小行星防御系统已经到哪一步了(厉兵秣马剑指苍穹)
小行星防御系统已经到哪一步了(厉兵秣马剑指苍穹)地基空间目标监视系统主要包括地基空间目标雷达监视系统和地基空间目标光电监视系统。天基空间目标监视是指通过安装在空间平台上的各种成像测量装置,对空间目标进行探测、跟踪和识别。与地基空间监视手段相比,天基空间目标监视具有机动灵活、探测范围广、不受疆域和气象条件限制、可近距离详测等优点,能够有效弥补地基空间目标监视不足。空间目标主要指卫星,包括在役卫星和退役卫星,同时也包括各种空间碎片,进入地球外层空间的各种宇宙飞行物以及深空天体等。C波段太空监视雷达(霍尔特)空间目标监视包括地基空间目标监视和天基空间目标监视两种手段。地基空间目标监视采用由各种地基光电探测器、雷达探测器及无线电信号探测器组成的监视网,对空间目标进行探测和跟踪。受传感器分辨率、地理位置和气象条件等限制,地基空间目标监视系统在监测性能、范围、时效性等方面还存在诸多局限。
随着越来越多的国家拥有进入空间和利用空间的能力,空间变得日益拥挤、更加具有竞争性和对抗性,感知空间态势进而控制空间成为一些大国追求的目标。空间目标监视是争夺空间“高边疆”的前提,只有具备较强的空间态势感知能力,才能确保后续的空间攻防行动的有效展开。空间目标监视系统是监视他国空间资产、空间活动、空间碎片,进而实现空间态势感知的重要物质基础,其能力水平直接制约着空间对抗能力的发挥。
空间目标监视系统概念范畴
空间目标监视是争夺空间“高战略边疆”的前提,是具备较强空间态势感知能力的保障,是确保后续空间攻防行动有效展开的基石,其能力建设直接制约着空间对抗能力的发挥。
一、空间目标监视系统1、概念范畴空间目标监视系统是对空间目标进行探测跟踪、定轨预报、识别编目、侦收分析的情报获取系统,可通过对空间目标的精确探测和跟踪,确定可能对航天系统构成威胁的航天器尺寸、形状、轨道参数等重要目标特性,进而对目标特性数据进行归类和分发。
空间目标主要指卫星,包括在役卫星和退役卫星,同时也包括各种空间碎片,进入地球外层空间的各种宇宙飞行物以及深空天体等。
C波段太空监视雷达(霍尔特)
2、手段分类空间目标监视包括地基空间目标监视和天基空间目标监视两种手段。地基空间目标监视采用由各种地基光电探测器、雷达探测器及无线电信号探测器组成的监视网,对空间目标进行探测和跟踪。受传感器分辨率、地理位置和气象条件等限制,地基空间目标监视系统在监测性能、范围、时效性等方面还存在诸多局限。
天基空间目标监视是指通过安装在空间平台上的各种成像测量装置,对空间目标进行探测、跟踪和识别。与地基空间监视手段相比,天基空间目标监视具有机动灵活、探测范围广、不受疆域和气象条件限制、可近距离详测等优点,能够有效弥补地基空间目标监视不足。
2.1地基空间目标监视系统地基空间目标监视系统主要包括地基空间目标雷达监视系统和地基空间目标光电监视系统。
① 地基空间目标雷达监视系统地基空间目标雷达监视系统是空间目标监视系统重要组成部分,具有全天候工作、广域捕获能力强等优点,主要用于探测人造地球卫星、空间探测器、航天飞机及空间碎片等各种空间目标,预报空间物体轨道、落点,对可能发生的碰撞和空间系统攻击进行预警,也可兼顾对空间内弹道导弹的预警。
夸贾林环礁的“太空篱笆”雷达
②地基空间目标光电监视系统地基空间目标光电监视系统是指利用光学设备接收空间目标反射的可见光或红外光观测空间目标的系统。该系统主要由各种不同口径的望远镜以及配套设备组成。在多设备协同下,采用交义定位法,该系统可获得目标连续位置信息,并进行轨道定位。
2.2深空探测雷达除持续强化对合作体监视跟踪外,近年来,美国还针对空间非合作目标,不断加强地基深空雷达探测能力建设。例如,美国宇航中心在加利福尼亚戈尔德斯顿( Goldstone) 建立深空站(DSS)探测雷达;美国天文电离层中心在阿雷西博( Arecibo)天文台建立地基探测雷达等。
雷达 |
工作频段 |
工作频率/Mhz |
发射功率/KW |
天线口径/m |
GSSR |
S |
2388 |
13 |
26 |
S |
2388 |
100 |
26 | |
S |
2388 |
400 |
? | |
X |
8560 |
465 |
70 | |
X |
8510 |
1000 |
70 | |
Arecibo |
UHF |
430 |
1000 |
305 |
S |
2380 |
420/1000 |
305 |
表1 美国深空探测雷达参数比较
地基深空探测雷达是一种主动雷达,主要针对目标包括太阳系内各行星、小行星、其他物理天体等,与传统雷达相比其典型特点是地面发射功率大,作用距离更远;实施主动探测,灵敏度高。
3、阶段任务随着各国对空间疆域的不断争夺和太空军备竞赛的不断加剧,空间目标监视系统在未来空间对抗中,将呈现不同阶段不同任务的特点,其主要任务如表2所示:
阶段 |
主要任务 |
和平时期 |
●监视空间碎片 ●探测发射及新空间目标 ●确定空间目标特征(包括载荷、归属、任务、能力、大小、形状、轨道参数等) ●对各型卫星进行轨道周期内跟踪 ●对各国空间攻防试验进行监视 |
空间攻防中 |
●探测并传送空间卫星系统威胁(包括反卫星武器和弹道导弹),确定威胁特征 ●确定并传送被攻击目标特征(包括轨道、位置、速度等目标信息),支持空间武器系统主动攻击 ●对空间攻击和防御过程进行监视 |
空间攻防后 |
●作战效果评估 |
表2 空间目标监视系统各阶段主要任务概况
可以说,空间目标监视系统具有重要的军民两用价值。在民用方面,其主要作用是保障航天器安全和判断航天器故障。在军用方面,该系统可以帮助确定潜在敌方的空间能力,为空间对抗等军事航天活动提供支持。
二、国外空间目标监视系统的发展现状与趋势
美国拥有天地结合的空间目标监视网 美国已建成遍布全球、天地一体的空间目标监视系统,并正在进行更新换代,以实现覆盖全轨道高度的空间目标监视能力。
在地基方面,美国建立了由30多部地基光学探测系统、无源射频信号探测系统、雷达探测系统、指挥控制中心组成的空间监视网。美国空间监视网拥有对大部分空间目标进行编目管理的能力,但还不具备在任何时候对所有空间目标进行持续监视的能力,主要根据任务需要在一段时间内对特定目标进行观测。目前,美国空间监视网可探测的目标直径:低轨为10厘米,地球同步轨道为1米。目标定位精度:低轨为1千米,地球同步轨道为10千米。
在天基方面,天基空间监视系统具有不受地理位置限制、可全天候工作、可进行广域空间监视、探测跟踪深空微小目标能力强等特点。美国在加强地基空间目标监视系统的同时,正在加紧建设天基空间态势感知系统。
法国“蒙日”号导弹监控雷达舰
俄罗斯继续沿用部署在苏联国土内的外空监视系统 俄罗斯空间目标监视系统是伴随着其弹道导弹预警系统的建设而发展起来的,主要以地基系统为主,包括地基雷达,光学、光电探测器,与空间监视中心共同构成外空监视系统,由俄罗斯航天部队掌管。俄罗斯空间监视网每天能生成5万条左右观测数据,维持8500个目标的编目,其中大部分为低轨目标。俄罗斯空间监视系统目前主要受制于两个因素:一是没有形成覆盖全球的网络,监视的对象大部分为低轨目标,还无法达到对空域、时域的无缝覆盖。受地理位置分布局限,无法探测跟踪低轨道倾角和西半球的空间目标。二是苏联解体后,俄罗斯需要租用部署在其周边邻国境内的空间目标监视系统。据俄罗斯军方称,2001年俄罗斯雷达网仅能覆盖1/3领土上的空间。
美军能对2万多个空间目标进行跟踪和编目
俄罗斯可用于空间监视的雷达包括:部署在俄罗斯摩尔曼斯克、伊尔库斯克以及哈萨克斯坦巴尔喀什的“第聂伯河”电扫描米波雷达;部署在俄罗斯伯朝拉和阿塞拜疆明盖恰乌尔的“达利亚尔河”相控阵米波雷达;部署在白俄罗斯巴拉诺维奇的“伏尔加河”连续波相控阵分米波雷达,以及俄罗斯圣彼得堡列赫图西的“沃罗涅日”-DM米波雷达与“顿河”-2N相控阵厘米波雷达。
欧洲主要国家建有各自分立的空间目标监视系统 欧洲主要国家部署了各自分立的地基雷达、光电空间目标监视系统,如法国的“格拉夫”系统、舰载“蒙日”系统,德国应用科学研究所跟踪成像雷达系统,英国被动成像测量望远镜等。另外,欧洲的自动转移飞行器也能配备光学传感器执行天基空间监视任务。
欧洲空间目标监视系统一直缺乏整体规划,目前由各国的国防部门分别管理,没有实现联网运行,在布局和协同工作方面都缺乏统一规划,导致在空间覆盖上存在缺口,在能力上存在不足,使得欧洲主要依赖美国空间监视网获取空间监视相关信息。
结语近年来,我国在航天领域不断取得斐然成绩,但在空间目标监视特别是地基空间目标雷达监视系统建设领域,还存在亟待解决的问题。
在对合作体空间目标监视方面,制定明确的战略方针是维护我空间安全的重要理论指导和方向指引;夯实雷达技术是地基空间目标监视能力建设的重要基石,加强包括大功率发动机、大功率合成、馈电、数据融合等在内的远距离雷达监视技术研发和自主知识产权建设是核心要务;多渠道多方式培养精、专的专业技术人才是提升领域能力的重要途径。
在对非合作体深空探测方面,近十年来,我国突飞猛进,大大缩短了与航天强国的距离,但地基深空探测雷达能力建设依旧任重道远。一方面,充分开展深空雷达探测项目资源规划和总体研究是确立我国未来深空探测战略发展方向、组织方式、运行机制的重要举措,可更好的进行资源整合及技术融合;另一方面,推进如高功率雷达发射机、低噪等关键技术研发,是满足对太阳系内各类行星、小行星、其他各类天体以及物理现象研究的前提基础。
此外,开展广泛的国际合作,拓宽雷达监测数据的共享渠道,也不失为发展空间目标监视能力的有效途径。
开运联合作为太空数据资产服务商,计划在建立全球空间目标监测网设立30个地面可见光观测站,利用天文台可见光数据与软件定义低空卫星同步观测数据,组成空间目标编目数据,对空间目标进行追踪、探测、定规、观察,获得精确位置和轨迹数据、地空多视角目标数据、智能合成3D图像。并基于现有的近2.5万个空间目标的数据及轨道计算技术开发出了空间目标态势感知系统、空间目标编目系统、空间目标监测服务、过境预报系统、空间目标数据图谱等系列空间目标管理产品。未来,开运联合将继续秉承弘扬航天精神,铸就卫星品质的理念,为中国航天事业的发展添砖加瓦!