“國防支援計劃”衛星飛行示意圖

　　美國頻頻公佈有關導彈預警衛星的新資訊：5月18日，美國諾·格公司獲得1份價值23.7億美元的合同，用於開發2顆部署在極地軌道的下一代導彈預警衛星“過頂持續紅外”；5月21日，美國“過頂持續紅外”系統的2顆地球靜止軌道衛星載荷透過初始設計評審；6月26日，美國航天和導彈系統中心授予諾格公司一份價值2.225億美元的合同，用於“國防支援計劃”星座的技術升級。“國防支援計劃”升級延壽　　目前，美國正在維護第一代導彈預警衛星“國防支援計劃”星座，發展第二代導彈預警衛星“天基紅外系統”，研發第三代導彈預警衛星“過頂持續紅外”系統。　　美軍在用的導彈預警衛星體系共有13顆衛星：7顆地球靜止軌道衛星、3顆大橢圓軌道衛星、3顆低地球軌道衛星，涵蓋了可見光、短波紅外、中波紅外和長波紅外等譜段，採用掃描與凝視結合手段，具備戰略和戰術彈道導彈發射早期預警實戰能力，驗證了中段跟蹤與識別技術，可對全球重點海區和地區發射的彈道導彈和洲際導彈分別提供15分鐘和30分鐘的預警時間。

“天基紅外系統”高軌道衛星進行熱真空試驗

　　自1970年11月6日美國發射第一顆“國防支援計劃”導彈預警衛星以來，至今共發射了23顆。衛星透過對導彈發射主動段羽焰的紅外輻射等探測成像，將紅外輻射影象訊號變換為數字化電訊號傳輸，經處理識別後提供敵方導彈襲擊的預警訊號，從而實現在導彈主動段早期預警的目的。　　“國防支援計劃”發展了3代，最後一顆“國防支援計劃”是2007年發射的。最先進的第三代“國防支援計劃”裝有多種探測導彈發射的儀器，如紅外探測器、高解析度可見光電視攝像機等。其中的紅外探測器裝有6000個硫化鉛和碲化汞鎘紅外探測元，所以靈敏度較高，可有效識別各種導彈發射。

　　“國防支援計劃”的致命弱點是衛星上只裝有1臺掃描型探測儀器，且掃描速度不高，每分鐘僅自旋6圈，每10秒鐘才能將其監視區域掃描一遍，通常需掃描4～5次（40～50秒時間）方能確認一枚導彈的發射並判定它飛向何處。　　今年6月26日，美國航天和導彈系統中心宣佈，將“國防支援計劃”星座的使用壽命再延長10年，並授予諾格公司一份價值2.225億美元的合同，用於“國防支援計劃”星座的技術升級，使該星座執行至2030年。

技術人員正在檢查“天基紅外系統”地球靜止軌道衛星的通訊子系統

　　由於“國防支援計劃”是冷戰時期的產物，本身是為戰略導彈的預警而設計的，因而軌道單一、探測手段單一、資料處理手段單一，對於戰術導彈的發射存在預警時間短、虛警率高、漏報多的問題。為此，美國從2006年開始發射可同時預警戰略導彈和戰術導彈的第2代導彈預警衛星“天基紅外系統”，它可監視和預警全球導彈發射，包括髮射時間、地點、彈頭軌跡以及著落地點估計等；為“戰區導彈防禦系統”和“國家導彈防禦系統”指引目標，提供技術情報；偵察世界上導彈發射試驗，收集有關對方導彈技術情報；偵察戰場情況，為美軍及同盟軍提供情報支援；偵察全球核爆炸。

“天基紅外系統”的利器　　“天基紅外系統”是美國現役導彈預警系統的主力軍，用於對彈道導彈的主動段、飛行中段和再入段進行全程探測。與“國防支援計劃”相比，“天基紅外系統”能完成更多的任務，增強美國的導彈預警能力，同時對導彈防禦、技術情報和戰場空間感知等任務領域有所促進。　　“天基紅外系統”原定由高軌衛星與低軌衛星組成，高軌衛星用於對來襲導彈主動段的偵察與監視，為美國最高指揮當局和作戰部門提供全球範圍內與戰區有關的戰略、戰區導彈或其他在發射、助推飛行和下落階段的紅外資料；低軌衛星主要用於搜尋和跟蹤導彈目標中段飛行時的發熱彈體和冷再入彈頭，對來襲導彈持續跟蹤和識別，並引導地基攔截器攔截來襲彈頭。所以，它們可實現對戰術和戰略導彈發射的助推段、中段飛行階段、再入階段的全程探測與跟蹤，並達到對目標的全球覆蓋。

“空間跟蹤與監視系統”在軌飛行示意圖

　　“天基紅外系統”高軌衛星用於接替“國防支援計劃”衛星實現關鍵戰略、戰術彈道導彈發射和助推段飛行目標的探測任務，目前包括4顆地球靜止軌道衛星和4顆大橢圓軌道衛星，前者主要用於探測和發現處於助推段的彈道導彈，後者將該系統的導彈預警覆蓋範圍擴充套件到北極。　　“天基紅外系統”地球靜止軌道衛星採用洛·馬公司的A2100軍用衛星平臺，設計壽命12年，電源功率約2800瓦，重約4500千克。其最大的改進是採用雙探測器設計：高速寬視場掃描型短波紅外捕獲探測器，利用掃描折射望遠鏡和短波紅外焦面陣列掃描南北半球，提供全球導彈發射和自然現象的廣域監視，可全天候、全天時提供整片區域的大體影象，觀察導彈上升階段噴出的明亮羽流，進行初始探測。如果獲取目標，就自動轉交給另一個探測器——窄視場高解析度凝視型多譜段跟蹤探測器，它使用一個“敏捷”的正方形或長方形焦平面陣列對目標進行凝視跟蹤，透過更為精細的凝視平面陣把導彈的發射畫面拉近放大，緊盯可疑目標，以超強靈敏度觀察較小片熱點區域，跟蹤沿彈道中段和末段飛行的彈頭，獲取詳細的目標資訊，為美國國家導彈防禦系統和戰區導彈防禦系統提供高精度的目標瞄準資料，從而實現對導彈發射的全過程跟蹤。這兩種探測器90%以上的部件可通用，其掃描速度和靈敏度比“國防支援計劃”提高了10倍以上，探測波段覆蓋近紅外、中紅外和地面可見光。

　　這種雙探測器的工作方式可有效地增強衛星探測戰術導彈的能力，能夠在導彈剛一點火時就探測到其發射，在導彈發射後10～20秒內將警報資訊傳送給地面部隊。同時，衛星上的處理系統還能預測出導彈彈道以及彈頭的落點。　　今年4月16日，美國開始對第5顆“天基紅外系統”地球靜止衛星進行熱真空測試，計劃2021年發射。此外，美國還要建造第6顆“天基紅外系統”地球靜止衛星。這兩顆衛星價值18.6億美元，用於取代第1、2顆“天基紅外系統”地球靜止軌道衛星，也是該星座的最後兩顆衛星，可進一步提高整個“天基紅外系統”的效能。

“空間跟蹤與監視系統”在軌飛行示意圖

大橢圓軌道衛星與低軌衛星　　“天基紅外系統”的大橢圓軌道衛星的探測範圍可覆蓋地球靜止軌道衛星盲區，即覆蓋地球的兩極，軌道遠地點位於北半球，主要任務是對位於北半球高緯度地區的俄羅斯本土和周邊區域進行戰略和戰區監視，大幅擴大了“天基紅外系統”的偵察範圍。　　每顆大橢圓軌道衛星都裝有掃描型紅外探測器，能觀察北極地區時間不小於12小時，透過2顆大橢圓軌道衛星的交替工作，可實現對北半球高緯度地區的全天24小時持續監視，能夠在俄羅斯等北歐國家導彈發射的第一時間內探測到威脅目標，實現了導彈預警的全球覆蓋。　　“天基紅外系統”低軌衛星系統原計劃由20多顆小衛星組成，部署在1600公里高的3～4個大傾角低地球軌道面上。除具備高軌道衛星特點外，低軌衛星系統還能跟蹤發熱的彈體、助推級之後的尾焰以及最後的再入彈頭，實現對導彈發射的全過程跟蹤。所以，可以用於收集、處理和傳送所有級別（從機動導彈到洲際彈道導彈和潛射彈道導彈）的彈道導彈發射的情報，對導彈襲擊進行早期預警、跟蹤和實時向國家導彈防禦系統中指揮攔截彈道導彈的指揮系統傳送彈道導彈在彈道全程上的飛行資料。但由於技術難度過大、部署成本過高，2002年美國國防部將低軌衛星系統從“天基紅外系統”專案中分離出來，作為在軌技術演示驗證專案，交由當時新成立的導彈防禦局發展，並更名為“空間跟蹤與監視系統”。目前該系統僅有兩顆在軌演示驗證樣星：2009年5月發射的“空間跟蹤與監視系統先進技術風險降低”衛星，用於測試新型遙感器及其跟蹤彈道導彈的能力，所演示驗證的技術用於“空間跟蹤與監視系統”；同年9月25日發射的“空間跟蹤與監視系統”試驗演示衛星，用於演示對各個飛行階段的彈道導彈的跟蹤能力，證明“空間跟蹤與監視系統”星座具有每天24小時覆蓋全球、每週7天監視彈道導彈事態變化，以及全程跟蹤彈道導彈及其再入彈頭的能力。

“天基紅外系統”指揮中心

　　總之，“天基紅外系統”星座能在導彈發射10～20秒內將預警資訊快速傳送至地面控制系統，並對助推段導彈進行穩定、可靠的跟蹤，為後續反導感測器提供關鍵的目標指示；由於在設計時同時考慮了對洲際導彈、遠端導彈和中近程戰術導彈的探測跟蹤能力，所以“天基紅外系統”對陸基洲際導彈的預警時間達26分鐘，對潛射導彈的預警時間為15分鐘，對陸基戰術導彈的預警時間為4～5分鐘；能夠偵察地球表面的連續檢視，每10秒鐘拍攝一次，同時搜尋指示熱特徵的紅外活動，比任何其他系統更快地探測導彈發射，並能夠識別導彈的型別、燃盡速度、軌跡和撞擊點。

“天基紅外系統”指揮中心

“過頂持續紅外”即將亮相　　2018年，美國空軍宣佈取消發展第7、8顆“天基紅外系統”地球靜止軌道衛星專案，轉而支援發展下一代導彈預警衛星“過頂持續紅外”，主要認為“天基紅外系統”生存性不高，應該用更簡單、更靈活的系統代替。　　“過頂持續紅外”系統由3顆地球靜止軌道衛星和2顆極地衛星組成。洛·馬公司負責建造地球靜止軌道衛星，諾格公司負責建造極地衛星。不過，在這之前美國將在2021年先發射“寬視場”衛星，這是一顆可用於支援“過頂持續紅外”專案的試驗衛星，採用波音的子公司千年空間系統公司的“天鷹座”M8衛星平臺，搭載一臺由L3哈里斯公司研製的重200千克的6度視場凝視型探測器，用來試驗採集和報告導彈發射資料的不同途徑，為“過頂持續紅外”提供依據，用其資料來開發地面處理演算法，以應對未來探測器預計將傳回的更多資料。　　美國太空軍擬在2025年發射首顆“過頂持續紅外”。其中的地球靜止軌道衛星採用LM2100增強型平臺，以增加使多個任務領域受益的功能，生存能力更強，具有靈活的軌道機動性以及可以在軌補給燃料的能力，造價29億美元。覆蓋極地衛星價值24億美元，2027年開始發射，2029年將部署完畢全部5顆“過頂持續紅外”衛星，從而替代在役的“天基紅外系統”。　　“過頂持續紅外”衛星的優點是將搭載更強的感測器及其他功能，從而不僅能探測跟蹤大型彈道導彈的發射和尾焰，還可探測和跟蹤小型的地空導彈甚至空空導彈的發射。即使對於導彈飛行中段的“冷”彈頭也能進行跟蹤，而且具備更高的生存能力，很可能具有機動性更強以及新增燃料的能力。　　但是發射“過頂持續紅外”目前遇到兩大難題：一是正在為該計劃研建的新地面系統可能無法在首星入軌時提供使用；二是探測器與衛星平臺的總裝整合將比預想的複雜。為了保證首顆“過頂持續紅外”入軌後有地面系統可用，美國太空軍計劃把地球靜止軌道衛星設計成能融入現有“天基紅外系統”衛星的地面架構。　　由於探測和跟蹤高超聲速導彈需要不同軌道的衛星，所以美軍還將構建多軌道衛星星座，首批導彈跟蹤星座由8顆衛星組成，提供寬視場資料，更詳細的跟蹤資料將由中視場衛星層提供。　　美國航天發展局計劃在2022年前後部署大型低軌道衛星星座，配備大約70顆寬視場和中視場衛星，可以實現對重點區域的持續性覆蓋，用來探測和跟蹤這類導彈。到2025年，星座將擁有更多的衛星，實現全球衛星覆蓋，可用於探測和跟蹤高超聲速導彈。