侯慶禹，張夫龍，吳　昱，黃和國，王成海

(1.中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007; 2.裝備發(fā)展部軍事代表局駐南京地區(qū)第二軍代室，江蘇 南京 210007)

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·技術前沿·

基于小衛(wèi)星平臺的空天支援突防技術

侯慶禹1，張夫龍1，吳昱2，黃和國1，王成海1

(1.中國航天科工集團8511研究所，江蘇 南京 210007; 2.裝備發(fā)展部軍事代表局駐南京地區(qū)第二軍代室，江蘇 南京 210007)

目前國外各類導彈防御(MD)系統(tǒng)正通過信息融合、資源共享、組網(wǎng)工作等方式朝著一體化防御方向發(fā)展，僅僅依靠導彈自身攜帶的電子干擾設備，存在技術突防手段單一的問題。提出一種基于小衛(wèi)星平臺的空天支援突防技術，通過多站組網(wǎng)工作，可以在彈道導彈突防過程中提供全程支援式干擾，配合導彈攜帶的突防干擾設備，實現(xiàn)多平臺、多干擾技術的協(xié)同作戰(zhàn)體系，有效增加導彈的突防能力。

空天支援技術；反MD系統(tǒng)；導彈突防；小衛(wèi)星；組網(wǎng)協(xié)同

0　引言

目前，已有數(shù)個國家建立了導彈防御系統(tǒng)(MD)，其中以美國的彈道導彈防御(BMD)系統(tǒng)最具代表性，其防御層次和防御技術最為全面。而利用電子干擾技術來突破BMD系統(tǒng)是提高導彈突防能力的一個有效手段。但是，僅僅依靠導彈自身攜帶的電子干擾設備，技術突防存在手段單一的問題，因此還需要多平臺、多種干擾技術來協(xié)同突防，尤其是遠距離支援式干擾的配合使用，可以有效增加導彈的突防能力[1-2]。國外方面，主要是采用電子戰(zhàn)飛機來完成遠距離支援干擾，例如美軍的EA-6B電子戰(zhàn)飛機、“咆哮者”EA-18G電子戰(zhàn)飛機等[3]。但基于機載平臺的遠距離支援式干擾，存在覆蓋區(qū)域小、無法滿足彈道導彈全程突防中的掩護需求等不足。

為解決上述問題，星載反MD電子對抗技術受到了研究人員的關注[4-5]，但傳統(tǒng)的大衛(wèi)星存在研制周期長、費用高、技術復雜等問題，限制了它在對抗領域的發(fā)展應用。隨著小衛(wèi)星技術的不斷發(fā)展，其軍事上的應用價值逐漸被重視，小衛(wèi)星可以應急發(fā)射對軍事上感興趣的區(qū)域進行監(jiān)視和作戰(zhàn)支援，特別是對于難以預測的突發(fā)事件，可以提供情報、偵察、監(jiān)視、通信等其他支援，從而彌補大衛(wèi)星的不足[6-7]。同時，小衛(wèi)星覆蓋范圍廣，通過合理設計其軌道，可以對國外導彈防御系統(tǒng)中部署的遠程預警、跟蹤制導雷達實現(xiàn)全程偵察；如果將大功率干擾機安裝在小衛(wèi)星平臺上，則可以實現(xiàn)在彈道導彈突防過程中提供全程支援式干擾，掩護導彈的突防，可有效解決機載遠距離支援干擾存在的覆蓋區(qū)域小等不足。本文在對導彈突防過程中作戰(zhàn)對象進行分析的基礎上，提出一種基于小衛(wèi)星平臺的空天支援突防技術的典型作戰(zhàn)應用，為遠距離支援式干擾的實現(xiàn)提供了新的思路。

1　作戰(zhàn)對象分析

美國的BMD系統(tǒng)是一種將各種反導武器綜合在一起的“多層”防御體系，這個系統(tǒng)以陸地、海面和空中為基點，全方位地實施攔截任務，在來襲導彈起飛、飛行或下降的階段中將其摧毀。其主要任務是保障美國本土及其盟友和海外駐軍免遭敵對國家“有限的戰(zhàn)略/戰(zhàn)術彈道導彈攻擊”。為了防御來襲的各種射程的彈道導彈，美國已逐步建立起一套完整的BMD體系，如圖1所示。

圖1　針對不同射程彈道導彈的MD系統(tǒng)防御體系圖

彈道導彈(BM)在助推段飛行時間較短，且一般處于攻擊方本土，攔截難度大，攔截方難以實現(xiàn)有效攔截；中段飛行過程中，時間最長，是BMD系統(tǒng)實施攔截的最佳時機；在飛行末段即再入段，目標易被識別，實施攔截相對較容易。因此，對來襲BM的中段和再入段防御是美國BMD系統(tǒng)的重中之重，用于導彈中段和再入段攔截的系統(tǒng)主要包括GMD系統(tǒng)、“宙斯盾”BMD系統(tǒng)、THAAD系統(tǒng)和PAC-3系統(tǒng)。

導彈突防過程中，將面對GMD系統(tǒng)中的“升級的早期預警雷達”(UEWR)和升級的“丹麥眼鏡蛇”雷達以及地基X波段雷達(GBR)和?；鵛波段雷達(SBX)、“宙斯盾”系統(tǒng)中的AN/SPY-1多功能相控陣雷達、PAC系統(tǒng)中的AN/MPQ-65雷達、以及THAAD系統(tǒng)中的AN/TPY-2雷達，上述預警、探測、跟蹤、制導雷達，均為超低副瓣的相控陣雷達，綜合了脈沖壓縮、頻率編碼、頻率捷變等雷達的特點，具有多種抗干擾措施，具備較強的抗干擾能力。

同時AN/SPY-1、AN/TPY-2、GBR等多功能相控陣雷達借助通信手段鏈接成網(wǎng)，并由中心站統(tǒng)一調(diào)配，從而形成一個有機整體。網(wǎng)內(nèi)各雷達的目標航跡信息上報到中心站，綜合處理后形成雷達網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的情報信息，并按照戰(zhàn)爭態(tài)勢的變化，自適應地調(diào)整網(wǎng)內(nèi)各雷達的工作狀態(tài)，發(fā)揮各個雷達的優(yōu)勢，從而完成整個覆蓋范圍內(nèi)的探測、定位和跟蹤等任務，進一步提高了抗干擾性能。

2　空天支援突防技術

通過對上述作戰(zhàn)對象的分析可知，由于MD系統(tǒng)中的雷達具備很強的抗干擾性能，傳統(tǒng)的、單一體制的干擾機干擾效能受到影響，導彈突防面臨著嚴峻的威脅環(huán)境。除進一步提升彈載干擾機性能和多干擾機組網(wǎng)協(xié)同干擾[1,8]外，采用多平臺、多種干擾技術來協(xié)同突防，尤其是遠距離支援式干擾的配合使用，可以有效增加導彈的突防能力。

遠距離支援式干擾一般是通過電子戰(zhàn)飛機或加裝大功率干擾吊艙的戰(zhàn)機來實現(xiàn)，但機載平臺的支援式干擾在應用中存在滯空時間短、覆蓋區(qū)域小等問題，無法滿足新形勢下的作戰(zhàn)需求。小衛(wèi)星技術的不斷發(fā)展，給遠距離支援式干擾提供了新的思路和發(fā)展機遇。

2.1遠距離支援干擾

遠距離支援干擾[9]是現(xiàn)代電子對抗系統(tǒng)的重要手段之一，是從敵方武器控制系統(tǒng)的殺傷區(qū)域以外，為處于敵方火力中的己方部隊提供電子干擾支援。遠距離支援干擾一般采用高功率的噪聲干擾或多假目標干擾，通過發(fā)射強的電磁干擾對敵方雷達進行壓制，以掩護己方攻擊的作戰(zhàn)行動。它主要干擾的對象為敵方的預警和跟蹤制導雷達，通過旁瓣注入的方式在遠距離完成對敵方雷達的干擾。由于遠距離支援干擾機具有干擾功率大、干擾時間長、干擾頻帶寬等優(yōu)點，它在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中被廣泛使用。

2.2作戰(zhàn)應用設想

小衛(wèi)星具備快速反應能力和快速重建能力，能有效提供戰(zhàn)術支持，對于局部突發(fā)戰(zhàn)爭的軍事偵察具有優(yōu)勢，受到越來越多的關注和重視。例如美國的“太空作戰(zhàn)快速響應”計劃中，研制了一系列小型的“戰(zhàn)術小衛(wèi)星”(TacSat)，已經(jīng)發(fā)展到戰(zhàn)術衛(wèi)星-8。該系列衛(wèi)星主要任務還是開展軍事情報的偵察工作[6]。

隨著小衛(wèi)星平臺技術以及衛(wèi)星快速發(fā)射技術方面的飛速發(fā)展，未來可在星載偵察載荷的基礎上，增加干擾載荷，實現(xiàn)新的作戰(zhàn)應用。在導彈突防中，針對導彈防御系統(tǒng)雷達，利用衛(wèi)星平臺運行高度高、視角范圍大、可覆蓋區(qū)域廣的優(yōu)點進行支援式干擾，在大氣層外掩護彈道導彈彈頭突防。具體作戰(zhàn)應用示意圖如圖 2所示。

在小麥品種的選擇上，要選擇品質(zhì)好、分節(jié)強、抗倒伏、抗寒、抗病的小麥品種，充分發(fā)揮小麥優(yōu)良品種在生長過程中的光合能力與抗衰老優(yōu)勢。

圖2　星載支援式干擾作戰(zhàn)應用示意圖

基于小衛(wèi)星平臺的干擾載荷配合彈道導彈發(fā)射時機，可以有針對性地對敵方反導系統(tǒng)中遠程預警雷達、跟蹤制導雷達實施旁瓣干擾，使敵方反導雷達全方位受到干擾，大面積壓制雷達或產(chǎn)生多方位的假目標，破壞或降低雷達探測、跟蹤、識別目標的能力，從而掩護導彈成功突防。

基于小衛(wèi)星平臺的空天支援突防技術，通過合理設計運行軌道，能夠?qū)崿F(xiàn)對導彈的全程突防過程中的掩護需求。在實際應用中，主要有兩種作戰(zhàn)方式：單星多波束干擾和多星協(xié)同干擾。

1)單星多波束干擾

在單顆星上搭載多頻段干擾載荷，各波段干擾機獨立工作，各自根據(jù)偵收的外界威脅信號而產(chǎn)生相應干擾，也可將各波段干擾機進行綜合集成設計，各波段干擾機分時工作。通過陣列多波束技術，可以完成對多目標的干擾。

2)多星組網(wǎng)協(xié)同干擾

考慮到反導系統(tǒng)中的威脅雷達具備旁瓣對消等抗干擾措施，因此為了有效完成對該雷達的旁瓣壓制干擾，達到遠距離支援干擾的目的，可以采用多顆小衛(wèi)星組網(wǎng)協(xié)同工作的方式，通過在空間不同方位進行干擾，使得雷達旁瓣對消抗干擾措施失效。

另一方面，針對艦載“宙斯盾”雷達在作戰(zhàn)中通常采取多艦編隊組網(wǎng)工作方式，為最大化發(fā)揮遠距離支援干擾的威力，可在星載遠距離支援干擾的同時，配合導彈自身攜帶的突防干擾裝置對反導雷達進行主瓣干擾，構成用多平臺、多種干擾技術來協(xié)同突防，進一步增強突防能力。

2.3需解決的關鍵技術

1)平臺技術

國外對小衛(wèi)星平臺技術的研究起步早，美軍已將其在軍事方面廣泛應用，例如以快速響應為作戰(zhàn)需求的“戰(zhàn)術小衛(wèi)星”系列、以數(shù)據(jù)收集為作戰(zhàn)需求的立方體小衛(wèi)星等[6]；國內(nèi)相關單位和高校也在開展研究工作，與國外先進水平相比還有差距。

2)載荷技術

主要是指干擾載荷的硬件實現(xiàn)技術，重點是寬帶陣列合成技術和小型化技術。

寬帶陣列合成技術方面，利用多波束控制技術可同時產(chǎn)生多個干擾波束，滿足同時對多個雷達干擾和空域瞬時覆蓋要求，還可實現(xiàn)測向、自適應干擾抑制等其他功能，并發(fā)揮天線增益有效提高干擾信號的等效功率。

小型化技術方面，由于小衛(wèi)星平臺對載荷體積、質(zhì)量、功耗等方面的限制，要求干擾機必須滿足小型化要求。一是微波模塊的小型化，干擾機含有大量微波器件，采用傳統(tǒng)的微波單片混合連接的方式，體積和質(zhì)量都無法滿足要求，需要充分借助多功能芯片及微系統(tǒng)集成技術，降低微波模塊質(zhì)量；二是數(shù)字模塊一體化設計，將寬帶數(shù)字測頻、復雜環(huán)境下信號分選、寬帶DRFM等技術集中在一塊高密度的數(shù)字信號處理板上，共用板上的大規(guī)模數(shù)字集成電路，以解決寬帶偵察干擾一體化的難題；三是電源模塊及大功率發(fā)射機的小型化，通過上述技術的突破，實現(xiàn)干擾載荷的小型化，適應小衛(wèi)星平臺。

3)干擾技術

重點是干擾載荷采用的分布式協(xié)同干擾技術，利用空間不同方位分布的多個干擾機，通過星間數(shù)據(jù)鏈整體作戰(zhàn)系統(tǒng)，通過多角度偵察以及多種干擾樣式的組合，形成綜合對抗能力，并通過多平臺協(xié)同作戰(zhàn)，有效對抗雷達的抗干擾措施，為導彈武器系統(tǒng)的突防提供支援。

干擾機在作戰(zhàn)使用中，涉及到干擾資源管理與控制問題，即針對敵方雷達目標的數(shù)量、威脅等級、威脅時間，結合己方現(xiàn)有的干擾資源以及戰(zhàn)術要求，運用各種干擾資源管控技術，對干擾資源進行合理優(yōu)化分配，以充分利用干擾資源的過程，這也是需要解決的關鍵技術。

3　結束語

針對目前導彈僅僅依靠自身攜帶的電子干擾設備，還無法確保能夠突破導彈防御系統(tǒng)，而機載遠距離支援式干擾又存在覆蓋區(qū)域小、無法滿足彈道導彈全程突防中的掩護需求等問題，本文提出基于小衛(wèi)星平臺的空天支援突防技術，可與導彈自身攜帶的干擾裝置構成多平臺、多干擾技術的協(xié)同突防系統(tǒng)，實現(xiàn)對反導系統(tǒng)的有效突防，并給出了小衛(wèi)星平臺下的典型作戰(zhàn)應用和需要解決的關鍵技術，為后續(xù)的深化研究提供了一定的參考?！?/p>

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Aerospace support jamming technology based on small satellite platform

Hou Qingyu1, Zhang Fulong1, Wu Yu2, Huang Heguo1, Wang Chenghai1

(1.No.8511 Research Institute of CASIC,Nanjing 210007,Jiangsu,China; 2.The Second Representative Office in Nanjing of Equipment Development Department, Nanjing 210007, Jiangsu, China)

Based on information fusion, resource sharing and networking cooperative, foreign missile defense(MD) systems are developing into integrated defense system.If just rely on jammer fixed in missiles, the problem of single penetration strategy exists.An aerospace support jamming technology based on small satellite platform is proposed.From networking cooperative, it can provide the support jamming in whole course of missile penetration.Cooperating with the jammer fixed in missile, it can realize cooperative engagement system of multi-platform and multi-jamming technology, and enhance the capability of missile penetration effectively.

aerospace support jamming；anti-MD system；missile penetration；small satellite；networking cooperative

2015-12-24；2016-03-14修回。

侯慶禹(1981-)，男，高工，博士，主要研究方向為電子對抗。

TN972；TJ761.3

A