程。第六代光学成像侦察卫星——先进锁眼-11(有人将其称为锁眼-12)于1989年8月首次发射,至今已经发射了5颗。与第五代卫星——锁眼-11相比,先进锁眼-11增装了热红外成像仪,改善了红外能力;采取了防核效应加固手段和防激光武器保护手段,增装了防碰撞探测器;改进了遥感器性能,使分辨率提高到0.1米;增装了约4吨燃料,增强了机动变轨能力,工作寿命由3年增加到8年,但卫星重量已经达到16吨以上,研制和发射费用高达15亿美元左右。 美国于1988年12月底发射成功了世界上第一颗高分辨率雷达卫星——长曲棍球,至今共发射了3颗,卫星重14.5吨,地面分辨率1米,设计寿命8年,具有全天时、全天候成像能力。 ?70年代末、80年代初,美国一般在天上维持3颗成像侦察卫星,即2颗锁眼-11配对,再加上1颗锁眼-8或锁眼-9(第四代)回收型侦察卫星作为补充。在海湾战争期间,在轨卫星主要为3颗锁眼-11、3颗先进锁眼-11和1 颗长曲棍球共7颗卫星。现在在轨卫星为3颗先进锁眼-11和2颗长曲棍球共5颗卫星。 美国现有的从冷战时期发展起来的成像侦察卫星的设计初衷并不是为了直接支持各军兵种作战行动,从目前的战区应用来看,有其不足的地方,主要表现为:测绘带太窄,难于满足战场观测的需要;造价太高,不可能多星组网;卫星太重,难于应急发射等方面。 (2) 电子侦察 电子侦察卫星主要用于截获雷达、通信等系统的传输信号。美国于1962年4 月成功地搭载发射第一颗电子侦察卫星,至今已发展到第四代。早期卫星大多采用近地轨道,自1968年起,卫星大多改用地球同步轨道,也有的采用大椭圆轨道和极地轨道,卫星型号也比较多。 冷战结束后的90年代,美仍在频繁发射电子侦察卫星。1997年,美国发射了一颗先进的大型电子侦察卫星——喇叭,卫星带有一部相控阵宽带桁架式窃听天线米,天线结构明显不同于以往的伞状结构。目前美国在用的电子侦察卫星有大酒瓶、旋涡、高级折叠椅、喇叭等型号共10颗左右。 ?(3) 海洋监视 美国于1976年4月首次发射了白云系列电子型海洋监视卫星,卫星具有信号侦收、舰船定位、潜艇探测和海洋研究等多种功能。白云卫星一般每次发射3颗(卫星相同),彼此之间能够看得见,这样做的目的是,通过探测舰艇上的杂散的电子辐射信号到达每颗卫星的时间并进行比较,就能准确地确定出舰艇的位置。在天上一般维持4组白云卫星在工作。 (4) 导弹预警 美国于1965年11月开始实施国防支援计划(DSP),并于1971年5月发射成功第一颗工作星。DSP卫星采用地球同步轨道,其首要任务是探测处于加速段飞行的导弹和火箭,并兼顾核爆炸探测任务。经不断改进,DSP 预警卫星现已发展到第三代。DSP卫星一般维持3~4颗在轨工作,分别部署于大西洋、太平洋和印度洋上空,固定地对地球上某一地区扫描。 ?海湾战争中应用的DSP卫星为第二代改进型,它对飞毛腿导弹的预警作出了重大贡献,但DSP系统对于这类战术导弹的探测仍显不足。因为DSP卫星装载的扫描型红外探测器只能探测导弹飞行的动力段,需40~50 秒才能确定导弹的发射和射向,而像飞毛腿这样的导弹燃烧时间只有55~80秒。 现用的DSP卫星为第三代。第三代卫星与前两代相比,提高了红外探测器的分辨能力和扫描速度,使其对导弹特别是对短程导弹的预警时间显著增加;提高了探测灵敏度,可较好地探测“较冷”的中、短程导弹;采取了防核效应加固措施和防激光武器保护措施。经过一系列改进后,DSP卫星不仅能探测洲际导弹和潜射导弹,也能探测火焰燃烧时间较短、燃烧温度较低的中、短程战术导弹。 作为DSP系统的替换方案,美国目前正在研制性能更加先进的天基红外预警系统(SBIRS)。SBIRS系统由高轨道卫星(4颗同步轨道和2颗大椭圆轨道卫星)和若干颗低轨道卫星组成,承担导弹预警、为导弹防御系统指引目标、提供技术情报和战局分析四项任务。其高轨卫星的扫描速度和灵敏度比DSP高10倍,在导弹刚一发射时就能探测到其燃烧的火焰;其低轨卫星可实现导弹发射的全弹道跟踪。1999年初,美国国防部宣布将SBIRS高、低轨卫星的首次发射时间分别从原定的 2002 和2004年推迟到2004和2 006年。 (5) 核爆炸监视 ?美国于60年代研制了维拉卫星,用于监视空间核爆炸,1963~1970 年间,该星共发射了6对12颗。1971年美国发射DSP 卫星后,空中核爆炸监视任务便交给DSP卫星承担。DSP卫星采用地球同步轨道,因而对高纬度(81度以上) 地区的覆盖不理想,美国采用大椭圆极轨道的卫星数据系统(SDS) 卫星可能也承担了核爆炸监视任务。 80年代后,美国在其组建的全球定位系统(GPS) 卫星上也搭载了空中核爆炸监视有效载荷。该系统由21颗卫星组网,全球任何地方都可同时被该系统的4 颗卫星“看到”。今后大气层和外层空间核爆炸监视任务将由该系统独立承担。 除上述卫星系统之外,美国还用航天飞机、民用遥感卫星等进行军事侦察。总之,美国已经具有相当高的航天侦察能力,但它并不满足于这一点,认为其航天侦察能力还不能与其任务相匹配,需要继续发展新技术,如超光谱成像、特超光谱成像、先进的光电预警传感器、天基雷达以及研制中的低可探测性移动目标指示器等。这些新型遥感器将于几年后出现,以满足未来的探测、覆盖、目标特性及定位精度的需求。 三、美国将其航天侦察力量大量应用于战术任务中 (1) 情报侦察卫星系统已成为美军作战行动的重要信息来源 1961年9月美国正式成立国家侦察局(NRO),专门负责操纵美国情报界的所有情报侦察卫星,如成像侦察卫星、电子侦察卫星、海洋监视卫星等,以确保美国始终保持全球情报优势。冷战时期国家侦察局将卫星侦察图像提供给中央情报局、国家安全局等部门,而一直不愿将侦察卫星图像发往战场,因为它担心这些图像一旦落入敌人之手,就会泄露太多有关侦察卫星技术能力的信息。从1988年起,美国降低了侦察卫星情报信息的保密等级,侦察卫星图像由原来只为情报界服务转而也直接为作战部队提供更多的支持,扩大了应用范围。到90年代,国家侦察局开始用侦察卫星支持联合军事演习。海湾战争就是侦察卫星转向战术应用的重要标志。 ?海湾战争期间,美国在轨成像侦察卫星连续不断地监视海湾地区的军事动向,卫星图像情报除了送给国家有关情报部门外,还被广泛地传送给海湾地区的高级到低级军事指挥官,指挥官只要通过首次在战场上部署的小型机动式地面终端就可不断地接收大量卫星图像情报,图像传送的层次之广,数据量之大,都是前所未有的。其间,美国还利用电子侦察卫星和海洋监视卫星对伊拉克实施侦察活动。当时,美国有多颗电子侦察卫星用于截获伊拉克的雷达信号,并监听伊拉克的无线电通信和广播信号。美国利用白云卫星监视伊拉克舰艇活动情况,为多国部队指示海上攻击目标。 海湾战争之后的波黑战争再次深刻证明,卫星已经成为高技术条件下局部战争中直接支持战场作战的重要支援保障系统。例如,美军利用波黑地区的侦察卫星图像和数字地形图,在意大利阿维亚诺空军基地建立了一套灵境仿真设施,战斗机每次出发之前,驾驶员首先利用该仿真设施进行演练,大大提高了空袭效果。 在1998年12月的“沙漠之狐”行动中,侦察卫星又发挥了重要作用。与海湾战争相比,这次行动的规模比较小,对卫星的要求没有海湾战争那么高。此次行动中成像侦察卫星的主要作用可能在两个方面,一是进行打击效果评估,二是监视伊拉克军队的军事动向。美国在用的5颗成像侦察卫星, 每颗卫星每天在伊拉克上空过境2次,另外还有2次倾斜观测机会,这样每颗卫星每天可对伊拉克实施4次观测,5颗卫星可实现20次观测,平均1.2小时一次,足以满足这次行动的需要。美国仍在应用其电子侦察卫星监听伊拉克政府的通信内容,以帮助确定萨达姆等伊拉克政要们的行踪和判断伊拉克的意图,利用白云卫星监视对伊拉克的禁运以及伊拉克的石油“走私”活动等。但从不久前披露的美国间谍借联合国特委会伊拉克武器核查人员的合法身份大肆进行窃听活动的事实来看,美国的电子侦察卫星虽然在侦察伊拉克的防空雷达方面发挥了重要作用,但对于地面通信系统的监听却显得力不从心。 在1999年3月北约针对南联盟的“盟军行动”中, 情报侦察卫星又发挥了类似于“沙漠之狐”行动中的作用。 (2) 导弹预警系统为战区导弹防御系统提供预警信息支持 美国空军负责导弹预警任务。为配合DSP卫星的工作, 除了在科罗拉多州巴克利空军国民警卫队基地建立了DSP卫星地面站(CGS)外,还建立了澳大利亚地面站(OGS)、欧洲地面站(EGS)。自70年代以来,美国DSP卫星一直被用来探测洲际导弹的发射。尽管DSP探测战术弹道导弹发射的能力有限,但冷战结束后,随着战术弹道导弹的大量研制与扩散,美国开始将DSP用于战术弹道导弹的发射探测上, 并逐步提高了DSP卫星技术及其应用技术。 美国目前已研制成功和正在研制的战区导弹防御(TMD)系统和国家导弹防御(NMD)系统都离不开导弹预警卫星系统的支持。 ?在海湾战争期间,在印度洋上空有两颗第二代改进型DSP 卫星被用来监视伊拉克飞毛腿导弹的发射。战争初期,DSP 卫星的预警信息必须先下传给澳大利亚地面站,再经过太平洋上空的一颗国防卫星通信系统(DSCS)卫星,传送给美国本土地面站,预警信息经处理后再经大西洋上空的一颗DSCS卫星,传送给海湾地区的战区指挥官和防空指挥官。这样从导弹发射到战区收到预警信息需要5分钟,其中DSP卫星确定导弹发射和射向需要40~50秒,预警信息的处理需要数分钟。而飞毛腿的飞行时间为5~7分钟,所以能够提供的预警时间最多为2分钟,有时警报信息比导弹到达的还晚。 鉴于当时导弹预警系统所暴露出来的问题,美国空军马上采取了一些改进措施,开始利用数据传输系统将DSP 卫星数据直接传送给海湾地区的美国陆军爱国者导弹连,爱国者导弹连通过新部署的机动式地面站即可接收数据,这样预警时间可以延长到5分钟左右。 海湾战争后的DSP预警卫星系统已做了大大改善, 卫星已由海湾战争期间监视伊拉克用的第二代改进型上升为第三代,卫星预警信息的处理和传输手段也都有了很大提高。 (3) 进一步加强情报侦察卫星数据向战区的传送能力 为加强数据向战区的传送能力,美国国防部于1995年12月提出建设全球广播服务系统(GBS)的计划,在1998年3月和10月美国海军发射的特高频后继星(UFO)-8、9上搭载了GBS有效载荷。GBS 卫星主要用来将国家侦察局的图像以及其它重要国防部门的有关数据传送到更多的海上和地面部队,部队只要通过0.61米直径的便携式地面终端即可接收数据,以后还要将数据传送到作战飞机座舱中。在1999年计划发射的UFO-10卫星上还要搭载第三个GBS有效载荷,以实现近全球覆盖。 美军目前正在利用一种新型高度现代化的战术情报系统,系统包括卫星数据接收、处理、判读等设备,可部署在战区,目的是加快侦察情报向战区的分发速度以及提高战区的数据处理能力。该系统在 沙漠之狐行动中首次使用, 主要用来加速对伊拉克空袭计划的制定和打击效果的评估,应用效果很好,战区指挥官比较满意。 (4) 研制新的预警卫星地面应用系统 为了进一步提高导弹预警能力,美国空军于1995年研制了战区空袭和发射预报(ALERT)系统,陆军和海军于1997年共同研制了联合战术地面站(JTAGS)系统。ALERT和JTAGS系统能够接收和处理DSP卫星的数据,在很短的时间内为战区提供预警信息。 ?ALERT系统是一地基接收处理站,它接收DSP卫星以及其它卫星系统的红外数据来探测、识别和跟踪导弹发射,通过高效通信网,为战区导弹防御提供早期预警和更精确的导弹射向支持。系统的核心是中央战术处理单元(CTPE),每秒运行15亿次,处理速度比1991年快得多,在飞毛腿导弹发射后约30秒即可向战区发出警报。ALERT系统由位于科罗拉多州空军第21航天联队第11航天预警中队负责操纵, 系统一直在24小时连续不断地运行,以监视重点地区的弹道导弹发射情况,在1998年的美伊核查危机逐步升级时,预警工作能够满足需要。 JTAGS可部署在战区,它能够接收并处理多达3颗DSP 卫星数据以及未来的天基探测器数据,直接为战区提供导弹预警信息支持。系统装在军用标准式移动方舱内,可进行牵引机动,由C-141运输机或其它大型飞机运输到战区。目前美国已在海外部署了2套JTAGS,在国内部署了3套JTAGS。JTAGS 的运用也使探测导弹并发出预警的时间大大缩短。 (5) 为适应战术行动需要,国家侦察局正在进行一系列改革 在确保美国保持信息优势方面,国家侦察局是独一无二的关键机构。但国家侦察局的侦察卫星体系也有其不足的地方,在海湾战争中,该局因提供情报速度太慢而受到批评。国家侦察局在海湾战争之后就认识到了变革的重要性,但改革的步伐不大。现在国家侦察局的主要用户已经是军事部门。1996年末美国一高级情报小组完成了秘密的“杰里迈亚报告”,该报告继续鼓吹对国家侦察局进行自成立以来在管理、采办和技术开发等方面最彻底的变革,以保证国家侦察局的数据用户在21世纪占有“全球信息优势”。作为对“杰里迈亚报告”向该局提出的100多条建议和批评作出的回应,国家侦察局提出了一个新的构想。新构想提出了许多变革,并于1997年开始实施,如今许多改革项目已见成效。 为满足21世纪的国家情报和军事需要,国家侦察局提出了下一代成像侦察卫星系统计划——“未来成像体系结构”,系统星座将由数量更多、体积更小、能力更强的新型卫星组成,重访周期短,覆盖能力好,非常适合于战术应用。

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